Este documento resume los conceptos clave de la hidráulica de perforación. Explica que la hidráulica se refiere a la transferencia de presión del fluido de perforación desde la superficie hasta la broca para mejorar la tasa de penetración. También describe los diferentes componentes del sistema de circulación y las pérdidas de presión asociadas a cada uno, incluyendo la superficie, la sarta de perforación, la broca y el espacio anular. Finalmente, introduce conceptos como la densidad equivalente de circulación.

1. HIDRÁULICA DE
PERFORACIÓN
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By Oscar Fernando Lopez Silva

2. Introducción
 En relación con los fluidos de perforación, el término “hidráulica”
se refiere a la operación donde el fluido se utiliza para transferir
presión desde la superficie a la broca, y la caída de presión a
través de la misma, se usa para mejorar la tasa de penetración.
Parte de la energía del fluido también se gasta al barrer el área
que está por delante de la broca y limpiarla de los ripios
generados, evitando la aglomeración de los mismos en el cuerpo y
cara de la mecha.
 Las presiones de circulación, y por consiguiente el caudal, están
directamente relacionadas con la geometría del pozo y de los
materiales tubulares utilizados, incluyendo el equipo especial del
Conjunto de Fondo (BHA), así como la densidad y las propiedades
reológicas del fluido. Por lo tanto, resulta imprescindible optimizar
la hidráulica del fluido de perforación mediante el control de las
propiedades reológicas del fluido de perforación para evitar
alcanzar este límite teórico.
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3. Introducción
 Para que el fluido realice algunas de sus otras funciones (como la
de arrastrar los ripios a la superficie), la bomba del fluido deberá
ser capaz de vencer las pérdidas acumuladas de presión
asociadas con el equipo superficial, la sarta de perforación, la
mecha y el anular. La bomba también deberá ser capaz de enviar
un caudal, a esa presión antes mencionada, que sea suficiente
como para transportar los ripios hacia arriba y fuera del pozo.
Estas pérdidas de presión también afectan la presión total
ejercida por la columna de fluido sobre la cara del pozo,
potencialmente aumentando la pérdida de circulación, el control
de arremetidas y otros asuntos relacionados con la estabilidad
del pozo.
 Una vez que las propiedades reológicas para un fluido han sido
determinadas y modeladas para predecir el comportamiento del
flujo, los cálculos de hidráulica son realizados para determinar el
efecto que este fluido en particular tendrá sobre las presiones del
sistema.
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4. Sistema de Circulación
El sistema de circulación
de un pozo de perforación
consta de varios
componentes o intervalos,
cada uno de los cuales
está sujeto a una caída de
presión específica. La
suma de las caídas de
presión de estos intervalos
es igual a la pérdida total
de presión del sistema o a
la presión medida del tubo
vertical.
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5. Perdidas de Presión en Superficie
Las pérdidas de presión
superficiales incluyen las
pérdidas entre el manómetro
del tubo vertical y la tubería de
perforación. Esto incluye el
tubo vertical, la manguera del
kelly, la unión giratoria y el
kelly o la rotaria viajera. Para
calcular la pérdida de presión
en las conexiones superficiales,
utilizar la fórmula para tuberías
de API para la pérdida de
presión en la tubería de
perforación.
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6. Perdidas de presión en Sarta de
Perforación
La pérdida de presión en la sarta de perforación es igual a la
suma de las pérdidas de presión en todos los intervalos de la
sarta de perforación, incluyendo la tubería de perforación
(Drill Pipe), las botellas (Drill Collar), los motores de fondo,
las herramientas de MWD/LWD/PWD o cualquier otra
herramienta de fondo.
La pérdida de presión a través de las herramientas de MWD y
LWD varía considerablemente según el peso del lodo, las
propiedades del lodo, el caudal, el diseño de la herramienta,
el tamaño de la herramienta y la velocidad de transmisión de
datos. La pérdida de presión a través de los motores y las
turbinas no se puede determinar con precisión usando
fórmulas; sin embargo, estos datos de pérdida de presión
también pueden ser obtenidos de los proveedores.
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7. Perdida de Presión en La Broca
Además de la pérdida de
presión en la broca, varios
cálculos de hidráulica
adicionales son usados
para optimizar el
rendimiento de la
perforación. Éstos incluyen
cálculos de la potencia
hidráulica, de la fuerza de
impacto y de la velocidad
del chorro.
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8. Perdida de Presión en el Espacio
Anular
La pérdida de presión para cada intervalo debe ser
calculada separadamente y sumada para obtener la pérdida
total de presión total del intervalo anular.
DENSIDAD EQUIVALENTE DE CIRCULACIÓN (ECD)
La presión en una formación durante la circulación es igual
al total de las pérdidas de presión de circulación anular
desde el punto de interés hasta el niple de campana, más la
presión hidrostática del fluido. Esta fuerza se expresa como
la densidad del lodo que ejercería una presión hidrostática
equivalente a esta presión. Este peso equivalente del lodo se
llama Densidad Equivalente de Circulación (ECD).
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9. Prestación de servicios
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10. CÁLCULO PERDIDAS DE
PRESIÓN
Continua….
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