Cálculos Básicos para Coiled Tubing
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Volumen interior de la tubería:
Volumen bbl = )(0009714.02 ftdprofundidaID
E.g. ¿Qué volumen (bbl) tiene 12,500ft de tubería continua 1 1/2" (ID = 1.282")?
Volumen bbl = bblft 96.19500,120009714.0282.1 2
Volumen del anular:
Volumen bbl = )(0009714.022 ftdprofundidaODID
Ejm: ¿Qué volumen (bbl) anular tiene 12,500ft de tubería 3 1/2" (ID = 2.992") con
12,500ft de tubería continua 1 1/2" (ID = 1.282")?
Volumen bbl = bblft 4.81500,120009714.05.1.992.2 22
Velocidad del fluido en la tubería
Velocidad ft/min =
min/0009714.0
min)/(2
ftID
bblCaudal
Ejm: ¿Qué velocidad (ft/min) tenemos si bombeamos agua a 2 bbl/min a través
de tubería continua 1 1/2" (ID = 1.282")?
Velocidad ft/min =
min/253,10009714.0282.1
min/22
ftbbl
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Velocidad del fluido en el anular
Velocidad ft/min =
min/0009714.0
min)/(22
ftODID
bblCaudal
Ejm: ¿Qué velocidad (ft/min) anular tenemos si bombeamos a 2 bbl/min entre
tubería de 3 1/2" (2.992") y tubería continua 1 1/2" (ID = 1.282")?
Velocidad ft/min =
min/3070009714.05.1992.2
min/222
ftbbl
Peso de la tubería:
Peso de la Tubería lbs = )()/( ftLongitudftlbPeso
Ejm ¿Qué peso tiene 12,500 ft de tubería continua de 1 1/2" (1.623 lb/ft)? Peso de la Tubería lbs = lbsftftlb 288,20500,12/623.1
Presión hidrostática:
Presión Hidrostática psi = verticalftdprofundidagallbDensidad )()/(052.0
Ejm: ¿Qué presión hidrostática ejerce 12,500 ft vertical de agua (8.34 lb/gal)? Presión Hidrostática psi = psiftgallb 421,5500,12/34.8052.0
Presión hidrostática diferencial Presión Hidrostática diferencial psi = BpsicaHidrostátiApsicaHidrostáti )()(
Ejm: ¿Cuál es la presión hidrostática diferencial entre una columna de agua (8.34
lb/gal) en la tubería contra una columna de lodo (9.2 lb/gal) en el anular con un profundidad de 12,500 ft?
Presión Hidrostática "A" psi (lodo) = psiftgallb 980,5500,12/2.9052.0
Presión Hidrostática "B" psi (agua) = psiftgallb 421,5500,12/34.8052.0
Presión Hidrostática diferencial psi = psipsipsi 559421,5980,5
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Potencia requerida Potencia (HHP) = )(min)/(02448.0 psipresiónbblCaudal
Ejm: ¿Cuánta potencia de bombeo es necesario para poder bombear un fluido a
7,500 psi @ 15 bbl/min? Potencia (HHP) = HHPpsibbl 754,2500,7min/1502448.0
Propiedades de Nitrógeno
1 galón líquido (Nitrógeno) = 6.74 lb
1 galón líquido (Nitrógeno) = 93.6 scf 1 galón líquido (Nitrógeno) = 3.785 litros 1 litro líquido (Nitrógeno) = 28.32 scf 1 scf de Nitrógeno gas = 0.0724 lb/scf (0.0096785 lb/gal) Por eso se puede ver que 1,128 scf de gas es igual que 81.7 lbs )128,10724.0(
*Nota: El factor de volumen para el Nitrógeno es una relación de compresibilidad usando una temperatura y presión conocida. Se puede encontrar este número. Densidad de Nitrógeno (gas)
Densidad =
42
/0724.0)/( scflbbblscfFactor
Ejm: 3,500 psi presión promedio @ 1500F temperatura promedia (factor de
volumen 1,055 scf/bbl):
Densidad =
gallbscflbbblscf
/82.142
/0724.0/055,1
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Presión Hidrostática (gas)
Presión Hidrostática psi =
)(052.042
/0724.0)/(ftdprofundida
scflbbblscffactor
Ejm: 3,500 psi presión en la boca del pozo @ 1500F temperatura promedia (factor de volumen 1,055 scf/bbl). ¿Cuál es la presión hidrostática de nitrógeno y la presión total en 12,000 ft?
Presión Hidrostática psi =
psiftscflbbblscf
135,1000,12052.042
/0724.0/055,1
Presión total = cahidrostátipsipresiónbocapsipresión )()(
Presión total = psipsipsi 635,4500,3135,1 Presión de Circulación y Desplazamiento (gas) Ejm: Desplazar agua de (8.34 lb/gal) desde la tubería de producción 3 1/2" hasta
una profundidad de 15,000 ft. Temperatura promedia es 1800F. ¿Cuál es la cantidad de Nitrógeno necesario y cuál será la presión en cabezal después?
Volumen de la tubería 3 1/2": )(0009714.02 ftdprofundidaID
Volumen de la tubería 3 1/2": bblft 4.130000,150009714.0992.2 2
Presión Hidrostática del agua: verticalftdprofundidagallbDensidad )()/(052.0
Presión Hidrostática del agua: psiftgallb 500,6000,15/34.8052.0
Factor de Volumen "A" para Nitrógeno en 6,500 psi @ 1800F es: 1,567 scf/bbl Presión Hidrostática "A":
)(052.042
/0724.0)/(""ftdprofundida
scflbbblscfAfactor
Presión Hidrostática "A":
psiftscflbbblscf
107,2000,15052.042
/0724.0/567,1
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Presión "B" = psipsipsi 393,4107,2500,6
Factor de Volumen "B" para Nitrógeno en 4,393 psi @ 1800F es: 1,180 scf/bbl Presión Hidrostática "B":
)(052.042
)(0724.0)/(""ftdprofundida
scflbbblscfBfactor
Presión Hidrostática "B":
psiftscflbbblscf
587,1000,15052.042
/0724.0/180,1
Presión de cabezal =
2
))()(()(
BcaHidrostátiAcaHidrostátifluidopsicaHidrostáti
Presión de cabezal =
)(653,42
)587,1107,2(500,6 menteaproximadapsi
psipsipsi
Factor de Volumen "C" para Nitrógeno en 4,653 psi @ 1800F es: 1,230 scf/bbl Nitrógeno Necesario = scfbblscfbbl 392,160/230,14.130 aproximadamente
Desplazamiento de Gasoductos y Tanques con Nitrógeno Ejm: Un gasoducto tiene un diámetro interno de 6" y una longitud de 185,000 ft.
¿Cuál es el volumen del Nitrógeno necesario para desplazar la línea completa con una presión final de 500 psi? Temperatura promedia es 600F.
Factor de Volumen para Nitrógeno en 500 psi @ 600F es: 194 scf/bbl
Volumen del gasoducto de 6": bblft 470,6000,1850009714.062
Nitrógeno Necesario: scfbblbblscf 180,255,1470,6/194
Ejm: Un tanque presurizado con Nitrógeno a 250 psi tiene un diámetro interno de
96" y una longitud de 40 ft. ¿Cuál es el volumen de Nitrógeno necesario para levantar la presión hasta una presión final de 1,750 psi? Temperatura promedia es 600F.
Volumen del tanque de diámetro 96": bblft 358400009714.0962
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Factor de Volumen para Nitrógeno en 1,750 psi @ 600F es: 669 scf/bbl Factor de Volumen para Nitrógeno en 250 psi @ 600F es: 97 scf/bbl Nitrógeno Necesario:
scfbblscfbblbblscfbbl 776,204)/97358()/669358(
Multiplicador del Volumen de Espuma
Se puede calcular el multiplicador del volumen así: )1( Q
Q
= Multiplicador
Ejm: 3,500 psi presión promedio @ 1500F temperatura promedia con una calidad de espuma
anticipado de 75% (factor de volumen 1,055 scf/bbl) ¿Cuál es la relación de Nitrógeno a fluido?
Multiplicador: 3%)751(
%75
Relación: dormultiplicabblscffactor )/( bblscfbblscf /165,33/055,1
Relación de Espuma: Es la relación volumétrica entre el caudal Nitrógeno y el caudal de fluido. Utilizamos esta relación para calcular el caudal de bombeo para Nitrógeno y fluido cuando bombeamos fluido energizado.
Relación de espuma: bblscffluidobblCaudal
NscfCaudal/
min)/(
min)/( 2
Ejm: ¿Cuál es la relación de espuma entre un caudal de Nitrógeno de 950
scf/min y un caudal de agua de 0.5 bbl/min?
Relación de espuma: bblscfbbl
scf/900,1
min/5.0
min/950
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Caudal de Nitrógeno (conociendo la relación de espuma)
Caudal de Nitrógeno: fluidoNbblscfrelaciónfluidobblCaudal /)/(min)/( 2
Ejm: ¿Cuál es el caudal de bombeo de Nitrógeno cuando se está bombeando
fluido a 0.5 bbl/min con un relación de espuma de 1,900 scf/bbl? Caudal de Nitrógeno: min/950/900,1min/5.0 scfbblscfbbl
Caudal de Bombeo (conociendo la relación de espuma)
Caudal de Nitrógeno: fluidoNbblscfrelación
NscfCaudal
/)/(
min)/(
2
2
Ejm: ¿Cuál es el caudal de bombeo de fluido cuando se está bombeando
Nitrógeno a 950 scf/min con una relación de espuma de 1,900 scf/bbl?
Caudal de Nitrógeno: min/5.0/1900
min/950bbl
bblscf
scf
Caudal de Espuma (sin saber la calidad de espuma) El caudal de espuma es el caudal de la mezcla de Nitrógeno y fluido.
Caudal de Espuma:
1
)/(
)/(min)/(
bblscffactor
bblscfrelaciónfluidobblCaudal
Ejm: 0.8 bbl/min @ 1500F temperatura promedia, 3,800 psi presión promedio con
un relación de espuma de 1,200 scf/bbl (factor de volumen 1,128 scf/bbl).
Caudal de Espuma: min/65.11/128,1
/200,1min/8.0 bbl
bblscf
bblscfbbl
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Caudal de Espuma (conociendo la calidad de espuma) Caudal de Espuma: )()()( fluidoCaudalespumadormultiplicafluidoCaudal
Ejm: 0.8 bbl/min con una calidad de 51.6% donde el multiplicador es:
066.1%)6.511(
%6.51
Caudal de Espuma: min/65.1min/8.0066.1min/8.0 bblbblbbl Calidad de Espuma La calidad de espuma es el porcentaje de Nitrógeno en el volumen total de la mezcla.
Calidad de espuma: min/)(
)/(
min)/)()/(
bblespumacaudal
volumenbblscffactor
bblfluidocaudalespumabblscfrelación
Ejm: Usando el ejemplo de arriba: 0.8 bbl/min caudal de fluido, 1,200 scf/bbl
relación de espuma, 1,128 scf/bbl factor de volumen y 1.65 bbl/min caudal de espuma.
Calidad de espuma: %6.51min/65.1
/128,1
min)/8.0/200,1
bbl
bblscf
bblbblscf
Densidad de Espuma:
Densidad de espuma se define como:
CalidadfluidogallbDensidad
bblscffactorCalidadNscflbDensidad
1)/(
42
)/()/( 2
Ejm: Usando el ejemplo de arriba: 1,200 scf/bbl relación de
espuma 1,128 scf/bbl factor de volumen 1.65 bbl/min caudal de espuma 51.6% Calidad de espuma Densidad:
gallbgallbbblscfscflb
/04.5516.01/34.842
/128,1516.0/0724.0
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Concentración de la arena en lechadas con espuma
Concentración en el fondo lb/gal:
)(1
)(
)/(
calidadQ
calidadQ
blendergallbiónConcentrac
Ejm: ¿Cuál es la concentración del fondo para una lechada de 65% calidad y con
una concentración de 5 lb/gal en el blender?
Concentración en el fondo lb/gal:
gallbgallb
/69.2
%651
%65
)/(5
Propiedades de las Tuberías Se puede identificar los grados de tuberías diferentes por las letras y números que usan: Ejm: J-55 Aleación tipo "J", el punto de fluencia es 55,000 psi N-80 Aleación tipo "N", el punto de fluencia es 80,000 psi Y por lo tanto, para Tubería Continua: QT-800 Aleación Quality (A606), el punto de fluencia es 80,000 psi HS-80 Aleación Precision (A606), el punto de fluencia es 80,000 psi Propiedades como límites de peso y presión son funciones del punto de fluencia y el área de la sección transversal. Ejm: ¿Cuáles son los límites de pesos para las siguientes tuberías?: 1 1/2" HS-80 Coiled Tubing 1.623 lb/ft, 1.282" I.D. 3 1/2" EUE J-55 Tubería 9.2 lb/ft, 2.992" I.D. 5 1/2" C-95 Casing, 23 lb/ft, 4.670" I.D.
Área Transversal: 22
4IDOD
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Límite de peso: ltransversainAreapsiFluencia )()( 2
22
4)( IDODpsiFluencia
HS-80 Coiled Tubing: lbspsi 105,38282.15.14
000,80 22
J-55 Tuberos: lbspsi 456,142992.25.34
000,55 22
C-95 Casting: lbspsi 796,629670.45.54
000,95 22
Nota Límite de peso para casing y tubería común depende en el tipo de conexión (rosca), no del grado de la tubería. Límite de Presión
Límite de presión se define como: 12
Fluencia = psi
Dónde: 22
22
IDOD
IDOD
Ejm: ¿Cuáles son los límites de presiones para los ejemplos de arriba?:
HS-80 Coiled Tubing:
42.6282.15.1
282.15.122
22
psi
psi471,11
142.642.6
000,80
2
J-55 Tubería:
43.6992.25.3
992.25.322
22
psi
psi875,7
143.643.6
000,55
2
C-95 Casing:
16.6670.45.5
670.45.522
22
psi
psi145,14
116.616.6
000,95
2
Nota Límite de la presión para casing y tubería común depende en el tipo de
conexión (rosca), no del grado de la tubería.
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Límite del Torque: Límite del torque es la cantidad del torque suficiente para colocar una tensión en la superficie externa hasta el punto de fluencia.
Límite de Torque se define como: OD
JlbsftTorque
6)(
Donde = Punto de fluencia de corte según la teoría de Máxima Energía de
Distorsión.
)(577.0 psifluencia
Donde J = Momento de inercia: 44
32IDODJ
Ejm: ¿Cuál es el límite de torque para la tubería continua de 1 1/2" tipo HS-80
con un ID de 1.282"?
232.0282.15.132
1415.3 44 J
psipsi 160,46000,80577.0
Límite de Torque:
lbsft
psi
190,1
5.16
232.0160,46
Nota Los cálculos de torque calculan solamente el límite de torque del tubo y no
de la conexión ni tampoco el estilo de la rosca. Colapso de Tubería: Presión externa que puede causar el colapso de la Tubería. Basado en la teoría de Von Mises y Hencky (teoría de Máxima Energía de Distorsión) sin incluir carga axial (lbs de peso).
Límite de Colapso:
2
22
OD
IDODfluencia
Ejm: ¿Cuál es el límite del colapso para la tubería continua de 1 1/2" tipo HS-80
con un ID de 1.282"?
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Límite de Colapso:
psi782,105.1
282.15.1000,805.0
2
22
Nota Los cálculos de colapso calculan solamente el límite de colapso del tubo y
no de la conexión, ni tampoco del estilo de la rosca.
Elongación de Tubería: Cuando la tubería tiene una fuerza de peso aplicada sobre su sección transversal, se tendría una elongación por elasticidad. La ley de Hooke dice que la elongación es directamente proporcional a la fuerza (peso) mientras que la tensión no pasa el punto de fluencia del material. La cantidad de elongación para tuberías no es dependiente del grado de la tubería. El grado de la tubería solamente cambia al límite de elasticidad, o sea, hasta cuándo se puede estirar.
La ley de Hooke es: AE
LFL
12
L = Elongación (pulgalas.) F = Fuerza aplicada (lbs) L = Longitud (ft)
E = Modulus de elasticidad (psi) psiE 61030
A = Área de la sección transversal 22
4IDOD
Ejm: 12,000ft de tubería continua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282") que está en un
pozo. ¿Cuál es la elongación de la tubería cuando una fuerza de 23,000lbs es aplicado en la superficie?
222 4763.0282.15.14
inA
ft
in
in
lbslbsL 3.19
12
78.231
4763.01030
12000,12000,2326
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Punto libre de una tubería aprisionada:
Según la ley de Hooke: 12
F
ALEL
L = Elongación (pulgadas.) F = Fuerza aplicado (lbs) L = Profundidad de la punto libre (ft)
E = Modulus de elasticidad (psi) psiE 61030
A = Área de la sección transversal 22
4IDOD
Ejm: Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282") está 9,500 ft en un pozo y aprisionada. ¿Cuál es el punto libre de la tubería si aplicamos 14,000 lbs sobre los pesos normales y tenemos 111.7 pulgadas (9.31 ft) de elongación?
222 4763.0282.15.14
inA
ftlbs
inL 500,9
12000,14
7.1114763.01030 6
Punto libre = 9,500 ft Punto Libre de una Tubería tipo "tapered" Ejm: Tubería continua (1 3/4" HS-80, ID ‘’tapered’’ ) está pegado @ 11.300 ft en
un pozo. ¿Cuál es el punto libre de la tubería si aplicamos 14,000 lbs sobre los pesos normales y tenemos 111.7 pulgadas (9.31 ft) de elongación? Datos de la sarta son los siguientes:
8,795 ft espesor 0.125" ID = 1.500" 8,795 ft total 1,255 ft espesor 0.134" ID = 1.482" 10,050 ft total 1,845 ft espesor 0.145" ID = 1.460" 11,895 ft total 1,710 ft espesor 0.156" ID = 1.438" 13,605 ft total Espesor de la tubería promedio:
"128.0
300,11
"145.0050,10300,11"134.0255,1"125.0795,8
ft
ftftftft
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222 652.0494.175.14
inA
ftlbs
inL 254,10
12500,16
8.103652.01030 6
Punto libre = 10,254 ft
Flotabilidad: Es la tendencia de un cuerpo para subir o flotar cuando está sumergido en un fluido. La reducción del peso por flotabilidad es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo.
Factor de Flotabilidad: acerogallbdensidad
fluidogallbdensidad
)/(
)/(1
Ejm: ¿Cuál es el factor de flotabilidad de un fluido con una densidad de 9.2 lb/gal?
Factor de Flotabilidad: 8595.0/5.65
/2.91
gallb
gallb
Diferencia de Peso (fluidos iguales) Ejm: Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) esta 9,500 ft en un
pozo circulando fluido de 9.2 lb/gal. ¿Cuál es el peso de la tubería si el pozo y la tubería están llenos con el mismo fluido?
Factor de Flotabilidad: 8595.0/5.65
/2.91
gallb
gallb
Peso de tubería lbs: lbsftftlb 419,15500,9/623.1
Peso sumergido lbs: lbslbs 253,138595.0419,15
Diferencia: lbslbslbs 166,2253,13419,15
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Diferencia de Peso (fluidos más pesados en el anular) Ejm: Tubería continua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) esta @ 9,500 ft en
un pozo lleno con agua 8.34 lb/gal. ¿Cuál es el peso la tubería si el pozo está lleno con fluido de 9.2 lb/gal y la tubería está vacía?
Factor de Flotabilidad: 8595.0/5.65
/2.91
gallb
gallb
Peso de tubería lbs: lbsftftlb 419,15500,9/623.1
Peso con flotabilidad lbs: lbslbs 253,138595.0419,15
Volumen galones: galsbblft 6374217.15500,90009714.0282.1 2
Tubería con fluido: Diferencia de densidad: gallbgallbgallb /86.0/34.8/2.9
Diferencia por densidad: lbgallbgal 548/86.0637
Peso de la tubería total: lbslbslbs 705,12548253,13
Tubería vacía: Diferencia de densidad: gallbgallbgallb /2.9/0/2.9
Diferencia por densidad: lbsgallbgal 860,5/2.9637
Peso de la tubería total: lbslbslbs 393,7860,5253,13
Diferencia de Peso (fluidos más pesados en la tubería) Ejm: Una Tubería continua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) está @ 9,500
ft en un pozo lleno con agua de 9.2 lb/gal. ¿Cuál es el peso de la tubería si el pozo está lleno con fluido de 8.34 lb/gal?
Factor de Flotabilidad: 8727.0/5.65
/34.81
gallb
gallb
Peso de tubería lbs: lbsftftlb 419,15500,9/623.1
Peso con flotabilidad lbs: lbslbs 456,138727.0419,15
Volumen gals: galsbblft 6374217.15500,90009714.0282.1 2
Diferencia de densidad: gallbgallbgallb /86.0/34.8/2.9
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Diferencia por densidad: lbgallbgal 548/86.0637
Peso de la tubería total: lbslbslbs 004,14548456,13
Con el Anular vacío: Diferencia de densidad: gallbgallbgallb /2.9/0/2.9
Diferencia por densidad: lbsgallbgal 860,5/2.9637
Peso de la tubería total: lbslbslbs 279,21860,5419,15
Cambios en longitud por temperatura
Cambios en longitud por temperatura se define como: AE
LFL t
L = Elongación (ft) L = Longitud (ft)
T = Cambio de temperatura (0F)
Ft = Fuerza aplicada (lbs) TIDODFt
22
4207
E = Modulus de elasticidad (psi) psiE 61030
A = Área del sección transversal 22
4IDOD
Ejm: Una Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) está
circulando en el fondo de un pozo (12,000 ft); la temperatura de circulación es 2000F y la temperatura en la superficie es 800F. ¿Cuál es el cambio de longitud?
lbsFt 832,1180200282.15.14
207 22
222 4763.0282.15.14
inA
ftin
ftlbsL 93.9
4763.01030
000,12832,1126
Cambio total por temperatura = 9.93 ft
Cálculos Básicos para Coiled Tubing
CÁLCULOS MRB 2011
Estres Triaxial Estres triaxial es un sumatoria de las fuerzas que se aplican a tubería contínua: Fuerzas axiales, radiales y superficiales. Se afecta los límites de presión (interna, colapso) y tambien el límite de peso.
32312132
22
12
PPPPPPPPPtriax
Dónde: AxialP 1
lSuperficiaP 2
RadialP 3
Cuándo no aplica estres de torque, los estreses Axial, Radial y superficial puede ser calculado por los siguientes ecuaciones:
Axial: A
FA
Dónde: A = 22
4IDOD
F = Fuerza de peso aplicado (lbs)
Superficial: 2
2222
22
ddd
PP
dd
dPdP
io
oi
io
ooiiH
Radial: 2
2222
22
ddd
PP
dd
dPdP
io
oi
io
ooiiR
Dónde: Pi = Presión interno Po = Presión externo di = Diámetro interno do = Diámetro externo d = Diámetro
Cálculos Básicos para Coiled Tubing
CÁLCULOS MRB 2011
Ejm: Una Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) está en un
pozo circulando con un presión de bombeo de 5,000 psi y tensión de 20,000 lbs aplicado. ¿Cuál es el estres triaxial aplicado a la tubería?
Axial: 222 4763.0282.150.14
inA
psiin
lbsA 990,41
4763.0
000,202
Superficial: psipsipsipsipsi
H 100,325.1282.15.1
0000,5
282.15.1
5.10282.1000,5 2
2222
22
Radial: psipsipsipsipsi
R 000,55.1282.15.1
0000,5
282.15.1
5.10282.1000,5 2
2222
22
000,5100,32000,5990,41100,32990,41000,5100,32990,41 222 triax
Estress Triaxial = 42,909 psi
Cálculos para Cemento: Agua de mezcla: La cantidad de agua total necesaria para todos los productos
en la mezcla de cemento (saco o tonelada). Rendimiento: Es la sumatoria de los volúmenes absolutos de todos los
productos y el agua de mezcla en un volumen de cemento conocido (saco o tonelada).
Densidad: Es la sumatoria de peso de todos los productos y el agua de
mezcla en un volumen de cemento conocido (saco o tonelada) dividido por el rendimiento.
Cálculos Básicos para Coiled Tubing
CÁLCULOS MRB 2011
Unidades API Un saco de Cemento peso 94 lbs 1 ft3 1 saco Un saco de Ceniza peso 74 lbs Ejm: ¿Cuál es la cantidad de agua para mezclar cemento clase "A" + 4%
bentonita con un densidad de 14.2 lb/gal (4% de 94 lbs = 3.76 lbs)?
Material lb/ft3 X gal/lb = Gal/ft
3
Cemento clase "A" 94 X 0.0382 = 3.5908
Bentonita 3.76 X 0.0453 = 0.1703
Agua z X 0.1199 = 0.1199z
Totales 97.76 + z 3.7611 + 0.1199z
zftgalgallbzftlb 1199.0/7611.3/2.14/76.97 33
zftlbzftlb 7026.1/4076.53/76.97 33
zftlb 7026.0/3524.44 3
)(/886.160)(76.97)(126.63)(/126.63 33 totalftlbproductosaguaaguazftlb
333 /33.11)(/569.7)(/7611.3 ftgalaguaftgalproductosftgal
Agua: 33 /569.7/569.7/1199.0/126.63 ftgalsacogallbgalftlb
Rendimiento:
sacoftftgal
ftgalftgal/51.1
/4805.7
/57.7/7611.3 3
3
33
Densidad: gallbftgal
ftlb/2.14
/33.11
/886.1603
3
Unidades Métricas: 1 tonelada de Cemento tiene un volumen bulk de 0.664 m3/t 1 tonelada de Ceniza tiene un volumen bulk de 0.996 m3/t 1 tonelada de agua tiene un volumen de 1,000 litros 1,000 kilogramos
Cálculos Básicos para Coiled Tubing
CÁLCULOS MRB 2011
Ejm: ¿Cuál es la cantidad de agua necesaria para mezclar cemento clase "A" +
4% bentonita con un densidad de 1.680 kg/l (4% de 1 kg = 0.040 kgs)?
Material Kg l/kg
Cemento clase "A" 1 X .317 = 0.317
Bentonita 0.040 X .380 = 0.0152
Agua Z X 1.000 = z
Totales 1.040 + z 0.3322 + z
zl
zkgllkg
3322.0
/040.1/680.1
)3322.0(/680.1040.1 zllkgzkg
zz 680.1558.0040.1
z680.0482.0 totalaguazkgtotalaguazl )(709.0)(709.0
Rendimiento: lll 0412.1709.03322.0
Densidad:
lglkgl
kgkg/680,1/680.1
0412.1
709.0040.1
Cálculos Básicos para Coiled Tubing
CÁLCULOS MRB 2011
Tapones Balanceados: Para balancear un tapón de cemento hidrostáticamente, se debe bombear la misma cantidad antes del tapón que después. Ejm: 5 bbls antes del tapón y 5 bbls después. Unidades API Ejm: El cliente quiere bombear un tapón de 300 sacos con espaciadores de 6.3
bbls de agua antes y después del tapón utilizando la mezcla diseñada arriba. El calibre del pozo es 8.625" y tiene barras de sondeo instalados hasta un profundidad de 9,843 ft (barras: 16.60 lb/ft, 4 1/2" OD, 3.825" ID). Calcula los siguientes datos:
Cantidad de lechada (ft3)
Agua para mezclar
Agua total
Lodo para desplazarlo
Longitud y altura del tapón
Cantidad de lechada: 33 453300/51.1 ftsacosacoft
Agua para mezclar: bblsgal
sacosacogal 1.5442
271,2300/57.7
Agua total: bblsbblsesespaciadorbbls 7.661.54)(3.6
Factores de volumen: Sondeo 332 /07984.0005454.0826.3 ftft
Pozo ftft /29528.0005454.05.4625.8 322
Longitud del tapón: )()(
)(33
3
pozoftftsondeoftft
ftlechadaft
ftftftftft
ftft 208,1
/29528.0/07984.0
4533
3
Altura del tapón: ftftft 635,8208,1843,9
Lodo para desplazarlo:
bblbblbblft
ftftftft 8.12118.122
/6146.5
4.689/07984.0635,8
3
33
Cálculos Básicos para Coiled Tubing
CÁLCULOS MRB 2011
Unidades Métricas: Ejm: El cliente quiere bombear un tapón de 8,500 kg con espaciadores de 1 m3
de agua antes y después del tapón utilizando la mezcla diseñada arriba. El calibre del pozo es 219 mm y tiene botellas instaladas hasta un profundidad de 3,000 m (botellas: 24.70 kg/m, 114.3 mm OD, 97.1 mm ID). Calcular los siguientes datos:
Cantidad de lechada (m3)
Agua para mezclar
Agua total
Lodo para desplazarlo
Longitud y altura del tapón
Cantidad de lechada: 3
3908.8
/000,1
908,8500,8/048.1 m
ml
lkgkgl
Agua para mezclar: 3
3086.6
/000,1
086,6500,8/716.0 m
ml
lkgkgl
Agua total: 333 086.8086.62)(1 mmesespaciadorm
Factores de volumen: Sondeo mm /00741.0104
1.97 362
Pozo
mm /02741.0104
3.114219 3622
Longitud del tapón: )()(
)(33
3
pozommsondeomm
mlechadam
mmmmm
mm 8.255
/02741.0/00741.0
908.833
3
Altura del tapón: mmm 2.744,28.255000,3
Lodo para desplazarlo: 3233 3.1913.20/00741.02.744,2 mmmmmm
Cálculos Básicos para Coiled Tubing
CÁLCULOS MRB 2011
Desplazamiento Dinámico de la Tubería
Nota: Cambios en el caudal de bombeo que ocurren mientras bajando o sacando
tubería continua Los ejemplos bajando y subiendo usan tubería continua de 1 1/2".
Bajando
Caudal actual bajando: min)/(min)/(0009714.02 bblCaudalftVelocidadOD
Caudal actual bajando: min/3.1min/2.1min/450009714.05.1 2 bblbblft
Subiendo
Caudal actual subiendo: min)/(0009714.0min)/( 2 ftVelocidadODbblCaudal
Caudal actual subiendo: min/1.1min/450009714.05.1min/2.1 2 bblftbbl
Restricción de Flujo en el completamiento (Choking) Nota: Problema que puede causar erosión de la tubería de producción o tubería
continua. También puede facilitar pega de la tubería continua en el pozo.
Si CTCTAn AODID
22
4
"Choking" puede ocurrir
Si CTCTAn AODID
22
4
Condiciones normales
AnID2 = Diámetro interno de la tubería de producción
CTOD2 = Diámetro externo de la tubería continua
CTA = Área transversal del ID de la tubería continua CTID2
4
Ejm. Tubería continua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) está en un pozo
que tiene tubería de 3 1/2" (2.992" ID, nipple de 2.65" ID) y tubería de 2 3/8" abajo el Empaque (1.998" ID, nipple de 1.78" ID). ¿Cuáles son las condiciones a través de las tuberías y el nipple?
CTA CTID2
4
CT
2282.14
= 1.291in2
Cálculos Básicos para Coiled Tubing
CÁLCULOS MRB 2011
Área transversal de 3 1/2":
CTAn
22 5.1992.24
5.264 in2
Área transversal con nipple "A":
CTAn
22 5.165.24
3.748 in2
Área transversal de 2 3/8":
CTAn
22 5.1998.14
1.368 in2
Área transversal con nipple "B":
CTAn
22 5.178.14
0.721 in2
Tubería de 3 1/2" (2.992" ID): 5.264 in2 > 1.291in2 Condiciones normales Tubería con un nipple de 2.65": 3.748 in2 > 1.291in2 Condiciones normales Tubería de 2 3/8" (1.998" ID): 1.368 in2 > 1.291in2 Condiciones normales Tubería con un nipple de 1.78": 0.721 in2 < 1.291in2 "Choking" puede ocurrir Cálculos de Arena Volumen verdadero: El espacio ocupado por las partículas de arena sin
incluir el espacio entre las partículas. Volumen bulk: El espacio ocupado por las partículas de arena
incluyendo el espacio entre las partículas. Densidad verdadera: El peso de una unidad de volumen verdadero. Densidad bulk: El peso de una unidad de volumen bulk. Usamos volumen y densidad verdadera para calcular las propiedades de lechadas con arenas mientras que usamos volumen y densidad bulk para calcular el espacio ocupado por la arena. Cambios en la densidad durante trabajos para lavar arena, deben ser calculados por densidad y volumen bulk. Ejm: Tipo de Arena: 20/40 común Densidad Verdadera: 22.1 lb/gal 0.04525 gal/lb Volumen Verdadero Densidad Bulk: 14.3 lb/gal 0.06993 gal/lb Volumen Bulk
Cálculos Básicos para Coiled Tubing
CÁLCULOS MRB 2011
Cantidad de Arena para llenar tubería/casing:
Cantidad:
42
0009714.0
1
)/(
2ID
bulkgallbDensidad
Ejm: ¿Cuantas libras de arena (tipo 20/40 común) cabe en un pie de tubería 3
1/2" (2.992" ID) si el densidad "Bulk" es 14.3 lb/gal?
Cantidad: ftlbgallb
/222.5
42
0009714.0992.2
1
)/(3.14
2
Lechadas con Arenas: Ejm: Un programa de fractura dice que la lechada tiene un concentración de 3
lb/gal de fluido con arena común tipo 20/40. ¿Cuáles son los propiedades de esta lechada?
Volumen absoluto: verdaderolbgalVolumenlechadagallbiónConcentracgalVol )/()/().(
Volumen absoluto: gallbgalgallbgal 1358.1/04525.0/31
Relación: Arena/Fluido: absolutogalVolumen
galVolumen
)(
)(
Relación: Arena/Fluido: )%(04.888804.01358.1
1fluido
gal
gal
Relación: Fluido/Arena: (%)1 relación
Relación: Fluido/Arena: )%(96.111196.08804.01 arena
Relación: Arena/Lechada: (%))/( relacióngallbiónConcentrac
Relación: Arena/Lechada: gallbgallb /641.28804.0/3 (arena por galón de
lechada)
Cálculos Básicos para Coiled Tubing
CÁLCULOS MRB 2011
Incrementos de densidad mientras está circulando: Ejm: Está lavando la tubería de 3 1/2" con tubería continua de 1 1/2". El pozo
tiene arena común tipo 20/40 y está bombeando 1.2 Bbl/min de agua. ¿Cuál es el cambio al fluido de bombeo y la velocidad anular cuando está bajando en 25 ft/min?
Usando el ejemplo arriba: Arena colocado por minuto: min/55.130min/25/222.5 lbftftlb
Volumen de Arena colocado: min/13.9min/55.130/06993.0 gallblbgal
Volumen de bombeo: min/4.5042min/2.1 galbbl
Volumen absoluto de bombeo:
min/417.1/42
min/53.59min/13.94.50 bbl
bblgal
galgal
Relación: Arena/Fluido: )%(66.848466.0min/53.59
min/4.50fluido
gal
gal
Relación: Fluido/Arena: )%(34.151534.08466.01 arena
Densidad en el anular:
gallbgallbgallb /25.9)1534.0/3.14()8466.0/34.8(
Velocidad anular (agua):
min/32.1840009714.05.1992.2
min/2.122
ftbbl
Velocidad anular (mezcla):
min/65.2170009714.05.1992.2
min/417.122
ftbbl
Cálculos Básicos para Coiled Tubing
CÁLCULOS MRB 2011
Cálculos Varios: Dilución de Acido:
Agua Necesaria =
DisponibleGrSpDisponible
requeridoGrSprequeridorequeridoVolrequeridoVol
..%
..)(%..
Sp.Gr = Peso Específico Ejm: ¿Cuantos litros de agua son necesarios para hacer 1,000 litros de ácido
15% (Sp.Gr. 1.0750) diluyendo ácido 34% (Sp.Gr. 1.1732)?
Agua Necesario =
ltslts 404
1732.134.
0750.115.1000000,1
Rendimiento de Acido Puro:
Volumen Disponible =
DiluidoGrSpDiluido
PuroGrSpPuroPuroVol
..%
..)(%.
Sp.Gr = Peso Específico Ejm: ¿Cuantos litros de ácido 15% (Sp.Gr. 1.0750) rinde 205 litros de ácido puro
34% (Sp.Gr. 1.1732)?
Volumen Disponible =
lts507
0750.115.
1732.134.205
Cálculos Básicos para Coiled Tubing
CÁLCULOS MRB 2011
Volúmenes Parciales de Tanques Cilíndrico y Horizontal
Volumen gal:
hdh
hd
d
hdd
L
2
22cos004363.0
231
12
L = Longitud del tanque en pulgadas h = Altura del fluido (hasta la mitad) d = Diámetro interno del tanque en pulgadas
Ejm: Un tanque de combustible tiene una longitud de 48" y un diámetro interno
de 20". La altura del fluido en el tanque es solamente 6": ¿Que volumen de ACPM hay?
Volumen gal:
gal33.2362062
6220
20
6220cos20004363.0
231
48 12