Resolución Tarea Para el Primer Examen Parcial Carreras: ateria: Sigla: &utor: *ec+a *ec+a de prese presenta ntació ción: n:
Ingeniería de Petróleo y Gas Natural Técnico Superior en Petróleo y Gas Natural !odos de Per"oración y Cementos Petroleros PGP #$% Ing' (ulio Cesar Po)eda &' ,ía del del prim primer er exam examen en parci parcial al
Nota importante:
Esta tarea )ale el do-le .ue las tareas normales'
1) ¿Cuánto ¿Cuánto de baritina baritina o agua se precisa para para preparar preparar un lodo densificad densificado o hasta 9,33 9,33 ppg; a partir de un lodo base (Agua (Agua y Bentoni Bentonita), ta), preparado preparado aadiendo aadiendo !," libras libras de bentonita bentonita por barril de lodo# lodo# $a bentonita original%ente ten&a un 3' de hu%edad y "' de inertes de densidad ,* gr+cc por lo ue se debe corregir estos errores- .l p/ de este lodo fue 9-3- ¿Cuánto 0a/ o /Cl puede e%plear para corregir el p/ hasta !,*# Considere un 2olu%en de lodo de * bbl,atos: 41Bentonita 5%pura /6%eda 7!-" $b ,e una S,S/ 8ensidad S,S/ 8ensidadBentonita 7-" gr+cc7-! ppg 1$odo71 bbl 7 " g /u%edad73' 5nertes 7"' 8ensidad 5nertes7-* gr+cc7,9* ppg p/179-3 $odo7* bbl
8ensidad $odo79-33 ppg p/7!-* Resolución'0 :ri%ero, calcula%os la cantidad real de bentonita pura aadida 4 1Bentonita 41Bentonita 741 Bentonita5%pura/6%eda (97Lb (97Lb Bentonita Seca)/(100Lb Bentonita Húmeda)*(96Lb Bentonita Pura)/(100Lb Bentonita Seca) 41Bentonita 741Bentonita 5%pura /6%eda 99<+1 (Lb ( Lb Bentonita Bentonita :ura)7 -!! $b Bentonita :ura .ntonces, pode%os calcular el 2olu%en de cada co%ponente aadido= 1Bentonita 7 41Bentonita +8ensidad Bentonita 7 -39**
g
41bentonita seca7 41 Bentonita5%pura/6%eda (97Lb (97Lb Bentonita Seca)/(100Lb Bentonita Húmeda)= 8.18 Lb 415nertes 7 41bentonita seca > 41Bentonita 7 -3*9 $b 15nertes 7 415nertes+8ensidad 5nertes7 -1"!1 g 1Agua7 $odo> 1Bentonita > 15nertes 7 "1-*9*" g
41Agua7 3"-11!" $b
$a %asa total, el 2olu%en total y la densidad en el lodo sin densificar seran= 417 41Agua?41Bentonita ? 415nertes7 3**-< $b 17 1Agua ? 1Bentonita ?15nertes 7 " g 8ensidad
$odo1
7 41+17 !-"*!*!1! ppg
Co%o esta densidad es %enor ue la reuerida (9-33 ppg), debe%os au%entar %aterial %ás denso, es decir Baritina seg6n la propuesta del proble%a (8ens Baritina 7"-31 gr+cc)= @Baritina 7 8ensBaritina +8ensinal(8ens 5nicial > 8ensinal)+(8ens 5nicial > 8ensBaritina )7-1119<39 $a %as %asa a de lod lodo o densi densific ficad ado o será= será= 4 79-33 $b+g* bbl" g+1 bbl799<* $b :or lo tanto, la %asa de baritina será= 4Baritina 7@Baritina 47119<3-"*"1 7119<3-"*"1 $b, e@presado en sacos de * $b= 4 Baritina7"! s ? 13-* $b :ara baDar el p/ desde 9-3 hasta !-*, se debe e%plear Acido Clorh&drico; :ri%ero, calcula%os el 2olu%en de Agua= Co%o el 2olu%en de lodo necesario es de * bbl; la %asa y 2olu%en de lodo li2iano son; 4$odo $i2iano 74$odo :esado > 4Baritina 7 !<1-*"9*9 $b $odo $i2iano74$odo $i2iano +8ens$odo $i2iano 7 11<-3<* g
Con ese 2olu%en, calcula%os el 2olu%en de agua, a partir de 1Agua (por proporciones)= Agua7 1Agua $odo $i2iano +"7 1<9-39! g 7 3!<-3 $t Con este 2olu%en de agua, ya pode%os calcular la cantidad de /Cl reuerido= E/ClF 7 G %ol>gr /Cl+agua Heacciones= /Cl /??Cl> E/ClF 7 ECl >F7 C Acido 7 C A / /??/> IJ71.>1"7 E/?FE/>F
:ero antes, pode%os considerar ue el lodo fue preparado inicial%ente con 0a/= 0a/ 0a??/> / /??/> IJ71.>1"7 E/?FE/>F /ace%os un balance de / >= E/>F7E0a?F?E/?F IJ+E/?F7E0a?F?E/?F E0a?F7 IJ+E/?F>E/?F 8el p/ inicial= E/?F71K(>9-3)7 *-!!!"".>1 %ol>gr+$t
:or lo tanto=
E0a ?F7Concentracin de Base7C B71-<9!1!.>* %ol>gr+$t
Con este resultado, pode%os e2aluar el ca%bio de p/ con /Cl= Heacciones= 0a/ 0a??/> /Cl /??Cl> / /??/> IJ71.>1"7 E/?FE/>F /ace%os un balance de / ?= E/?F7E/?F Agua?E/?F/Cl E/?F7E/?F Agua?ECl>F
/ace%os un balance de / > sabiendo ue E/ ?F Agua7E/>F Agua E/>F 7 E/>F Agua?E/>F0a/ E/?F Agua7IJ+E/ ?F>E0a?F
E/>F 7 E/?F Agua?E0a?F E/?F Agua7 E/>F>E0a?F Lue ree%plaMada en el balance de / ? nos da= E/?F7 IJ+E/ ?F>E0a?F?ECl>F ECl>F 7 E/?F>IJ+E/?F?E0a?F 8el p/ final= E/?F71K(>!-*)7 3-1<!.>9 %ol>gr+$t
:or lo tanto=
ECl >F 7 Concentracin de Acido 7C A71-3!.>* %ol>gr+$t
Calculando la cantidad de /Cl= E/ClF 7 G %ol>gr /Cl+agua G %ol>gr /Cl7 AguaE/ClF 7 AguaC A7-*<1* .@presando en %asa= %/Cl7 G %ol>gr /Cl :4/Cl7-*<1*3<-*719- gr /Cl
) .@prese la ecuacin de la .C8 en el anular en funcin de la profundidad, para una ca&da de presin de ,9! psi por cada 1 pies de perforacin e%pleando un lodo preparado con 1-1 libras por cada barril de agua (e@presada en unidades N5 y unidades de Ca%po),atos: 4Bentonita 7 1-1 $b Agua 7 1 bbl 7 " g ∆:7-9! :si /71 ft Resolución: .C878ens ? ∆:+(-* /) 8ens74+ 4 Agua 7 " g !-3"* $b+g 7 3*-"9 $b 4 7 4 Agua ? 4Bentonita 7 3<-*9 $b
8e 4N8N o bibliograf&a, 8ens Bentonita 7-" gr+cc7-! ppg Bentonita 7 4Bentonita + 8ensBentonita 7 -<"1*"1!" g 7 Agua ? Bentonita 7 "-<"1*"1! g
inal%ente=
8ens74+7 !-*1<" ppg 7 1-19!*!9< Igr+% 3
∆: 77777 1 ft -9! :si 77777 1 ft ∆: 7 -9! :si 7 .ntonces, en unidades de ca%po (ppg), tene%os= .C8 7 !-*1 ppg ? -9! :si ppg ft+(-* :si /) 7 !-*1 ppg ? -*31 ppg ft + / EC, 1 2'34 ppg 5 $'3%64 ppg "t 7 8 3 Q en el N5 (en Igr+% )= -*31 ppg ft -3"! %+1 ft (1 Igr+ % 3)+!-3"* ppg 7 -931** (Igr+% 3) % Oa%biPn hay ue considerar ue=
EC, 1 4'$# 9gr7m 6 5 $'$#$6 ;9gr7m #< 7 8 3) Cuál es la cantidad de bentonita, agua, hidr@ido de sodio o ácido Nulf6rico, ue debe e%plearse para preparar * pies c6bicos de RB4 de gra2edad especifica 1,11; si da un p/ inicial de , y debe prehidratarse con , ppb de 0a/ (libras por barril de /idr@ido de Nodio)- Ne espera tener un p/ final de !,!!,atos: $odo7* pies 373" g 8ensidad $odo71-11 gr+cc p/5nicial 7- E0a/F7- ppb p/ inal7!-!! Resolucion: :ri%ero, calcula%os la co%posicin del lodo= Ssare%os otra %anera de calcular la %asa de bentonita; partiendo del balance de %ateria y de 2olu%en= 4inal 7 45nicial ? 4Bentonita 4Bentonita 7 4inal > 45nicial 7 inal 8ensidad inal> 5nicial 8ensidad5nicial
inal 7 5nicial ? Bentonita 5nicial 7 inal> Bentonita 7 inal> 4Bentonita + 8ensidadBentonita :or lo tanto; 4Bentonita 7 8ensidadBentonita (inal8ensidad inal>inal 8ensidad 5nicial)+(8ensidad Bentonita >8ensidad5nicial ) 4Bentonita 7 *!!*3-!* $b :ara el agua= 4 Agua 7 45nicial 7 4inal > 4Bentonita 4 Agua 7 !*!-<1" $b $t Agua 7 3""<1-"!* g 7 !-*1 bbl 7 13"<1-1"
8e %anera si%ilar al eDercicio 1, pode%os calcular el p/ despuPs de haber aadido el /idr@ido de Nodio; E/?F5nicial 71K(>-)7 1-<9!".>! %ol>gr+$t E/>F5nicial7 *-!!!"".> %ol gr+$t E0a/F7- ppb %0a/7!! $b 7 33**1 gr G%ol>gr 0a/ 7 933!-! > G%ol>gr / 0a/ 7 G%ol>gr 0a/ 7 933!-! > E/ F0a/ 7 G%ol>gr / >0a/+ Agua7 -1*!!*! %ol>gr / >0a/+$t 7 -1*! 4 Co%o p/5nicial7-
pode%os considerar ue el lodo fue preparado con una base fuerte representada por Base/= Base/ Base??/> / /??/> IJ71.>1"7 E/?FE/>F /ace%os un balance de / >= E/>F7EBase ?F?E/?F IJ+E/?F7EBase ?F?E/?F EBase ?F7 IJ+E/?F>E/?F
:or lo tanto=
EBase ?F7Concentracin de Base7C B7 *-1!<1.> %ol>gr+$t
inal%ente, para saber cuánto de Acido o Base debe%os agregar, co%para%os los 2alores del p/ y co%o el p/ al ue uere%os lle2ar el lodo (!-!!), es %ayor ue el inicial (-), debe%os agregar base (0a/) y debe%os calcular as&= Heacciones= Base/ Base??/> 0a/ 0a??/> / /??/> IJ71.>1"7 E/?FE/>F /ace%os un balance de / ?= E/?F7E/?F Agua /ace%os un balance de / > sabiendo ue E/ ?F Agua7E/>F Agua E/>F 7 E/>F Agua?E/>F0a/?E/>FBase E/>F 7 E/?F?E0a?F?EBase ?F IJ+E/?F7 E/?F ? C0a/? CB
:or lo tanto, C 0a/7IJ+E/ ?F > E/?F > CB Co%o al final E/ ?F 7 1>!-!! C0a/7 -1<.>< %ol>gr+$t
:or lo tanto, la cantidad de 0a/ en gr y $b será= -1<.>< %ol>gr 0a/+$t " gr 0a/+1 %ol>gr 0a/ 13"<1-1 $t 7 3<-*9"!"* gr 7 -!<*39 $b ") .n laboratorio, se deter%in los siguientes datos a partir de un lodo efluente del poMo= " %l de lodo, ", gr de slidos totales- Ni el lodo ten&a una densidad de 9,3 ppg antes de entrar al poMo, e@pliue ¿uP fue lo ue sucedi# ,atos: $odo7" %l
%Nlidos 7"- gr
8ensidad 5nicial 79-3 ppg7 1-!!*!1 gr+cc
Resolución: .n este proble%a, co%o no sabe%os si se trata de un B4 o RB4, debe%os resol2erlo en a%bos casosCaso 4: => .n el lodo original, calcula%os la cantidad de slidos totales para un 2olu%en de " %l= Asu%ire%os un lodo preparado slo con bentonita= 8ensslidos 7-" gr+cc 8ens7 1 gr+cc 8ens 7 8ensidad5nicial 7 1-!1 gr+cc .n este caso, nos con2iene trabaDar en gr+ccTslidos7 8ens slidos+8ens(8ens > 8ens)+(8ens > 8ensslidos ) 7 -13"1* 4$odo7 8ens $odo$odo 7 "3-!3"3" gr
%slidos 7 Tslidos%$odo7 *-<!<91<1 gr
Respuesta Caso 4: Co%o pode%os obser2ar, el lodo tiene una %ayor cantidad de slidos antes de entrar al poMo, por lo ue puede haber habido asenta%iento de slidos en el circuito del lodo, incluyendo el poMo, o de lo contrario, hubo un influDo de l&uido ue se %eMcl con el lodo, reduciendo en a%bos casos la cantidad de slidos totales hasta slo "- grCaso #: ?> .n el lodo original, calcula%os la cantidad de slidos totales para un 2olu%en de " %l= Asu%ire%os un lodo preparado slo con bentonita= 8ensslidos 7-" gr+cc 8ens7 -!3 gr+cc 8ens 7 8ensidad5nicial 7 1-!1 gr+cc .n este caso, ta%biPn nos con2iene trabaDar en gr+ccTslidos7 8ens slidos+8ens(8ens > 8ens)+(8ens > 8ensslidos ) 7 -*!3!9! 4$odo7 8ens $odo$odo 7 "3-!3"3" gr
%slidos 7 Tslidos%$odo7 11-1!"91<" gr
Respuesta Caso #: 0ue2a%ente, co%o era de esperar, pode%os 2er ue el lodo tiene una %ayor cantidad de slidos antes de entrar al poMo, por lo ue puede haber habido asenta%iento de slidos en el circuito del lodo, incluyendo el poMo, o de lo contrario, hubo un influDo de l&uido ue se %eMcl con el lodo, reduciendo en a%bos casos la cantidad de slidos totales hasta slo "- gr*) Cuanto de baritina se precisa para ahogar una surgencia ue se dio cuando se operaba con un lodo de 9,1 ppg e hiMo baDar la presin de la colu%na de fluido hasta una densidad eui2alente de ,<* ppg# $a profundidad del poMo es de !3 pies- 8eter%ine ta%biPn el 2olu%en de la surgencia (co%o gas a una te%peratura de 1"U),atos: 8ens$odo7 9-1 ppg .8 17 -<* ppg / 7 !3 ft O Vas71"U Resolución: Sna densidad eui2alente en un poMo, se deter%ina por la presin ue produce=
∆:7-* 8ens / :or lo tanto;
∆:$odo7-* 8ens $odo / 7 39<9-3!!! :si ∆:17-* .81 / 7 339-*!< :si Con estas presiones, hace%os un barrido de presiones para establecer la presin de fondo (:f)= ∆:Cierre Oubo? ∆:$odo7 ∆:Cierre Casing ? ∆:17:f .ntonces, resol2e%os en funcin de ∆:Cierre Casing 7 ∆:CC :f7 ∆:CC? ∆:1 :ara %atar el poMo, se reco%ienda usar por lo %enos * :si %ás ue la presin de fondo= ∆:$odo :esado7-* 8ens $: /7:f?* 8ens$: 7 (:f?*)+(-* /)7 ( ∆:CC? ∆:1?*)+(-* /) 8ens$: 7 (∆:CC?339-*9 :si)+"3*-" (en ppg)
.n este punto, pode%os e%plear la ecuacin del proble%a 3= 4Baritina 7 8ensidadBaritina (inal8ens$:>inal8ensidad 5nicial)+(8ensidad Baritina >8ensidad 5nicial) Co%o 8ensidad Baritina 7"-31 gr+cc7 3*-9 ppg 4Baritina 7 3*-9E inal ( ∆:CC?339-*9)+"3*-" > 9-1 inal F+(3*-9>9-1) $b 4Baritina 7 1-3393393 E ( ∆:CC?339-*9)+"3*-" > 9-1F inal $b
:ara la segunda parte, haciendo un barrido de presin en el anular, pero to%ando en cuenta una colu%na de gas debaDo de una colu%na de lodo, tene%os=
:f 7 -* 8ens Vas/Vas? -* 8ens $odo(/>/Vas) 7 ∆:CC? ∆:1 8e la ecuacin del gas ideal, tene%os=
8ens Vas7: :4Vas+(H O Absoluta)
:or si%plicidad, to%a%os : W :f Absoluta?-* 8ens Vas/Vas+7 ∆:CC? ∆:1?1"-?-* 8ens Vas/Vas+ $a otra alternati2a e@acta, ser&a encontrar la presin %edia de gas por integracin, pero el error ue se co%ete es %&ni%oQ tene%os= 8ens Vas7( ∆:CC? ∆:1?1"-?-* 8ens Vas/Vas+) :4Vas+(H O Absoluta) del barrido de presiones del anular= -* 8ens Vas/Vas? -* 8ens $odo(/>/Vas) 7 ∆:CC? ∆:1 Hesol2e%os este siste%a de ecuaciones para 8ens Vas y /Vas (recorda%os ue O, :4, H, Area Anular y ∆:CC son conocidos)inal%ente, olu%en de gas 7 Vanancia 7 / Vas Area Anular <) Calcular la cantidad de Baritina (densidad de "-31 gr+cc), ue debe e%plearse para controlar una surgencia ue tu2o una ganancia de <1 barriles (Au& hubo un error de transcripcin, dec&a 1< barriles), en un poMo cuya O8 es de "!* %etros, con una densidad de lodo de 9-33 ppg, :resin de Cierre de Casing de !< psig, :resin de cierre de Ouber&a de :erforacin de < psig, y las caracter&sticas %ecánicas ue se dan en la figuraCalcular ta%biPn; a) $a densidad de la surgencia b) $a presin de la surgencia c) .l e%puDe sobre la herra%ienta 2ac&a antes y despuPs (con lodo li2iano y lodo pesado),atos: 8ensBaritina 7"-31 gr+cc7 3*-9 ppg V7<1 bbl O87"!* % 71"*!-" ft 8ens$odo79-33 ppg N5C:7!< :sig N58::7< :sig er figura para datos de la geo%etr&aResolución: :ara deter%inar la presin de fondo, por barrido de presiones dentro de la Ouber&a de :erforacin, tene%os= :f7N58::?-* 8ens $odoO87 ""-* :si .sta es la presin de la surgencia (inc b):or seguridad, se debe su%ar a esto * :si para controlar el poMo de %anera efecti2a- :or lo tanto, la presin eDercida por el lodo pesado debe ser de "9-* :si W "93 :si, con esta presin calcula%os la densidad del $odo :esado (8ens$:)= 8ens$:7"93+(-* O8)7 1-3 ppg Qa pode%os calcular entonces la cantidad de Baritina, pero antes debe%os conocer el 2olu%en de $odo en todo el :oMoCo%o obser2a%os en la figura, e@isten cuatro secciones en el anular ue es donde se da la surgencia, por lo tanto, calcula%os las cuatro capacidades y la capacidad del tubular= C17 (58C1 >8:1)+19-" 7 -33!9 C7 (58C >8:)+19-" 7 -1!33 C37 (58/3 >8:3)+19-" 7 -1*1" C"7 (58/" >8:")+19-" 7 -*1"!! CO7 58:+19-" 7 -""<1 bbl+pie
bbl+pie bbl+pie bbl+pie bbl+pie
$odo :oMo7 C1/1?C/?C3/3?C"/"?CO/O7
1< bbl 7 *1"9- g
(.n este caso / O7O8)
.ste 2olu%en, es el necesario para llenar el poMo, sin to%ar en cuenta el resto del circuito, se aconseDa por lo %enos un e@ceso del ' olu%en de $odo :esado 7 $:7 1"1- bbl 7 <191- g
Q la %asa de baritina será= 4Baritina 7 8ensidadBaritina ($:8ens $:>$:8ensidad 5nicial )+(8ensidad Baritina >8ensidad5nicial ) 4Baritina 7 !931-* lb 7 33 s ? <-* $b :ara el inciso a, tene%os= Con la ganancia, calcula%os la altura de la surgencia partiendo desde abaDo (Neccin ")= /s"7V+C"7 11
/s37NH+C37 ""!-9! pie .n este caso, /s 3Y/3 por lo tanto,
/ 37O8> /1> /> /"7 9!* pie /s7/ "?/s379"!-9! pie
$uego, para calcular la densidad de la surgencia, se hace un balance de presiones subiendo por el anular= :f 7 -* 8ens Nurg/s ? -* 8ens $odo(O8>/s) ? N5C: sea= 8ensNurg7 E:f > N5C: > -* 8ens $odo(O8>/s)F + (-* /sF 7 <-<*93<*" ppg :ara el inciso c, tene%os= 8esplaMa%iento Ootal Ouber&a7 8OO 7 8espOuberia (O8>/")? 8esp:orta%echas /" 8OO 7 8:+19-" (O8>/ ")? 8:4+19-" / "7 !!<-9!!9 bbl .%puDe Ootal 7 8OO 8ensidad gra2edad ta%biPn pode%os calcularlo as&= .%puDe Ootal 7 .%puDe Ouberia ? .%puDe :orta%echas .%puDe Ootal 7 -* 8ens $odo (O8>/") AOuberia?-* 8ens $odo /" A:orta%echas .%puDe Ootal $odo $i2iano 7 3"!"-*!3 $bf .%puDe Ootal $odo :esado 7 3!""-" $bf
Nucre, < de abril de 1
