FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE PENETRACIÓN

Introducción 

Durante varias décadas, la industria petrolera consideró a la perforación de pozos como un "arte", no como una "ingeniería".
 los inicios de la perforación de pozos petroleros tal aseveración pudo haber tenido algo de verdad. Sin embargo, desde principios de los años 20 hasta finales de los 40, la Tecnología de la Perforación de Pozos Petroleros vivió un importante periodo de desarrollo.
Actualmente no se puede concebir la perforación de pozos sin un diseño y planeación previos a su realización en los que se vean involucradas gran cantidad de tecnologías en un avanzado proceso. Afirmándose que la perforación de pozos petroleros ha evolucionado hasta convertirse en una verdadera ingeniería.
Lo anterior no significa necesariamente que el arte involucrado en la perforación de pozos haya dejado de existir, sino más bien se ha conjuntado con las diferentes disciplinas de la ingeniería.

Generalmente, las prácticas y procedimientos de la planeación y perforación de un pozo están determinados, entre otros aspectos, por las prácticas comunes del área, experiencia y habilidad del personal así como los procedimientos y políticas de la empresa. La seguridad del pozo, que incluye tanto al personal como a las instalaciones y al medio ambiente, es un factor de primordial importancia, por no decir que es el factor principal. 

A continuación se plantearán aquellas variables que afectan a la velocidad de perforación, debido a que este es el factor que mayor influencia tiene sobre los costos, aun cuando esto no significa que la mayor velocidad de penetración produzca como resultado el menor costo en la perforación. En términos generales, las variables que afectan a la velocidad de penetración pueden ser clasificadas en dos grandes grupos: Variables Inalterables y Variables Alterables.

Optimización de la hidráulica

Optimización del peso sobre barrena y velocidad de rotación

Derivación de ecuaciones básicas

Derivación del procedimiento de análisis de regresión múltiple.

Nomenclatura

Detección de i a presión de formación

El parámetro de diseño más importante para asegurar un bajo costo y operaciones libres de problemas es la presión de poro de las formaciones atravesadas. Debido a que la perforabilidad para un tipo de formación dada es afectada, tanto por la presión diferencial en el fondo como por la compactación efectiva de la formación, un registro del ritmo de penetración normalizado se puede usar para estimar la presión de formación.

Las constantes de la regresión y los datos de perforación son utilizados para el cálculo y graficación del parámetro de perfora bilidad, Kp, definido por: Las constantes de la regresión y los datos de perforación son utilizados para el cálculo y graficación del parámetro de perfora bilidad, Kp, definido por:

oí pai ai i icuu uc pciiuiauuiuau coia uaaauu ci i la ci.uación del ritmo de penetración, que es análogo al exponente "d" desarrollado por Jorden y Shirleyl 1 utilizando una ecuación del ritmo de penetración más simplificada. El registro de perforabilidad se analiza para determinar el tipo de formación que está siendo perforada. El gradiente de presión de formación puede ser relacionado con el parámetro de perforabilidad, Kp, para un tipo dado de formación por:

Para suavizar las variaciones de fitología, normalmente se grafican para un promedio de 25 pies los valores de la presión de formación. También, la presión de formación es estimada con base en la densidad de los recortes recuperados en superficie. Sin embargo el registro del ritmo de penetración normalizado nos provee de información más exacta. Esta aproximación se ha probado en el área de la costa del Golfo de México. La respuesta de la perforabilidad a un incremento en la presión deformación debe ser más alta porque las zonas de alta presión de formación están bajo compactadas.

Hidráulica óptima

La ecuación del costo por metro utilizada no incluye los costos provocados por el bombeo asociados con la optimización de la hidráulica de la barrena. Sin embargo, puesto que el costo del bombeo es generalmente pequeño comparado con el costo diario del aparejo, esto no es una limitación seria. Nelson18 demostró que los gastos debidos al bombeo se pueden relacionar con los caballos de fuerza hidráulicos desarrollados por la bomba. Observando la ecuación 1, podemos ver que el ritmo de penetración será máximo cuando el término «8 x8 sea máximo. Como se muestra en el punto Derivación de ecuaciones básicas, esto se logra seleccionando el tamaño de toberas y las condiciones de operación de bombas para que las caídas de presión a través de la barrena, Pb, estén relacionadas con la máxima presión de bombeo, Pp, por:

Rango de profundidad 

Velocidad de rotación (rpm) Peso sobre barrena por pulgada de diámetro de la barrena (1,000lb/pg) Donde m es la pendiente de una gráfica de caída de presión parásita contra gasto de flujo en papel doble logarítmico. Observe que de acuerdo con la ecuación anterior, la fuerza de impacto en las toberas, así como la función del número de Reynolds x8 es maximizada. Las consideraciones teóricas indican un valor de 1.8 para m. Sin embargo, Scott ha reportado valores calculados de m tan bajos como 1.0. La caída de presión a través de la barrena se estima a un gasto normal de circulación y a un gasto de circulación reducido, aplicando la ecuación de orificio o la regla de deslizamiento hidráulico. 

La pérdida de presión parásita total se determina como la diferencia entre la presión en la tubería vertical y la caída de presión a través de la barrena. Conociendo las caídas de presión parásita a 2 gastos se puede estimar gráficamente el exponente m (ver figura 45). El gasto de flujo óptimo y la caída de presión a través de la barrena se puede calcular con la última ecuación.