Velocidade anular (AV) é a velocidade na qual o fluido de perfuração (lama) ou cimento viaja para cima no espaço entre a parte externa do tubo de perfuração (ou tubulação) e o interior do revestimento.
Calcular AV é fundamental paralimpeza de buraco(garantir que os cortes sejam transportados para a superfície) e gerenciarECD (densidade circulante equivalente).
Aqui estão as fórmulas e o processo passo{0}}a{1}}passo para calcular a velocidade anular usando unidades de campo e unidades métricas.
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As fórmulas
A. Unidades de Campo Petrolífero (Padrão)
A fórmula mais comum usada na área fornece o resultado empés por minuto (ft/min).
AV=24.5×Q/(ID2−OD2)
AV= Velocidade anular (pés por minuto, pés/min)
Q= Taxa de circulação de lama (galões por minuto, GPM)
EU IA= Diâmetro interno doInvólucro(polegadas)
DO= Diâmetro externo doTubo de perfuração ou tubulação(polegadas)
24.5= Constante (converte unidades de área e fluxo em velocidade)
B. Unidades Métricas
O resultado é fornecido emmetros por minuto (m/min).
AV=1273.24×Q/(ID2−OD2)
AV= Velocidade anular (metros por minuto, m/min)
Q= Taxa de circulação de lama (litros por minuto, LPM)
EU IA= Diâmetro interno doInvólucro(milímetros, mm)
DO= Diâmetro externo doTubo de perfuração(milímetros, mm)
Cálculo passo{0}}a{1}}passo (exemplo de unidades de campo)
Cenário:
Invólucro:9-5/8" P110 (OEU IAé 8,681 polegadas).
Tubo de perfuração:5" diâmetro externo.
Taxa de fluxo (Q):600 GPM.
Etapa 1: quadrar os diâmetros.
EU IA2=8.681×8.681=75.359
DO2=5.0×5.0=25.0
Passo 2: Calcule a diferença (o fator “Área”).
75.359−25.0=50.359
Etapa 3: multiplique a vazão pela constante.
24.5×600=14,700
Passo 4: Divida o resultado do Passo 3 pelo resultado do Passo 2.
AV=14,700/50.359=291.9 pés/min
Método alternativo (usando capacidade anular)
Se você já conhece oCapacidade Anular(bbl/ft), você pode usar este método-de duas etapas:
Encontre a capacidade anular (AC):
AC(bbl/pés)=(ID2−OD2)/1029.4
Calcular velocidade:
AV(ft/min)=Vazão (BPM)/Capacidade anular (bbl/ft)
(Observação: BPM=barris por minuto. Se você tiver GPM, divida primeiro por 42).
Por que a velocidade anular é importante para OCTG
Limpeza de furos (evitando "tubo preso")
Princípio:A lama deve fluir para cima com rapidez suficiente para transportar fragmentos de rocha para a superfície.
Conseqüência:Se AV formuito baixo, os cascalhos irão assentar e "enterrar" a coluna de perfuração, levando a perdas multi-milhões de dólarestubo presoacidentes.
Gerenciamento de pressão (evitando "perda de circulação" ou "explosões")
Princípio:Velocidades mais altas criam mais atrito, o que aumenta a pressão-do fundo do furo (densidade circulante equivalente, ou ECD).
Conseqüência:Se AV formuito alto, a pressão pode fraturar a formação (circulação perdida). Se for muito baixo, pode não conseguir conter a pressão de formação, levando a umexplosão.
Qualidade da Cimentação (Garantindo "Isolamento Zonal")
Princípio:Ao cimentar o revestimento, é necessária uma velocidade específica para deslocar completamente a lama com o cimento.
Conseqüência: Impróprioa velocidade leva à "canalização" e a uma vedação deficiente, causando corrosão do revestimento externo e encurtando a vida útil do poço.
Proteção de tubos (prevenindo "erosão")
Princípio:A lama-de alta velocidade contendo areia atua como um abrasivo, desgastando as paredes de aço.
Conseqüência:Se AV forconsistentemente muito alto, irá corroer o revestimento e os acoplamentos, afinando as paredes do tubo e potencialmente causandofalha na tubulação.
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Perguntas frequentes
Devo subtrair o volume ocupado pelos acoplamentos do volume anular total?
Para cálculos gerais, o volume de acoplamento geralmente é ignorado.
EmBuraco Finoperfuração ou cimentação de alta{0}}precisão, isso deve ser considerado. Por exemplo, os acoplamentos P110 LTC têm um diâmetro externo significativamente maior que o corpo do tubo, o que reduz o espaço anular nessa seção específica.
Em anéis estreitos, os acoplamentos podem reduzir o volume real em2% a 5%.
Quanto o peso do revestimento (espessura da parede) afeta o volume anular?
Isso faz uma enorme diferença.
Enquanto oDiâmetro Externo (DE)é fixo, oEspessura da Parededetermina a capacidade interna. Por exemplo, um invólucro de 9-5/8" a 40,00 lb/pés tem um diâmetro interno muito maior do que um de 53,50 lb/pés.
Se você estiver executando um revestimento menor dentro deste, a espessura da parede do tubo externo determina a "lacuna" (anel).Usar o parâmetro de espessura de parede errado levará a uma altura de retorno de cimento incorreta.
Como a tubulação EU (virada externa) versus NU (não{1}}virada) afeta o volume anular?
Tubulação da UE:O ressalto (conexão final) tem um diâmetro externo maior que o corpo do tubo. Isto cria um “gargalo” local, reduzindo o volume anular em cada junta e aumentando a pressão de atrito local.
Se o cliente estiver calculandoElevador a gásou ciclos de drenagem, devem levar em conta a redução de volume nos troços; caso contrário, a pressão prevista na cabeça do poço será imprecisa.
