Pérdida de presión por fricción se ve reflejada en la presión de circulación

over 1 year ago

Hola amigos y amantes del contenido STEM.

En esta ocasión les voy a explicar de alguna manera el balance de energía que tiene que existir para vencer las restricciones que hay en la circulación del fluido de perforación desde la bomba de lodo hasta los tanques activos, ya que existen restricción de flujo en los diferentes componentes y equipos tanto de superficie como en el fondo del pozo, es decir en todo el recorrido del fluido de perforación.

Es normal que para poder transportar el fluido desde las bombas hasta el fondo del pozo para que salga en los chorros de la mecha de perforación exista una restricción causada principalmente por la fricción, la fricción hace que exista una restricción del lodo de perforación a fluir, por lo que es necesario aplicar una fuerza adicional para compensar la restricción de la fricción en el sistema de circulación, pero cabe preguntarse:

¿Quien proporciona esa fuerza adicional para vencer la restricción de flujo causada por la fricción?

La bomba de lodo es la encargada de suministrar fuerza que se traduce en un aumento de presión en todo el sistema de circulación, ya que la presión del sistema no solo es necesario que sea elevado para que circule el lodo de perforación, sino que la presión del sistema de circulación debe ser tal que logre tener la presión suficiente como para levantar los recortes que va cortando la mecha en el fondo del pozo a medida que se va perforando y profundizando en el pozo.

¿Qué otros parámetros se ven afectados por la fricción?

No solamente la presión de circulación del sistema se ve afectado por la fricción, también por ejemplo si existen operaciones en los que se está bajando o subiendo la tubería, va a existir una restricción a estos movimientos para sacar o meter la tubería producto de la fricción, lo realmente importante a evaluar en la perforación de pozos no es el que sepamos que variables se ven afectadas por la fricción, sino que variables son influyentes para superar la fricción.

Ya en el desarrollo de este post hemos nombrado una que es el aumento de la presión de bomba, sin embargo es un aspecto a cuidar porque se puede superar la presión de fractura de la formación, por lo que otras alternativas son:

Aumentar la densidad del lodo de perforación.

Lógicamente si aumentamos la densidad del lodo de perforación vamos a incidir en aumentar las presiones tanto como la hidrostática como la presión de circulación al aumentar estas presiones estamos provocando que se pueda vencer la fricción para que el fluido circule por todo el sistema.

Lo positivo de aumentar la densidad del lodo y no aumentar el caudal de bomba para obtener una mayor presión de circulación es que las bombas de lodo trabajaran menos forzada, y en caso de tener que apagar las bombas de igual manera se puede tener una presión hidrostática que me contenga los fluidos de circulación.

Reducir los componentes de superficie que causan restricción

No solamente la fricción es un oponente a la circulación del lodo de perforación, también existen componentes de superficie que son una restricción como los cambios de diámetro de tubería, codos, entre otros, todo esto le resta presión al sistema y le hace perder potencia de circulación al lodo de perforación.

¿Cómo se llama a la cantidad de fuerza necesaria para vencer la fricción y otros componentes que son restricción para la normal circulación del lodo de perforación?

Dicha energía o fuerza necesaria para superar las restricciones de flujo se denomina pérdidas por fricción, a pesar que no solo la fricción es la que resta energía al fluido para circular, en forma general se le denomina esta fuerza perdida por fricción.

Veamos el siguiente esquema (imagen del autor) en donde se puede apreciar el camino que sigue el fluido de perforación desde que sale de los tanques hasta que llega él nuevamente:

Un ejemplo claro es el del esquema presentado previamente, como se ve el fluido sale con una presión de 3500 psi, sin embargo con las restricciones en los cambios de diámetro en las boquillas y con la altura de las tuberías por donde circule el fluido podemos ver que en punto en particular ya ha disminuido a 3450 psi, sin embargo la mayor caída de presión lo vemos en el fondo, ya que las boquillas de la mecha de perforación hace que la presión caiga drásticamente hasta el punto que en el ejemplo del esquema se tiene el ejemplo que sale de la bomba a 3500 psi y la presión de circulación en la mecha es de 1300 psi.

Conclusión

Si la actividad que estamos realizando es la de perforación vamos a tener una mayor presión en el fondo del pozo, ya que cuando se está circulando por todo el sistema el lodo de perforación, la presión en el fondo aumenta debido a que debemos de incrementar la energía para vencer la fricción y eso se traduce en una mayor presión en el fondo.

Si las bombas se apagan va a existir una disminución de la presión en el fondo del pozo porque no es necesario aumentar el caudal de bomba para vencer la fricción, sin embargo la presión que ejerce el fluido estando estático debe ser tal que logre aguantar las presiones de la formación.