Cálculo de volumen de lodo en pozo petrolero

Analicemos el diagrama mecánico del pozo mostrado, para realizar unos ejercicios que normalmente se hacen mientras perforamos un hoyo, de manera teórica. De esta manera empezaremos a realizar cálculos básicos de fluidos de perforación.

1 - Calcular volumen de la sarta de perforación (bls)

Se puede decir que es la capacidad o el volumen dentro de la sarta de perforación, expresado en Barriles(bls) que equivale a 42 galones, puede ser determinado a partir del diámetro interior de la tubería en pulgadas, la formula es la siguiente:

V = (ID²/1029,4)*Prof
ID = Diámetro interno de la tubería (pulgadas)
Prof = longitud de la tubería en pies
V = Volumen interno de la tubería (bls)

La longitud del Drill pipe de 5”, se calcula sabiendo que la profundidad final es 8.000 pies.

V1 = (4,214²/1029,4)8.000 pies = 138,00 bls*

La longitud del Drill pipe de 3,5”, se calcula sabiendo que la profundidad inicial es 8.000 pies donde termina la tubería de 5” hasta los 16.800 pies donde comienza el portamechas, entonces tenemos 16800 pies menos 8000 pies, nos dice que la longitud de la tubería de 3,5” es de 8.800 pies.

V2 = (2,764²/1029.4)8.800pies = 65,31 bls*

La longitud del portamechas de 4 3/4”, se calcula sabiendo que la profundidad inicial es 16.800 pies donde termina la tubería de 3,5” hasta los 17.800 pies que el PT o profundidad total donde termina el portamechas, entonces tenemos 17800 pies menos 16.800 pies, nos dice que la longitud del portamechas de 4 3/4” es de 1.000 pies.

V3 = (2,25²/1029.4)1.000 pies = 4,92 bls*

Vtotal = V1+V2+V3=138,00+65,31+4,92 = 208,23 bls (volumen interno de la sarta de perforación).

2 - Calcular el volumen total de desplazamiento de la sarta de perforación (bls)

Que entendemos por sarta de perforación son componentes metálicos armados de manera secuencial que conforman el ensamblaje de fondo y la tubería de perforación, también conocida como columna de perforación, es la encargada de transmitir las fuerzas de empuje y rotación a la mecha triconica, además de ayuda a medir determinar la profundidad del pozo.

Para calcular el volumen de la sarta o desplazamiento mecánico que es sencillamente el volumen que ocupa el metal de la tubería en barriles, la formula es la siguiente:

Dm = (OD²-ID²)/1029,4*Prof

Dm = Desplazamiento metálico (bls)
OD = Diámetro externo de la tubería (pulgadas)
ID = Diámetro interno de la tubería (pulgadas)
Prof = longitud de la tubería en pies

Entonces según la figura anterior tenemos:

La longitud del Drill pipe de 5”, se calcula sabiendo que la profundidad final es 8.000 pies.

Dm1 = (5²-4,214²)/1029,48.000 pies = 56,30 bls*

La longitud del Drill pipe de 3,5”, se calcula sabiendo que la profundidad inicial es 8.000 pies donde termina la tubería de 5” hasta los 16.800 pies donde comienza el portamechas, entonces tenemos 16800 pies menos 8000 pies, nos dice que la longitud de la tubería de 3,5” es de 8.800 pies.

Dm2 = (3,5²-2,764²)/1029.48.800pies = 39,42 bls*

La longitud del portamechas de 4 3/4”, se calcula sabiendo que la profundidad inicial es 16.800 pies donde termina la tubería de 3,5” hasta los 17.800 pies que el PT o profundidad total donde termina el portamechas, entonces tenemos 17800 pies menos 16.800 pies, nos dice que la longitud del portamechas de 4 3/4” es de 1.000 pies.

Dm3 = (4,75²-2,25²)/1029.41.000 pies = 17,00 bls*

Dm total = dm1+dm2+dm3 = 56,30+39,42+17,00=112,73 bls

3 - Calcular el volumen del espacio anular del pozo (bls)

Para determinar el volumen del espacio anular del hoyo, debemos definirlo, por lo tanto podemos decir que es el espacio que está entre el diámetro interno del hoyo y el diámetro externo de la tubería, la formula es la siguiente:

Vanular = (ID²-OD²)/1029,4*Prof

Vanular = Volumen en el espacio anular (bls)
ID = Diámetro interno del hoyo (pulgadas)
OD = Diámetro externo de la tubería (pulgadas)
Prof = longitud de la hoyo en pies

Entonces según la figura anterior tenemos:

La longitud del Drill pipe de 5” junto al revestidor de 9 5/8”, se calcula sabiendo que la profundidad final es 8.000 pies.

Vanular1= (9.001²-5²)/1029,48.000 pies=435,35 bls*

La longitud del Drill pipe de 3,5”, se calcula sabiendo que la profundidad inicial es 8.000 pies donde termina la tubería de 5” hasta los 8.300 pies donde finaliza el revestidor de 9 5/8”, entonces tenemos 8.300 pies menos 8000 pies, nos dice que la longitud de la tubería de 3,5” de ese intervalo es de 300 pies.

Vanular2 = (9.001²-3,5²)/1029,4300 pies = 20,00 bls*

La longitud del Drill pipe de 3,5”, se calcula sabiendo que la profundidad inicial es 8.300 pies donde inicia el revestidor de 7” hasta los 14.500 pies donde termina dicho revestidor, entonces tenemos 14.500 pies menos 8.300 pies, nos dice que la longitud del intervalo de tubería de 3,5” es de 6.200 pies.

Vanular3 = (6,456²-3,5²)/1029.46.200 pies = 177,26 bls*

La longitud del Drill pipe de 3,5”, se calcula sabiendo que la profundidad inicial es 14.500 pies donde comienza el hoyo abierto de 6,125” hasta los 16.800 pies donde inicia el portamechas, entonces tenemos 16.800 pies menos 14.500 pies, nos dice que la longitud del intervalo de tubería de 3,5” es de 2.300 pies.

Vanular4 = (6,125²-3,5²)/1029.42.300 pies = 56,45 bls*

La longitud del portamechas de 4 3/4”, se calcula sabiendo que la profundidad inicial es 16.800 pies donde termina la tubería de 3,5” hasta los 17.800 pies que el PT o profundidad total donde termina el portamechas, entonces tenemos 17800 pies menos 16.800 pies, nos dice que la longitud del portamechas de 4 3/4” es de 1.000 pies.

Vanular5 = (6,125²-4,75²)/1029.41.000 pies = 14,52 bls*

Vanulartotal = Vanular1+ Vanular2+ Vanular3+ Vanular4+ Vanular5 = 435,35+20,00 +177,26 +56,45+14,52 = 703,58 bls.

4 - Calcular el volumen total del pozo sin la sarta de perforación en el pozo (bls)

Buenos muchachos como determinamos el volumen total del pozo sin la sarta, muy sencillo, hay 2 maneras, primero recalcular, todos los intervalos sin tubería, es decir, tomando el diámetro interno de los intervalos del revestidor de 9 5/8”, revestidor de 7” y el hoyo abierto 6.125” con la formula vhoyo = (ID²/1029.4)*prof, la segunda solo sumar, como ya lo tenemos calculado, se suma lo siguiente:

Vtotal = V1+V2+V3 = 138,00+65,31+4,92 = 208,23 bls (volumen interno de la sarta de perforación).

Más

Dm total = dm1+dm2+dm3 = 56,30+39,42+17,00 = 112,73 bls (volumen desplazamiento metálico de la sarta de perforación).

Más

Vanulartotal = Vanular1+ Vanular2+ Vanular3+ Vanular4+ Vanular5 = 435,35+20,00 +177,26 +56,45+14,52 = 703,58 bls (Volumen anular del pozo).

Volumen total del pozo sin la sarta de perforación en el pozo= 1024.54 bls.

5 - Volumen total del pozo con la Sarta de perforación adentro (bls)

Buenos muchachos como ya determinamos el volumen total del pozo sin la sarta, muy sencillo, hay 2 maneras, primero recalcular, si tenemos el volumen total sin la sarta simplemente sumamos el desplazamiento metálico y listo volumen con la sarta de perforación, la segunda solo sumar, como ya lo tenemos calculado, se suma lo siguiente:

Vtotal = V1+V2+V3=138,00+65,31+4,92=208,23 bls (volumen interno de la sarta de perforación).
Mas
Vanulartotal = Vanular1+ Vanular2+ Vanular3+ Vanular4+ Vanular5 = 435,35+20,00 +177,26+56,45+14,52 = 703,58 bls (Volumen anular del pozo).

Volumen total del pozo con la sarta de perforación en el pozo= 911.81 bls.

6 - Calcule el volumen total de circulación (bls)

El Volumen total de circulación es la suma del volumen del pozo con sarta de perforación mas los tanques de almacenamiento de fluidos, tanque activo, tanque de mezcla, tanque de asentamiento, y tanque de píldoras.

La fórmula para calcular tanque de lodos rectangular es la siguiente: