Perforacion Modelos
Perforacion Modelos
Perforacion Modelos
ASIGANTURA:
PERFORACION I
ESTUDIANTE:
CURSO:
5/2
DOCENTE:
II SEMESTRE 2017
Donde:
𝜏𝑦 = límite de elasticidad
𝜇𝑝 = viscosidad plástica
𝜏= tasa de corte
Este modelo se desarrolló a partir de datos determinados entre las velocidades de
cizallamiento de 500𝑠𝑒𝑔−1 a 1000𝑠𝑒𝑔−1 , por lo que caracteriza mejor un fluido a altas
velocidades de cizallamiento y flujo laminar. El fluido plástico Bingham requiere que la
tensión de corte aplicada exceda un cierto valor mínimo para que el fluido pueda fluir. Este
valor mínimo se define como el límite elástico( 𝜏𝑦 ). Una vez que se excede el punto de
fluencia, los cambios en el esfuerzo cortante se vuelven proporcionales a los cambios en la
velocidad de corte. Esa constante en proporcionalidad se llama viscosidad plástica (𝜇𝑝 ). El
modelo de plástico de Bingham funciona bien para velocidades de cizallamiento más altas,
y proporciona un error significativo a velocidades de cizallamiento bajas. También puede
predecir un límite elástico no físico y depende de la temperatura y la presión.
Modelo Cassons:
Este modelo da una buena descripción de las características reológicas de los fluidos de
perforación. A altas temperaturas y bajas presiones la aproximación se hace más pobre. La
relación que los caracteriza es:
𝟏 𝟏 𝟏
𝒓𝟐 = 𝒓𝟐𝒚 + (𝝁𝝆 𝜸)𝟐
Se ha observado que el modelo de Cassons de estudios técnicos tiene una transición más
gradual de la región de Newton a la región de rendimiento. Se dice que describió mejor el
flujo de fluidos viscoelásticos y proporciona un ajuste perfecto para muchos fluidos sólidos
como la sangre y los productos fluidos. Cabe señalar que los valores del modelo de Cassons
también dependen del rango de velocidades de corte considerado. Este modelo ahora se
utiliza en operaciones de perforación para la caracterización de lodos de cemento y fluidos
de perforación muy pesados. Se ha observado que los estudios técnicos son mejores para
predecir las viscosidades de alta velocidad de corte cuando solo se dispone de datos de
velocidad de corte bajo e intermedio. Se expresa como:
1 1 1 1
𝜏2 = 𝜏𝑦2 + 2
(𝜇∞ ) + (𝛾 2 )
Donde:
1
2
𝜏𝑦 = Cassons produce estrés
1
2
(𝜇∞ )= Viscosidad plástica Cassons
1
(𝛾 2 )= Velocidad de corte de Cassons
1 1 1 1
2 2
Una gráfica de coordenadas lineales de 𝜏 y (𝛾 ) da 𝜏𝑦 como el intercepto y (𝜇∞ ) como la
2 2
De los resultados obtenidos, el SPP obtenido para el Bingham Plastic mostró estar por
encima de la calificación de despegue en 23.70 psi, pero con un ECD de 11.65 psi que aún
estaba por debajo del gradiente de fractura esperado de la formación que se perforaría
(11.72ppg) . También se observó que los resultados del modelo Power Law tenían los
valores más bajos para SPP y ECD.
Recalibración con dimensiones reales y datos reológicos
Antes de las operaciones de perforación, los valores reales de los diámetros internos, los
equipos de superficie y el conjunto de la cadena de perforación se volvieron a verificar para
garantizar que se ingresaran correctamente en los modelos. Los valores asumidos de la
reología del fluido de perforación utilizados inicialmente también se corrigieron y se usaron
los valores medidos "reales" de parámetros reológicos, como el Punto de Rendimiento y la
Los siguientes resultados se obtuvieron después de volver a calibrar los datos de entrada
antes de las operaciones de perforación:
De los resultados obtenidos, nuevamente se observó que el valor de SPP para el modelo
Bingham Plastic fue más alto que la calificación SPP. Esto levantó una bandera antes de las
operaciones de perforación ya que el valor obtenido para el SPP excedió la configuración
de extracción de las bombas de lodo. El equipo decidió seguir adelante con el tamaño del
forro de la bomba disponible, pero redujo el índice de flujo si el valor del SPP iba a exceder
la clasificación de desvanecimiento como se ve en el modelo.
Colección de datos de campo
Durante las operaciones de perforación, se recopilaron los valores reales de ECD y SPP, se
mantuvieron las siguientes condiciones:
Los datos se tomaron al tomar la conexión para asegurarse de que la broca no estaba en
el fondo y no había rotación.
La densidad de lodo constante se aseguró dentro y fuera del pozo.
La unidad de registro de lodo fue verificada y se aseguró de que las lecturas obtenidas
de las herramientas de lectura de pulso positivo fueran correctas.
Los parámetros de la reología del fluido se midieron constantemente para garantizar que
no hubiera aumento debido a los sólidos perforados.
Los siguientes valores se obtuvieron en el TD del pozo:
RESULTADOS
Resultados reales vs Modelo de preperforación
A partir de los resultados obtenidos del modelo de pretaladrado, se observa que el modelo
Bingham Plastic predice la presión del tubo vertical y tiene la peor estimación de la presión
del tubo vertical, con un error del 11,15%, seguido de la Ley de potencia con 8,22 % Las
ecuaciones de Robertson Stiff y Herschel Bulkley tuvieron el margen de error más bajo (2,69
y 3,09% respectivamente) para el SPP. El Modelo Plástico Bingham tuvo el menor margen
de error en el ECD.
Resultados reales frente al modelo recalibrado previo a la perforación
Los resultados obtenidos muestran nuevamente que los resultados de SPP obtenidos del
modelo de Bingham Plastim tienen el error más alto (16.68%), pero nuevamente tuvieron el
margen de error más bajo para ECD. La Ley de Energía tuvo el menor margen de error para
el SPP, sin embargo, es digno de notar que hubo cambios en la Viscosidad Plástica, Punto de
Rendimiento, gel de 10 segundos y lecturas de gel de 10 minutos. Estos parámetros
reológicos se cambiaron después de ser medidos antes de las operaciones de perforación, que
podrían no ser homogéneos y representativos de todo el fluido de perforación en el fondo del
pozo.
A partir de los resultados obtenidos del software Paradigm Sysdril, se observa que el modelo
Bingham Plastic produce la peor estimación para todas las iteraciones. Es bastante lógico
porque el fluido plástico de Bingham requiere que la tensión de corte aplicada supere un
cierto valor mínimo para que el fluido pueda fluir, por lo que con cada aumento en el valor
de PV e YP en el modelo, hay un aumento en SPP. Los cambios de las propiedades reológicas
del fluido de perforación (por ejemplo, la reducción de la velocidad de corte debido a la alta
temperatura y por lo tanto la reducción de la viscosidad) tampoco pueden ser contabilizados
por el modelo, y por lo tanto el aumento en el margen de error.
También se considera que los resultados de la Ley de potencia tienen un margen de error
relativamente alto, porque se supone que el índice de flujo generalizado "n" es constante
cuando se usa el método de la Ley de potencia para calcular la pérdida de presión en las
tuberías. Esto es muy incorrecto ya que el índice de flujo "n" no es constante y se espera que
cambie especialmente con los efectos de la temperatura y la presión.
Entre los otros tres modelos, Robertson Stiff y Herschel Buckley producen la mejor
estimación para todas las iteraciones con errores porcentuales de 1.63% y 1.74%
respectivamente. Los valores de las predicciones de SPP hechas por estos dos modelos son
muy similares entre sí con una diferencia de presión máxima de 20 psi.
Otra buena observación es el uso de lecturas correctas de 3 rpm, geles de 10 minutos y 10
segundos del fluido de perforación para los modelos Robertson Stiff y Herschel Buckley.
Cuanto más precisa sea la lectura utilizada, mejor será la predicción del modelo. Por lo tanto,
se requiere que los valores correctos de las propiedades reológicas del fluido de perforación
se utilicen todo el tiempo para la predicción de SPP.
Hay dos limitaciones para este trabajo. Primero, usando otros modelos recomendados
(ecuaciones de Casson, Sisko y Carreau) para estimar SPP y ECD, ya que se cree que los
fluidos de perforación se comportan como fluidos con viscosidad estructural una vez que son
sólidos cargados. Por lo tanto, se obtendrán resultados más precisos con estos modelos. En
segundo lugar, investigar por qué los modelos Bingham Plastic y Power Law son capaces de
calcular los valores de ECD con errores muy marginales, pero calcula el SPP con errores de
porcentaje relativamente altos.
Conclusiones:
Se utilizaron cuatro modelos reológicos disponibles en el software Paradigm Sysdril para
predecir el SPP y el ECD antes de perforar una sección de orificio. Después de la
perforación, el SPP real y el ECD se registraron y se compararon con los valores de ECD
predichos. De los resultados se pueden sacar las siguientes conclusiones:
Se encuentra que el modelo plástico de Bingham produce estimaciones de SPP más altas
que el valor real, pero valores de ECD pronosticados cercanos al real.
Se encontró que el Power Law Model produce estimaciones de SPP imprecisas, pero
pronosticó valores de ECD cercanos al real.
El cribado del modelo antes de las operaciones es fundamental para el desarrollo
preciso del programa hidráulico para las operaciones de perforación.
Los modelos Robertson Stiff y Herschel Buckley produjeron una mejor predicción del
valor de SPP para todos los escenarios y se puede decir que son buenos modelos para
usar si se está considerando la perforación con lodo sintético a base de aceite.
La documentación adecuada de todos los supuestos y las entradas es importante durante
la ingeniería de front-end.
La entrada de las propiedades reológicas del lodo de perforación en el software /
simulador debe ser tan correcta y tan cercana a la real como sea posible, ya que ayudará
a aumentar la precisión de los resultados obtenidos de cualquier simulador.
Los modelos hidráulicos distinguen entre mayúsculas y minúsculas, por lo que la
selección correcta del modelo hidráulico para un pozo en particular depende de la
naturaleza del depósito, las condiciones del fondo del pozo y la naturaleza del fluido de
perforación.
La elección del modelo hidráulico dependerá de la flexibilidad del modelo para calcular
diferentes parámetros hidráulicos que incluyan el SPP y el ECD, por lo que estos
parámetros se vuelven muy críticos en pozos de margen angosto tan importantes que el
modelo hidráulico utilizado es preciso.
Recomendaciones:
Se recomienda prestar una muy buena atención a la reología de fluidos cuando se
modela, ya que tiene un gran impacto en la estimación de SPP y ECD.
Es importante documentar todas las suposiciones y cambios realizados durante el
modelado, ya que ayudará a identificar dónde se han realizado cambios relevantes
en el modelo.
La entrada correcta de parámetros en el modelo es muy importante, ya que garantiza
resultados precisos.
Debido a que la incertidumbre de la naturaleza del fluido en el fondo del pozo no se
puede determinar totalmente, todos los modelos disponibles deben usarse para el
modelado ECD y SPP, de modo que todos los escenarios puedan ser cubiertos y el
peor caso planeado.
Se recomienda el uso de modelos hidráulicos que den cuenta de la viscosidad
estructural (ecuaciones de Casson, Sisko y Carreau) para el cálculo de ECD y SPP,
ya que se cree que pueden dar cuenta de diferentes comportamientos y cambios en
las propiedades reológicas del fluido. .