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Diseño de Sarta de Perforacion

Un adecuado diseño de la sarta de perforación permite optimizar sus componentes para reducir costos y tiempos de perforación, minimizando riesgos de falla. El diseño considera factores como la profundidad, diámetro de barrena, densidad de fluido, entre otros, para seleccionar el número y tipo de componentes como drill collar, tubería pesada y tubería de trabajo. Un buen diseño mantiene el control de la trayectoria del pozo.

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Wilson Lopez Cuba
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Diseño de Sarta de Perforacion

Un adecuado diseño de la sarta de perforación permite optimizar sus componentes para reducir costos y tiempos de perforación, minimizando riesgos de falla. El diseño considera factores como la profundidad, diámetro de barrena, densidad de fluido, entre otros, para seleccionar el número y tipo de componentes como drill collar, tubería pesada y tubería de trabajo. Un buen diseño mantiene el control de la trayectoria del pozo.

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DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

OBJETIVO
El objetivo del diseño de sartas es dar a conocer los diferentes tipos de sartas de
perforación programados durante las etapas de perforación y terminación de un pozo.
INTRODUCCIÓN
La sarta de perforación o también conocida como columna de perforación es la
encargada de transmitir las fuerzas de empuje y rotación al tricono, además de
determinar la profundidad del pozo.
En el proceso de perforación de un pozo, la sarta es el componente del equipo de
perforación que más se somete a esfuerzos (tensión, compresión, presión interna y
externa, doblez, fatiga, torsión, abrasión, erosión y corrosión).
CONCEPTOS GENERALES
El principio fundamental que debe respetarse al diseñar una sarta de perforación es que
los esfuerzos a que se someten sus componentes tubulares deben ser siempre
inferiores a las resistencias de dichos componentes (especificados entablas por el
fabricante), sin deformarse permanentemente o alcanzar su límite elástico. Cuando el
límite elástico de un componente tubular se rebasa, éste sufre una deformación
permanente y, consecuentemente, una drástica reducción en su capacidad de
resistencia. Desafortunadamente, en la mayoría de los casos esta deformación es difícil
de detectar visualmente. Por lo tanto, el continuar usando este elemento deformado
ocasiónalos problemas comunes de pesca o fugas.
Para cada función se requiere diferente diseño:
REQUIERE DE DISEÑO MECANICO: Transmitir rotación a la barrena, transmitir y
soportar cargas axiales, transmitir y soportar cargas de torsión y colocar el peso sobre
la barrena de perforación.
REQUIERE DE DISEÑO DIRECCIONAL: Guiar y controlar la trayectoria
REQUIERE DE DISEÑO HIDRAULICO: Permitir la circulación de fluidos para la
limpieza del pozo y enfriar la barrena.
FUNCIONES DE LA SARTA DE PERFORACIÓN

Transmitir el movimiento rotatorio a la barrena.


Servir de conducto de circulación.
Dar peso a la barrena.
Sacar y meter la barrena.
Efectuar pruebas de formación.
Colocar tapones de cemento.
Cementar las tuberías de revestimiento.
Controlar la trayectoria del pozo durante la perforación.
Soportar las cargas ejercidas durante la perforación
Minimizar vibraciones y atascamientos
En todo diseño de sartas se deben considerar las siguientes herramientas que son
fundamentales para la perforación de un pozo:
 Lastrabarrenas (Drill Collar).
 Estabilizadores.
 Herramienta permisora (martillo).
 Junta de seguridad
 Tubería de Pesada ( H.W.).
 Tubería de Perforación ( T.P).
 Combinaciones de enlace.
 Doble caja liso
 Doble caja estabilizador
 Válvula de contrapresión.
 Válvula de seguridad (válvula de pie).

DRILL COLLAR
Son tubos de espesor de pared gruesa que se utilizan para proporcionar peso a la
barrena y rigidez a la sarta de perforación.
Se fabrican con diámetros interiores y exteriores uniformes y con roscas de sello.
Uno de los factores que se deben de tomar en cuenta es, que a esta herramienta se le
debe de proporcionar el apriete adecuado para evitar posibles problemas por un apriete
excesivo.

ESTABILIZADORES
Su función principal es la de mantener la dirección programada del pozo y estabilización
del mismo evitando el pandeo de la sarta de perforación, ya sea si se va a perforar un
pozo vertical o direccional.
TIPOS DE ESTABILIZADORES:
De aletas largas recomendadas para formaciones blandas, con revestimiento de
carburo de tugsteno e insertos de carburo de tugsteno.
De aletas cortas recomendadas para formaciones duras, con revestimiento de carburo
de tugsteno e insertos de carburo de tugsteno.
TUBERÍA PESADA ( H.W.)
Esta tubería se fabrica con un mayor espesor de pared y uniones especiales extralargas
con relación a la tubería de perforación normal., Su función principal es la de hacer la
transición de esfuerzos entre la tubería de perforación y lastrabarrenas.
TUBERÍA DE PERFORACIÓN (T.P.)
Estos son tubos de acero o aluminio con características especiales usados para
transmitir rotación y fluido a la barrena en las operaciones de perforación, terminación y
reparación de pozos.
Sus principales características son:
 Juntas reforzadas
 Facilidad y rapidez de enroscamiento
 Alto grado de resistencia.
 Se rigen por normas API
Los fabricantes de tuberías deben cumplir con las siguientes características:
 Grado
 Medida (Diámetro)
 Espesor de pared.
 Peso.
Las unidades para estas características son: kg/m ó Lb/pie
Rango
Se clasifican en tres rangos :
Rango I 18 a 22 pies
Rango II 27 a 30 pies
Rango III 38 a 45 pies
Clasificación de Tuberías en función a su desgaste: Clase Nueva
 Clase Premium
 Clase 2
 Clase 3
RECOMENDACIONES PREVIAS AL DISEÑO DE LA SARTA DE PERFORACIÓN.
Checar tablas y programa para tener la siguiente información:
• Etapas. (asentamiento )
• Profundidad ( Metros).
• Tubería de Perforación: diámetros, grado-clase, pesos (kg/m)
resistencia a la Tensión (kg), junta y aprie- te.
• Tubería pesada ( H.W): diámetro, peso (kg/m) , junta y apriete.
• Lastrabarrenas: diámetro, peso (kg/m) , junta y apriete.
• Densidad del fluido de perforación: ( gr/cm3)
• Barrena: Diámetro y tipo
Seleccionar el margen para jalar. Se recomienda 40 ó 50 tons para mayor seguridad en
nuestra sarta de perforación.
Aplicar un 20% de factor de seguridad a la herra- mienta

EL INGENIERO DE DISEÑO RECABARÁ LA INFORMACIÓN PREVIA COMO:


Profundidad. (Metros).
Densidad (gr/cc).
Profundidad y diámetro de la última TR.( pg)
Diámetro de barrena.
Seleccionar la HW por utilizar y calcular su peso flotado.
Seleccionar el margen para jalar MOP en (Ton).
Calcular la longitud de la herramienta y su peso flotado.
Anotar la resistencia a la tensión y su peso ajustado de la tubería a utilizar.
Calcular la longitud de la primera sección de la tubería de perforación.
Calcular el peso flotado de cada sección y llenar el formato de diseño
PROGRAMACION DE TREPANO
Durante la planeación de un pozo; se deben seleccionar los tipos de barrenas a usarse
de acuerdo a las características de la formación y al diseño actual que se tenga. Hoy en
día existen diversos tipos de barrenas para la perforación de un pozo.
Uno de los objetivos en la selección de barrenas es la de reducir los costos de
perforación.
Los nuevos desarrollos en la tecnología de las barrenas así como las bases de datos
de barrenas, facilitan la selección de una barrena adecuada a la formación logrando así
un mayor nivel de operación.
TIPOS DE BARRENAS
En la actualidad existen diversos tipos de barrenas para la perforación de pozos que
difieren entre sí, ya sea en su estructura de corte o por su sistema de rodamiento. Las
barrenas se clasifican en:
1. Barrenas tricónicas
2. Barrenas de diamante.
3. Barrenas de diamante policristalino, (PDC).

Factores para la selección de barrenas:


 Dureza y abrasividad de la formación
 Geometría del pozo.
 Control direccional.
 Sistema de rotación.
 Tipo de fluido de perforación.

TAMAÑO DE BARRENAS
Las barrenas de conos están disponibles en cualquier tipo de diseño, estructura de corte
y sistema de toberas.
Las barrenas PDC y de diamante tienen la opción de diseñarse bajo pedido especial.
Parámetros de operación
a. Peso sobre barrena (PSB).
b. Velocidad de rotación (RPM).
c. Hidráulica de perforación.
FALLA DE LA TUBERÍA POR TENSIÓN
La falla por tensión se origina por la acción de cargas axiales que actúan
perpendiculares sobre el área de la sección transversal del cuerpo del tubo. Las cargas
dominantes en esta condición mecánica son los efectos gravitacionales, flotación,
flexión y esfuerzos por deformación del material.
La resistencia a la falla por tensión de una tubería se puede determinar a partir de la
cedencia del material y el área de la sección transversal. Se debe considerar la mínima
cedencia del material para este efecto.
FALLA DE LA TUBERÍA POR ESTALLAMIENTO
La falla por estallamiento también es conocida como falla por presión interna.
Esta falla se genera por la acción de cargas de presión actuando dentro de la tubería de
perforación. La resistencia que opone el cuerpo del tubo se denomina resistencia al
estallamiento.
FALLA DE LA TUBERÍA POR COLAPSO
Se origina por el aplastamiento de una tubería por una carga de presión. Ésta carga
actúa sobre las paredes externas de la tubería y es superior a su capacidad de
resistencia.
CONCLUSIÓN

Un adecuado diseño de la sarta de perforación permite reducir costos y tiempos de


perforación a través de:
1. Optimizar el número de drill collar, tubería pesada y tubería de trabajo o perforación.
2. Reducir el riesgo de desprendimiento o ruptura de los componentes de la sarta de
perforación.
3. Reducir la posibilidad de pegaduras por presión diferencial.
4. Mantener un control sobre la verticalidad inclinación del pozo desde el inicio dela
perforación y, por lo tanto, reducir arrastres por tortuosidad del agujero.
INTEGRANTES:
 WILSON LOPEZ CUBA
 JHONATAN QUISPE CALAPIÑA
 SABELIO MARTINEZ PADILLA
 MORGAN CRUZ VELASQUEZ
 JOSE EDUARDO CAIGUARA
 MARISELA CAHUANA ALVARADO
 PABLO RUIZ MENDEZ
 JUAN CARLOS MORALES APAZA
 ARTURO AVENDAÑO RIVERA
 ADEMAR MARTINEZ AQUILAR
DOCENTE: ING. CARLOS ABREGO
MATERIA: PERFORACIÓN II
CARRERA: ING. PETRÓLEO Y GAS NATURAL
FECHA: /10/2019

CAMIRI- BOLIVIA

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