Operaciones 2:

Operaciones 1:

Para considerar un cálculo en forma rápida y práctica, suponemos que la fuerza más importante es la ejercida por la presión del yacimiento, contra el área de la tubería donde está cerrado el preventor. 

Área = 0.7854 x 52 = 19.635 pg2 = 126.68 cm2. 

Fuerza ascendente = 20 Kg/cm2 x 126.68 cm2 =2,534.0 kg.

 Aproximadamente 2.5 ton hacia arriba y con un peso hacia abajo de 86 tons. · 

Encontrar la carga en el gancho para desconectar o liberar la T. P. de 2 7/8” del empacador (Fig. 5.3).

Datos:

Profundidad del empacador – 2899.0 m.

T. P: - 2 7/8”, 9.685 Kg/m; D. I. – 2441”.

Orificio del empacador – 2.69”.

Aceite en el espacio anular de 0.825 gr/cm3.

Agua salada en la tubería de 1.15 gr/cm3.

Nota: Hacer comentarios en el aula del porqué el uso de la presión de la T.P. para el cálculo.

APLICACIONES

· Con la siguiente información del pozo, encontrar la fuerza ascendente y compararla con el peso de la sarta de perforación. Suponiendo que al estar perforando se detectó un brote y se realizo el procedimiento de cierre del pozo.

T. P. – 5” – 29.05 Kg/m, T. R. – 13 3/8” – 2020.0 m.
H. W. – 5” – 110.0 m, 74.50 Kg/m.
Lastrabarrenas – 8” x 3” – 219.03 Kg/m, 96.0 m.
Barrena – 12”.
Fluido de perforación – 1.48 gr/cm3.
Profundidad del brote – 2850.0 m.
Presión en T. P. - 20 Kg /cm2.
Presión en T.R.- 35 Kg/cm2
Presión de formación – 442.0 Kg/cm2.
Peso de la sarta de perforación – 86 tons.

FUERZA RESULTANTE CON PRESIÓN DE FORMACIÓN EN EL POZO - Gráfica

FUERZA RESULTANTE CON PRESIÓN DE FORMACIÓN EN EL POZO

Cuando se presenta una presión en el pozo (Brote), ésta presión influye en la parte inferior de la sarta con que se esté realizando la operación, en un área determinada, ocasionando una fuerza ascendente en la tubería, en donde dicha fuerza puede ser mayor que el peso de la sarta de perforación en el pozo, pudiendo llegar a expulsar la sarta fuera del pozo. Generalmente sucede este tipo de problema cuando estamos a poca profundidad o en los viajes, en donde podemos tener poco peso, sin embargo, se puede presentar el caso en donde la presión de formación sea demasiada alta y ocasionar una fuerza ascendente alta. A continuación expondremos un cálculo de la fuerza ascendente para que tenga una mayor comprensión de dicha fuerza y tomar las medidas de seguridad cuando se presente dicho problema. Dos conocimientos básicos pueden obtener de estos conceptos técnicos. 

· Cerrar el preventor de arietes de tal forma que tengamos cerca una junta de la parte inferior del rams y poder utilizarla como un tope en caso que la fuerza ascendente sea demasiado alta. 

· En caso de que el peso de la sarta sea mayor que la fuerza ascendente y se tenga que meter tubería a pozo cerrado, con el preventor anular esférico, nos aprovechamos del peso de la sarta para efectuar un Stripping.

Análisis de fuerzas en sellos (PBR/ sellos Mollyglass) II

Datos:
T.R.- 9 5/8”, P-110, 47 lb/pie a 3750.0 m
Liner programado – 7”, P-110, 35 lb/pie de 3600-5300 m- D.I.- 6.004”
Lechada de cemento – 1.89 gr/cm3
Fluido de perforación – 1.60 gr/cm3
Tubería de perforación – 4 ½” – 16.6 lb/pie
Diámetro de sellos Mollyglass, exterior – 6”, .D.I.- 2.812” (mandril)
Presión máxima a alcanzar – 2000 lb/pg2

Análisis de fuerzas en sellos (PBR/ sellos Mollyglass) I

En las operaciones de cementación de una tubería de revestimiento corta (Liner), sabemos que en el aparejo o la sarta para colgar la T.R. corta, uno de sus componentes es un mandril con elementos de sellos de teflón inerte, convenientemente resistente para altas presiones y temperaturas en el fondo del pozo, y de ácido sulfhídrico. 

Dichos sellos son alojados en un receptáculo pulido interior (PBR), ésta herramienta se puede colocar inmediatamente arriba o abajo del colgador, la cual proporciona un sello positivo durante las operaciones de cementación. 

Para prevenir que dichos sellos sean expulsados de su alojamiento, durante el bombeo de la lechada de cemento (Efecto del pistón), es necesario calcular éste efecto para contrarrestarlo con peso sobre el colgador. A continuación realizaremos un cálculo, como ejemplo, del efecto del pistón (Fig. 5.1)

Análisis de fuerzas en un empacador II

Observaciones: La fuerza resultante hacia arriba de 9256 kg originada por el yacimiento tratará de desempacar la herramienta. Para este caso se puede aplicar una de las siguientes opciones: 

a) Utilizar un empacador permanente o semipermanente cuando no se pueda represionar el espacio anular. 

b) Utilizar un empacador de compresión ancla doble, para auxiliar al empacador en su mecanismo hidráulico, producido por la diferencial de presiones.

Análisis de fuerzas en un empacador I

Operaciones.

1ro. Presiones en el pozo y área en donde actúan, y fuerzas:

a) Presión hidrostática en el área transversal entre T.R. y T.P.

b) Presión de formación en el área transversal del empacador y T.P.

c) Peso para anclar (6,500 kg).

2do. Ph =

10

1250.0´1.0

= 125.0 kg/cm2

At = 0.7854 (5.7912 – 2.3752)

At = 21.91 pg2 = 141.35 cm2

F = 125.0 kg/cm2 x 141.35 cm2 = 17,669

kg¯

Presión de formación esperada (Pf):

Pf = 0.090 kg/cm2/m x 2,500 m = 225

kg/cm2

At = 0.7854 x (5.7912 – 1.9952)

At = 23.212 pg2 = 149.754 cm2

F = 225 kg/cm2 x 149.754 cm2 = 33,695

kg­

Resultante = 33,695 kg – 17,669 kg – 6500 kg = 9,256.­

ANÁLISIS DE FUERZAS EN EMPACADOR Y EN SELLOS (PBR/SELLOS MOLYGLASS)

Análisis de fuerzas en un empacador
Datos:
· T.R.- 6 5/8”, N-80, 28 lb/pie, D.I.- 5.791”.
· T.P. - 2 3/8”, J-55, 4.7 lb/pie, D.I.-1.995”.
· Profundidad media de los disparos – 2500 m.
· Nivel de fluido – 1240.0 m.
· Se pretende anclar el empacador a 2490.0 m con 6,500 kg.
· Gradiente de presión de formación.- 0.090
kg/cm2/m

CÁLCULO DE LA FUERZA RESULTANTE

Generalmente nuestros cálculos en el pozo se relacionan directamente con las presiones y no con las fuerzas que pueden originar las presiones que actúan sobre su área determinada. Si consideramos más de una presión que influye en diferente sentidos y en diferentes áreas, entonces por lógica tendremos una fuerza resultante de todas ellas, que en este caso es la que tomaremos en cuenta en las operaciones del pozo, basándonos en un análisis de fuerza que nos proporcionará su cuantificación y el sentido, ya sea hacia arriba o hacia abajo. Para realizar un análisis de fuerzas en las condiciones de un pozo, se procede de la siguiente forma: 

1. Identificar las presiones y las diferentes áreas donde actúan cada una de ellas. 

2. Calcular las presiones y áreas identificadas. 

3. Encontrar la fuerza en cada una de éstas partes o secciones con la fórmula: 

Fuerza = Presión x Área.

 Considerando las fuerzas positivas en sentido hacia arriba y negativas hacia abajo. 

4. Realizar una suma algebraica para encontrar la fuerza resultante, y de acuerdo al signo del resultado será su sentido. Con los ejemplos que expondremos en el siguiente tema, podrá verificar con mayor claridad el procedimiento del análisis y sobre todo la importancia que tiene éste tipo de cálculos.