Capacidad volumetrica en la perforación de un pozo de petróleo

Fuente de imagen. Wikimedia Commons

Hola amigos y amantes del contenido Stem.

En esta oportunidad quiero compartir con todos ustedes los elementos involucrados para el cálculo de la capacidad volumetrica de un pozo de petróleo mientras lo están perforando, teniendo en cuenta que el pozo de petróleo tiene un diámetro de longitud circular, también va a existir un espacio entre la tubería de perforación y las paredes del hoyo, que lo podemos denominar espacio anular entre tubería y hoyo.

¿Qué pasa si el hoyo está revestido y cementado?

Como es bien sabido un pozo de petróleo debe ser revestido para cubrir de cemento las paredes del hoy y con ello cumplir con ciertos requisitos o funciones propias de la construcción del hoyo, una vez que el pozo está revestido y que a la vez se tenga la tubería de perforación dentro del hoyo, va a existir un espacio anular entre la tubería de perforación y las paredes internas de la tubería de revestimiento, lógicamente este espacio va a tener una capacidad volumetrica mucho menor que la existente entre las paredes del hoyo y la tubería de perforación, debido al espacio ocupado por la tubería de revestimiento y el cemento que los sostiene.

¿Porqué hablar de capacidad volumétrica en el hoyo perforado?

Podemos conceptualizar sobre la capacidad volumetrica del hoyo como esa capacidad para albergar un volumen de fluido por cada pie de profundidad, lo que quiere decir es que si por ejemplo el volumen lo medimos en barriles (bls), la capacidad volumetrica la mediremos en barriles/pies (bls/pies).

El volumen que va a ocupar el pozo va a depender de la geometría que tenga, lógicamente pudiéramos hablar de un cilindro, sin embargo esta geometría no es perfecta, ya que el hoyo no se construye con una geometría perfecta, lo otro a considerar es que el espacio por donde va a circular el fluido de perforación es un espacio compartido por múltiples espacios, en donde puede estar un tramo del hoyo sin tubería de perforación, puede existir un tramo del hoyo con tubería dentro del hoyo y a hoyo desnudo (sin tubería de revestimiento), puede existir un tramo de tubería sin tubería de perforación pero en donde el diámetro a considerar no es el del hoyo sino que se debe considerar el diámetro interno de la tubería de revestimiento, puede existir otro espacio entre la tubería de perforación y las paredes internas de la tubería de perforación.

Fuente de imagen. Wikimedia Commons

Ejemplo de calculo de capacidad volumetrica entre las paredes del hoyo y la tubería de perforación

Supongamos que se está perforando un pozo de petróleo a la profundidad de 8500 pies de profundidad, se tiene 7000 pies de tubería de perforación de diámetro externo de 5 pulgadas, el diámetro del hoyo es de 12-1/4 de pulgadas.

Calcule el volumen total en barriles de fluido de perforación que puede circular en el pozo.

Lo primeramente importante es dividir la geometría del hoyo en dos secciones:

• Existe un tramo del hoyo desde la superficie hasta la profundidad de 7000 pies en donde esta sumergida la tubería d perforación, por lo que este va a ser un volumen muy diferente al resto de los 1500 pies más de profundidad que existen para llegar a los 8500 pies totales del pozo, este es un espacio denominado espacio anular entre tubería -hoyo y lo podemos calcular con la siguiente ecuación:

Para calcular el volumen total que se puede albergar de fluido de perforación en este tramo del pozo, tenemos que multiplicar esta capacidad volumetrica d 0,12149 Bls/pie por la profundidad que existe del espacio anular entre hoyo y tubería de perforación que es de 7000 pies.

• El otro tramo del pozo en el que debemos calcular una segunda capacidad volumetrica es el tramo de hoyo en donde no hay tubería de perforación y que se calcula tal y como sigue:

Para calcular el volumen de esta parte del pozo que puede estar ocupada por fluido de perforación, debemos multiplicar la capacidad volumetrica de 0,14577 barriles/pie por 1500 pies, que es la profundidad que hay entre 7000 pies y 8500 pies que es el tramo en donde no hay tubería de perforación, por lo tanto se calcula de la siguiente manera:

Conclusión

El volumen total de fluido de perforación que cabe en el pozo es de 850,43 barriles + 218,66 barriles, para un total de 1069,09 barriles.

Si el objetivo es poder saber qué volumen de fluido de perforación se debe preparar para cubrir el tramo de 8500 pies de profundidad del pozo, a esos 1069,09 barriles hay que sumarles el volumen interno de la tubería de perforación más el volumen de las mangueras y accesorios por donde va a circular el fluido de perforación incluyendo los tanques activos y las bombas de lodo, sin embargo el poder calcular el volumen del pozo nos ayuda a tener un cálculo bastante estimado del volumen que vamos a necesitar preparar, claro está teniendo en cuenta de la importancia que tienen los cálculos de capacidades volumétricos dentro de los diversos espacios existentes en el hoyo.

Bibliografía consultada y recomendada

• Manual de Control de Pozos. Well Control School (WCS). Harvey Louisiana. Año 2003.

Nota: Todas las ecuaciones empleadas en este post fueron elaboradas por el autor utilizando las herramientas de diseño e inserción de ecuaciones de Microsoft Word.