Issuu on Google+

r un pr fund

nten m1i nt d I

mecani. m

de pe 'Jadura d tuheria"


éy41'.<6/o F. ~rl/a-r~ Drilbert Engin

rlng Inc.

46"1('/ 2CJO~

Este manual fue preparado por Drilben Engineerilg, lnc. Ni Drilbert Engineering Inc.. u empleado. o directore de Drilben Engineering. Inc.• ni ninguna persona actuando por parte de mbos: •

Hace ninguna garantía o representación, mplfcita o implicad • en respecto con la preci ión. lo completo, o utilidad de la infonnación contenida en el este libro. o que el uso de algun información, aparato rnttodo, o proceso revel do en este infonne no viola a los derecho de tercero ; o

Se hacen car de cualquiera respoo bilidai con respecto al uso de. o por cualesqUIera y todos dan resultando del uso de. cualquier infonnacióll, aparato. método. o proceso en este libro.

Avl o Derechos A 04" 2002 por O Ergí ng. lne. Se r an todos los derechos. ngun part de bro puede .... reproducldo o distribuido en cualqul forma o por cu ulera me<los electrón' o mee nleos sin el penniso por escrito de Dritbert Engln rlng. Ine. Dri rt EngIn The Vfood

ring, lne. , TX

Teléfono: 936-321-3534

Drl1b3f10aol.com WWvt.Drilbert.com

•• •• • •• •

•• •

Reconoctm

o

Alguna Información c nido en el n tiene los derechos de autor ~Istrado SocIedad de tngen re. del P ["SocIedad de Ingeniero del P tróleo1. Se ha do con "O 8PE.- ~ proh reproducción, d bucl6n o almacenam lo electrónico de . r part de la lnfonnaclón anotada de lal manera, n pennlso por scrtto de SocIedad d Ingen eros del Petróleo.

por

utor, w.Ori

MU:cbeU PE, d DrlJbert E:ngj¡neelnng loe., tamb én puede rLcom

r con

do en:


• Presentación Entre los meses de mayo yago lO del afio 2003,

id junto con ingeniero de 16 diferentes paf

árabes

y del sudeste asi tico al curso de Perforación Avanzada, impartido por la Japan National Oil Corporation (JNOC) en Tokio, Japón. En la primera de las doce semanas. nos impartieron tema relacionados con la hi oria. la econom

las c tumbres. I

festividades y la tradición hospitalaria del Imperio del Sol

aciente.

Po teriorrnente, las clases se orientaron a temas de calida:l, entre lo que de tacó el relativo al Límite Técnico. Uno de lo cursos que mú llamó mi atención lo lOmuno la sexta semana y tuvo por tfrulo Problemas de

•• •• •• •• •

Agujero. Fue impartido por Iohn Mitehell, un ingeniero petrolero teuno, que viaja a diversas partes del mundo para impartir curso relacionados con la perfora;ión. Nue tra amistad nació a partir de do a pectos comunes: éram

lo l1nicos miembro d I grupo nacidos en el continente americano (el resto de lo a I tentes

eran asiáticos, africanos y europeos) y lo dos somo insructore de temas rel

ionados con la perforacIón.

Durante la comida, compartíamos nuestras expeciendas y no me cansaba de elogiar u libro Perforando

sin probu

. Le ugerf trad

iTlo al espafiol,

guriniole que en México tendría buena aceptacIón entre la

comunidad petrolera. Él me contestó que no tení tiemp), pero que si yo podía hacer e e-mail al terminar I traducción para hablar sobre lo Durante las igu'ent

siete seman

de~ho

tarea. le enviará un

de utor.

apenas pude traducir dos de lo trece capftulos. debido a que

aumentó el rigor aca~mico y realizamos viajes a diversc:s lugare al interior del Japón.

En cuanto regresé

México, contagié mi entu i no sobre el libro a varios de mI compañero y les

propuse tenninar la traducción. ellos aceptaron y 6ste es el resultado. Espero que su lectura te ayude realmente a perforar sin problemas y que aprecies las experiencias que nos comparte John Mitchell.

•• •• •• •• •• •• • ••

MI José Luis Gomález González tIl

d pe

00

que partid

ron en I traducción del libro

Ing. Claudio Gabriel Sánch z Montalvo Ing. Jesli MarI nez Leyva MI Roberto Castillo Durán Iog. Ma. Cecilia Gálvez Coeto Ing. Ricardo Runírez Lara MI Alfonso Mora Ríos Ing. Jorge Alberto

illa Ca tillo

Dr. Albeno Ló~z Manrfque MI José Marcelo Caballero Hoyos MI José Luis Gorcllez González Dr. Carlos P&CZ Téllez

2

'r¡ ClIl'\Il!.:llI ~Il()

l.

1)1111 '11

I

11~lIll'l" III:,! \11 •


caclón Se dedica este libro a mí abuelo. John C. Mitebel~ Sr. PE. (22 de marzo del 1909 - 13 de septiembre del 2(01). quien me inspiró pe guir una carrera de genieria en la indu tria de perforación. buelo era un verdadero pionero de I ind . de perforaciones cuien intentó plicar su entendimiento clentffico de ffslca. metalurgia. y minen•• las aplicaciones e innovaciones prácticas. Él m enseñó el valor de la experienci práctica y I necesidad para usar mf entendimiento de ciencias para interpretar mis experiencias. Aún más importante. él me ensenó el v lor en compartir mf tendimiento con otro .

••

•• •

•• •• • •

3


Prólogo Este libro es intenejon o para ayudar el personal de perforación mejorar su entendimiento de las mecánicas del fondo de las perforaciones. entoq d este U o es sobre la tí ¡ca d la empegadura de tuberia. Las mecánicas de las causas de pegadura de tubería edil explicadas en mayor detalle. Señas indicadoras, medidas preventiv y varios procedimientos para libención también se encuenlt8Jl discutidos. Alguna de la materia está b da en mis ob rvaciones y experimentos personales y nunca h n sido presentado anteriormente. Casi loda la infonnaci6n. sin embargo. está basada en los cientos de papeles técnicos que yo investigu~ mientras escribiendo este libro.

La industri de perto ciones ha dedicado mucha eúuerza al problema de la pegadura de tubería en instal ciones de inve ligaciones por todo el mundo. E primer papel técmco obre esta tema fue escrito en 1937; hoy día. la tema de la pegadura de lubería a~e en mb que 8.000 papeles y libro técnico. Desafortunadamente, casi todos de los hombres y mujeres trabando en los equipo no están conscientes que existen estas investigaciones. Esta infonn cióo no es útil i no alcanza a la personas en el campo. La primer meta d te Ubro d U var ta I o • 1 in enier y upervlsores quienes tienen to f'dI ra 00 nder. en

ro

La gente en el equipo perfora el pozo. Ello soo los qle necesitan entender la prevención de la pegadura de tuberra. En particular. lo perforadores y supervisores de perforaci6n ~ que tener este entendimiento. No es fácil obtener tUl entendimiento sólido. Casi todos lo; papeles t6cnicos están enfocado obre una porción muy peque& del entendimiento total, y son escritos de tal manera que son difíciles aún para que comprenda un ingeniero. He intencion do captar I inform ción que es más úlil para el perforador y de presentarla cl ramente y simplemente. con tUl apoyo visual marcado de ilustn.cim y grtficos. Desafonunadamente, las personas no técnic alln todavCa encontrarán a algunas panes de ese m teri I dif{cil para comprender, especialmente el material obre la limpieza e inestabilidad del aguj o. La perforación e un tema de la ingenierí . Simplemente no puede entendido totalmente in ellelguaje de la fisica y maremátlc s. He intencionado de mantener la fisica y matemáticas lo más simples posible, pero los más educ do que es el lector, lo más fácil que este libero será para comprender.

ed rramienta para a iJ rpretar nu e perien . La experienci y educación trabajan jun ; una DO v le nada sin la otra. Entre más educación lograos en el principio. lo mejor que somos capaces de interpretar nuestras experienci s. Sin embargo. no beneficiaremos de nuestras experienci i no l ob rvamos y analizamos cuiclado3amente. Debemos estudiar la relación entre la causa y el efecto de todo lo que vemos y cerno. sr analizanos nuestras experienci ,aprenderemos de ellas. De e te medo entonces. I experiencia es una educ i6n. y l educación es una parte de nuestra experiencia. Una educ ión en l ingeniena le logrará a cada uno una ventaja enonne hacia interpretando y entendiendo u experiencias en el equipo. Es crítico pasar este entendil1iento al otro personal obrero. La gente en el equipo perfora el pozo. Ello son los que deben entender la ciencia y ane de perforación si vamos a desempeñar mejor. Desafortunadamente. hay quello quienes creen que 1m homb que trabajan en los equipos no son capaces de entender el material represen do en este libro. Yo fJeltemente no estoy de acuerdo con este sentimiento. Diecisiete año en la m rototaria me enseiló que los IDmbres con que yo trabajaba en estrecha son en tod aspectos iguales de inteligentes que los ingenieros en la oficina. Este libro sed un desafio para casi todo el personal en del equipo. Sí es, sin embargo. un desafio con que se enfrentan. Igual que yo. es posible que necesitarán .cerio muchas veces. No todo entenderán todos lo concepto presentados - pero cada lector aumentará su entendimiento de las mecánicas del fondo. Un responsabiJidad fundamental de cualquier ingeniero o científico es construir un puente para los que siguen por detris. Eso es ~isamente lo que este libro intenciona ser - un puente para ayudar a otro obtener un entendimiento más profundo de lo problemas coo las perforaciones de cuales he dedicado casi toda mí carrera persiguiendo.

4


T ble 01 Content CAPíTULO 1 PEGADURA DE TUBER A Y OTROS EVENTOS NO PROGRAMADOS •............... 11

cad n de even T

que propl '80 UJl problema ......-•••..•__

e L

·00

_

.._.••...•••._

liba -. _._ ....•..•_._.._...............•........._.•._

dave•.••..._•.._..••...

11 11

__._._

CAPITULO 2 AHORRO DE DI ERO-LA RAfz DE TODO MAL

12 12 13

L raiz de tcNlo m

_•••••• 13

orro d dinero _._._._ __._ . ··on y buen julclo ._ _

.-

_

_

_

_

_

_._._

_.__

14

_._

14

.........................._......•..._._•...............•..........................................._.••.......14 v _.__-..••.._._._. ._.._ _ _.....•..•...._..•..._.•......_ _ __•. _.18 CAPITULO 3 CO UNICACIÓN y LA MORAL

..___.__....••._ ComuIDI(:adoD d ·0 b pes ve

L

arri

Yla me taUdad -..

CAPITULO 4 SOlUCIÓ

P o 5: Eva)

E pe

._......•..•.........•_ __ __._.._

la "caja d cangrej " _ _......•·••.............._.. _._._.......•.._

ve .-.. CIÓ

pr~

_.__

19 21 22 22 23

_

_

probl m

_

-.

...- _._

23 23 24 24 24 25 25 25 25 _..26

ión de la solución y proces:>

r • te da

CAPITULO 5 P

_.....•..._._.

AS

DE PROB

El en.f«NIu dentfflco ••••_ El método científico El proceso de soluci6n de problem I pr de cinco p para r olv Paso 1: Definir el problema Paso 2: dentificar las ca Paso 3: FOIlIlulaci6n de la soluci6n P 04: Impleme.nw una soluci6n

• ••

_ _

o

La

••

19

_.........••_

_ _.. 26

DE POZOS

27 27

Cuestion de comunicaci6n P d p de Trayectoria del pozo Programa de tuberías de revestimiento Tamafto del agujero

_

__ _

_

29 29

32 33 33 34 35

Barrenas

Aparejo de fondo y la sarta de perfomci6n Umpiez& de agujero e hidráulica l.odo de perforaci6n Control de s6Iidos umen 5

36 36 "

37


• CAPITULO 6

De Ca

•• • •• •

•• •

ECANI

OS DE PEGADURA DE TUSERIA

d ora de tuberi ._._ _.._.. ~ _ o de ora de tube .•._ _ .Empacamiento y puenleO Pegadura diferencial Geometría del agujero Otr clases de pegadura Hoja de trabajo para liberación de pegadU'8 de tubería Procedimientos de primer acción de libemción j'

CAPiTULO 7 lJ PIEZA DE AGWEROS

39

39 39 40 40 40 41 .42

44 45

En en de limpieza de er en pozaJ vertical 4 q e ectaD la limp d pozos verticales .47 F do P o del lodo (factores de limpieza en pozo v-.nicales) .47 Velocidad anular (Fac r de limpieza para po:o verticales) .49 Reologfa de fluido y rcgimen del flujo ctor de limpieza de pozos verticaJes) 51 Tamaño, fonnas y cantidad de recortes (flCtores de limpieza en pozos Yerticales) 59 Velocidad de penetración (factores de limpieza en pozos verticales) 59 Rotación y excentricidad de la tubería (fae: rde limpieza en pozos vertiQtles) 6O Tiempo (factores de limpieza en pozos verticales) 60 Eficiencia en la limpieza de agujer en ~ direccionales ...........................................•61 F ctor que afectan la limpieza d aguJe o en poz direccionales 62 Ángulo de inclinación (factores de la Iimpiczadel agujero en pozos direccionales) 62 A entamiento Boycott 64 Mecanismo de transporte de los recortes 65 Propiedades del Lodo (Factores de II limpieza 'el qujero en pozos direccionales) 68 Velocidad de flujo (factores de la limpieza en pozos direccionales) 73 Recen y Capas de recortes (Factores de l. limpieza del qujero en pozos direccionales) 75 Estimación de la AJtura de Capas de Rec)rte 77 Las tres region de la formación de capES de recortes 78 Velocidad de Penetración (Factores de la liopieu del agujero en pozos direccionales) 83 Rotación y excentricidad de la tubería (f&;lOres que afectan la limpieza en pozos direccional ) .. 83 Tiempo (factores que afectan la limpieza en pooos direccionales) 87 rfo ÓD con aire y espum _ 88 Comprimibilidad 88 Presión en el fondo del pozo 90 Eficiencia de limpieza del agujero duran1e la perforación con aire 91 Anillos de lodo 93 Niebla 94 Espum.a estable 95 Entradas de fluido de formación 99 EspUDl rígida 99 Lodos aireados ........................................•......................................................................... 99 R um D ••••__.-...--.__.••••.._ _.____ ••_ ••..••• _...-._.-.. _._ .••.•.....•••.._ _ .•........ 100 Cuando esperar problemas de limpieza de agujero 100 Medid preventivas 101 Señales de alerta .....................................•....................................................................... 103 Procedimientos para liberar 105 6


•• ••

u

dimi

lo

e

r

4e

pi

108

_._ _

GUJERO 111 lDf!!SUlbW dilo ta... _._ _ .•••_._.••••••_ _.__••..__ __.........•.•. _112 T lid R .__ _ _ _. . _119 Esfuerzo 119 Effective Stress 120 Deformación 121 Frá '1 v . Dúctil 122 Rel ión de Poisson 123 Estado de esfuerzo triaxiales & Esfuerzo principales 124 Componentes de 10 fuerzos 125 Esfu rzos en Sitio 126 Est'ueI"ZOS aJr~ or d ero _ _.•.._._.•__••••.•••••••.•....•.•..••.••..••.•••••_••.••..•..•... 127 Lfn de corriente de esfuerzo 131 Curvas de ive! de Esfuerzos 132 Esfuerzo Radial. 135 Esfuerzo Axial 136 Círculo de Mohr (Teoría del doble án ub) 137 Envolvente de falla de Mohr 139 tor qu ecta.n I bilid d _ 140 Pe o del Lodo (Factores que fectan la bilidad) 140 R istencia de la Roca (Factores que afectan la estabilidad) 143 Temperatura (Factol1 que afeclan la esUbilid d) 144

CAPfTuLO 8 I EST

•• •• •• •• •

t

Rea(m

IUDAD O

de Esfuerzos en Sitio y Ani IrOpfa de esfuerzos (FlClores afeclUlIldo la estabilidad)

Plano de traúficación (Factores que afeclan la estabilidad) Filtrado del Fluido de Perfor ción (Factores que afectan la estabilidld) Vibración de la sarta de perforación (Factores que afectan la estabilidad) Geometrí del agujero (factofa que afec.an la estabilidad) Tipo d .• •.••............_.......••........~ _._.•.._•....................•_ Fall por esfuerzo inducido Rep ción plástico Desmoronamiento, desprendimiento, y tilladura Determll!lac:~6D de ._ -.. _ _._ __ _ _ _

•• ••

HiJ!ldllaDllJeato Y

Intercambio de

151 154 161

162 163 163

165 166 1 167 167

.-._•••_•••••••••••••••••.•_.__

'on

ecanisDlO de hinchamiento

168

HinchaJnjento Osmó ico RelNDileD

_

146

169 _................

Cuando perar problemas de in Medid Preventiv Señal de alen.a

._••••_ •••_ •••_._.__

ta~i1idad

_•••.

_._•••_171

de las luútas

171 173 175

Procedimiento de liberación Otr d In bi' d del

. 1'0._••••••• _••_ Form cion no consolidadas y con~omerados Form cion fracturadas y falladas ChataITa en el agujero 7

_._._

_

178 179

179 183

184


• •• •

Pruebe u oteodimiento de lo tabUid d del pozo CAPíTuLO 9 PEGADURA DlFER 1.JOS m d la

•• • •• •• •• •

•• •

Factor

que

CIAL ...•....•..._ . ...-._._._._

u e

186 189 __....••............_ _..•_ 1

_

diferen' •._

193

Fonnaciones penneables {Facto que afectan la Pegadura Diferencial) SobrebalancelPresión Diferencial (Factoes que afectan la pegadura diferencí 1) Co tra de lodo (Factores que afectan la pegado diferencial) Contacto de pared (Factores que afectan la Pf&adura diferenciaJ) Falta de movimiento de la tubería (F etortS que .fectan la pegadura diferencial) Tiempo (Factores que n la pegadura difeenci.I) Carg laterales (Factores que afectan la pega:! difereoclal) Fuerza de fricci6n _ Fuerza d pegadura debido a la adhesión de la ca tra de lodo

Re um

_._

_

_.. 212

Cuando se espera pegadura diferencial .. _ Medid Preventivas _ Señal de alerta _ Procedimiento de liberación Pruebe u conocimiento de peg dura diferencial CAPfTULO 10 GEO ETRfA DEL AGWERO .I:)obl p de perro _ _ _ _ O' d U ve _. ••_ F eto que afectan la formación de ojO) de llave Cuando perar los oj de Uaves _ Señal de alerta para ojo de llave Prevención de pegadura de tubería debicb a ojos de llave Procedimientos de liberación de ojos de lave

194 195 197 204 207 208 209 210 211 212 212 215 216 221 223

_

_._._223

224 224 226 226 228 228 E bl d rigi ._._.._ _.._ _..................••.......•..••.............................._.. 230 Cuando pecar una pegadura por ensanuladura rígida 230 Señales de alerta de peg dura de ensamli dura rígida 231 Prevención de pegadura de tubería debi<b a conflicto con ensambladura rígida 231 Procedimiento de liberación de una ensanbladura rígida . 232 ero do I P tas de perro _ ~...............................•....._ _.. 233 Cuando esperar pegadura debida a micro dobleces patas de perro 235 Señal de alerta de micro dobleces patas de perro 235 Prevención de pegadura por micro doble.:es patas de peuo 236 Procedimiento de liberación para pegadJras por micro dobleces patas de perro 236 I.,ech de r ._ _ _._................... ._ _._ _._.._..__ __.. 237 Cuándo esperar lechos de rocas 238 Señales de alerta por lechos de rocas 238 Prevención de problemas por lecho de rocas 238 Procedimientos de liberación para lech~ de rocas 239 Form!ll p __.._..__._ __.._. _._.....•....._ _ _......................•_ 240 Factores que afectan la deformación de 1l sal o ..reptaci6o 242 Cuándo esperar pegadura de tubería debdo a la rep ación de fonnacione 242 Señales de alerta 243

8

_


•• •• • ••

•• •• • •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

•• •• •• •

Prevención de pegaduras de la tubería debido a reptación de fonnaciones Procedimientos de liberación

244 244

Agujero con biUo calibre •••••••••••••••••••..•.•.••••..•...•...•••.•••••••••••.••.•..•.•.•.••••.•.•.•••.•••••••..•.•.•••..•••245 Cuándo esperar esto 245 Señales de alerta para agujeros de baJO calibre 245 Prevención de pegadura de la tubería debido a un agujero de bajo calibre 246 Procedimientos de liberación 246 CAPíTULO 11 TENDENCIAS Y REGISTRADORES DE PERFORACiÓN ..•.........•........•....•.••.••. 247

Tend cias 247 Gráficos mecánicas contra gráficas cOlllputarizadas .•.....•.............................•.....•..•..•..•..250 Anális de tendencias y reconocimiento de patrones 251 CAP(TULO 12 PROBLE AS ASOCIADOS CON LA PEGADURA DE TUBERíA ..•..••.•..•..••......253 Cuestiones de control de pozos 253 Pegaduras diferenciales y control de oros 254 Pérdida de circulación 255 Fallas en equipos y sartas de perforación 256 Lesiones personales 256 oo

CAPíTULO 13 PRÁCTICAS DE VIAJE

257

Planea '60 del vi·iUe ••••••••••••••••••••••••••••••,••••••••••••••••••••••••••••••_•••••.•....•.••••.•.••.•••••.•••••••.••••.••••257 Prepa.rativ pa.ra el via.je _ _•.••........•..258 Contro del pozo......••••·••.••.••.•.....•.........................................................................................261 Registros de viaje 261 Tanques de viaje 261 Migración artificial 262 Administración de lodo 262 Equipos preventores de reventones (BOPE) 263 Sobrepeso de barita 266 Sobrepeso de barita 266 V es. Umpiadores _•••_._ _..................•••..................................._...•.........•267

Inesta.billdad del pozo•••.•_................................................••••••.••.••••••......•.............•............... U7 Pegadura dife-rencial _ .268 Circo) cl6n después del vi~e _...•...........................................268 CONCLUSIÓ

269

APÉNDICE A GRÁFICAS PARA UMPIAR AGUJEROS (PARA POZOS CON ROTACIÓN COMPLETA DE LA TUBERrA)

271

APÉNDICE B

CUACIONES

275

APÉNDICE C FACTORES DE CONVERSiÓN

279

TABLA DE FIGURAS

281

íNDICE

285

9


• •• •• •

•• • •• •• •• •• •• •

•• •

10

19 CnrYII~hl

'2{)O l. J>1'i1hcl ( I:nglllccrtng In.:.


•• •• •• •• •• •• •• •• ••

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

Capítulo 1 Pegadura de Tubería y Otros Eventos No Programados Introducción Recientemente. la industria de la perforación se ha enfocado con gran atención en los "eventos no programados". Un evento no programado es un il1:idente no planeado que cuesta mucho tiempo y dinero. La pegadura de tuberí es un típico evento no programado. Aproximatiamenre el 25% del costo de la

peiforadón de un pOlO promedio se debt a los eventos no programados. Este capítulo se enfoca en la cadena de eventos que propician un problema no programado. y dos eslabones que se encuentran en cualquier incidente.

cad na d ev nto que propician un problema Se ha visto que cuando ocurre un accidente como la pegadura de tubería. lo primero que desea saber la dministraeión es la causa que lo ocasionó. Después de investigar una serie de eventos no programados. tales como pegadura de tuberías. descontrol de pozos y accidentes personales. he hallado que no son ocasionados por una sola causa. Por lo general. existe una secuencia o cadena de eventos que propician que un accidente (pig. 1-1). Una sola causa no es suficiente; deben eSlaf presente muchas causas para que suceda un accIdente. Por ejemplo. un preventor defectuoso no causará qle el equipo se queme, a menos que haya primero un brote lo suficientemente fuerte para estar en bajo balance Normalmente no tenemos un brote a menos que bajemos la guardia o utilicemo prácticas pobres.

Tom ndo riesgos para hooar d nero o ti mpo

Fal de comunicación de abajo hacr arriba

F1g. 1-1 La cadena de eventos ~ue propician eventos no programados

Tan pronto investigo los eventos DO programa:ios. encuentro que hay dos eslabones presentes en prácticamente todos los eventos no programado ma de riesgos imprudentes para ahorrar dinero. y la falta d COlO cadón de abajo bada arriba. E1 todos los desastres del último siglo. desde Hindenburg hasta el de la nave espacial Challenger. se confirma :sta creencia.

10m d r

o imprud nt

Se pretendió llenar el Zeppelfn Hindenburg con helio, Sin embargo. el helio se consideró muy caro después de que los Estado Unidos dejó de venderlo a Alenwia, por lo que los nazis comenzaron a llenar el Zeppelín con gas hidrógeno, Cuando lo ingenieros de diseno supieron esto. expresaron el dicho: "Estamos tentando al destino", Estamos tentando al destino cada vez que t>marnos un riesgo. No hay nada malo en tomar riesgos. pero si las ccnsecuencias y el beneficio del riesgo no son analizados cuidadosamente. el riesgo tomado es una imprudenCia.

11


••

•• •• •• •• •• • •• • •• •• •

Capitulo I Ernp\;gaJura de

e lllIW, en:nlll~ no

p"llgl';IIl\~ldu"

Comunicac 6n de abajo acia arriba La "comunicación de abajo hacía arriba" se refiere a la que es iniciada por los subordinados. Podría ser una pregunta, un comentario o incluso una crítica. Esto es lo opuesto a la "comunicación de arriba hacia abajo", la que es iniciada por la administración.

AJgunos regentes están muy interesados en sus propias opiniones y tienden a obstaculizar los intentos de sus trabajadores por contribuir con opiniones o sienten "~rder su tiempo" al hacer preguntas. Estos gerentes frecuentemente están "ciegos" a costoso eventos no pr~mados. Discutiremos la toma de riesgos y comunicación con más detalle en los próximos dos capítulos.

Lecciones clave Nunca existe una sola "causa-ra(z" para un evento no programado. Existe una cadena de eventos que lo propician. Todo lo que debemos hacer para prevenir el desastre es romper la cadena de eventos que lo propician identificando y removiendo uno de e tos eslaDJnes. En todos los eventos no programados están presentes das eslabones: comunicación de abqjo hacÚJ arriba.

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

llIhel'í2

tOf1Ul

de riesgos imprudentes, y fallo. de

Bibliografia 1)

El curso de "Capacitación para Reducir Eventos No Progrunados" ["Training to Reduce Unscheduled Events"] de

BPAmoco.

12


•• •• •• •• •• ••

•• ••

Cap tulo 2 Ahorro d dlnero---La raíz de todo mal Introducción Ese dirige este capítulo a la toma de riesgos imprudentes para lograr reconocimiento po ¡tivo. Se pone i sobre porque tomamo riesgos y porque la cultura coporativa alienta la toma d rie go imprudentes in darse cuenta. Hay una discusión sobre como usar buen juicio antes de tomar n gos. y debido a que "1 silencia es con ntirniento." la nzón que es necesario que recompensemos la tom de ri g imprudentes con reconocimiento negativo. Se ofrecen varios estudios del caso entretenido para reesforzar este concepto.

~nf

¡El modo de perforar más rápido. y más barQ/O, es perforar sin problemas!

La r íz de todo mal El aborro d diDero la ca d tod I d ros La pegadura de tubería no e una de pega4ura de luberi o cualquier otro evento no programado en ex.cepción. Cuando investigo I inciden realidad, i iempre encuentro imprudentes recores de co tos en la c dena de eventos que los propiciaron (Fig.2-1).

Tomando d

paraahonar rootlempo Fl .2·1 Toma d9 riesgos Imprudentes

Comend m( estudio de I prevención de pegadura de tubería como un medio para optimar las velocidades de penetración. Al principio de mi carrera. me empeñ~ en ganar un reconocimiento en mi compaftCa familiar de peño ción por alcanzar I velocidad de penetraciál más ripida po ible. Los contratos de perfOracIón eran yocasionalmen ni pag era proporcion la I velocidad alcanzada., no por estrictamente por pies perfo h Obviamente. conforme mis pi perforaba., máJ dinero ganaba para mí y para mi empresa.

•• •• • ••

•• •• •• •

Eso tambi~ fue motivo de orgullo. Mi ego demandsba que me reconocIera como el perforador má rápido en cualquier úea que perforara. Hice de la operaciór una carrera h cia la profundidad total (PT). Sin embargo. pronto aprendí que para ser el primer perforador en alcanzar la PT. !primero debía alc nzar I PTI Si I herramieo se pegaban. perdramos tierrpo valioso. Tampoco di resultados para la compai'H o sí mi mo hasta que liberamos la tubería y seguimos peñorando. !Lo más importante es que corrimos el riesgo de perder I herTamientas y el pozo que apenas acatamo de perforar! En pozo profundo, tales pérdidas podrían llevar a I compaiHa la quiebra. En tales cIrCunstancia. la peg duras se convinieron en un trauma emocional. Aprendí a controlar mi deseo imprudente por la optimización con precaución y prudencIa Mientras buscaba una mejor comprensión de las pTtcti de perforación trabajando con otras compañí • descubrí misma lección repetida en una gran variedad de aplicacIOnes. Pareciera que todo qui reo obtener el reconocimiento por un desempefto extraodinario. En la mayoría de I compañfas. el d mpeño es medido en dólares ~Ii adas y ahorros en costos. Aquellos que ahorran más o producen mi son recompen dos con reconocimiento; quello que no, on ca tigado in reconocimiento alguno o con reconocimientos negativos.

¡Estamos muy dispULstos a tomar riesgos para obtener reconocimiento positivos!

13


•• •• •

•• •• •• •• •• ••

•• •• •• •• •

••

Chaptcr 2 'av1I1g MOlll)'-1 hl: ( out (JI

~1I1 ",\ JI

Ahorro d dln ro una de 1 cau raíz de casi todos l<:s incidentes de pegadura de tuberías se remonta a un orrar dinero o tiempo. En efecto, ¡ahorrar dinero es una d~ las causas raÍ1. qu~ ocasiona prácticamenre lJl!JJll. los accidorles y de astr~s a que lucemos r~fer~ncia como ~v~nlos no programados en cualquier industria! He ob rvado q

esfuerzo para

En 1989, me volv{ exasperante con el imprudente propó!ito de

dinero, por lo que comencé a escribir una sátira denominada "101 formas de ahorrar dinero mediante atajo en calidad y seguridad". Conlenfa de dólares por lomar riesgos extremos para aborrar solamente unos ejemplos de cómo perdieron millo cuantos dólares. Pareciera que debemos esperar a que o;wra un desastre para que podamos aprender nuestra lección yentonce ,sólo se requeriri recortar gente con ascensiones o despidos para olvidar la lección y volver a la búsqueda imprudente por ahorrar dinero. ahOmlf

Ahorrar dinero en {no es mal. En efecto, uno de lo "pincipios de DriJbert", e "No es cuánto ingre , ino cutIlto aborre lo que últimamente determin su fortaJeu fID iera". Es el riesgo que se toma inn~cesario e imprudente para ahorrar o hacer dinero q debe ser traudo, Mi meta con este Wftulo es animarlo a usar un bu(n juicio mie1llras toma ti riygo de ahorrar dinero.

o

el Ion

y bu n Juicio

¿Cómo se toma una buena decisión a pesar del riesgo que se corre por ahorrar dinero? La respuesta es imple: las buen.a.J decisiones requieren de un buen juicio. ¿Cómo se dquiere uno un buen juicio para tomar decisi El buen juicio vieM th la experiencia.

?

¿Cómo adquiere uno la experiencia? ¡De un juicio pobre! Nuestra mejor uperiencia provien~ de los ~rrores qu~ cometemos cuando utilil/111tOS juicios p<Jbres. Parece que debemos querramo para aprender qué tan cerca del fuego podemos estar con seguridad,

E t dio d lea Tengo un par de "hi torias" intere tes que ofrezco quí para reforzar este punto. No revelaré el equipo o los nombres de I compaft! fechas o localizaciones específicas, en un esfuerzo por eVitar vergOenza a aquellos que se I han ganado.

14

• lllP)II<=hl ~11I1I

1)lil¡"IIIIl~III\'l'IIII'':In


•• •• •• ••

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

Cápitulo 2

El ahorro

u: dinero -

la raíz dc IOUO mal

I gran deetrozo del tren '"El gran destrozo del tren" involucra un equipo tenestre del norte occidental de los Estados Unidos. Con la finalidad de ahorrar tiempo. este equipo fue transpcrtado típicamente en grandes platafonnas en lugar de ser llevado como carg clasificada por carretera. El nástil fue transportado en una sola pieza. con la corona descansando sobre la parte trasera de un cami6n y B base descansando en la parte trasera de otro cami6n. El primer cami6n podía conducine hacia delante y el oUO hacia atrás. E te es un método común para mover equipos terrestres. (por favor, considere que aunque esta es una práctica aceptada. se incurre en un costo debido al desgaste excesivo en los pernos. Los pernos se esfuerzan nás por las cargas de flexi6n del mástil en una posición horizontal que por la carga del gancho en una pasicon vertical). Desafortunadamente, el siguiente movimiento de este equipo sería llevarlo a lo largo de una carretera interestatal. donde grandes cargas como ésta no son pennitidas. El equipo movilizado fue programado para el fin de semana y el capataz consider6 que lo lograríl moviendo las grandes platafonnas entre las 2:00 a.m. y las 3:00 a.m. del domingo por la mañana. Podría haber poco tráfico. si habia, y evitarían problemas apostando guardias con radios de banda civil (CB). para aJertarlos sobre la aproximación de patrullas en el camino. Había un paso de tren sobre la carretera que estaba muy bajo como para que las partes mayores pudieran pasar por abajo. Tenían que salir de la carretera, cruzar las vías y volver a la carretera. Todo iba bien hasta que el mástil de 125 pies de largo se centr6 sobre la vía del tren. la camioneta guía dej6 de soportarlo y quedó fuera. La tripulaci6n estuvo batallando un buen rato para sacar el mástil de las vías cuando fueron descubiertos por la patrulla de carretera. y poco despu~ escucharon que un tren se aproximaba. !EI uen viajaba muy rápido como para detenerse a tiempo y se incrust6 al mástil. sacándolo de la vía varios cientos de pies! El tren se dai'l6, mucha gente sufri6 dafios menores y el mástil se destruy6. El equipo ya no pudo perforar. hubo multas y demandas que pagar y muchos daños que reparar. Me dicen que el contratista mayor estuvo cerca de la bancarrota. La meta detr de este riesgo era ahorrar tiempo al ID tener que desmantelar y reensamblar el mástil. Yo dudo que el tiempo combinado que ellos ahorrarían en cm movimiento en todos los equipos en su flotilla pudiera pagar el daño provocado quella noche. La eemlsumerglble d

graciada

Aquí está otro claro ejemplo de la Ley de Murphy - todo lo que pueda fallar. fallará. Una platafonna semisumergible en la que trabajé en un astillero en Europa. se encontraba bajo una inspección periódica. Estaban por inspeccionar lo tanques del lastre y optaron por remover la cubierta de la escotilla de los 12 tanques a la vez. La escotilla resaltaba unas cuantas pulgadas de la cubierta de la platafonna y se inundaba pronto. La cubierta de la platafonna establ a unas cuantas pulgadas del nivel del mar. El Manual de operaciones nuuinas para este tipo denaves mencionaba que s610 se pueden abrir dos escotillas al mismo tiempo. debido a que sólo dos tanques pueden inundarse accidentalmente sin causar la volcadura del equipo. Sin embargo. la cuadrilla optó por remover todas las escotillas al mismo tiempo para ahorrar tiempo al llevar las hern.mientas de arriba y abajo de la cubierta principal y la de la cubierta de pontón. Esto también les pennitiría ventilar todos los tanques a la vez., Jo cual pennitiría a los inspectores moverse más rápido en sus trabajos. La meta era ahorrar tiempo y problemas, y la cuadrila sintió que podría tomar un riesgo seguro debido a que estaban en el astillero. Aunque abrían las escotillas de los enormes tanques de lastre que estaban unas cuantas pulgadas cerca del agua de mar. parecía poco probable el riesgo que correrían de inundarse. Después de todo. el barco estaba protegido en el puerto en un dfa claro. sin más de tres pulgadas de olas altas salpicando en contra el casco.

15

lO ClIpyri¡,:ht 2C)(J I J)IIJb<;11 I 1\~IIll'O:lllIC In..


•• • •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• • •• •• •• •• •• •• •• •• •

ápitulo 2

El ahon'o de tlllelO -

la lall

oc louO mal

Una lancha veloz a lo largo para mirar de cerca el barco extrafto. EJ arco de las olas de esta lancha era de un par de pi de alto, lo suficientemente altas para picar dentro de las escotillas abiertas. Despu~ de que unas cuan 01 traran a los tan de I stre, el equipo comenzó a ladearse. Esto penniti6 qu I al de tres pul de alto entraran al interior de los ta.lqueS de 1 lre también. Pronto las escotillas estaban lige mente abajo del nivel del mar y lo tanques de I be comenzaron a inundarse. q e evitó que el barco zozobrara fue el ~ajo nivel de agua en que se encontraba. El lado del al puerto asentó sobre el fondo, daJ\81do severamente lo propulsores. Éstos tuvieron que er removido y otro daIIo reparados, por lo que el barco pennaneci6 en el astillero por un tiempo considerable. El equipo no estuvo listo para trabajar ta que el dafto fue reparado. Despu~s, tuvo que trabajar al mAs bajo co o por día e incurrió en altas prinas de eguro por muchos alios, mientras todaví no tenía propulsores.

La I1nica co barco que da

Cuando e uvieron disponibl los propulsores nuevos, equipo fue llevado a diferentes astilleros para que se por dí y pagar primas de seguro más bajas los in talaran. La economía de obtener ganancias nW al justificó el co to de llevarl nuevamente al 'llero para instalarle lo propulsore nuevos. El equipo fue lIev do al '1 ero con la ayuda de un pilao (un requerimiento legal), que también n vegari el barco fuera del illero. Con us cuatro propu n v ,1 mi umergible tenía ahora 15 pies más de calado cuando dejó el . tero cuando entró. Apercntemente. esto no fue comunicado adecuadamente al piloto. ¡Los nuevos propulSOJeS fueron barridos por un banco de rena mientraS era remolcado! El equipo regresó de inmediato I astillero a fm de remover lo ptWul da1t dos Y para reparar el casco. El equipo entonces trabajó por algunos aftos más a bajo:o o por día mientras pagaba altas primas de seguro debido a que no podí ser "propulsado por sí mismo." Finalmente, llegó una oportunidad de ponerle un tercer juego de propulsores. Desafortunadamente, mientra lo in talaban. lle ó una lonnenta y opl6 un barco vecino de su amarras. El barco errante penetró en la semi umergible ciendo un agujero en su casco. Lo ,ropulsores estaban en su lugar, pero no h bran ido sold d . Ex' tí un boquete de ~.. alrededor de un desgarre de lre pie de diámetro entre el casco abierto de y I propul . Como el tanque de I tre huí ido daII do, se inund6 rápidamente, provocando que aparentemente lo impul res quedaran bajo el gn y que el área bierta del casco se inundara. Lo ctlculo de estabilidad hecb rápidamente revelaron qle esto pudo causar que el barco z.ozobrara y. en esta ocasión, ji profundidad del agua era suficiente para que iera! un ingeni capataz nocturno llevó tna mangu ra de ire de una pulgada alrededor de la y 1 presurizó. Esto creó un sello Mlficiente para que I pequeñ bomba el u suci y I brig tuviera a flote el barco. ¡Esta semiromergible ahora tiene cuatro propulsores trabajando. pero perdió ocho. ufrió tres reparaciones inoccesari e:1 el lillero y casi z.ozobra dos veces! Todo to por ahorrar un poco de tiempo y esfuerzo al abrir 12 escoaJl en vez de sólo do (como lo recomienda en el

Manual de operaciones.)

16

OC\lr~ll~ht 2(¡\lI.l)ril~lll'lH:lfl<:l.'rlfl~

111


•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

Cápilulo:2

El é.lhorro

ue dil1l.:l'll- la raí, dc lodo Illal

Fábricas de dinamita

Quiero terminar este capítulo con la historia de la dinamita. Dupont y el surgimiento del movimiento por la seguridad. Duponl es reconocido como pionero del movimienb por la seguridad en la Revolución Industrial. Su interés en la seguridad comenzó con la manufactura de expbsivos, tales como pólvora negra y dinamita. Dupont hizo su fortuna con la manufactura de la ~Ivora negra. Debido a que el proceso de manufactura es inherentemente peligroso. se lomaron precauciones de seguridad sin precedentes para lograrlo. El molino de la pólvora negra podfa crear chispas. ocasionando que loda la fábrica volara en una reacción en cadena. Dupont rápidamente aprendió a aislar el molino de polvo del resto de la fábrica para limitar el daño causado por una explosión del molino. Ellos también dieron pasos sin precedente para hacer a sus dministradores re ponsables de la seguridad en la fábrica. y está acreditado que ellos fueron los prim:ros en tener una política de seguridad por escrito. Esta polftica exigía que los gerentes de alto nivel openran cada pieza del equipo antes de que pueda entrar a servicio y ser operadas por alguien más. El número de accidentes y fábricas perdidas se redujo drásticamente con esta acción. Ahora bien, aquí hay una historia más interesante relacionada con la manufactura de dinamita. Aunque no puede ser totalmente conftrrnada con la documentaeón escrita, no tengo motivo alguno para dudarlo. Alfred Nobel inventó la dinamita en 1866 y vendió los derechos de manufactura a Dupont. Dupont fue sólo una de las pocas compaiUa en el mundo en hacer ditamita en ese entonces. Era relativamente barato hacerla y tenía una gran demanda. Ello podían vender tantadinamita como pudieran hacer, a prácticamente cualquier precio que pedían. Sin embargo, no podían hacer ditero con la dinamita. De hecho. ellos estaban perdiendo dinero debido a que volaban sus fábricas de dinamib. Las ganancias por su venta fueron sobrepasadas por las p6rdidas de sus fábricas.

La alta administración de Dupont imploró a sus g:rentes hallar una forma más segura de hacer dinamita. (Recuerden, la administración de Dupont era recooocida como la campeona mundial de la seguridad.) Sin embargo. la ciencia de la administración en esta ~poca estaba enfocada en optimizar la eficiencia. Los especialistas en administración estudiaban la disposición y movimientos en la fábrica para ser más productivos con menos costos y mano de obra. Los gerentes regionales insistieron en que no había una forma segura de hacer dinamita. Si una persona tropemba y dejaba caer un cartucho de dinamita. ¡la planta completa volaría en una reacción en cadena! Segón la leyenda. Dupont estaba al borde de la qwebra y estaba considerando la posibilidad de vender los derechos para hacer dinamita y recuperar parte de sus pérdidas. Antes de dar e por vencidos, intenlaron lo último. en un acto desesperado: ianimaron a sus administradores a mudar sus familias al interior de las fábricas de dinamital La fabricación de din mita no procedería hasta que los adminisO'adores y sus familias estuvieran entre sus premisas. Si las familias de los administradores deseaban abandonar la fábrica por cualquier motivo. toda la producción se detenía y los trabajadores también dtbfan abandonar la fábrica. Los altos mandos les dijeron que no les importaba si les lomaba una semana para hacer una barra de dinamita. siempre y cuando pudieran hacerla con seguridad. ¡Nunca volaron otra fábrica! Dupont hizo una fortuna vendiendo dinamita. La lección que aprendieron acerca de la optimización y la seguridad la expandieron a todas sus operaciones. Se hizo obvio que evitar catástrofes era mucho más importante que la optimización..

17


•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• • •• •

cípitulo:2

I "holl'o de (linero -

1\111

de lodo 111:11

Dupont todaví en beza el movimiento por la guridlli hoy en dí , Se reconoce claramente que tienen las operaciones más seguras en el mundo. Aún IlW1Ut: uran químico peligro o • pero lo hacen sin tomar riesgo innecesarios. Estos es lo que los mantiene rentable , Aquí hay un hecho interesante. Alfred Nobel se afligió p)r el uso de la dinamita para fines d tIUctivo, Antes de su muerte. estableció el premio Nobel de la paz y de ciencia. con fondo que provienen en gran parte del dinero que hizo con la dinamita.

Lecclone clave Casi todas de I eficientes.

compaft!

mayores han sido culpable de "volar sus fábricas" en un intento por ser más

Nuestros equipos son fábricas para hacer gujeros. De~mos preocuparnos m4s por eviJir caJástroft!S. CO'.1IO pegaduras (Ú tuber(a y revenJones. que por la optirnizaci6n para alcanuu el /xito. La fonna mts ripid! de perforar e perforar sin problema .

Si la administración recompensa un intento victorioso de ahorrar dinero mIentras pasa por alto cu Iquter riesgo imprudente en el proceso. ti. en efecto. recompensando el imprudente riesgo tomado. COIISic:nte! ¡Elogiar JUI éxito sin criticar nelligencias, envfa un mefISQ)e peligroso!

•• •• •• •• •• •

la

18


•• •• •• •• •• • •• •• •• •• •• •• •

Cap ulo 3 Comunicación y la moral Intrtducclón

Pobres comunicaciones muy bien pueden ser el causo principal por pegadura de ruber(a alrededor del mundo. y es una de I causas raíces en casi todos la¡ incidentes de pegadura de tubería. Este e pítulo explica el modo en que I comunicll:iones están relacionadas al moral, y el modo en que la moral es una medición de la confumza y confidenci¿ entre los miembros del equipo. Se le pone énfasis sobre el modo de cultivar la confianza, moral y I comuneaciones eficaces. Es~ capítulo tamb~D dem tra la importanci de I comunicaci de abajo bada arriba. ¡Las comunicaciones que obran haera arriba de la den¿ de mando es el modo más eficaz para romper la c dena de eventos que propician un evento no programado!

La mor I La moral de un equipo detennina la calidad y cantidad de la comunicación en el lugar. Todo reconocen la importancia de la moral, pero realmente no comprendemos algo a menos que podamo explicarlo con una oración, como ewton explicó la física con u tres leyes fundamentaJes de la naturaleza. Luché por muchos o para entender y explicar exactamente qué es "\) mora!".1 He trabaj do en docenas de equipos Y visitado m de cien. En alguno de ellos, todos estaban felices y sonri n Habf mucha comunicaciÓD migable en el lugar y estaban animado para ir al trabajo. Comen la moral en estos equipo e alta. Sin o, en otro equipos sucedra lo opueitO. Poca gente estaba sonriente y h bía muy poca comunicación. Todos se mostraban dos, temerosos o ambos. N die estaba h blando debido a que quizás tenían temor o porque no les gustaba I genteque lo rodeaban. La moral en e e equipo era baja.

En lo equipo con alta moral. veía que todo i bien. Había muy pocos accidentes, rara vez tenían pe d Y generalmente no tenían mucho evento~ no programado. Por otra parte, en lo equipos con baja moral, nada pareera estar bien. Estos equipo tiene1 mucho accidentes y parecen tener pegaduras con más frecuencia. Uno puede sentir de inmedi lo el nivel moral en un ~uipo. Si es alto, hay mucha comunicaCIón en el lugar. La gente tá io por hablar y compartir infonnación. Están más alerta y siempre buscan la oportunidad de hablar c n alguien. Cuando la mor 1es b ~ y poca comunicación en el lugar. La gente es introvertida y partada. o están muy atentos y se sienten men motivado para prodUCIr un impacto en su ambiente de trab ~o.

La mo I representa el nivel de conftanza que exi en un equipo. La moral de cada persona refleja u o uya confianza en I éxito particulares y del equipo. en us propIas capacidades y conocimiento. en I s ca cida y conocimientos de us compaftero de. equipo, y aún más importante, en u capacidades para comunicar íntimamente COD su compaftero del equ~.

•• • •• •

Creo que usted puede medir la moral por la canrídai de comunicaci6n que luJy ~n el lugar. Esto incluye la comunic ción entre el personal obrero. entre subordnados y supervisore • entre contratistas y operadores. y entre el equipo y la oficina. Esta comunicación no tiene que ser relacionada con el trabajo. Si hay abundancia de comunic ción. sé que la moral e alta. Es esta facilidad de comunicación la que previene los eventos no programado. 19


-•

•• •• •• ••

••

Capitulo 3

•• • •• •• •• •

b

ll1ural

Para que esta facilidad tk comu:nicaci6n aista, debe haber un gran nivel de confianza ganada emrt la cwuJriJla. Por confianza ganada qui ro decir que entre ellos h y confianza para cercarse y hacerse uno ptegun comentarios. críti o . i6n de errores in temor consecuencias negativ . Entre ello pueden admitirse debilidades Y errores. i ndo que ~ no debe ser utilizado en contra de ellos También saben que pueden exponer las debili y errores de SIS trab ~ dores. in que disgusten o se enfurezcan. Alguien podría decir que sienten como en familia o eJtre migo. °

Cuando la moral e Por lo tanto e

•• •• •• •• •

COllllll1 L'~\( Ion ~

Ita, el nivel de confianza ganado también lo e . J UD q de el niv J d . Cuando la gente confia en los dem • se sienten en

confianza y p n pi icar us pensamien sin consecu ocia negaliv; comunican libremente. Esto vuelve muy ji de dmiúr que usted no sabe 19o o que ha cometido errores que necesitan ser corregido . También es f cil criticar o h cer comentario de I cosas que usted pien que se deben corregir. En otras palabras, se vuelve muy fácil para cualquiera hablar al respecto y, de esta OBDera, remover uno de los eslabon en l. cadena de evento que propi:ian un evento no programado.

La moral del equipo

Oval de confianza _

ganada

Ag.3-1 Barómetro de la moral

20


••

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• • ••

Capitulo 3

Comunlcacio

de b

JO hacf

C0ll1l11liCaC1Cll1

y la

l11OI'OJI

8n'lba

Esto nos regresa al segundo eslabón que aparece en casi todos los eventos no programados: la falta de comunicación de abajo hacía arriba. (Fig. 3-2.) La "comunicación de abajo hada arriba" se refiere a la comunicación iniciada por un subordinado. Esta comunicación puede ser una pregunta sobre algo que no comprende o sólo un comentario de algo que le gusta o no le gusta.

Al parecer, en todo los eventos no programados que he investigado, alguien tiene que venir y decir: "sabía que esto iba a suceder." Cuando les pregunto q~ hicieron para prevenirlo, o más específicamente, qué dijeron para tratar de prevenirlo, siempre obtengo la misma respuesta. No dijeron nada. Creían que sus supervisores no estaban interesados en sus opinio es o se sentían demasiado intimidados para hablar. En otras palabras, sintieron que la comunicación de abajo hada arriba no era admitida o alentada.

La tom de l1eagoe lrude -para ahot tiempo o ro

FeIta de comunlcaclonea de abajo hacia arriba Ftg. 3-2

Comunicacbnes de abajo haela arriba

Todo lo que necesitamos para evitar cualquier evtnro no programado es romper la cadena de evenros que propician su ocurrencia. Sólo necesitamos remover uno de lo eslabones para hacerlo. Generalmente, alguien vio algo que lo alertó para impedir un desastre, pelO no dijo nada. Podemos, por lo general, culpar su baja moral por su silencio. Todo lo que se necesita para romper los eventos fue conducen a un evenro no progranuuJo es que a una persona diga algo a otra persOTUL Cuando la morales alta y hay comunicación abundante en el lugar, es fácil para cualquier persona ser ese alguien que habla y a:tiva el proceso para eliminar uno de los eslabones de e a cadena de evento .

La forma de conumicación más importante para prevenir la pegadura de tuberlas es la comunicación ascendente (de abajo hada arriba.) Los subordinados deben sentirse en confianza para aproximarse a sus uperiores con preguntas y comentarios. Es lamentable que en muchos equipos el capataz, el jefe de la cuadrilla de perforadores o lo perforadores se ieotan tan inseguros de propiciar este tipo de comunicación. La inseguridad de los supervisores a menudo tiende a intimidar a sus subordinados para evitar que les hagan preguntas o indiquen comentarios que pudieran exponer las debilidades del supervisor o su falta de entendimiento. Cuando se investigan lo incidentes de pegadura de tuberías y se buscan las causas raíz que las propiciaron, a menudo encuentro que un malentendido (o una falta de entendimiento) relacionado con procedimientos de perforación certeros, contribuyeron al problema. Más dificil de encubrir, pero siempre presente, es la incertidumbre o la indiferencia de las observaciones que alguien hizo, pero no las llevó a su supervisor. Una falta de comunicación ascendente cultiva un ambiente donde prevalece la incertidumbre, la indiferencia y m los entendido . En un ambiente como este se prtparan las condiciones que pueden propiciar a eventos no programados.

21


•• •• •• •• • •

Capitulo 3 Comun.C:IClt>n '! la moral Un objetivo de libro, y de tod los cursos en q he enseñado, es promover la comunicación ascendente que pueda romper 1 na de eveo q propician a un evento no programado. Proporcionar suficiente información di pooible en person obrero para que se ientan con la suficiente conftanza para hacer preguntas. es una forma de p mover esta comunicación ascendente. Algo más importante, el ervi.ror debe gaNlTSt la conjQ1l1.Jl tk us subordinados. Lo subordin dos deben saber que mitir y debili Y que ello pueden acudir a us upervisoJeS para que los ayuden en tales temas.

pe!Uld

•• • ••

•• ••• •

•• •• •• •• ••

Y I m n I d d d la "e ja d cangrejos"

Las bromas d pueden destruir la confianza g entre los trabajadores, aun cuando sean de buena fe. Cuando no lo son. resultan para la moral ~I grupo. El supervisor de perforación nunca debe pennitir que jue bro das. peciaJ.meate con los nuevos empl do. Tradicionalmente, gozamos probando a lo nuev empleados envitndol l buscar la llave para la puerta "V". Aunque se hagan como una diversión lo nuevos empl pren n a no confiar en su compa.6eros en el proceso. Y lleva mucho tiempo recuperar u confJAnZa.

Exi te una desafortun analog entre 1 cangrejitOf que vemo en el oleaje. y mucho trabajadores en de nivel de en can ~itos n excelentes escaladores, con unas pinzas todos los pu excepciona! . Pueden ujetarse a roe baJadizas boca abajo para evitar ser desalojados por el oleaje. Tambitn son increfblemente ráp' lo que hace difici traparl . Si logramo capturar uno e intentarnos ponerlo en una caja. escapan de inmedi to an de q t ngamo tiempo de poner la tapa de la caja. Si logramos captunu' una docena. DO necesit.aremos tapa-I caja I uno trata de salir de la caja, los demás lo jalar," para que no p. Si intenta escapar de nuevo, lo dem lo destruirán, por lo cual pennanecen quietos en el fondo de 1 caj pretendiendo e contentos. sin el deseo de escapar. Eventualmente, mueren de bo n un a otto . hambre. En vez de trab Jar junto Veo a menudo comportamientos imilares entre los trabajadores de grados de entrada en todas las industrias. Si este comportamiento no se confronta tiempo. rápidamente será aceptado-con desastrosas consecuencias para la moral d J equipo. El uperv' debe r alerto por cualquier comportamiento opresivo que se asemeje a la mentalidad de caja de cangrejos y pong un alto. perforador y los supervisores de perforación deben llevar po iciones de liderazgo en cultivar y promover la confianza ganada.

L eelon

elav

Los superviso deben promover la comunicación de tajo h cra arriba para reducir la ocurrencia de eventos no program do . Un alta moral

mueve un comuni ci6n abundante.

El nivel de confianza gan da entre I trabajado , y especi lmente entre un supervisor y los subordinados, determina el nivel de I moral del grupo. ¡El upervisor hIN cultivar ~sta confianza! Lo

"caj

nñ'~n_

deben fomentar el

110 de bordin do. mantener a los escaladores en It caja.

22

o deben pennitir una mentalidad de


•• •• •• •• •• •• •• • •• •• ••

•• • •

••

•• •• •• •• ••

Capitulo 4 Solución de problemas introducción Las pegaduras de tubería es un problema para la industria de la perforación. Para cualquier problema, existe un enfoque para solucionar problemsas que puede seguirse para resolverlo de manera eficiente y efectiv . Este capítulo explica la importancia del "M~tod> Cientffico", y su impacto sobre la ascensión de la humanidad. Se inttoduce en enfoque metodológioo para solucionar problemas y se pone énfasis obre la importancia por un "proceso" para aprender de nuesIras experiencias.

E enfoque cl ntfflco El enfoque científICO para la solución de problell8S es un método comprobado para satisfactoriamente solucionar prob eroas. Se puede decir que el m~ científico pennitió a la humanidad salir de la era de la oscuridad a la era de la luz e información. Cada naravilla tecnológica que disfrutamos hoy en día debe su éxito a esta moderna manera de pensar. Antes del rnttodo científico, los reyes y líde.r'e1 religioso regían el mundo. Se creían a sí mi mos omniscientes e imponían sus idea y decisiones sotE quienes lo rodeaban. Lo puntos de vista opuestos y en des cuerdo no eran tolerados implemente. Si surgí algún problema. el rey sólo buscaba a quien culpar y despu~ se pensab en una solución. Si la solución ñllab se buscaba a otro responsable y a alguien más para pensar otra solución. N die se atrevía a dar su opirión o mostrar su de acuerdo con el rey por miedo de una valoración negativa del desempefto y la subsecuentes tortura y muerte. El m6todo científico moderno tiene sus nfces en Co~rnico y Galileo. Antes de Co~rnico. se creí que la tierra era el centro del universo. Copémico razon6 que el 01 era el verdadero centro del universo y que la tierra giraba alrededor de ~ste. Más tarde. Galileo probó esto con la invención del telescopio. Los Hderes religiosos se intieron ofendido por el atrevimiento de estar en desacuerdo con su asever ión acerca de I verdad y acusaron a Galileo de herejía. Lo someteron al juicio d la inquisición en 1633 y lo forzaron a tortundo un compaf\ero científico en un potro. Se le ofreció la oportunidad de cambiar sus mirar cómo argumentos cerca de que el sol era el centro del universo a cambio de su vida (si su esposa no hubiera sido la hija de un hombre poderoso. no hubiera tenido esta oportunidad.) Sabiamente. se retractó y fue sentenciado a vivir prisionero jo arresto domiciliario. Más tardt, huyó del país para salvarse y de nuevo afmnó que el sol era el verdadero centro del universo, ofreciendo evidenci y argumento como prueba.

El mundo cambió para siempre. La humanidad reconoció el valor de encontrar la verdad reqal y ceptó el hecho que los punto de vista opuestos no enn necewiamente diabólicos.

Se desarrolló un foro donde I

cientfficos podían ntar us conclusiones y opiniones a sus iguales. Se alegaban y defendían estas opinio de manera allIlmente digna. No se burlaban de o intimidaban a nadie por ofreciendo nuev ideas o por desacordar con la idea de algán otro. Se alcanzaba a la ve!' d mediante un proceso lógico conocido como el método cientffico. en vez de mediante un fallo de los poderoso .

odoc co El método científlCO involucra el razooamiento irductivo. Esto signifICA que formulamos una hipótesis El

ación de un fenómeno. y luego reaJizamo experimento pan confinnar la validez de concerniente a la ob es importante al momento de hacer nuestras observaciones. Para ser nuestra hipótesis. La objetivi objetivos. thbemDs mirar al mundo tan real COITO es. sin falsear nuestras observaciones para haurlas coincidir con cuahs.quier ideas preconcebidas que podamos tener. En otras pal bras. mirar las cosas como son realmente, no de la manera en como querem que sean. Por eso es importante estar biertos a las observaciones y sugerencias de otros.

23


-•

•• •• •• • ••

• •• •

•• •• •• ••

•• •• •• •• •• •• •• ••

hapter 4 Prmh:111 )Ilh 111~ Desafortunadamente, el enfoque científico para la sol ción de problemas no es alentado cuando está por presentarse una pegadura de ruberl La industri de 1 perforación tiene sus propios r~~s. que identifican problemas como sólo ellos los ven, y luego implementm solucione in tomar en cuenta I observaciones objetivas de sus ubord' . No iempre permíen los punto de vi la opuest Y sus respectivos argumentos de apoyo. Sólo los pun de vista de los rms gritones n uch do . La gente anaHtica, la que está mejor dota solucionar problemas, uprimi y echada a un lado.

La mejor forma de solucionar los problemas de pegadura de tuberl es creando un ambiente en el que todos los involucrados puedan ofrecer libremente sus observaciones objetivas y ugerencias. En otra palabras, es nece io que todo involucren en el an isi del protlema y el h lIazgo de la cura. Debemos involucrar a todo el equipo y dop el sistemático y objetivo rnttOO> científico, opuesto al jerárquico enfoque de arriba hacia bajo.

El proce

prob m

Existen muchos libro y cursos acerca de la solución e problema . pero todo siguen un proceso simple: piensa-actúa-piensa. El primer paso en cualquier proceso de lución de p~lemas e definir el problema o preparar un plan. o podemo estar seguros de poder continuar ha que estenos convencido de haber definido adecuadamente el problema tengamos el mejor plan para resolverlo. Sólo entonce podremos echar a andar a trabajar el plan. Finalmente, debe aprender del proceso, lo que no pennitirt mejorar. El paso final es siempre analizar y documentar las lecciones prendidas mientras se soluciooaba el problema.

El proc

O

d cinco pa O para r

o ver problema

El manuaJ de EnlreTU111lhnro para reducir ~enlos no Jrogramados de BP Amoco presenta un proceso d cinco pasos para resolver problemas que ha pasado por Dijes de personal obreros.

P

1: De nlr

prob ma

El primer paso es definir el problema correctamente. Es~e es un paso que mucha gente trata de brincar por las pri s de encontrar una solución al problem . Es por esta rapidez que ello identifican una de la causas que ocasionan el problem en vez de defmir el problema en sf. Eventualmente. identificaremo toda las causas que ocasionan el problema.. pero primero debemos defi ir el problema en sr. Dicho de otra manera, muchas veces nos enfocam en la cura de una de I causas en 'el de la solución del problema

En lo q~ concierne la pegadura de tuberla, se defina el problema cuando se identifica tiene la tub~rla ~gado.

~l

mecanismo que

FIg. 4-1 Soluciór de problema

24

1)

tllr)lIghl

~1"1I

J)f1I1':11 II1~Ill<'l·rll1:.'

In.


•• •• •• •• •

•• ••

•• •• ••

••

• •• ••

•• ••

Chapter 4 Itlcer I C.~I" El siguiente paso es identificar ~ las poaibl

Pr hlcm 'olvlllg

Pa o 2: I

caasas de este problema. Casi nunca hay una sola c u

de un problema: lmente hay Wl& cadena de eventos que propician al incidente. Cada eslabón de esta cadena tiene una rel ión de causa-efecto con 0Ir0S labcnes. Como se mencionó al principio, son dos probables es1abo en la cadena de evento que ocasionan pegaduras de tubería: 1) una acción Imprudente para reducir co , y 2) una "comunicación de abajo h a arriba" muy pobre.

Si el problema vuelve una pegadura por presión diferencial, una de I causas podría ser que la tubería se mantuvo estática por mucho tiempo. Esto, a u vez, pudo haber sido cau do por una falla en el equipo. Algo debía haber causado la falla del equipo. Tal vez el perforador no tuvo cuidado cuando el Aparejo de Fondo (BHA) estaba tnve do arenas permeables. Si desconocía este peligro potencial, entonces ignifica que se debilitó la comunicación y, ciertamente ta es un 4e las cau o es necesario eliminar I ca acaaean los incidentes para prevenir su ocurrencia de nuevo. Nonnalmente.. lo necesitamos eliminar un esl bón en la cadena de eventos que causan el inCIdente para romper la cadeo y prevenir la peg de tuberlls. Algun J van a estar ahí de vez en cuando. Nuestro ob'etivo e eliminar tanto labones como sea posible para prevenir por completo la formacIón de la cadena.

P

o 3: Formul

Ión d la solución

El siguiente paso en el proceso de solución de problemas es formular una variedad de soluciones para resolver el problema. I parte fácil. Generalmente.. las soluciones se presentan confonn identificamos las c usas que contribuyeron al problema. Sin embargo. debem evitar la tentación de brincamo a la primera solución propu i más aJtemativ de SOlución tengamo ,má probabilidad tenemos de hallar la que se aju te mejor a n tras necesidades.

P

SO

4: Implemen1:a:r U

solución

El cuarto paso con i te en elegir una olución e imp ementarla.

P

5: Ev

ón

6n y procao

El paso final evaluar la efectividad del plan. Al igual qu el primero, este paso muchas vece brinca. Un vez que el probl está solucionado, I tenceocia g oeraJ es irse a lo que sigue. Si no reunimos al equipo para un anilisi "po tmortcm" del proyecto, perdemos una excelente oportunidad de aprender d esa experiencia. Como una indu tria. reconocemo el \&lor de las reunione antes de la perforación inicial. pero ¿qué tan seguido nos juruamo los ingeniero y el :JCrsonal del equipo de perforación de pu de el trabajo para discutir q~ estuvo bien y qué estuvo mal?

Los jugadores profesionales de ajedrez . mpre repasan su jugadas con us contrincantes despu

de que termina la co petencia. Se explican us estratcgiasy analizan qué funcionó y qué no. Este análisis posterior al juego ayuda a I ju res profesionales de jec:tez a mejorar u juego mú que otra tividad. El análisis po t juego tambi~n lo reaJiza cada pro~ ion I en I competenci deportivas. según estoy enterado de eso. Es sorprendente que podamos ver el valor de un anüisis po terior un juego en lo deportes. pero tengamos problemas para justificarlo en aquello que más no importa, jcon nuestras carreras profesionales!

El personal de los equipos., los ingenieros de perforación, y los gerentes de perforación no mejoraran su conocimien de perforación en forma ustaneial,!i no invierten pequeña cantidad de tiempo 1fin I de proyecto revi us éxitos y Al perecer, estarnos muy interesados en ahorrar dinero para invertir tiempo en analizar nuestras opernciones y desempeño.

¡No nos saltonos sobre la reunión tk revisión pos:erior al proyecto para ahorrar dinero! La información obtenida en esta reunión puede ayudar a prevenir accidentes futuros y errores que pueden costar mucho más tiempo del que se puede gastar en una reunión.

25

() ( IIp),f1ght

2()(J 1. I)Ii Ih"'1 1 1.1ll;.IIll.'Cllllg Inl'.


•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

Chapter 4 Pro1!eJ11 Solving Espere re i t ncl

I proce o

No se sorprenda si al intentar iniciar reuniones de análisis posteriores al proyecto se encuentra con fuertes resistencias, incluso ho ilielad. Los ingenieros y gerentes no están dispuestos a mostrar sus propias fall y errores. Temen una valoración negativa de u desempeñ> o perder u imagen ante sus compañeros de trabajo o subordinados. Parte del problema e sólo vieja holgazanería. Se requiere un buen cantidad de trabajo mental para analizar nuestro desempei'lo. Algunas compaj'if petroleras están usando un método I mado "Umite Técnico" Esto se desarrollada como un taller en el que la cuadrilla de perforación detalla el trabajo antes de iniciar la perforación la y e hacen sugerencias sobre cómo h cerio de manera mAs inteli~nte. Este proceso es eguido por una evaluación posterior al pozo, para retener las lecciones aprendidas.

Lecclon

clave

El rn&odo científico debe adoptarse para ar a la admilistración de las oscuras ~pocas del encubrimiento y la bú queda de culpabl y traerla al siglo de I IUCC&. Cada miembro del equipo lhbt ser alentado a contribuir con su perspicacÜl y persptetiva lhl pro!Jlema. La objetividad e critica cuando hacemos observaciones. Debemos ver el mundo tal como u, sin fdsear nuestras observaciones para hacerlas coincidir con nuestros punJos de vista preconcebidos. Todos los enfoques formales para la solución de problemas emplean el proceso de ojco -.ctó -piensa. El problema es analizado y solucionado, y el proceso de solución es evalu do. LA organización puede aprender y crecer a partir de este procuo.

La parte más importante del proceso de solución de problemas u captar lo que hemos aprendido.

26

le)

Cllr '/ I ¡!.h1 ~(l(J 1. 1>, dl~1I

1:11~IIlÚ'rll1:':

In


-

•• • •• •• •

•• •• •• • • •• •• •• • •• •• •• •• •• •

•• • •• ••

Cap-tulo 5 Plan ción de pozo Introducción

La plane ci6n de un pozo es responsable, cierlO punto, de más de la mitad de los incidentes de peg dura de wberías. El enfoqw de este capilulo es alenJar a los supervisores en base del equipo involucrarse en la etapa de la planeacidn del potO. Es mejor ser pro-activo mientra planeando, que reactivo mientras perforando. Si el persona.l obrero no es permitido puticipar en la f de planeaci6n, de todos modo pueden mantenerse adela.nte de "empegadura de tubería plarada" mediante r alertos a las debilidades en lo planes. una trayectoria del POZ( que es muy agresiva. Podemo ser tentado de querer Una de las debilidades abarcar m de lo que podemos clWldo lecci los objetivo y I trayectona del pozo. Otra debilidad puede ser programa de la tuberia de revestimi o. La wbelÍa de revestimiento es uno de lo mayores co os de un pozo, por ello tratamos de minimizar el nímero de sartas de rev timiento hasta el punto donde secciones de agujero abierto quedarán descubiertas. A veces la culpabl es la selección de la barrena o la del Aparejo del Pondo (BHA). Quizá la mayor detlilidad es la falta de comunicación durante la fase de planeaciÓD. Un in\l igación insuficiente, una obsav ión de regi b'O pobre (incluso de registro inexacto. fal if1cados o ineo ) y la falta de la gente de ea.mpo ser involucrado ,no previenen de un incidente de pegadura de lUberí que podría evitarse.

Para entender mejor el i coo de la pi ión del pozo sobre lo problemas del foooo del pozo, brevemente revisaremo lo p 'ocipi básico de la planeaciáJ del pozo para ver cómo impactan en la peg dura de tuberías. Los proble de pegaduras de tuberf serúl tratados a mayor detalle en los siguientes capítulos.

e

lo

d comu

clón

Es necesaria uno comunicaci6n efectiva para el hiJo de cualquier esftteno. El primer paso en la fase de planeación es jun al equipo de . o de perfi ión del pozo y comunicarle los objetivo y metas del . ro de dLsei'io requiere 1 lDÚima infonnación útil po ible para anticIpar lo problemas pozo. El iD pot.enci les y optimu el programa de perforación. Información del pozo cont:rarestante proporcion iJlSicios sobre lo problemas del agujero y la velocidades de perforación potencial . También puede proporconar un program del pozo para mejorar 1 operaciones. Debemos lar conscientes de que la información del pozo contrarestante no siempre tá completa o es exacta. A vece • infonnación importante e omitida o falsifICada en lo infonnes de la maftana para ocultar los errores come id por la cuadrilla de perforación. Hay un mayor esfuerzo en curso, a trav~ de curso como "TRUF' y "Límite T~nico", para aprender de los e:rores en vez de esconderlos. uestro ing niero de diseño debe tener la completa y prec' infonnación del pozo contrarestante, q servirá para preparar a nuesb'OS ingenieros de d' poder prevenir los problemas y riesgo potencial con us diseños. Durante la f; de di o, todos los ri gas potenciales deben ser identificad y anticipados. Un meta es iempre perforar el pozo en un tiempo plusmarca yal más bajo co to posible. Sin embargo, nunc debemo por alto lo ri go potenciales. Si se antici un riesgo, debe er comunicado a todo el equipo de perforaci6n. Un gran porcentaje de pegad de tubería pudieron evitarse si se bubiera advertido al perforador del peligro potencial y éste bubierl preparado p enfrentarlo. Es respon bilidad de los gerentes de perforaci6n asegurarse de que esta commicaciÓD tenga lugar. Las juntas P vias l. iniciación del pozo es un foro )U'& di 'r los ri 80 potenciaJes de 1 perforación. Su principal obj .vo defmir claramen e el plan del pozo Y sus objetivos. También permiten Identificar quién será el respo ble de las diferentes tareas y comporentes contempladas en el plan.

27

ü

l)cr~l.ht.,

de

JUIOl

:!ll(ll. \)nlh.:tl

1·l1l.:lIh:crlll~ 111t:.


•• •• •• •

Capitul PlamUl:IÓI1 dc r<l/(l~ i ten a un curso de Ca citaciÓD p8n reducir I eventos no p

Muchos operadores ram dos, ademá previas 1 iniciación del paro. En este curso de Capacitación para reducir lo de o en lugar de las jun eventos no programado presenta el plan del pozo Yse enfocan los problemas potencial de fondo del preparan P de acción paJa prevenir y tratar con los problemas anticipado . pozo. Los participan Mucho opendo que han usado este proceso han teni:1o ~xito destacado en minimizado los problemas del de fondo del pozo. Otro curso que gan do popularidad es el de "Límite Técnico". Tambi~n se presenta en forma adicional o en lugar de las juntas previ la iniciación del pozo. A veces se toma junto con el de Entrenamiento para reducir los evento no programados.

"Perfora

'0 P .. en do de este nwual, por una gran parte esta reemplazando al curso Capacitación para reducir los eventos no programados. fambitn se enseña en conjunto con el curso Limites

•• ••

T~nicas.

Quienes asisten al curso de Lfmite técnico se involucrar. tivamente en sintonizar perfectamente el plan del pozo por optimizarlo para su equipo. La meta es trabajar de manera más inteligente, con más planeación previ )0 que resulta en menos tiempos improductivo . El curso de Umite t&:nico pretende ser un proceso de prendizaje en curso con un análisis posterior el trabajo. Como se mencionó antes, el análisis posterior el tra ~o es el importante en el proceso de aprelXier-no permite aprender de m nuestros ~xitos y nuesttos fracasos. Una junta de antIi i po 'or al pozo podrf ser muy bentfica, pero casi nunca se h ce. Yo recomiendo reunir al grupo de persan que asistieron a I junta previ la iniciaci6n del pozo y revisar el plan del pozo después de haberlo perforado. Ambo Jos ingeniero de iiseno y la cuadrilla de perforaci6n pueden aprender mucho en este proceso. Como se mencionó anteriormente, el tipo de comunicaáón más importante es la de bajo h cia arriba. Lo individuos que esú.n perforando el pozo deben comunicar us o rv iones, objeciones. preocupaciones y lOman deci iones en la cadena de mando. La infonnaci60 de primera mano que no apona la dudas a quie gente puede mejorar n tro diseno de pozos y nuestras decisione de ejecuci6n; pero solamente si alentamo su manifestación.

• •

El Capata¿ de Perforación, el jefe de la cuadrilla perforación, y sus supervisores inmediatos son los jugadores clave para el éxito de la comunieociúa. La promoción y el mantenimiento de una comunicación cfectiv deben ser u primera responsabilidad. d de la fase de diseño h ta el análisi de cualquier pozo puede rastrearse mediante )a efectividad del po terior del pozo. El éxito o fea grupo para comunicarse y fomentar la comunicación de abajo bacia arriba.

••

•• •• •• ••

28

(i)

Derechos de autor

~O(ll

1),lIh

·111·llglnl"l.:IIIl~ IIlI.:


-•

•• •• •• •• •• •• •• •• •• • •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

Capitulo 5 Plun -ación de

POI.()'

Principio básicos de planeación de pozos La planeación de un pozo comienza con alguna meta o fin en mente, tal como obtener producci6n de ccite o de g de un obj ivo geol6gico. Por lo tanto, el primer paso es identificar y seleccionar el objetivo geol6gico y la trayectori del pozo para alcanzarlo.

Trayecto a

pozo

La selecci6n de l trayectoria de nuestro pozo es UDl de l primeras oportunidades para evitar las pegaduras. Seleccionar una trayectoria que es muy agresiva pan el equipo o las formacion incrementa las posibilidades de pegadura de tubería. Al seleccionar la trayectorit del pozo deben considerarse algunos factore como:

Loca1ización del (o lo ) objetivo( ) Po ici6n del equipo Inclio i6n y dirección

Estabilidad del agujero

Plano de sedimentación y ritmo de penetración de l barrena

Producción horizontal

MWD Y ocru herramien

para medir el fOldo del agujero Loca IucIOn de ob

'vo(a)

Una causa frecuente de pegadura de tubeñas es la sdección de muchos objetivos para ser alcanzado por una trayectoria imple del pozo. Se 'ecciODa un objetivo principal, pero a lo largo de la trayectoria, nue tro geólogo quieren evaluar otros objetivo posibles. El pozo gira primero hacia un punto y luego hacia otro, lo que obliga a realizar pozos muy inc!" dos con grmdes severidade que de otro modo no fueran necesarios para alcanzar nuestro objetivo original.

En realidad. podrfa más barato perforar pozos núltiples q evaluar mt1lliples objetivo. Cuando no se tienen considerado pozos múltiples en el presupue$to, estamo tentados a aceptar m rie go del que tarfa justific do por lo beneflCios potencial . El co k> de ev luar múltiples objetivos suele ser minimizado artificial m ote mediante tratar de ignorar le gravedd del riesgo de una pegadura. que ocurre es seleccionar un objdvo que apenas está al alcance de un equipo desde su Esto ocurre frecuentemente en l plataformas mann y en 1 localizacion de montana o lva. Debido a que la nueva locaJizaci"n DO puede ser presupuestada, umen los riesgos de perforar con inclin iones ele y largIs secciOlCS con agujero de ubieno, con el propósito de lcanzar nuestro objetivo in crear una nueva localización.

O«ro probl l«aliz«ión

u/stOllt.

~ que la ba"ena siga una trayectaia natural hacia el obj~tivo con la mínima correcci6n posible. Adherirse de manera muy estricta la tray~toria del pozo puede ocasionar muchas correccione de dirección y ex ¡va exposición al ~ero abierto. La meta e llegar al objetivo. Debemo ser ces de obtener nu re . tras Y correr n tuberús de revestimiento hasta el fondo. P cumplir esto, debemos orzamos en minimizar la tortuosidad de agujero en vez de sujetamo estrictamente a la particular trayectoria de pozo.

Se debe thjar.

Debemo de DO bandonar el sentido comt1n cuando justificamo los esfuerzo para los recortes presu l Algunas veces. estos rieg(¡ no recompensan. otras veces no. Es en esta etapa de planeaci6n en 1 que debem mantener la objetividad. Debemos esforzarnos por ver los riesgos y las probabUidaiús de ixiJo y fracaso tal como .ron en rUJlidad, no como queremos que sean para justificar el proy~cto. o ti de malo estticto , pelO debemo ser realistas y mantener nuestra objetividad cuando evaluamo 1 consecuencias del fracaso Y1 po ibilidades de éxito.

29

(o Derechos de autor 200]

()lslhl'lll:nglllll:llI1g Inl


-

••

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

Capitulo 5 Plancul:ltln dc p%s Poatcl6n d

lpo

Idealmente. el equipo estará colocado en tal forma qJe la barrena pueda perforar naturalmente hasta el objetivo. También no gusta escoger una localización ue no permita izarlo fácilmente. En áreas con alto esfuerzos tectónico u otn.s con peH geológicos. el equipo deberá colocarse en tal fonna para pennitir la trayectoria que maximice la estabilidad del agujero. Ocasionalmente, el lugar de la locali ión es limitado por f ctore ambientale y económicos. El mismo sentido común que plica para seleccionar l trayectoria del pozo es plicable aquL El costo potencial de la pegadura de tubería debe r considerado cuando evaluaro el costo potencial de I localizaciones.

nc

Ión yd recelón

La dirección e inclinación del pozo n regidas en grar parte por la lTayectoria a y por medio del obj livo. Algunas veces, sin embargo, se leccion la direccioo e inclinación del pozo por su influencia en la e labilidad del agujero. Ambas influyen en la estabiJidtd del agujero. La inclin ción tambi~n influye en la limpieza del agujero, pegadura por presión diferencial y 118000 problemas de geom tría d I agujero. La inclinación del pozo debe ser cuidadosamente con iterada durante la fa de diseño. No es aconsejable gulo en lutitas problemáticas Si estamo preocupados por pegaduras debidas a construir el pozo con presión diferencial, cambo n debemos evitar construir ánrulo en aren problemáticas. Recuerden esto:

.ms diffcil liberar la tuberfa una vez que se ha peg do.

Al incrementar la inclinación y tortuosidad, es

El UTUtre en el ~ero reduce la capacidad de mover libremente la tuberfa h la abajo en cualquier escenario de tubería pega

Lo puntos de asentamiento de tuberí de revestimiento pueden ser afec do por el peso del Iodo. que debe incrementarse confonne se incrementa el álgulo de inclinación.

E

ld8d

En regiones de alto esfuerzos teetóni

,la trayectoIÚ del pozo puede ser seleccionada para minimizar la diferencia entre 1 rzos pnnc y menores. Cm esfuerzos tectónjco local que ocurren alrededor de los domo salin y fallas. una trayectoria puede seleccionada para evitar el área de esfuerzo completamente. Otros riegos geológico tal como 1 brm cione d gas omero y I no consolidada • que tambi6n deben pueden ser evitadas de esta manera. Podemos seleccionar la construcción del ángulo en fomacione 18bles y mantener un ángulo constante ttavts de formacio dificiles. para limitar el tiempo I exposición del agujero abierto. o queremo severi des elev en lutitas difici1es. Buscamo rtDr la sarta para romper las camas de recorte en la parte ~ de los pozos al desviados. La rotación en pazo con severidades elev das puede causar esfuerzos adicionaJe y fall de l lutitas.

La ubsidenci debida a la producción en la formaciones puede dar origen a una lutita altamente fr cturada o localmente esuesada. to puede causar problemas et 1 lutita que previamente pudo ser peñorada in problemas.

30

Derechos de aUlor 21)111 Dnlll'r1

EII~anl'L'1

"1: IIIL


•• •• •• •• •• ••

•• •• •• •

•• •• •• •• •

•• •• •• •• •• •• •• •• •

Capitulo:; Pl8noe

Planctlclón dc pozos

eecllm ntael6ny camino natural de la barrena

Los planos de sedimentación naturales determinan La trayectoria del pozo hasta cierto punto, en los que la barrena tiende a perforar en buzamiento BlTiba en la dirección del echado, en ángulos poco profundos, y en buzamiento abajo a lo largo de la dirección del ecludo, en ángulos empinados. Esta tendencia se incrementa cuando existen formaciones múltiples con distintos grados de perforabilidad.

Los planos de sedimentación pueden ocasior.ar problemas de inestabilidad, por lo tanto, debe seleccionarse una trayectoria del pozo que evite cruzar estos planos con mucho ángulo. Producción horizontal

Hacia fmales del siglo XX, la perforación horizonlal se convirtió en la regla en lugar de la excepción para aumentar la productividad de pozos. Los pozos multilaterales también se han hecho muy populares. Los beneficios de la producción horizontal son irrefutables y los desaffos han probado ser bastante manejables.

Los enfoques a la perforación vertical y horiz<ntal son diferentes, y estas diferencias necesitan ser reconocidas y entendidas. Es especialmente im?Qrtante que la cuadrilla de perforación y el capataz entiendan que es posible que lo que funcionó en un pozo no funcione en otro. WD herram

y otraa medie

de I aguJ ro mientras se perfora

La necesidad de suspender la perforación para tomar mediciones puede dar origen a una pegadura por presión diferencial. Mientras planeamos la trayectoria e indin ción del pozo, debemos considerar la forma en que la trayectoria será medida. También debemo evitar largos tiempos de sarta estática en lutitas problemáticas y arenas depresionadas. Conforme las arenas se producen y depresionan, la tendencia a la pegadura por presión diferencial e incrementa. Esto debe ser considerado al elegir la trayectoria del pozo.

31

ID Derechos de autor 2()() l. DI ilh':ll r..11~111"'l.:l1ng Inl.


•• • •• •• •• ••

•• •• • •• ••

••

•• •

••

•• •• •

•• •• •• •• •

••

Capitulo 5 PJallC~J(.:iüll UC ['lO/O" Progr me d tu

,ra

de r veatimlento

Desputs de seleccionar la trayectoria, se disena el pngrama de revestimiento de tuberías de revestimiento. El programa es diseñado del fondo h cia arriba. Elegimos el diámetro de la tubería de producción y entonces seleccionamos el tamaño de la tubería de revestimiento mínimo que permita esta terminación.

1000'

Ocasionalmente, seleccionamos la tubería de revestimitnto mayor en tamafio como sarta de contingencia.

2000'

El siguiente paso es decidir el tamaño de agujero dcsclbierto que el pozo puede tolerar antes del asentamiento de la tubería de revestimiento. Algunas veces, la penúltima tlbería de revestimiento puede ser corrida hasta la cima de la zona productora. de tal forma que 6sta pueda ser perforada dpidarnente con el mínimo dafto a la formación o ampliación del agujero. Las presiones de poro y los gradientes de fractlra de las formaciones perforadas. por lo general, determinan la máxima longitud del agujero descubierto. El peso del lodo en la ~ción del agujero descubierto deberá ser lo sufICientemente pesada para prevenir el flujo del pozo y soportar las paredes del a~jero. y lo suficientemente ligera para evitar las pérdidas de circulazión. El procedinúento para seleccionar la máxima sección de agujero descubierto puede resumirse como sigue: 1. Graficar la presión de poro y lo gradientes de fractura. 2. Marcar la base de la sarta de producción o la profundidad desarrollada sobre la gráfica. 3. Elegir el peso de lodo de diseño para la sección de agujero descubierto perlorada para la tli>ería de producción. • El peso del lodo de diseño es el lodo más pemdo usado para esa sección, • La densidad del lodo debe ser mayor que el vakr más alro del gradioJte de presión de poro y menor que e, gradiente de fractura m4s débil de la sección di agujero descubierto. • Un lodo que es suficientemente pesado para la parte del fondo del pozo puede ser muy pesado para las secciones superiores. Por eso es que las formaciones superiores deben estar revestidas. pam permitir el uso un lodo más pesado. La profundidad del punto de asen~nto de la tuber[a de revestimiento debe ser seleccionad! en algún lugar hacía arriba del pozo para revestir las famaciones más d6biJes (Fig. 5-1). 4. Se repite este proceso hasta que se alcanza las superlicies.

3000'

4000'

Ventana de peso de lodo 5000'

6000'

7000'

8000'

9000'

10 ppg

15 ppg

20 ppg

Se di lIan los programas de tuberla de reY8Stlmlen o desde el fondo hacIa arriba alrededor de las ventanas de peso de lodo aceptableS.

Flg 5-1 Ventana de peso de lodo

32

~)

Derechos de autor

~oo 1_

UrillX'rl b1t!in"l'r1Il1! IfK


•• •

•• •• •• •• • •• •• ••

Capitulo 5 PIUllt:4lción de

PO/,O'

Se puede utilizar un proceso similar para preveni' las pegaduras por presión diferencial. I Los puntos de asentamiento de 1 tuberías de revestimiento pueden seleccionarse para mantener las sobre balances por debajo de un nivel crítico estáticamente. tal como de 1,400 psi en el Golfo de México.

La agresiva reducción de los co tos de tubería de revestimiento es una de las causas más comunes de las pegaduras de tubería. Si tenemos una gran cartidad de agujero descubierto, las lutitas pueden estar sobreexpuestas. Permitiendo una ventana muy peq eña para fluctuaciones en el peso de lodo también causan problemas. (V~ Capítulo 8.) lAlgunas veces es la tubería de revestimiento la que se pega! Esto vuelve ser más probable con menos espacio libre anular de la tubena de revestimiento. La !'COmetría del agujero, las camas de recorte en agujeros altamente desviados y las pegaduras diferencial~ son aspectos notables para la pegadura de tubería de revestimiento. Cada uno de estos casos es menos severo cuando el espacio libre anular alrededor de la tubería de revestimiento se incrementa.

Tamafto de agu ro El tamafto del agujero se establece de acuerdo con el diámetro de la tubería de revestimiento. Debe haber suficiente espacio libre anular para correr y cementar la tubería de revestimiento. Debe haber suficiente espacio para asegurar un buen trabajo de cemeltación. Mucho o muy poco espacio libre permite la can lización del cemento. Algunas veces, se perforan agujeros mayor para a 1 formaciones móviles o apretadas. El tamaño del agujero influye en su limpieza. estabilidad, pegadura diferencial y empacamienro. Generalmente, para diámetros de agujero grandes, es más difícil el trabajo de Iimpieu pero es menor el riesgo de pegaduras.

Barrena

•••

•• •• •• •• •• •

•• ••

Las barrenas son seleccionadas con la esperanza 4e alcanzar una velocidad de penetración óptima. Esto significa que deben perforar muy rápido y durar suficiente tiempo para minimizar los viajes por una barrena nueva. Idealmente, una sola barrena debería perfOIll' una sección completa del agujero descubierto. La selección de las barrenas tiene mucho que ver cm la pegadura de tubería. La selección inapropiada de las barrenas propicia viajes innecesarios de las barrenas y extendida exposición del agüero. En los agujeros direccionales. la selección de las barrenas también itfluye la tortuosidad del agujero. El embolamiento de las barrenas nos provoca menores velocidades de penetración y aumenta la exposición del agujero descubierto. Esto tambi6n provoca lBVeo y empacamiento. La pérdida de los cono genera pérdidas de tiempo y viajes excesivos. El torque errático debido a la falla de los conos puede enmascarar los problemas del agujero. Si la barrena no sigue la tra)eCtoria diseñada, se requiere más tiempo de exposición y viajes para corregir la desviación. Ocasionalmente. la barrena se puede pegar, especialnente cuando se perfora con motor de fondo.

33

ti)

Derechos de autor

~()(J

l. I )llihcll

En:'ll1l'':IIIl~ Inl


-• •• •

Capitulo 5 PlanC::Jelóll dc p%, Ap

jo de fondo y I

rta de perlor ción

El aparejo de fondo caRA) debe dar uficieote peso sobre la barrena y también debe tener la masa y el wnaño suficiente para estabilizarlo y evitar las vibrado . El BHA tambi~n debe proveer una COll'eCtA inclinación y dirección mientras se perfora. Los BRA largos y e tabilizados proveen gujeros recto y de caliber completo. os tambi~n llenan el gujero y pua:len plicar grandes esfuerzos en las partes bajas del agujero. Lo agujero verticales deben ser perforados con aparej s de fondo largos. La rigidez o resistencia al pandeo mcrementA a la cuarta potencia del diimeu'o2. Si el 4iámetro d los tubo 1 tra barrenas se duplica. u resistencia al pandeo se incrementa por el factor 16. u rigidez mantiene el gujero derecho y estabiliza la carga vertical sobre el balero en la barrena.

•• • •• •

La masa de lo I lra barrenas sumini tran un efecto de ¡iro flotante para mantener la rotación de la barrena y amortiguar el efecto de brincoteo Y vibraciones entre barrena y la sarta de perforación. Las vibracio verticales. axiales y torsiooales de I sarta de perforaciÓl son absorbidas antes de que puedan ser transferidos a la barrena y viceversa. Cuando rotamo hacía arriba del fondo. el aparejo de fondo má. pesado incrementa I tensión en la sarta., por lo que 1 cargas laterales y las vi iones de la sarta de perforación son m al Lo cuellos de perforación largos y bilizado permilcn un vi más larga a la barrena mediante eVitando que se deslice y manteniendo un peso COOSWlte sobre el baJero (Figura 5-2) Si lo cuello de perforación se flexionan o pandean. el peso obre un 1 do de la barren. ri m1yor que en el otro lado. La carga a trav~ de lo cojinetes seri entonces oscilante medida que la buren rota. Esto cau fatiga innecesaria y reduce la vida de la barrena en lo cojinetes. dien y conos de 18 barren . En casos extremo. puede causar rotura del v

tago de la barrena.

--------

----------------------------------------------

--------

----------------------------------------

---------------------------------

-------------------

-----------------------------------------------------------------·------.. ·

---------------------------

··· •

--------------------------------------------------------------

t

...

••••••

·

.

··

. ... . ..

····· ·

------

.

Cuando la bam:na no esú adecuadamenle estabilizada. los lastra b8I1'enas se pueden I1exíonar en la blllTC1l Esto oc iona que la barrena role en un plano vel1ical. rcsullllDdo una carla cldica sobre los cojinetes

Cuando la barrena no esd lldecuadameote estabilizada, puede d lizarse o rolV fuera de su eje reaL Esto que l<LIlen los dienteS c:Jtcesivamcn contra eJ fondo del pozo Yque se des¡aslco ripieS te.

Flg ~2 EstabIIz8clón de barrenas

34

.

Derechos de autor 2()() I

1)1

11I\t.· 11 1 11::10,...·1111;:

Inl


....

•• Capitulo 5 Plancaclón de pOlO,

••

•• • •• •• ••

••

•• •• •• •• •

•• •• •

La gente se opone frecuentemente al uso de cuellm de perforación largos por temor a la erosión del agujero con las altas velocidades anulares. Este caso es raro. La fuerza de corte causada por la altas velocidades anulares está muy por debajo de la mayoría de la resistencia de las fonnaciones.) Lo registros de calibración muestran que, por lo menos en los último 100 m ~ agujero. siempre están en calibre. Lo agujeros lavados ocurren m altos en agujeros con problemas de estabilidad que debido a las altas velocidades del fluido.

También existe opo icjón al uso de cuello de perforación largos debido al temor de una pegadura por presión diferencial. re!,0 estad( ticarnente e ta pegadura se da en la tubería de perforación y no en los cuellos de perforación. (Véase Capitulo 9) Para altas inclinaciones, los cuellos de perforación grandes se hacen una responsabilidad. Cuando el ángulo se incremen... proveen menos peso sobre la barrena y más peso en la parte baja del pozo. Esto incrementa el momento torsiona! y arrastre. Los cuellos de pemnción largos disminuyen el espacio libre anuJar para pennitir el arrastre sobre las camas de recortes y la suta tiende a empacarse aún más. Todavfa se necesitan los cuellos de perforación para absorber la vibración y proveer una masa de cual los motores de lodo trabajan en contra, pero muy pocos cuellos de perforación y menor son utilizados cuando el ángulo de inclinación se incrementa.

Umpl za de

u ro e hidráulica

Es necesaria ambos lavar los recortes por debajo de la barrena para removerlos y para que los recortes no ea re-perforados, y para lavarlos fuera del pozo para e itar pegaduras. Una insuficiencia operativa en las toberas puede provocar embolamiento de la barrena y enonnemente reducir la velocidad de penetración. Este es el motivo por el que algunas veces requerimos la mayor potencia hidráulica en la barrena que nuestra bomba puede dar con el fm de obtener el mínimo gasto de flujo requerido para la limpieza del agujero. Desafortunadamente. con frecuencia se pone mucho 6nfasis sobre la limpieza debajo de la barrena y no en la limpieza adecuada del agujero. Es posible reducir la velocidad de penetración cuando existe mucho impacto en las toberas de La barrena por el pistooeo de la Ill5ma en el fondo. La velocidad de penetración di minuirá también si detenemos la limpieza del agujero. Al rmoos que estemos limitados por las pérdidas por fricción en el espacio anular. es mejor tener más velocidad aJlular que de la que se necesita. Al menos que la velocidad del flujo en las toberas sea absolutamente necesario en la barrena, es recomendable utilizar toberas mayor, de tal forma que la tasa de flujo pueda incrementarse. Las altas tasas de flujo ayudan mucho con la Iimpieoa del agujero. Sin embargo. existe una renuencia de usar

mayores tasas de flujo debido a un temor innecesaric de erosionar el agujero. Frecuentemente. hablamos de la máxima tasa de flujo y cómo debemos mantener el mÚlimo gasto para prevenir que el agujero se lave. De hecho. el agujero raras veces se lavará con altas tasas tú flujo.

El agrandamiento del agujero que podemos ver en los registros caliper es debido a mecanismos diferentes a la ero ión. Si la erosión fuera la responsable por el agrandamiento del agujero, debenamo verlo en aquellas secciones del agujero donde la velocidad es atul más alta, tal como en los cuello de perforación. Los registro caliper 10nnalmente muestran que el fondo del agujero está en calibre. Este es el lugar donde tenemos el menor espacio libre anular y, obviamente, la más alta velocidad. En secciones desviadas de lo aguje • sabemos que la velocidad es más alta en la parte alta del agujero. Aunque el agujero se alarga horizontalmente y no verticalmente. Finalmente. a medida que los agujeros se alargan la elocidad debería decrecer. El área de sección transversal del agujero está en función del diámetro al cuadrado. Si el diámetro del agujero es doblado, la velocidad se verá reducida un ~ de su valor anterior por medo de esa sección. Si la erosión fuera la responsable del alargamiento del agujero. eventualmente se podría alcanzar un estado estacionario. El diámetro podría incrementarse hasta que la velocidad no sea lo suficientemente grande para ero ionar el pozo.

35

tí)

Derechos de autor 20() I DI dlx'rt FIl;.:illl·CIIII:;

IOl.


• Capitulo 5 Phmcadón de

pOí'OS

Puede haber preocupaciones que el régimen de flujo abance el flujo turbulento. Se requiere presiones más altas y más potencia para alcanzar el flujo turbulento. 8 flujo turbulento puede erosionar las partes suaves y

dispersas de la fonnaciones lutitas, 10 que ocasiona un alargamiento del agujero. Otro problema podría ser la alta presión de circul ci6n en el espacio libre anular, que podría provocar una pérdida de circulaci6n. Si la pérdida de circulaci6n es antieipada. deberíamos tener la certeza de que nuestras toberas son lo suficientemente grandes para bombear material obturante sin taponarse.

Lodo de perfor clón El lodo de peñoraei6n debe ser sintonizado al pozo. El peso del lodo de perforaci6n debe ser balanceada cuidadosamente para ajustarla a la ventana de peso de lodo permitida en el programa de tubería de revestimiento. Los inbibidores químicos pueden ser requeridos en las lutitas. Los lubricantes. aditivos para pérdida del fluido y ottos aditivos químicos pueden r:querirse para prevenir las pegaduras. El punto de cedencia y la viscosidad plástica deben ser controlados para optimizar la limpieza del agujero. Los agentes qufmicos y densifieantes son costosos y tendremos que minimizar su uso.

•• ••

El lodo puede ser uno de lo componentes más costo!os de un programa de perforación. El costo de los fluidos es difícil de predecir y frecuentemente causa queel proyecto tenga un presupuesto adicional. La dministraci6n en el sito debe reconocer cuándo un ¡rograma preescrito de fluidos necesita ser ajustado. y debe ser capaz de realizar los ajustes que sean necesario¡. El equipo de diseño de pozos debe contemplar esta flexibilidad en su programa. El peso de/lodo es uno d~ los más grandes culpables de las pegaduras de tuber(as. Se perfora más rápido con lodos menos densos, y la gente quiere perforu mú rápido para ganar reconocimientos positivos. Pero si el peso del lodo es muy ligero, podemos sufrir por inestabilidad del agujero que, al final de cuentas, puede disminuir o parar el progreso en curso. Siempre ha sido tema de discusión entre el persona.1 del equipo y la oficina matriz el incrementar y reducir la densidad del fluido. Cuando el peso del lodo se incrementa y se reduce repetida v~es en una sección del pozo. se pmsenta inestabilidad del agujero. y es probable que ocurran pegaduras.

Las recomendaciones sobre el peso del lodo y los aditivos químicos se presentan en las secciones de limpieza de agujero, ine bilidad Y pegadura diferencial.

•• •

Control de 861 do

Un inadecuado control de sólidos puede incrementar el e;pesor de la costra del lodo, altas presiones de suaveo y sUTgCncia, disminuci6n de la velocidad de penetraci6n. embolamiento de barrena y cuellos. el desgaste de lo equipos. pobres trabajos de cementaci6n de tubería de revestimiento y pérdidas de circulaci6n. Todos e tos problemas pueden contribuir a la pegadura de las tlberfas. Es importante tener el equipo para control de s6lido especificados por el pozo. y tiene que ser adecuadamente instalados y supervisados. Mucbos ingeniero de perforaci6n y capataces suponen que tieren excelentes sistemas de control de s61idos en sus equipos. pero nune ban inve ¡gado esto.

El programa de control de sólidos en casi todos lo equ~s es igual a una pelota de volleyball que rebota en la arena. Todos suponen que alguno de sus compafteros va a golpear la pelota. sin embargo. nadie lo hace. El equipo está ahí y funcionando. pero quiw nadie sabe cómo optimizar su desempeño. De hecho. pueden. igual, no saber si el equipo se está usando correctamente Muchas veces no se esta usando correctamente. Los problemas del agujero son. por lo general. reducidos a medida que la eliminaci6n de s6lidos se optimiza.

36

ti) Derechos

de autor 2()O l. Drilherl

b'~lnl'o:lIllg

1m:.


• Capitul 5 Phm

ael' n

de P070'"

R um Lo pedoradores y los jefes de 1 cuadrillas de perfor dores estuvieron más involucrados en el proceso de pedo ión en I d&ada de I o 70 q e en lo SO y 90. La tendencia, hacia fin les del iglo es que las decisio de pedo ión I tomen los ingeniero desde I oficinas. en lugar del upervisor en base del ipo. Con la lIe del I compu ra personal y el software de bojas de cálculo y procesadores de texto. los programas de perforación "enlatado" se hicieron m comunes.

xx.

Un plan de pozo bien documentado y su prograna de perforaciÓD podrían ser copiados. renombrados y modificados para el próximo pozo. Eventualmente, un programa de pozo del Golfo de México podría ser utilizado para perforar otro en la costa oeste de África. La profundidad de las tuberías de revestimiento. el program de lodo. los nombres de las formaciones. etc.• podrían ser modificado o editados para adecuarlo a la nueva localizaci6n. Desafortunadamente. el nwvo pozo podría estar siendo diseftado para una lutita y arcilla recién depo ilada, en lugar de carbonatos Y Jutita m antiguas y consolidada. Perforar en cualquier parte del mundo ha lIeg do a ser tan f'cil como lav lo dientes. Lo que fimdona en una regidn no necesariamente funciona en otra. Por ejemplo. cuando se perforan pozos de producci6n horizontal. 1 l11tima zapata de la a de reve timiento t.t típicamente a profundidad vertical. no importa qu6 tan ej de la zapata perfaemo . Las manifestaciones son típicamente regresadas a la formación. Esta t6c0ica no victori en UD pozo verticaJ profundo. Es más probable que se fracture la zapata y provoque UD reventón ubterrúleo. Otto ejemplo. en el noroeste de Nuevo México. cuando UD operador se pega por presi6n diferencial, se trie camioneta de nitrógeno y se vacía todo el lodo del gujero. Las fonnacion de roca dura son tan canpetentes que se mantienen sin lodo en el pozo. y las afluencias de aceite no fluyen ala superficie. Sin enbargo, en muchas áreas costera. si el nivel del lodo cae

por debajo de la boquilla de la campana. el aguj ro le denumba o comienza a fluir. La tendenci con programas enlatados y una abumanci de ingenieros de perforación ha resultado en un "atontami to" de la cuadrilla de perforación. Se Un vuelto meno probables de involucrar en 1 fase de p ión del pozo o en I loma de decisiones de dla a día involucrando el pozo. Simplemente aceptan el programa de perforación "como es" y lo llevan l cabo sin objeción o ugestiones. En un sentido, las cuadrill de perforación hao sido transformadas en porteros q operan el equipo. Un de l primeras que prendí en I escuela de dministraci6n es que, si una persona es afectada por un decisión, es mejor involucrarlo en dicha decisiál. Es bu no para la moral y e tará mÁ motivado a llevar a cabo e decisión.

El penonal en b e del equipo e tará más capad do para tomar muchas deci iones durante la perl'oraciÓD. Están justo encima del agujero. Sor los ojo y las orejas a las que el pozo está hablando. Desafortunadamente. mu decisio no son delegadas a la cuadrilla de perforación. Se estI. realizando cierto esfuerzo para revertir

tendencia con varias iniciativa y programas de entrenamiento alrededor del mundo. El curso Murcbinson. el de limite Ticn;co. y el Entrenamiento para prevenir tvenlOs no programados son algunos ejemplo .

Para evitar 1 ros pegaduras de tuberí Y otro evento no programado , el personal de la cuadrilla debe estar involucrados en lo proceso de planeación y toma de decisi6n en el pozo. Un plan del pozo nunca debe ser tomado CO~ garantía. Debe haber esp do para las mejoras. T cometemo errores.' luso los ingenieros. El capataz de perforaciones. el jefe de la cuadrilla de perforadores y l perforadores deben examÍlar el plan del pozo y compararlo con la informaci6n del pozo contrarestante qu ello tienen.

37

(l)

Derechos de autor

~()(1I. DI i1h..-l(

I

Il¡': I I 1l.'1: I ill~

In\. .


• PlnncaciÓII de r070~ BibUogndla

Capitulo 5

1) Maurice 1. SteWlJt Jr., El Servicio para la Administración 1e Minerales de los Estados Unido ("U.S. Minerals Management Service"], Met&irie. LA: "Un ~odo para seleccionar las profundidades de asentamiento de la tubería de revestimien o para prevenir la empegadura de blberfa ddlido a presión diferencial" ["A metbod of Selecting Casing Setting Deptbs to Prevent Differential Pres me p~ Sticking1 2) BiII Garrelt, & Gerald Wilson; "Cómo perforar UD agujero útil" ["How To DrilJ A Useable Hole'1 World Di! ( gosto 1,1976) 3) Gray, George & Darley, M.C.H.: ''Composición y propiedad de fluido para a perforación de pozos del petróleo" ["Composition and Properties of Dil Well Drillilg Fluids") cuarta edición. Oulf Publi hing Company (1980) 4)

Maurice r. SteWlJt Jr., El Servicio para la AdmioiJtraeión je MineraJes de los Estados Unidos ["U.S. Mineral Management Service"]Metairie, LA: "Un ~o para seleccionar l profundidades de asentamiento de la tuberfa de revestimiento para prevenir la empegadura de bJberfa debido a presión diferencial" ["A metbod of Selecting Casing Setting Depths to Prevent DiffereotiAJ Pres ure Pi¡:e Sticking"]

38

(¡ Derechos

de autor

~f1f11

1)1 Jlhcrt hl~HlÚ'nl1~

[n..


Mecan

Capitulo 6 de pegadura d tuberia ucc16n

En este capituJo exploramos W1 proceso de metodología para la solución de problemas para la prevención y liberación de la pe ura de tubería. Comenzamos con una definición de pegadura de tubería, entonces procedemos a clasificad en tres categorías ampli Se presenta un ~todo rápido y simple para determinar la cI d peg ura de tubería conocida como la ''l1oja de Trabajo Para Liberación de Pegadura de Tubería." Una vez que se identifica el "mecanismo" de pepdura de tubería inmediatamente se puede ejecutar un procedimiento pre-plan do para la liberación. Lo fundamental para liberarse d cualquier clase de pegadura de tubería es tomar la correcta primer acciÓD lo prollto po ible.

Deeladura de tuberJ El primer paso en el proceso tú .rolucú»l tú problonas es túfinir el problema. Si 00 se define el problema adecuadamente. más dificil de resolverlo. Cuardo trata de problemas de pegadura de tubería. debemo definir cuando y cómo se inició la pegadura de tubería.

sen

con idera "pegada" al pender la OpenciÓD debido que la tubería no puede posible mover la tubeda más abajo del "punto donde se pegó" con circulación y rocación completo. como ucede al presentarse oj de llave y colapsos de tubería de revestimiento. Pero si no podem salir del gujero cuando descamo estano pegado.

Una

de perforación

sacarse del pozo.' Puede

El próximo p es detenninar cómo se pegó la wt:erfa. En otras palabra • que tipo de pegadura de tubería o "mecani mo" es el responsable.

adur de tuberJ Mi tóricamente, se identificaba la pegadura de tubería como pegadura mecdnica o pegadura diferencial.· El pensami oto moderno identifica dos categorías de ~gadura mecánico: empacamiento y puenteo, y pegadura el relaclonodtJ con la geometrfa túl pot.O. Esto se debe a que lo mecanismo que empegan la tubería en un empacamiento y en casos de pegadura con relación l I geometría del pozo claramente son diferentes.

En veces def'me co

refieren a escas tres categorf como d pecadora tuberías. 2 El mecanismo se la fuerza que actúa en el pozo y que evta que la wbería se que del pozo.

En ier región del mW1do, menos del 2~ de I incidentes de pegadura de wberá inciden en el SO'*> de I de pegadura de tubeña. Debem>s identificar 1 mecanismo de esos incidentes en cada !lea perforamos y entonces enfocar nuestra atereiÓD en ello .

39

opvnghl 211111.

[)rill~n

1.llginu:rillg

In~.


apituJo 6

Em

O

kC:lnl"'I11O~ J\.. pcg;lduril k lub-:II:I

Y plU8f11teo

Este tipo de pe ocurre cuando existe escombros en el pozo que se acufian en las paredes del pozo y la sarta de perforaci6n. 1.0 escombro oormaJmente son recortes, túrrumbes o chatarra. Los pedazo mayores pueden crear UD f: ilmente Y pueden pegar la tubería aun cuando la crrcuJaci6n total posible. Al1n cuando lo escombro o mú pequeños q:.te el espacio anular libre entre la sarta de perforación y las paredes del pozo. de todo modos pueden crear LO puente y pegar la tubería. Recortes y decrurnbes pueden ser rell do junto tan ajustados que obstru~D la circulación. Este tipo d puenteo refiere a "empacamiento".

Empacamiemo y puenteo son las causas m4s frecuerJes de pegadura de tuber(a alrededor del mundo. NonnaJmente ocurre mientras ti saliendo fuera del pozo. pero también es comoo cuando la tubería está ática con el bombeo u pendido por un tiempo. OcascnaJmente ocurre al introducir tubería. El empacamiento es el más serio de los mecanismos delJegadura. Típicamente. las probabilidades de liberar la tuben de un em camiento on menores que las reltCionadas a una presi6n diferencial o por causa d la geometría del pozo. Por lo tanto. perdemo más berra.nientas y realizamos más de vfo de pozo debido a empa mientos. Casi toda la pegadura de tuberla tú empacamiento y pumteo ocurre mientras se está aliendo de agujero. El empacamiento y puenteo n c se cubren con mayor delalle en lo

P

do por la limpieza inadecuada del pozo o inestabilidad de las paredes. y

pfroJos 7 y 8.

urad

Pegadura diferencial ocurre cuando fuerza una sarta ~ perforaci6n sin moverse dentro d I co tra de lodo en contra una formación penneab mediante presión diferencial. La fricción entre I sarta de perfo ci6n y la formación llega tan que no puede mover la Pegadura diferencial es la segunda clase de peg dura de tubería alrededor del mundo. Se e volviendo aun más frecuente mientra reducimo lo dep6 itos y perforamo por medio de ello.

Pegadura diferendaJ casi siempre ocurre después que U sarta de perforaci6n ha seguido estática por mucho tiempo. Las mectnicas de pe

G

metri def

dura diferencial se discuten en el ::apitulo 9.

u ro

Pegadura rel cian da con La eometrl del pozo ocurre a18Ddo hay un conflicto entre la fonoa del parejo de Fondo (BHA) y la forma del gujero. El aparejo de fondo no quiere pasar por medio de esta parte de d I pozo. Para volverse pe o. el parejo de fondo tiene que ser movido dentro de esa úea donde ocurre el conflicto.

En otra P l b . la sarta de tuberla deM estar moviluJose hacia arriba o hacia abajo para que se pegue debido a una cuesti6n de la geometrfa del polO. Los mecanismos de un pegadura rel

ionada a la geometría del pozo se cubren en el capitulo 10.

40

li) Derechos

de autor

~IIO l. 1>11111\:11 1-111:111 ·1;[111 •

In.


• Capitulo 6

Otras el

de

kC:lllhnlOS

d~ regadura de luhcri:l

&dura

Otras clases de pegadura de tubería incluyen fallos 4e equipos, fallas de la sarta de perforación, fuerza mayor.

se

paraliza el equipo debido a UD fallo mecánicCl, la tubería no puede ser removida del pozo. Bajo la defmición, la tubería está pegada dentro del agujera. Para el tiempo que vuelva a correr el equipo, la sarta de perforación probablemente estará pegada debido a mecanismos del fondo del pozo. Esta misma lógica se mantiene para fallas de sarta de perforación, eVEuaciones, o suspensiones debido al tiempo. disturbios pol{ticos, disputas laborales. ete.

El problema

pegad

de tu

El primer paso en el proceso para la solución de problemas es identificar adecuadamente al problema. Por lo tanto, solucionar el problema de pegadura de tubería comienza con identificar el mecanismo de pegadura. Una vez que se identifica el mecanismo entonces itmedi lamente se puede tomar el procedimiento correcto para la liberación. Es fundamental tomar la correcta primer acción para intencionar liberarnos lo más pronto po ible. Sea lo que sea que está causando el pro~ema de pegadura de tubería, solamente se empeora con tiempo. Esúticamentc, 50% de toda la pegadura 4e tubería se libera dentro de 4 hors de haberse pegado. mientras menos que 10% se libera des~ de 4 hons. 2 El proceso para solucionar el problema no termina cuando se libera la tubería. El paso final de cualquier proceso para solución de problema es analizar y ~ nuesb'o desempeño para aprender y mejoraremo el proceso.

41

Ü Derechos de autor 2()(J l. DI ilh':l1 Lllglllt:CI illg hlL'.


Capitulo 6 Hoja d tr bajo

MeCallll\mm dL' pegadura de ltIbl.:ría

ra libe clón de peg dura d tuberra

El libro titulado "Capacitación para reducir eventos DO programados,02 presenta una hoja de trabajo de pegadura de tubería que permite identificar rápidamente el mecanismo responsable por la pegadura. La tabla 6.1 es una versión ligeramente simplificada de esta hOJa de ttab ~o. Esta tabla es una compilación de las probabilidades que cuando tomadas colectivamente nos ayudan determinar cual mecanismo es el problema. Solo necesitamos responder a las 4 preguntas en el lado izquierdo, encerrar en un círculo el número de la fila de cada respuesta. y entonces sumar los números encerrados en cada columna. La columna con el puntaje mayor indica el mecanismo de pegadura responsable. (Fig. 6-1) Por ejemplo. a menos que la tubería se quede estática no nos volvemos a pegar. Por lo tanto, no hay probabilidad de pegadura por presión diferencial si la kJberfa estaba en movimiento antes de pegarse. Así existe un cero bajo La columna de pegadura por presión diferencial en los renglones correspondientes a movimiento ascendente o descendente para la primen pregunta ¿Dirección del movimiento de la tubería justamente antes de la pegadura? Existe un 2 en el ren¡lón correspondiente a "estático" debido a que existe una alta probabilidad de pegadura por presión diferencial en éste caso. Existe un cero en la columna de Geometría de pozo para el renglón estático justamente lUltes de la pegadura porque la tubería no nos pegamos por éste concepto a menos que la tubería est6 en movíniento. Si la tubería está estática no hay probabilidad de pegadura con relación la Geometría del pozo. Note que existe un 2 en el renglón estático bajo la columna empacamiento o puenteo para la primera pregunta. Lo anterior se debe a la tendencia a empacarse cuando las bombas se detienen y la tubería está estática en una conexión. El conocer la dirección del movimiento de la tubería justamente antes de la pegadura no es información sufICiente para saber por cierto porque nos pegamos. Necesitamos contestar las otras tres preguntas y totalizar todo los valores para cada columna para determinar el mecanismo de la pegadura. T b

6.1 Holadetr

.

Jo para I clón de pegadura de tuberfa (del libro de BP Amoco citación para reducir e t no program dosft)2

O O 2

2 1 2

O 1

O O 2 O

O 2 2

42

2 2 O

O O O

2 2 O

O O O

2 2 O

2 O

2 O

O

O

<D Derechos de autor :!(J(J l. Dfilhcn I:nglllccrlnl; In..:


Capitulo 6

Hoja

Mccalli~mo:. de pegadura \,k luhcna

trabajo pe

Ilberacl6n de peg dura de tubería

o

o o

2 2

o

En el ejemplo la tubería pegó durante una conexión. No podíamos rotar ni mover hacia abajo despu6s de la pegadura. pero la circulación no estaba restringida. • • • •

Para la primera pregunta se tiene que la tubala estaba estática. se selecciona ese renglón. Para la segunda. no hay movimiento descen4ente. se selecciona el renglón imposible. Para 1 tercera. no h y rotación, se selecciona el renglón imposible. Para la cuarta. la circulación es normal. se selecciona el renglón de libre.

Se totalizan los números para cada columna. • Para empacamiento se tiene un total de 2. • Para presión diferencial se tiene un total de t • Paca geometrfa de pozo se tiene un total de 1. Entonces la probabilidad más alta es una pegadura p:rr "Presión Diferencial". La probabilidad más alta es que esto es pegadura diferencial.

Esta tabla se puede utilizar de manera sencilla eD el piso de perforación para rápidamente sugerir cual mecanismo está causando los problemas de pega<i1ra de tubería o de agujero ajustado. Puede utilizarse también para el análisis postmortem en conjunto CO[ una tabla Geolográfica.

43

6) Derechos de autor 20111. 1)1 IIhell I nginccrin¡,l 1m:


• Capitulo 6 Procedlm nt

de pñ

Iecani ..mo" c,k pegadura de lubc:lÍa

ación

Una vez que se ha identifi do el mecani roo de pegadura se puede tomar la primer acción correcta para liberamos. Se resumen I primeras cion recomeoda;1as para cada mecanismo bajo. EmpacUDiltnto y PDelllteo 1) Alivie la presi60 atrapada y aplique una presión bajl.. (Demasiada presión pistonea el parejo del fondo (BHA) dentro del em iento. Se requiere una poca presión para establecer la circulación si se atiene

cualquier movimiento.) 2) Aplique torsión y sacu bac a ~o. Si los precunores no están colocado o no funcionando. entonces ~o oWimo. (Desearno mover La tuberf en la dirección aplique lOrSiÓl'l y plique el peso bacía opuesta d 1 movimi to qu tenia cuudo ocUITi5 el empacamiento. Si j lamos hacra dentro de em camienlO solamente b cemos el empacamiento más duro. La meta es establecer movimiento de la tuberf y entonces circulaciÓD in para intentar estOlbar los escombro y lavarlo hacra arriba del pozo.) (Note. que sr wnos mov'endo c . de un pozo de inclinación alta mientras ocurrió el udir hacía arriba sin torsión.) empacamiento entone desea.mo jalar o 3) Si pueden eventualmente establecer alguna circu ción aumenté la tasa de flujo la cantidad máxima sin perder circul ción. Circule hasta que el pozo esti limpio. 4) Escarié la sección y eventualmente regrese al bndo para circular antes de correr la tubería de reve timiento o registros.

P adora dlfen 1) Inmediatamente pliqu I to ión máxím y trabaje la torsión hasta el punto de la pegadura.

2) Circule a la tasa de flujo máxima. (Se debe hacer esto ímultáneamente con el trabajar la torsión.) (Si ha precursore en la sana reduzca la tasa de bombeo para minimizar la fuerza de abrir la bomba mientras

cudiendo h ía a jo.) 3) Dem.unbe la tuber( al peso máximo de asentamiento mientras manteniendo La IOrsi6n en la arta. ¡NWlCa j ~ bad 'bal (J do hacía arriba solamente j La tubería aún más fuerte en el punto de pegadura y tensión red I cantidad de torsiÓD que segmamenle podemos aplicarle a La sana de perforaci6n.) 4) Sacu bada ~o si lo percursores están en la sar18. (Recuerde reducir la presión de la bomba mientra cudienclo h r a ~o para minimizar el efecto de 11 ¿bomba abierta? en los percursores.) G

tria d

ro

1) Sacuda en I direcciÓD opuesta al movimiento de la l1bería antes que se pegó. Aplíquele torsi6n mientras sacudo nclo bacía a ~o pero n aplique to ión n:ientras sacudiendo hac! arrib . 2) R.ecu rde tom en cuen la fuerza de abrir L bonDa mientras montando o disparando los percursores. Presión de I bomb aumenra el golpe del peteW'SOC hacía arriba y reduce el golpe h f abajo. T mbién re iste montar los percursores para un golpe hacía arriba y ayuda monwto para un golpe haera ab jo.

Se pueden preparar los procedimiento secundarios de liberación mientras continuando con I primer acción por cualquier de lo mecanismos de pegadura de tubería. 8tb "opúia 1)

BiI! Murchinson Cuno de Pr'cticas de Perforación, Albu,uerque. Nuevo México.

2)

Manual de Capacitación para Prevenir Eventos No Progrunados, de BP Amoco

44

D Derechos de utor

21101

DIIII":II 1:11~1I1~·l·rlll~ In..


CAPiTULO 7 I PIEZA DE AGUJEROS Una in.suflc~nI~ limp~1.O tú agujeros es res¡xNljable por una gran parte de las pegaduras de tuber(a. Algunos argumentan que es la causa número IDO de pegaduras de roben alrededor del mundo. especialm nte en agujeros con ángulos de agujero muy elev dos. Un estudio en el Mar del orte. tribuy un 33% de I incidentes de peg duras de tubería a una limpieza pobre del agujero. I De hecho cualquier de puel'le úenen a la limpieza del agujero como una cu tiOO. mecanismo de em amiento y pe d Incluso i una limp'eza insuficiente del agujero no causará un empacamiento. los detrito que están causando el empacami nto deben r removi del pozo. Consecuentemente, la limpieza del pozo ha recibid:> mucha tención de la indu tria petrolera. El número de investigacione y artículos tkoicos dedicado a este concepto es enorme. Sin embargo, el primer artículo tkoico q yo pude encontrar referente a te concepto fue escrito en 1950. William y Bruce2 publicaron este documento direccional la ca ¡dad de mastrede recortes de lo fluidos de perforación. Este documento es refetencia de muchos otro documentos que escribieron po terionnente de limpieza de agujero . Los 7-2, 7-3 Y 7-4 fueron re-dmuj de este documento. Lo ignificado del trabajo dibujos en l ti temprano fue la introducción deluperfll bajo laIniIw" y cómo afecta la limpieza.

El ~nfoque tú est~ capilulo es sob~ la ftsica jwuJanenlal qu~ influye al "perfil del flujo ", y de ese modo la efectividad th nuutra limpie1.O túl aguj~ro. Canenzaremo coo ver la limpieza del agujero en pozo verticale y entooce movem al tema más ampli> de limpieza del agujero para perforaciones de alcance extendido. Las prdcticas que trabajen bi~n en los ,rx:>zos verticales no trabajan bien en los pozos alt~nle desviadOs. Por ejemplo, un aumento en el punto de cedencia yuda la limpieza en un pozo vertical. mientras dai'iando I limpieza de un pozo di.reccionaJ. TambiM explorem la limp'cza del agujero con tire y espum . El énfasis quf perforar con un medio compresible. Debido a el aire y puma es comp ible el volumen, y de ese modo la velocidad anular, a lo largo del gujero. La veloci1ad anular y viscosidad de la e puma normalmente e W1 no son con tan más bajo cerca de la barrena. A.prenderemos CÓIlO la exitosa limpieza con aire o espuma depende en la administración de la conlrapresión en el niple tú ú ca.mpana para optimizar las velocidades y viscosidades del agujuo. La meta th esr~ capilulo es traer ~I enrendimimto tú la limpieza th aguj~ros compilado de nuestros institutos tú inl1estigacioMs al piso thl equipo ¡d«Itú puetk su utilizado para prevenir la pegadura de tuberla! Una vez que se logra esto nos moverem a I t1lúma parte de capitulo para discutir medidas preventiv • sen les de lera. y procedimiento para liberación ~ pegadura de tubería.

enbtndimlen10 muy oompetent de la cienci de la be con su tennlnologr La expBcam como vay&lTOS avanzando a través del capftulo.

aal.l)en:lS, uno

45

iD Derechos de autor 20(H.

DlIlI'l:ll

L:nglll\:clIlIg In..


Capitulo 7

Efle

el

Llmp 'la

IImp

lH clgUJUO

pozos V rticale

La cuadrilla de perforación monitorea las tendenci de la perforación y os tamices vibratorio de lutita para detenninar I efectividad en la limp' za de agujero . hay do ~todo matemático generalmente usados para predecir Y evaluar la eficiencia en la limpieza de los gujero en pozos vertical ,Un mW>doe el de la concentración volumétrica de los recortes en el pacio anular y la otra es el de la rtlaci6n de tramporte.

Tamb~n

La n de volumen total del e pac'o anular.

_npt,_l,

es el total de volumen de recorte en el anular dividido por el

Volumen de recortes en el anular

Concentración

vol~ de

recortes

=

ec.7 I Total del volunen del anular

Una baj concentración ignifica que nosotros tenem la mejor limpieza de lo agujero . Para obtener mejor limpieza en el agujero, oosotro debemo estar empe os en levantar los recortes arriba del pozo. Lo recortes. in embargo. comienzan a ser empujad ba:i ab jo a travts del lodo por gravedad con una velocidad tenniDJ.I conocida como ve de nto. Para tener una velocidad de los recortes haci arriba, la velocidad anular debe ser mayor que l. -.elocidad de deslizamiento. La rel ción de velocidad de recortes y la velocidad en el cio anular se llama la rel el n d tra es OU'O ~todo usado para describir la eficiencia de I limpieza.

Relación de transporte =Ve I VJ

porte·, Y

ce 7.2

Donde: V¿= Velocidad de ~ = V.- V. V.= Velocidad anular = to del flujo I úea de flujo V.= Velocid

de deslilAlDiento = /

'\j g

2g~/l

ec.7.3

1.12PI

=constante gravitacioJal

de: =diámetro de los rec rtes Pe = den idad del recorte Pr = den idad del fluido incremente la relaciÓD de ttansporte,lJlCrementa la eficiencia de la limpieza de agujero de Cualquier co UDJ. reducción en I veloc' de l.zamiento es una forma que I relación de transporte pozos vertical puede incrementar. La veloci d de des!' o es' uida por la densidad y el ta.maIk> del recorte. y por la mayor y mú pesado será el recorte y mientras mis ligero y menos visco idad y densidad del fluido. viscoso sed el fluido. lo rápido que el recorte izaJi mediante el Iodo. Mucho de lo que nosotros relacionado con reducir la h emos para mejorar I eficienc' de 1 limpieza e pozo verticales velocidad de lizamieoto o aumentar el promedio de "velocidad anular. Exi ten otras muc formas de limpiar lo agujeros con una velocidad de deslizamiento baja. Para entender la eflCienci de la limpieza de agujeros en pozos verti les, nosoO"O debemo revi ar todos lo factores relacionado con el mecanismo de limpieza de agujero .

46


Chapter 7 Hok Cleamng {Vertl ',1 "Vd" 1

F ctor

qu afecta n I IImDI84E8 de aguj ro en pozo verticale

Los factores que

P

incluyen por tener un efecto en la limpieza de agujero en pozo verticales:

• • • • • •

Peso del lodo Velocidad anular Reologra del fluido y ~gimen de flujo T o, ~ y canti d de recortes Velocidad de penetraci6n Rotación y excentricidad de tubería

Tiempo

O d I ocio (faeto~

de I mpleza en pozos verttal

)

La influencia del peso del lodo en la limpieza de agljeros se ve de tres maneras:

• • •

Provee ~rza de flotación para ayudar aJ le'fantamiento de recortes Afecta el momento del fluido Afecta la fricci6n que el fluido puede impanir los recortes cuando e te pasando a trav~ de e te.

La cantidad de levantamiento que nosotros obtenerms de la rel i6n de La densidad de recorte Y la idad del Buido.

erza de OoÚllci·ión, puede ser encontrada por la

Porcentaje de levantamieato = Pr/ Pe ec.7.4

Donde:

pe =densidad de recorte

pe = densidad del fluido Por ejemplo, el promedio de Ideos' de recortes de perforación es cera de 21 ppg. Cuando nue o peso del lodo de 833 PI> ,el levantamiento por la fuerza de flotación es cerca de 40% del peso lo recorte . 50% a 10.5 ppg Y76% con 16 R'g! ¡Este pudO lodo 833 ODa 105 DDO 16 O ODa

+ + + +

-

del recorte 21DOQ 21 DDO 21 DDO

-100. ·100= ·100 ·100

= =

%de leY 40% 50% 76%

Un pequefto incre nto en el peso del lodo tiene UI efecto significativo en la velocidad de d liz.amiento de lo recorte y r se mejora la relaci6n de tran porte. Nada reduce mds la velocidad tú deslizamieTlto (V~ la ecuaci6n 73)

~

un recone como un incremento en el peso del lodo.

Otra manera en el que el peso del lodo influye 1 limpieza del agujero por transferencia de momentos I recorte r como transfieren el momento do pelow de billar. El momento es defmido como la masa por la veloci d. El momento incrementa linealmente con ID incremento en el peso del lodo (Fig. 7-1). Momento = m. v

ec.7.5

47


Chapter 7

Hole Clemlllg \ Vl.:rlil.i1 WI.:II )

1

1

Momentum M"V

Momentum M-V

Mud

Mom

ht

AnnuIar velocity rtywlth

tum Inc

Aa 7·1

in mud weight or 8MUlar veloclty

r enlnc

Mcmentl.lTl

Un cambio en el peso del lodo influirá el momento, de acuerdo a la ecuación 7.6.

M2 Donde:

=M, • (P2/Pl)

ec.7.6

PI =Den idad inicial M, =momento inicial P2 =Densidad final M2 =momento fmal

El lodo m's pesado transfiere m momento a los r:cones. Observ~ que los momentos es igualmente dependiente de 1 veloci d anular (ecuación 7.3) Una parte del levantamiento viene de la fricción del lodo pasando por I recortes. La fricción tamb~ pud'en ayudar a a.rrastrar los recortes lejos de la pared y regresarlo al flujo. La fricción tamb~n es influida por el peso del lodo mientras más aJto sea el peso del lodo más alta seri la fricción. Si el peso del lodo pudiera mAs ~o que cero, entonces no actuaría ningun fuena de flotación, momento la o fricción a los recortes. Po lo tanto, el agujero no puliera ser limpiado sin importar que tan alta fu velocidad en el io anular. Si el peso del lodo puliera ser llevado más arriba que la densi d de los ~ortes, ninguna veloci d seria n para IimpiaJ el agujero: los recortes simplemente flotarían h cia fuen del pozo. La experiencia de po dice que cuando el peso lodo incrementa DOsotro tenemos menos problemas con 1 limpieza de agujeros y I podrem obtener e una velocidad menor en el espacio anular. Esto es parte a que la velocidad de lizamiento reduce cuandoel peso del lodo aumenta. Cuando el peso del lodo es velocidad anular mocho múalta será necesaria para limpiar el poro pu exi ir"'bajo, tal como el aire. una velocidad de lizami nto mayor.

Nada conlrib ird más Q la eficiencia en la limpitm de atplj~ros ~n pozos verticaJ~s como un incr~~nlo UI el peso del lodo. La rel ión de transportación incren:entará Y la concentración de recortes reducirá drásticamente en cuanto el peso del lodo comience l incn:mentar. Por favor observe, sin embargo. que no otros generalmente llQ ju o DU tro peso del lodo para mejorar la limpieza del agujero. osotros generalmente tratamo de mantener el peso del lodo con I condiciones que el agujero lo permita por razones o nuestra velocida. anular o propiedades reológica en vez. de economizar. Asf nosotro aju

48

(¡) De.rechos de autor 2(J(ll. DrilhcII Ell¡!lneerlllc In.:


•• •• •• •

Chapter 7 Hole

V locld d nul

leanlng (Véllical Wcll~)

(Factor de limpieza par pozos verticales)

lA velocidod O1Wlar es el segundo factor que máJ influyente que afecta la eficiencia de la limpieza de los agujeros en pozos verticales. La velocidad anular provee una fuerza de elevación a través de una transferencia de momento y fricción así como el lodo lo hace con los recortes. La transferenci de momento aumenta linealmente con la velocidad en flujos laminares as{ como lo hace con el peso del lodo (ecuación 7.5). Hay que damos cuenta que la contribución proveniente le la velocidad anular depende del peso del lodo (Fig. 1). Si el peso del lodo fuera cero, no habría contribución a la limpieza del agujero por parte de la velocidad anular.

Aunque lo mecanismos de la fuerza de levantamiento son suministrados por la velocidad anular son bastantes sencillos, el impacto toIal de la velocidad es más complicado debido a la influencia del perfil del flujo. Perfl del fIu

Cuando nosotro hablamos acerca de la velocida:l anular, o e la, od generalmente nos referimo a UD pro anular, por que la velocidad anular 00 es constmte en el diámetro del agujero del pozo. Es cero en I puede Y progresivamente se h ce más rtpido medida que separa de estas. Esto crea el perfil de l vel d Ouj(). (Fig. 7-2) El perfil del flujo representa la velocidad del flujo a ciena distancia de I puede. El perfil del flujo del lodo en nuestra zanj de flujo, puede ser observado por una lfoea que se dibuje sobre el flujo con bentonita pulverizada u obturan . Esta línea nos da un perfil del flujo de 1 segundo el cual represen la velocida del lodo en pies/segundos en cualquier punto de la zanja. (Fil, 7-2)

--- -Ftg 7-2 Perfil de flujo laminar

La velocidad del pcrlil del flujo provoca una distribución desigual de fuerza sobre lo recortes. (Fig. 7-3) E&o causa que los recortes sean empujado lejos de do de hay movimiento más rápido del flujo y lleguen I I paredes, fuerza es I que recibe y Mientras mayor es el recorte, más rápido es empujado I paredes. Inclu i el promedio de la velocidad anular es lo uficieotemente alto para proveer una re} ión de transportación pos' i~ lo recortes m yor se mueven hacia l paredes dmde l velocidades son menores y luego se depositan Jo el pozo.

t ~~~~~d

r800rteS que

49

~~~~.a

movldos hacia la pared.

ú Derechos de autor :!()(I1.

DI IIh(;ll 1.111=IlI(;l:llllg

11\(.",


Chapler 7

Hole C1C·IHIlg.

1 Vl:r1ll,11

Wcll I

------------------ -- ------

Como la velocidad comente abajo de los recortes va incrementando, una fuerza de "Bcmoullj~' urutta lo recortes de regm¡o hac' donde bay más flujo donde on llevad hacia arrib de nuevo. Este movimiento cíclico (h ia 1m y i abajo), es conocido como o d J, Yc usa que aumente la concentraciÓD de recorte en el es io anular. (Fig. 7-4)

-- --------------------- ------- ---------------- ---

LA severidad del reciclado de los recortes depende en gran parti! di!l perfil del flujo, Con un perfil del flujo plano. exi te una menor tendencia que una partícula sea presion da contra I pared, Y que la velocidad cerca de la pared sea tamb'~ más rápida. (Fig. 7-5) El reciclado de lo recortes por lo tanto son más bajos con perfiles m pi o. El reciclado di! los recortes aumenta en cuanto el perfil di!l flujo comieMA a Si!r más alargado Y la eficiencia di! la limpii!VJ di!l agujero disminJIya. Obviamente, nu b"I meta es crear un perfil de flujo pi . Esto se lo con una combinación de velocidad anular y propi en el fluido. Flg 7-4 Recictami oto de recorte

LA velocidad anular y el perfil del flujo son iIifluidos por el tamaJlo del agujero. Mientras mayor sea el gujero, la velocidad cerca de las paredes va a ser más lenta. Esto es pecialmente cierto en ciones de lavado al sacar recortes. Así el problema de los recortes empeora en ditmetro mayore y en secciones mayor del agujero.

----------------- ---------

recorte pud' eran iéo pegarse a 1 pared o cicLarse contin te en la sección más agrandada del espacio anuJar. Cuando las bombas Un apa recortes pueden caer de nuevo aJ agujero del pozo.

Lo

La velocidad cerca de las paredes es mucho mayor cuando el perfil del flujo es plano.

Flg 7-5 Perfil de flujo plano

50

i)Derecbosdeautor:!lJOI. Drill

'11 T:n!!IIll'I.'rlll,l: In(.


•• •• •

Chaprer 7 HokClcaning (Vc/llt:al Wl.:lI R

logra d

uldo y

flujo (Factores de limpieza de pozos verticales)

La forma del perfil del flujo anular, depende del rigimen del . El es JO tipo de flujo que hay en relación entre I presWn y I v~locidad.

r

Hay tres tipos de re imenes de flujo: • •

Flujo turbulento Flujo laminar

Flujo de tapón

1

Aujo turtlulen o

PsI. Aujo

............. . _ - - laminar

Con menor presión y velocidad, el flujo es laminar. Con mayor presión y veloci el flujo es turbulenlD. (Fig.7-6)

•• •• •

Velocidad - - .

Con fluidos extremadamente viscoso a velocidades bajas, un vari ción d flujo laminar es conocida como ''f1 ~o tapón" existente. (Fig. 7-7C) La velocidad a la cual lo flujos se cambian de laminar turbulento es influid<' por las prop' des del lodo. FIg 7~ Ga o de flujo vs presión

---. ---

--- -1·7A Aujot

o

FIs 7·78

Flg 7-7C

F"fo laminar

Rujo tapón

7-7 AfgImenes de flujo

51

D Derechos de autor 211( t l. I )llIhell I

1l~llll'Cllllg

1m


• gobernado principal te por I p:op' de visco . del fluido. El fluido fluye molkul moviMdose en la misma dim:ci6n. pero a diferentes velocidades.

El agua fluyendo I te en un zanja de irri ión ei UD ejemplo de flujo laminar. (Fi .7-7 B) El agua se adhiere a un I de l zanja. y f la veloc'dad en las paredes ea cero. Las propiedades de coh ivi d del gua causan fuerza de atracciÓD que bace lenta I mol~ulas de gua dy en~ que pasan cerca de I paredes. f. L mol~u cercanu a la pared se I1lleven lentamente y la mol~ul en el centro de I zanj mueven rápidamente.

•• •

•• •• ••

El perfil del flujo laminar e parabólico. La forma de este perfil depende de I visco idad pltstica del fluido y de su punto de cedcncia. El perfil plano se va desapareciendo. mientras el punto de ce<1encia y la viscosidad plástica (YPIPV) aumentan.

El n o turbul to ea m c ótico y gobernado por piedades inerciale del fluido. El flujo no fluye suavemente con todas I mol~ul movi6ndo en h misma dirección. como en el flujo laminar. Las mol~ul s pegan I pared • asf que el flujo en las paredes es cero. igual como en el flujo laminar. En el cuerpo de todo el flujo. in embargo. 1 mol~u1 se mueven en todas las direcciones y diferentes velocidades (Fi . 7-7 A). El promedio del flujo esta en la dirección corriente abajo. con UD pel"ftl del flujo que es mucho nW pi que el flujo laminar. Un río rápido UD ejemplo de UD flujo turbulento. Un perfil del flujo nW plano provee una mejor límp' del agujero. Un perfil del flujo parabólico grande como el gua en flujo laminar es ineficiente para I limpiezas en agujeros. En e tipo de perfiles. las partfcul y P i con otra contri I pared donde el flujo es menor y entonces pueden c al fondo del gujero.

plano

un flujo turbulento. Un flujo turbalento provee la mejor Iimpl z.a en guje • pero 00 ate en la fi¡ura 7.fJ que el flujo twt>uIeOlO c usa mis pre i6n por fricción ular q el flujo laminar. La pmlida de circulación y en alguno ca • I erosión del agujero. en los lodos que puede resultar de un flujo turbulento. Cuando el flujo es Laminar. el perfil plano se obti tengan la m YOI" rel i6n tre punto de cedeocia y v1S003idad pltstica (YP¡PV).

El perfil m

es usualmente pñct.ico en pozos vertí

••

••

52

<i)

Derecho de autor :!IKI l. I )nll'l<:lI

hl~IIl\:l'rlll~

In.:


........r - . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

•• • ••

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

Chapter 7 HnleCleaning eVt:nlcal Well~) Punto (YP) representa la fuerza requerida para iniciar un flujo o la cau de que se venza la fuerza de adherencia entre mol6culas. Una fuerza adicional es requerida para causar que el lodo tenga un gasto más alto. Esta fuerza adicional es representada por la d tica (PV). El punto de cedencía contribuye a una buena limpieza de agujero, pero no la viscosiduJ plástica. s El pU1ll0 de cedencia es una medida tú la capacid«:J de las pantculas s6lidas en un fluido para construir una estructura que resista deformQCwnes. Este es el resultado de las fuerzas de repulsión de las fuerzas de las cargas electroestáticas en la superfICie de las part{cul . La carga negativa en la superficie de las partículas de 1 arcillas bentonfticas se fuerzan a ir hacia sentidos opuestos. así como lo hace dos imanes que se repelen cuando polos iguales son alineados. Cuando un fluido es saturado con bentonita. las partículas arcillosas tratarán de mantenerse lejos una de otras como sea posible, y así se fonna la estructura mostrada en la figura 7-8.

El pUlllO de cedencia representa una resistencia ele(tromecánica al flujo.

-

-----

-

- - - - -

-- --- -

-

-1- - - - -1-

- -----

Las ~ nepbval ea 101 exbemas ~ la arcillas forjan a fi

-1-----1una

CblJ'L

FIg 7-8 Plnto de ced ncia

Usted puede visualizar el efecto del punto de cedcncia imaginándose una delgada capa de lodo. con una mol6cula densa mágicamente suspendida en un plano horizontal (Fig. 7-9). Debido a que las unidades del punto de cedencia están en lbJpies2• nosob'OS usamos un úea de 100 pies2 . Si el recorte la por pasar a través de I capa de lodo. las partkulas de bentonita deben moverse fuera de su lugar. Esto significa que algunas de las partículas deben de acercarse más unas a otras. La fuerza de repulsión de las cargas negativas trataran de mantener que esfl> suceda. La fuerza de repulsión es una función ajustada de la distancia. Esto ignifica que si la di tancia entre do partículas se acorta a la mitad, la fuerza para separar estas partt'cul incrementará por un factor de cuatro. Mientras más arcillas existan en el lodo, estarán más cerca estas partículas un de otras Ymayor será la fuerza de repulsión.. Si el punto de cedencia es 20 lbslpie2, nuestra capa úgiC& podrá suspender 20 libras de recorte, si los granos son muy fino y están distribuidos unifonnemente a tra~S de la capa. (Fig. 7-9 A) Si nosotros pusiéramo una roca de 20 lbs en medio de e capa. seria muy fácil que esta se rasgara. Esto sena, sin embargo, sentir una presión de 20 Ibslpie2 mientras se rasga la capa (Fig.7-9B)

<::::¡:¡:.:;::> c=::=:::3-

- c:=:::::I-

-

- c=::=::::J-

-

B

A Ftg 7-9 C8pacldad de arrastre

53

€)

Derechos de autor 20111. DI illx:n r.ngíll\:l:ling 1111:


•• ••

••

•• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

Chapter 7

Hole Ck:nll1~ • VCt1ll,11 Wdhl

Déjeme regresar al flujo laminar. Recuerde que la v:locidad del fluido en las paredes es cero y será progresivamente m yor en cuanto m Iejo de la pared e emo . fu rus de atracción en el lodo tratan de mantener las mol«ulas juntas. Un esfuerzo cortante VL a ser necesario para forzar a I mol~ul a estar lo deslizadas unas con otras. La relación en el cual las mol~ul s se deslizan unas con otras es llamada

cortante. El gasto cortante no es constante en el agujero del pozo. (Fig. 7-10) Este es muy alto en las puede y muy pequefto en el centro del pozo. Esquematizando el esfuea.o cortante y el g to cortante para cualquier lodo se produce una gráfICa llamada curva de co' a. Unt curva d consistencia para agua limpia e mostmda en la figura 7-10 A.

Esfuerzo te

Gasto tonante F1g e Ley de pot nela

Bsfuen:o le

FIg D D ley de potencia mod~t1c8da

Flg

•• •• •• •• •

7-10 Cu

de conslat!Jncia por fluidos tfpk:os

La pendiente de grtii re¡> ta la v' idad del fluido. La dad es un fluido res' tente al flujo y es definido como la relación entre el fuerzo cor.ante y un gasto cortante. Viscosidad =esfuerzo corta.ttel g to cortante

Cuando un fluido contiene partfcul sólidas mayor que l mol~ul. éste exhibe comportamiento diferentes. La Fig. 7-IOB nos una curva de coosistencia para un pi' . o de Bingham. ótese que un esfuerzo cortante muy grande es necesario para poder inici el flujo. El fuerzo cortante requerido para poder iniciar el flujo es llamado punto de cedencia. yes lID resul do de la tendencia de I partJcul sólidas a construir una estruetW'a en el fluido. Esta estructura resiste el corte.

•• •• ••

ec.7.7

54


•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• • •• • ••

Chapter 7 Hok Cleanmg (\rcl1lcal V

di. I

d plúltlCll

La pendiente de la parte de la línea recta en la gráfca en la figura 7-10 representa la idad ca. La visco idad pl tica representa la relación del increnento de las cambios en el esfuerzo cortante y el gasto cortante (4V4V), Este es un resultado de interferen::ia mecánica entre las partfculas sólidas y el fluido, y es principalmen una función del úea de uperficie to:al de los sólid.

La viscosidad plástica represUlJO una resistencia ".ecánica al flujo.

~mJ

r

12 1n2fj

61n2/1n 3

3

',. LO)

r

24 2ftn3

',,"

}=o 48 In211n'

Una película delgada de Hquido de al meno 2 mcras cubre cada partfcula sólida en el lodo. Cuando I partJcuJas son grandes DO muy líquido se necesita para cubrir! . De acuerdo con como se van rcmp· odo estas piezas en vez menor u úea de perflCie total incrementa. (Fig. 7partrculas 11)Cada vez nW y mú Uquido se va encerrando entre I partrculas que van cubriendo a medida que van haciendo menor. Evmtualmente. esw capas de Ifquido inmóvil co 'tuyen una porción considenble del porcentaje del volumen total del Iodo. (Fig. 7-12) interferir con otras en el flujo del lodo. El lodo libre tiene a veces dlflCultades de fluir por el lodo inmóvil que se encuentra pegado a los sólido. Los sólidos cubiertos con lodo de esta foma comienzan a incremenw- la resi tencia del lodo al flujo. Tambi se crea una tendencia a

Las gotas de lodo comienzan

alargar el perfil tkl flujo, La viscosi d pi incrementa. Si I c sólidos en el lodo aumenta.

tanto co el t 1 uperficial de recortes traeión de partrc de !ido incrementa. o i lo rompen en pequeños peda2os. la viscosidad plástica Ag 7-12 Viscosidad pi

le


•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

•• •• •• •• •• •• •• • •• •• •• •

Chapter 7 Hole Ck

V

11IIIg (Vcrtll.1I 'Wdbl

dad parent

visco idad nle representa el tota1 de P ión ~rida pu ongmar cierto g to al flujo. Este es una combinación de ambo punto de oedencia Y viscosi~ pi tica. Este se representa en una pendiente en la lmea que intercepta cual . punto de la curva de cons ia y el origen. Observe en la figura 7-13 que l viscosidad aparente di inuye en cuanto el g to del corte aumenta. El punto de cedencia y 1 visco i d pUstica de un fluido sigue 'eodo constante en gastos del flujo moderados y nos da información significativa. Con la viscosidad aparen' no pasa eso. Para asignar un valor de viscosidad aparente, nosotro debemo incluir el gasto cortante al mal fue medido.

se

la vl9C08ldad e mediante el de puntOl. Se reduce la YI8coeki8d aparente m otra I o COl18nte aum tao r

8

penc:lente de las IIn

ocortJante

7-13 Viscosidad apartnt \IS. gasto cortante

Muchos fluidos de perforación se comportan como P . o de Bingham en g tos cortan moderado. Sin el lodo comienza a fluir con una presión muy baj el modelo de ley de embar • cuando se dieron cuco potene' en fi 7·1OC deaa.rrollado. modelo procura describir el lodo en gasto cortantes muy J •tal como l q tienen en las paredes cuandc hay miento recortes.

Un lodo típico de perforación requiere alguna presi6a para iniciar un flujo de esta forma la curva de consí tencia en la figur 7-10D es un modelo de reología Herschel Buck.1ey6 (tambitn llamado "ley del poder de cedencia"). 't

= 'te» + K-y"

ec.7.8

Donde: el esfuerzo cortante ro m g to cortante específico 'Y el lo cortante pecífico 'te» es el esfuerzo de cedencia un gasto cortante de cero K es la vi cosidad pI tica n es el fndice de flujo (El índice de flujo indica los grados de salida de un comportamiento Newtoniano. n disminuye con el incremento en el punto de cedencia.) 't es

Este modelo es usado para predecir el gasto de ntamiento de los recortes y la velocidad anular muy cerca de 1 paredes o dctds de la tuberi de perto ión. El {njice de flujo "11" tiene que ver más con la desviación de lo pozos.

56


•• •• •

Chapter 7

Hale :Ieaning (

1:11 1\:

a1\Vcll\l

Endelglaml1ent1o por eaf\1efD)8 oc»rtal1tM

••

• ••

•• •• •• •• •

Para pot:kr inidaJit.ar un flujo. un esfuerzo cortan:e swficientt debe Str aplicDdo para ucedu el punJo fh cetknci4. Se requiere esfueno cortante para producir un flujo en g to C<XWJ más altos debido a la visco i d P Sin e forma de sólioos en el lodo afecta grandemente el punto de cedenc' . Cuando el lodo pieza a fluir, I fu irreguJar:s de I part(cul tienden a alinearse por (sol con el do _n i I t' . De esta forma aumenta mis el flujo. ca gasto cortante. Ydi . uye mú la v' idad. Esta Jeducción de visco idad con el aumento del g o cortante es conocida como lo r I"ZOI co • y es un calidad d da en lo fluidos de perto iOO. Algunos lodos llegan al endelgazamiento por esfuerzo cortantes más rápidos que otros. La naturaJeza y forma de lo sólidos determina como plede ser e e endelgazamiento por esfuerzos cortantes. A jo gasto de corte, la visco idad será relativarne te Ita Yel flujo será laminar. A alto gastos cortantes. la viscosidad es mucho meoor y el gasto del flujo puede ser turbulento. Cuanto más alto sea tl pUnlo de celÚncia, y más bajo será la viscosidad plástica, y más endelgazamiento por esfuerzos cortantes tendrá el

lodo. El gasto cortante no es constante a través del anulaJ. Este es alto cerca de las paredes y m bajo en el centro. con cortes mínimos es as( bajo cerca de I paredes Y má.s alto en el centro.

La viscosidad de flui

Lodos que tieMn propiedt:whs altas tú cortes túlgatos tienen un perfil de fll4jo plano y es más probable de exhibir flujo de tapón.

•• •• •• •• • •• ••

•• •

57

O Derecho de autor 21 H 11. 1). i11l<.:11 I

11¡!lIll:l.'llIlp

Inl


•• •• •

•• ••

•• • •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• • •• •• •• •..

Chapler 7 Hole el ming l Vcrll~·.d

Wdbl

Midiendo el punto de cedenda y la vleco Id d pi

lea

Los ingenieros de lodos miden el punto d cedencia y la viscosidad plástica con un viscosfmetro FANN V -G. Esta instrumentaciÓD mide el esfuerzo cortante a difereltes gastos cortantes. El esfuerzo cortante es trazado por el flujo de corte producido en una copa rotatoria a 3(() y 600 rpm (Fig. 7-14).

La viscosidad plástica es la pendiente de la Hnea. La ecUlCi6n para enconttar esta pendiente es: PV = (esfuerzo cortante a 600 rpm - esfuerzo cortan:e a 300 rpm)/(gasto cortante a 600 rpm- gasto cortante a 300 rpm) Nosotros decimo que la diferencia entre los gastos colUntes a 600 rpm y 300 rpm es igual al valor unitario (o 1), para simplificar la ecuaci6n: PV

=(esfuerzo cortante a 600 rpm- esfuerzo cortante a 300 rpm)

Nosotros podemos extrapolar la pendiente de esta línea al punto cero del gasto cortante, para encontrar el esfuerzo en el cual iniciamos un flujo laminar. Nos~ podemos usar un truco matemático de igualdad de triángulos para llegar a la ecuaci6n del punto de cedencil. yP

=esfuerzo cortante a 300 rpm -

(esfuerzo cortante a 600 rpm - esfuerzo cortante a 300 rpm)

o yp = esfuerzo cortante a 300 rpm - Viscosidad plástica

ec.7.9

El punto de cedeocia es un esfuerzo con unidad de libras por 100 pies 2 (lb}1oo pies2)

:-----r--I

l

9600-8300

¡------f---I

l

yp

9600-8300

¡·-----t---·

9

lOOO - (9600 - 8300)

en grados

lL..-

.L-

RPM

300rpm

De erminaclón gráfica de de cedencia y viscosidad plástica de un vlscométro de Fann V-G,

punto

=esfuerzo cortante medido

!__

....

..L...-

600lPm

FIg 7·14 Deterrninaciór gráfica de YP Y PV

Viscosidad en embudo de Manb es una simple medtJa de cuanto toma un cuarto de lodo para correr a través de un orificio fijo. Es una rápida y simple herramienta diagn6stica para monitorear las tendencias del lodo. Un cambi6 en esta viscosidad en embudo de Marsh indica que el viscosidad plástica o el punto de cedencia ha cambiado, pero no nos dice porque. La reología del fluido influye el perfil del flujo y por lo tanto en la velocidad del fluido cerca de las paredes donde los recortes tienden asentarse. El objetivo del ingeniero de lodos es producir una reolog{a que

maximice la velocidad cerca de las paredes mientras ;e minimiza la velocidad de deslizamiento en estos gastos cortDnles bajos.

58

f)Derecbosdeautor21101 I>lilhéll

['I1!!IIlL'l'f1l1l.! 11l~·.


•• •• •• •• •• •

• •• •• •• •• •

• •• •

• •• •• •• •• •• •• •

•• •• •

Chapter 7 Tams o, fonnaa y cantidad de recort

HnleCleaning (Vl:llIcnl Welhl (factores de limpieza en pozos verticales)

La velocidad de asentamiento incrementa con el taDaño y la densidad de los recortes. Esto incrementa también que los recortes lleguen a ser más esfmco . Los recorte,¡ grandes tienen una mayor tendencia a adherirse a las pared:s. donde la velocidad de lo fluido es menor. Como el tamaño de los recortes aumenta, la efICiencia en la limpieza del agujero debe incrementar para mantener una buena limpieza. Los efectos de la form y la naturaleza de los recortes afectan la calidad del endelgazamiento por esfuerzos eor1antes del lodo. Los sólido inertes. y esféricos muestra poco endelgazamiento por esfuerzo conantes. Las placu que se quieren en lo recortes gradualmente se irán alintalldo por ellos mismos en dirección del flujo. causmdo una reducción en la visco idad en gasto mayores. u sólido activos en la superficie tales como poIrmeros también contribuyen al endelgazamiento por esfuerzos cortaltes. Grandes cantidades de recorte interfieren con el )Crfil del flujo y tambi~n uno recortes con otros. frosrando la eficiencia en la limpieza del agujero. La concentJación de recortes a lo largo de las paredes incrementa er tanto la concenttaeión de recortes en el agujero del pozo incrementa. Esto causa un cambio del perfil del flujo interno. como se muestra en la figura 7-15.

------------------

------ -

-------------

@~

:=:=:=:= - ---

Una concentración grande de recortes forzará el perfil del flujo hacra dentro. La velocidad cerca de la pared será más lenta y se aumentara el reclclamlento de los recortes.

F1g 7-15 Excesivos sólidos deforman al perfil de flujo

Las partícul

sólidas en el lodo también incrementln la viscosidad plástica. Esto causa un decremento en la relación que existe entre YP/PV. el cual causa que d perfil del flujo llegue a ser más alongado ó alargado. En alguno caos. el gasto de penetración pudiera ser qlien tiene el control de mantener una buena limpieza en el agujero.

Los derrumbes pueden pensarse con recortes extremadamente grandes. Estos tienen una velocidad de desplazamiento muy alta y pueden tener que ser quebradas en piezas pequeñas antes que puedan ser circuladas bacia fuera.

Velocld d

pe

Ión (factores de limpieza en pozos verticales)

La velocidad de penetración controla tanto el tanafto como la cantidad de recortes generados. A altas velocidades de penetración. la barrena esta penei'ando profundo y produce recortes grandes. Esto esta tambi~n produciendo más de ellos. Como la velocKhd de penetración aumenta, la eficiencia en la limpieza del agujero pudiera necesitar increm ntar.

Un incremento en el torq con un incremento en la velocidad de penetración nos sugiere que la barrena esta cavando en la parte más profundo Yesto generados recortes muy grandes. Si el torque continua aumentando mientras que la penetración sigue siendo constante, esto pudiese ser una señal de una pobre limpieza del agujero. El aumento de recortes interfiere con la roución de la tubería.

59

lO Derechos de autor 21l1l 1. Drllh"'l1

1.1H!.llIC~IIIl~

111 .


•• •• •• •• •

Chapter 7 Ro

de l. t

6" Yex

Hale Cle~Jlll1g

I

Cn.l,11

Welh,

(factor d IiTlpieZ3 en pozos vertí

La rotación de la tubería mejora la retaci de transportICiÓD de recortes. por el barndo de recortes lej de I paredes Y regresando al rtpido movimiento de la corriente del flujo (Fig. 7-16). La excentricidad de la tubería en cl io anular red I reJaci6 de tra.D.sJDrtes de recortes. El perfl1 del flujo es más al do del lado que no ticne wberi y la velocidad es más ba;a alrededor de la tubcria (Fig. 7-17). El efecto de ambas. tanto ~i~n co~ excentricidad tienen un muy ~ueño impacto en pozos verticales, pero llega a mucbo 1 ifacano en 4nguJos altos en los pozos. La rotación de 1 tubería también ca grandes pmtida! por fricción en el e pacio anular. Este efecto llega a ser nW fuerte con La convergenc' de tuberia Ytamaño ~ agujero.

•• •• •• •• •• • •• ••

g 7-17 Excéntrica de la tuberfa

7-18 Rotación de tuberla

n

po (factc)(8S de I m

la

en pozos vertlcaIe )

Toma úempo para circular lo recortes lejos de la barrena y de las parejo de fondo (BHA), antes de hacer una conexión. Tambi~ toma tiempo circular para limpiar el ¡gujero antes de comenzar a sacar tuberfa. Un gran n11mero de incidente de pegaduras de tubería puede pasar por no permitir un uf.ciente tiempo de circulación antes de un conexión o viaje. Una estimación de la e tidad de tiempo para circular el agujero limpio debe ser contra el tiempo actual o rv do para limpiar cl pozo utes de cada viaje.

60

·

Den:chos de autor

tablecido y comparado

2(HII

l>11I~i1II1:lnl'l·rlll:.'11l~


•• •• •• •• •• •• • •• •• •

-

--

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Chapter 7 Hole Cleanll)g 1Dilcl'liooal Well~J

Eflel ncl

n a limpieza de agujero e pozo' direccionales

El mismo factor que tiene influencia en la limpieza de a ~eros en pozos verticales también tiene influencia o, hay algunas diferencias fundamentales en la en la limpieza de agujeros en pozos direccionales. Sin em cual estos factores aplican. Esto es debido principalmen a la formaci6n de capa de recortes y al rápido fen6meno conocido como "Asentamiento de acomodamiento de estos en algunos ángulos debido a Boycott". (Fig. 7-21 Y7-22) El acercamiento a la delennin ci6n y predicci6n de la mejor limpieza también es diferer.te. En pozos verticales, la efectividad de la limpieza del agujro es monitoreado por el torque y las tendencias de arrastre por inspecci6n visual en las temblorinas. En un pozo direcc onal, sin embargo, pueden h ber capas de recortes bstan iales incluso si las temblorinas están limpias y el torque yarras son moderados.

En un pozo vertical, la limpieza del agujero puede ser mej rado por el decremento de la velocidad de deslizamiento dios recortes. Sin embargo, la reducci6n de la vdocida de deslizamiento tiene un efecto de disminuci6n cuan los ángulos incrementan. La relaciÓD de transporte de ser modificada para contar solo con el componente axial la velocidad de deslizamiento, y esto puede llegar a ~r un rodo menos efectivo para predecir la eficiencia de la limpie7f del agujero.2 (Fig. 7-18)

¡

Cuando el ángulo de inclinación umenta, el componente axIaJ de la v Iocldad de de Ilzamlento disminuye.

FI~ 7-18 Velocidad de

deslizamiento en pozos inclin dos

La predicción y monitoreo de la limpieza de agujeros también tomar en cuenta la capa de recortes en consideraci6n. La concentración volumébica de recortes i rementa a causa de esta capa de recortes.

•• •• •• •• ••

La diferencia fundamental entre los pozos verticalesy bori ntales son: •

En pozos verticales, el esfuerzo de la limpier de agujeros esta concentrada en reducir el asentamiento de los recortes.

En agujeros direccionales, el énfasis esta en el ~tre de recortes de la capa de recortes y en la suspensi6n. En el laboratorio, el promedio y la máxima altura de capa e recortes es usado para medir el funcionamiento de la limpieza de agujeros. El promedio de la altuIll de 1 capa nos da una indicación del volumen total de recortes en el espacio anular, mientras la altura rr.áxima indica donde pudieran ocurrir las pegaduras. La dón de piea del a~ (HCR bole ' ra ) propuesta por Marco Rasi a• en un ejemplo de la evaluaciÓD de la eficiencia de la limpieza de agujeros usan la altura de las capas de recortes. •

Otro acercam"ento a la determinaci6n de la limpieza del af.~ero es la mínima velocidad de transporte (MTV minimum transport velocity) propuesta por Ford, Penden, yeneyin, Gao y Zarrough.IO La MTV es def'mida como la velocidad requerida para iniciar la transportació de recones. Existe una MTV para iniciar el movimiento de la capa recortes. Mucho factores tales como la reologfa y el mo limpieza de agujeros. El impacto relativo que estos facto la MI'V. Esto hace que la MTV sea un buen indica10r agujero .

de recortes, y otra para iniciar' la suspensi6n de "miento de tubería. afecta el funcionamiento de la s tienen en la limpieza de agujeros es reflejado en la eficacia de los otros factores en la limpieza de

Cada uno de estos factores de limpieza de agujeros. I su interacci6n con cada uno de los otros, puede ser discutido en la siguiente sección.

61

••,.

O Derechos de autor 20111, [)rilh\?11 1.Ilg.Jl1ccrll1g 1m:


•• •

---------------------------------

--

Chapter 7

•• ••

La limpieza del agujero en un pozo direccional esta afecllldo

El ángulo de inclinación Las propiedades del lodo y régimen de flujo La velocidad de penetración

El tiempo

• •

• •

de la limpieza del agujero en

Hay tres zonas de inclinación distintas en

cero a 30° aproximadamente

• •

30° a 65° 65° a 90°

UD

~os direccionales)

Las tres zonas a veces se dominan como verticales, de tra CIÓD y horizontaL

o o

regiones

------------------------------------------------------------------------o :-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-------------------------------------------------...._..._-=--=_:-:!_----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------~ - 3()D

.-.-.-.-.---.-.-.-.-.-.

~-=--=-=_

la limpieza del pozo son marcadamente distintas en cada zona. En la sección vertical. algo que reduce la velocidad de deslizamiento mejora la limpieza del agujero. En realidad. solo el componente axial de la velocidad de deslizamiento afecta la limpieza del agujero. En la sección vertical, la mayoría del :-: -:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-__ componente axial esta en la dirección vertical. Conforme el ángulo aumenta, la dirección de sedimentación de los _-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_ recortes y la flotación son verticales, pero tienen un ..-..--'"t'"'... - .... - .... - ...-..-..-..-....... - .... - .... - ...-..-..-..-....... - .... - ... - ...-..-..-...--...-.... - ...-..-"-.al menor componente axial (Fig.7-18).

::::+:::::::::::=:::::=:::::::::=:=:::::::::=:::::==::=:=: Ag 7·19 Tres reglones de inclinación

62

••

asto de flujo s capas de recortes rotación y excentricidad de la tubería

pozo direcáonal

La naturaleza de la capa de recortes y los mecanismos de

•• •• •• •• •• •

irCl"(jnnal Wd!... )

Factore qu afectan la limpieza del aguje o en pozos direccionales

Ángulo d Inclln clón (Factore

••

Hole Clcal illg II

\ Derechos de autor .!(J() l. DI ilbcn

En~If\l:wn~

lne.


• Chapter 7 Hole Cleallll g ¡Dirl:l:li

•• ••

Los recortes migran hacia el lado bajo del pozo a medida que el pozo empieza desviarse de I vertical AJ aproximarse el ángulo a 30°. los recortes empiezan estar más tiempo en contacto con la pared antes de ser llevados de nuevo al flujo principal. El problema de la recirculaciÓD de los recortes se vuelve más grave cuando el ángulo excede de 30°. Conforme el ángulo aumenta de 30° a 45°, la duración de tiempo que los recortes están sobre la pared aumenla dramáticamente. Como se ve en figura 7-20, la concentración volumétrica de los recortes aumenta aceleradamente entre 30° y 45° Y permanece relativamente con tante en ángulos superiores. J

10

20

30

nal Wdl'J

40

50

kgJo de

~

70

ro

90

100

Ind nación

FIg 7·20 La conce traclón de recortes sube rápidamente despu

de 30°

La cap de recortes empiezan a tomarse con ángulos por ncima de 30°. EslaS capas de recortes son flojas y altamente fluidas con lo ángulos meno de 45°. Por lo tanto, son fácilmente agitadas y se deslizan con facilidad. En ángulos menores a 45°, estas acumulaciones recortes siempre se deslizarán hacía abajo por el pozo cuando se para la circulación. JI En ángulos basta 65°, las capas de recortes se deslizan y corren continuam nte incluso mientras sé e ta circulando. ';Este lizamiento esta más marcado en lodo base aceite que en lodo base agua.) Las capas de recortes se quedan inmóviles con los álgulos mayores a 65°. También están más compactadas y son más diffciles de agitar.

Los recortes tienden a asentarse mas rápidamente en la sec ión de 40° a 55° que en las otras secciones, debido a un fenómeno conocido como asentamiento BoycOl.

63

••

D Derecbos de autor 2()(lI. Dnlhl:ll

I.Jl~illl:clin~ In....


Chapter 7 Hale Clearing I Asentam nto Boycott El asentamiento Boycott toma su nombre por el Dr. A. E. oycott. quien estudiaba muestras de sangre durante la Primera Guerra Mundial. Él descubrió por ~ual' d que la sangre asentaba más rápidamente cuando las probetas se inclinaban con un ángulo de 45°. Más de escribió un artfculo explicando porque. El Dr. Boycott escnoió, "Una suspensión de partkul~ peq ñas se comporta como una masa de fluido el fluido abajo. El fluido desplazado debe separada. Para que se asienta la masa de recortes deberá despl viajar a través de la m de recortes por un camino tatuoso y experimenta arrastre por fricción conforme pasan las partículas." (Fig. 7-21) Con un ángulo de 45 grados, las partículas solamente tienden depositarse una distancia corta antes que hay un canal expuesto en el lado alto del pozo. Ahora el fluido tim io puede correr con fuerza rápidamente h cia arriba del lado superior del pozo. dejando el fluido nW denso cargado de sólidos dejándolo descender más rápidamente bacia abajo en forma de capas de recortes. (Fig. 7-22)

------ -- -------- ------------

----

---------------------------------------------------

--- -------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Los recortes solamente necesitan asentarse una pulgada para suministrar un canal para permitir que pase el lodo limpio de recortes.

El lodo desplazado sigu un paso ortuoso m tras se pasa por medio de 108 recortes ntándose.

FIg 7-22 Asentamiento Boycott

g 7·21 Asentamiento Boycott

64

• a

D Derechos de autor 2(111 J. D/ 111"><:11

1:11~1I1'1; rlll~ 111~·.


• Chapter 7 Hule Cle:ming IDlr~""I,nn¡d ecant

Wdl

I

d transport d los recortes

El mecanismo de nnsporte de los recortes es distÍllO en cada sección debido a la naturaleza de las capas de recorte . Do clasificaciones amplias del Iran porte de recortes son la ión y el transporte de ca Esto se discuten con mayor profundidad en la sección sobre capas de recortes. En la sección vertical, los recortes tienden de ser ben me~l das con el fluido de perforación en el agujero y moverse en suspensión homog6nea. Mientras el ánfJJlo aumenta, las recortes mayor emigran al lado inferior y se mueven hacia arriba del pozo en suspensión beterog6nea. (Fig. 7-23) Con los ángulos mayores, los recortes tienden a formar capas y desplazan por el lado inferior del pozo. Con lo ángulos de más que 65°, las capas tienden de quedarse inmóviles a menos que las agite por movimiento de tubería. Sin embargo, si la velocidad de flujo es uficientemente alta, puede ser posible lograr la suspensión homog6nea, incluso con mayores ángulos de inclinación. _-_-_-_

o

_-_-_-_ o

•• •

Los grados de transporte de recort de suspensión homogé en I sección vertical una combInaclón d suspensión heterogén y transporte de capa en la secclón de construcel6n.

o o

o o

o

(1' - 3(1'

....................,.....t._-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_

~

o

------- o

--------------------------------------------------------------------------------o --------------------.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

e s mpre hay presente capas estáticas en las secciones de n uIos m s altos,

~-----r_.--------

Ocurre el transport de la sección heterogéneo por encima de estas capas.

o ------------------

65"+

0 0

----------:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-_

-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_

oo 0

__-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_ --------------

0

a:>~

o

_il Ri&~_ o

_~_=_~_=_=_=_=_=_=_=_~_~_=_~_-_-_g-_ -

•• •

o

o

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------FIg 7-23 Transporte de recorte en varios ángulos de IncUnaciórl

La suspensi6n homogénea es el mecanismo de Irtul.!porte mds eficaz. Esto hace que la sección vertical sea la

mú fácil de limpiar. Asenlarniento de recortes o transporte de capas es el mecanismo de Iransporte menos eficaz. Esto podría inducir a creer que la sección horizontal es la más diffcil de limpiar. Sin embargo, los recortes se transportarán en la suspen ión heterog~nea encima de la capa de recortes, y jamás deslizarse hacia abajo del pozo con los ángulo de más que 65°, al igual que en la sección de 30° a 65°.

Debido a la combinación de capas deslizadas, eluentarniento Boycott y un perfil de flujo asim6trico. la secci6n del agujero con un ángulo moderado ~ la nás dificil de limpiar.

65

€)

Dececbos de autor 20111.

DI

111'1<:11

1:11~111ccnl1g

In,,'.


• Chapter 7 Hole

Icaolllg 11)11(.'\.111111;11 W..:II .. ¡

Un problema con los pozo inclinados es que la eltcentlicidad de I tubería y la concentración de recorte en el lado inferior del agujero defonna el perfil de flujo. 8 fluido del lado alto del gujero tiene una velocidad ido del 1 do inferil>r. (Pig. 7·24) Esto hace más difícil para el fluido de mucbo mú rápida que el flujo ob perforación transmitir l energía necesaria para mover I~ recortes. El perfil alargado del flujo lamin es mucho menos efectivo en prevenir o limpiar I capas de recortes en agujero de ángulo alto que el perfil achatado del flujo turbulento.

--------------------------------------_----------------------------------------......... -:-.-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-: ---_._----------------------------------------------------._._-----------------------~-~-..;-;-.;:-

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------ ---------

-----------------------------------------------------------------------------------------------. ----------------------FIg 7-24 P rfil de

.

~nco

La naturaleza de I de recortes y la excentricidld de tuberi exige regimeoe de flUJO di iotos para Iimpi el pozo con tngulos distintos.

66

• a

·)Derechosdeau r 2(J(11.1 .ill

'1111l~lIln:nllt: 111~


• Chapter 7 Hole C'Ic:lning I Dllc..:llnn.ll

R

Well

1

de Flufo

En

polOS venicalu. es preferible un rtgiJru!n fk flujo laminar. Las velocidades de deslizamiento de lo recortes son mú bajas con el flujo laminar y podeoo controlar las propiedades del lodo y Ja velocidad anular lograr la limpieza adecuada del agujero. Sin embargo, con ángulo grandes, 1 ventaja del flujo laminar es invalido debido a la formación de la capas de ~ortes.

El flujo laminar es menos efICaZ de limpiar y ar I capas que el flujo turbulento. Tambi~n, lo fluidos visco no penetran de manera eficaz I ca dt recortes compactadas que existen con los 'ogulo alto.

Los estudios de Sifferman" y KeIUlY' han Heg o a estas concJu iones con respecto al régimen de flujo con diferentes mgu10 de inclinación: •

El flujo l.amiMr es thuable para lo.J dngllos menores a 45° porque la reducción de la velocidad de deslizamien o domina en 1 pows veItÍC

El fl'4io turbulento es preferido para los mgulos por encima th 55° porque la necesIdad de penetrar I capas de recortes y maximizar I veloeidad cerca de 1 capas domina en los pozos de gu1 alt . El peñaJ de flujo laminar en 1 poma de Úlgulos alto no provee uficiente fuerzo cortante para gitar las capas de recortes a meo que el fluido sea suficientemente viscoso para obtener el efICaz de gitar las capas de recortes con los ángulo flujo tapón. El flujo turbulento es mucho por encima de SSo. (Fig. 7-26)

El fl'4io turbulento y el flujo laminar son ifllOles en el rango de 45° a 55°. Se debe lIe¡ar a un arreglo entre limitar la velocidad de ntimiento de lo recortes cerca de la pared y maximizar la velocidad cerca de la pared.

Los dngulos m4s iÜflcilu th limpiar son en tl rallJo th 45° a 55°. Los recortes y la tubería se desplazan al lado inferior del pozo. La tubería ex~ttica cau ouy baja velocidad alrededor de los recortes sent4ndose y formando ca de recortes. uestro objetivo es prtducir un lodo efICaZ para limpiar por debajo de la tubería exc~trica.. Para hacer esto, necesitamos un lodo c un perftl de flujo que maximiza la velocidad ~o de la tuberia ex~ mientras minimiza la velocidad ~ deslizamiento de los rec~6.

Con estos los moderados, tambibl preoc 1 capas de recortes que deslizan y por lo tanto, la veloci d anular mfnima requerido para prevenido. Esto es la velocidad mínima de transporte (MTV) necesaria inic' levantar los recortes . Poro el al. concluyeron lo siguiente en cuanto a la MTV para levantar lo recortes caidos lo con van mgu1 de inclinación: •

La MTV que se requiere para levantar lo ncortes caído aumenta confonne al aumento del 'ogulo.

La MTV alcanza un valor máximo, entonet disminuye conforme al aumento del ángulo. El ángulo del agujero donde esto ocurre e diferente para cada tipo de fluido, pero esta aproximadamente a 65°.

La MTV e menos dependiente en agujero ::on án ulo arriba de 40° que a menos de 40°.

La velocidad anular se debe aumentar para Itrniw la fonnación de capas confonne al aumento del ángulo.

67

..

O Derechos de autor 2()(11. Orrlhl:ll r:nr;.1I1 ·c..:1 inl,: Inl


----

-

----------------------------------------

Chapter 7

Propied

Hale Cleaning (Dm:¡;linllal W~II'I

Lodo (Factores de la limpieza del agujero en pozos direccionales)

Igual que los pozos verticales. la concentración th recmes disminuye conforme auTMnla el pe o de ÜHW. Sin embargo. el efecto de la flotación tiene un efecto decreciente al mover los recortes en la dirección axial contonne aumenta del ángulo. El peso de lodo contribuye a la limpieza del agujero en los ángulos grandes por reducir la velocidad del efecto de asentamiento BOYCOlt y por causar que las capas de recortes estén más fluidas y menos compacaadas. La contribución que ~ el peso de lodo a la transferencia del momento permanece constante a cualquier Angulo.

Lo estudios de Becker y Azar de la Universidad de Tulsa demostraron el efecto del peso de lodo sobre la formación de capas de recortes. 3 Aquí está un resumen de lo que ellos encontraron: •

• • • •

La concentración de recortes aumentó drásticamente entre 35° y 45° con los lodos de bajo peso, pero no tan drásticamente con lodos más pesados. (Fi~. 7-25) La altura de la capa de recortes disminuyó sustancialmente con pequei\os incrementos en el peso del lodo a cualquier ángulo. El deslizamiento y la avalancha de las capas de recortes ocurrieron con menos frecuencia con lodos pesados. Las capas de recortes son más fluidas con lodo mas pesados y de este modo se agitan más fácilmente.

Se requiere menos velocidad para levantar los recortes caídos con lodos más pesados.

P

La 8 de recortes son menor s con peso

d lodo

balo

mayor de lodo.

40

20

60

80

100

Ángulo de Inclinación

En general, un aumento en el peso del lodo factUra la trosi6n de la capa de recortes. Esto significa que a mayor peso de lodo el umbral de velocidad que limiu el crecimiento de la capa de recortes será menor. Entonces el espacio libre anular será mayor y la altura (le la capa será menor a un mismo gasto de flujo. FIg 7-25 B efecto

peso de lodo sobre la altura de la capa de lodo

68

~)

Derechos de autor 21)lJ l. Drill

~Il 1:1l¡:llll'l'rifl~ In..:


• Chapter 7 Hule C'lealllllg IDilcdlonal Well Punto de Cedltnc

1

y Visco Idad

En un pozo vertical. un aumento en el p lo de cedencla resultará en mejor limpieza del agujero. Sin embargo. en un pozo direccional. un aumento en el punto de cedencia tiene un efecto perjudicial en la limpieza del agujero. Esto es porque el lodo visco;o 110 puede penetrar la capa de recortes tan fácilmente como el lodo menos viscoso. Sin embargo. la rQl.ó, principal es la deformación del perfil del flujo Úlminar. La tubería de perforación excéntrica empuja eJ perfi de flujo hacia fuera de las capas de recortes que produce una velocidad muy baja por encim de I capas. (F~. 7-26)

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Vis alta Turbulento

- ---

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

---------------------------------------------- ----- - ------------------------------------------------------------.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ve Iejoe de tuberfa de perforación Y las capa de recortes acostándose en el lado la velocidad n el lado r muy baja para erosionar la capa de recortes. Este problema e menos pronunc acb con lodos de menores viscosidades.

El perf del velocidad bajo del pozo. Esto cau

Flg 7·28 Perfiles de V8oc1dad en un pozo horizontal

Kenny. Sunde y Hemphill 6 SO ienen que los fluid s menos viscosos promueven las velocidades de fluidos más altas debajo de la tubería de perforación ex~rtrica. Con referencia a la ley de potencias modificado de Herschel BulkJey (ecuación 7.8), demuestran que la limpieza del agujero en las secciones de la perforación de ángulo superior mejora mientras el ce d fl o (n) aumenta. y conforme el punto de cedencia y la viscosidad plástica disminuyen.

••

Un lodo de alta viscosidad provocará desviar el flujo al espacio abierto anular por encima de la tubería de perforación, reduciendo así la velocidad alrededor de las capas de recortes.

•• •• 69

() Derechos de autor 2l1t 11.

/)1

ilht:1I 1.11~lncl:llllg

llll


Chapter 7

Hole

ICUlIIlg.

Kenny, Sunde y Hemphill tambim sostienen que umen I veloci del fluido debajo de la tuberf excmtrica DO es la tíni con idelación para Ja limpieza. moderados. Es igualmente del gujero en mguJ importante limitar la velocidad (Ú asentamimlo a la baja velocidad (Ú ufueno cortante que aisle cerca de la pared. Alguna re ióo debe exi . entre fluido de visco idad extremadamente baj que favorecen alta velocidad cerca de Ja pared y lodo más visco que minimizan la velocid d de deslizamiento. (Sus conclusiones se encu ntran resumidos en la Fig. 7-27).

1I)II\,'l'IIllflJI

1

r=====::::::::::::::::;:lodo~

0 1 - - - - - - - - - - -....

o

Ángulo del

ro

80

nguna excenlrlcldad de la n.merla

1

Lodo vis Intermedia

lodo Vis alto

Cuando se introduce I excentricidad de la tubería., tal como en la Pig, 7-218 Y 7-27C, el flujo está desplazado

Lodo vis baja

-14-----------O

Ángulo del gujero

80

Ag, B. excentricidad de tuberla S()O",

El lodo de visco'dad moderada provee I mejor combinación de veloci d detnis de la tubería ex~ntrica y ~a veloci d de deslizamiento a baj velocidades de esfuerzo COIunte

El lodo (Ú viscosidad inIermedia se comporta 1Mjor con cualquier ángulo y en todas /tu vekJcidodes (Úl flujo laminar cuando uUte excentricidad (Ú la

Int rmedIa

Lodo

perfiJ de flujo provee suficiente viscosidad cerca de I cap de recortes para agitar I capas Y la alta visco idad Jimita el tami nto de lo recortes. El lodo de alta vi idad provee buena. limpieza del agujero, incluso coo lo Úlgulos alto .

Cuando la veloci del flujo e demasiada ~a. como en Fig. 7-27C, el lodo de al viscosidad se comporta aún peor. Esto es porq la velocidad se reduce aOO más detrás de la tubería de perforación excéntrica.

Vis Ito

Lodo vis baja

En la Pig. 7-27A. sin la excentricidad (Ú la tuberla, el lodo de alta viscosi d provee una mejor rel ión de transporte de reco1tcS que el lodo de ~o v' idad. El

fuera de la capa de recortes. El lodo altameo v' provee veloci más ~ por encima de I capa de recortes el lodo de ~ v' o idad. Sin embargo, el lodo de baja viscosidad no provee una buena relación de tra.n porte detrás de I tubería eX~Dtrica porqu la velocidad de de lizamiento es <lemasi da alta a la velocid d baja de e fuerz.o cortante cerca de la pared.

Wl 'II"

1 Lodo de vmoo.ldad Intermed

f t

Lodo vis baja

Lodo Vis alto

a:

-1 O

Angulo del Ql.4ero

80

I-----------------i

t.meda.

FIg. e, 50% de ~ de tuberia con f\Jjo reducido

o : Las gráficas en la Fig. 7-27 aplican solo al flujo I minar. Estos cálculos no plican al flujo turbulento ni al flujo lapón. gráficos tamb~n suponen ningun rotación de tuberf

AeIaclones de tr8nSpOrte calculados bajo excentricidad de 18 t\berfa de pertoradón en varias excentricldad y flujt».

F1g 7-27 Effect of vlacosity on cuttings bed t*ght

70

',) Derechos de autor

~lltll. DJilh':ll EIl~II":l."rll'!.: 111


• Chapter 7

•• •

Hole Cleaning IDlIcdinnal Wells)

El estudio de Siffennan ll también demo tr6 que la altura de las capas de recortes se reduce con.siderab~nte conforme disminuye la viscosioad en los ángulos superiores a 45°. (Todos los estudios de Siffennan fueron con ángulos arriba de 45°). No obstante, la altllnl de la capa de recortes se puede reducir con lodos altamente viscosos, especialmente con l(\s ángulos inferiores. Esto sugerirla que tanto el lodo de viscosidad muy alta (flujo tapón) como el lodo de vi¡cosidad muy baja (flujo turbulento) limpiarfan mejor que el lodo de viscosidad moderada (flujo laminar). Los regimenes de flujo turbulento y de flujo tapón se logran pocas veces en agujeros de ángulos altos. entonces estamos limitados al flujo laminar. La Fig. 7-30 muestra que, mientras en el flujo laminar, la mejor limpieza del agujero ocurre con viscosidades moderadas. Se pueden utilizar viscosidades de limpieza muy altas o bajas para favorecer la limpieza del agujero con el mejor flujo laminar posible.

Aumentar la viscosidod después de suspeNÚr la ,erforación solo es eficaz para los agujeros con ángulo bajo. Las capas de recortes no semI agitadas en las secciones de ángulos altos. La sección de la perforación vertical será limpiada y los vibradores de lodo quecuán limpios. pero las capas de recorte todavía existirán en las secciones de 'ngulo altos. Estas son las conclusiones de varios estudio acercade la viscosidad en los pozos direccionales:

•• •

•• ••

El agua en el flujo turbulento provee la mejor limpieza del agujero con las inclinaciones mayores a 65°.

A falta de la rotación de tubería. las capas ce recortes siempre están presentes en el flujo laminar por 11 alta que sea la velocidad del flujo.

Las capas de recortes no existen en el flujo lurbulento.

Se debe llegar a un arreglo entre maximizarla velocidad detrás de la tubería de perforación exc~ntrica y reducir la velocidad de deslizamiento a as bajas velocidades es de esfuerzo cortante que existen 6 entre la tubería de perforación y l cap de recortes.

Un cambio en Ja reología tiene menos ei«:to cuando la tubería está rotando. rotación de la tubería agita las capas de recates de fonna aceptable.

Se requiere más la rotación de la tubería ron los lodos altamente viscosos que con los lodo poco viscoso.

El efecto de viscosidad esta más marcado coo los lodos base agua que con los lodos base aceite.

Las capas de recones tienden a deslizar más con los lodos base aceite que con los lodos base agua.

71

11

Esto es porque la

11

© Derecbos de autor 20tH. DI dh"-Il I.ng.inl:cllng Inl.".


•• •

Chapter 7 Holc Icuring 1DIn.." I '''"d( "'di" EndelgllDl"lrllen'to porMfuerzo cortan

Otra propiedad de lodo para considerar es el enclleJl:aulDhmto poi'

en.o cortante .

Un lodo endelgazado por esfuerzo cortante tendrá un menor vi co idad cerca de la pared del pozo, donde la velocidad conante es mayor y tendrá un visco idad rMS alta en el cuerpo principal del flujo, donde la velocidad conante es la mas baja. (Fig. 7·28) Los lodos que se endelg tienden a tener una velocidad cortante más alta cerca de I pared Y un perfil de velocidad m plano en el centro del flujo. De te modo, la resi neia ~bil de un lodo, comporta como flujo tapón.

Cuanto mds tUbU es la resistencia de un lodo, 'Mjor limpiard debajo de la tuberia excéntrica.

La veloci cortante muy alta a trav de I tobe , de forma que la viscosidad d' minuye conforme el lodo pasa a trav~ de I toberas. Reciente información tomada del PWD sugiere que lIev tiempo para ~ue la visco idad de algun lodos aumente de nuevo.

--------------------------------------------------~ velocidad en que capa de IOdo • desIlzBn o "OOrtan" entre ooa y ot1a • m . a en la pared Y mb lento C8fCU del centro del 're del",,*>

I

Rg 7-28 Velocidad cortante

Esto ignifica que la viscosidad de estos lodo rtW baja en el espacio anular cerca de la barrena, y se hace m alta . la parte alta del pozo. Esto resulta excelente limpieza de las c pas de recort cerca de la baneoa y de un rendimiento pobre I ej de la barren . Entonces. cuando se extrae la tubería. no podríamos notar mucho arrastre b que lo cuellos d perforación se jalan hacía arrib denl1'O las capas de recortes por el lodo más viscoso.

Las propiedJJdes de enthlgavvnhnJo por esfueno col1anJe de un lodo disminuyen confomu! aumenta el contenido de 61idos. Por lo tanto, cuanto más alta la rel ción YP/PV. má endelgazamiento por esfuerzo cortante tendría el Iodo. Para el flujo laminar tanto en laI pozos de ángulo alto como los pozo verticales. un aumento en I rel

i6n YP/PV resulta en mejor Iimpi zadel agujero

72

Ü

Ikrecbos de autor ]flill

1)1111 '11 I I1pl1l'l'lIl1':

In.


• ••

Chapter 7 Holc Clcalllllg 1Duc":llonal Wdl\, V

d

ti

(Faet

de la

za en poza; direccionaJes)

Generalmente se con iden la velocidad anulAr come el factor más influyente en la limpieza del agujero en un pozo direccional. Sin e , como hemos no de anteriormente. el momento tran ferido del lodo fluido a lo recortes depende del de lodo. Co lo lodos ik bajo peso, se requiere más velocidad anular para la Umpin.a adecuada ikl agujero..

Para entender de vetdad 1 limpieza del agujero en m pozo direccional. debemos entender la diferencia entre la velocidad del flujo y I velocidod anular. El uso 4e los dos ~rminos frecuentemente es sinónimo. pero hay una diferencia importante: La velocidad anular es UIQ función de la velocidad del flujo dividida por el dna de la secci6n transversaL La velocidad crual depmde del tamafto del área de La sección transversal y la proximidad del lodo a la pared.

V.

velocidad anular

velocidad del flujo/b'ea de sección b'8J]sversaJ del espacio anular

ec.7-10

En un pozo vertical, el Mea de I sección transversal del espacio anular se mantiene relativam nte constante con respecto a la velocidad del flujo. !No obstan/e en las secciones de mayor ángulo. el drea de la sección transversal oscila con la velocidod del flujo! Esta situación provoca que la velocidad de flujo tenga un efecto interesante sobre 1 velocidad anular por todo el agujero. En un pozo vertical, 1 velocidad anular promedio cepende de la velocidad del flujo. En un pozo direccion I con capas de recortes, la veloci d anular promedio generalmente es constante ¡sin importar la velocidad del flujol Esto es porque 1 ca de recortes estarin depositadas hasta que se llega al equilibrio entre la deposición y la ero ión de la capa. Los recorte ntaJin en ell do inferior del agujero y fonnan capas de recortes a menos que una velocidad anular' b crític proporcionada. Está vek>cidad umbral es la velocidad que es justamente alta para prevenir la deposi ción d I recortes. Con frecuencia es imposible de alcanzar una velocidad anular sUÍlCientemente alta para prevenir totalmente 1 depositaci6n de recortes en su totalidad debido a 1 limitaciones de presión o volumen. Sin embargo. mientras los recortes se asientan y forman capas de recones. el espacio anular se reduce r q la velocidad anu local umenta. Eventualmente, la velocidad local lIe al lfmite umbral y logra un equilibrio entre la depositación y erosión de las capas. (pig. 7-29) ¡En ausencia de rotaci6n en la 1Uberla. se establecerd la altura ik las capas equilibrDlÜJ. sin importar en clUnta la cantidad de recortes o velocidad del flujo!

Ajusúu la velocidad del flujo no cambiard la velocitiod umbral locaL La altura de la capa e reajustaría para 7 proveer un io Ji anular suficientemente gra.rr.te para dar lugar a esta velocidad umbral. • 8 Exi una velocidad umbral cnt.ica para cada tipe de lodo que es suficientemente alta para prevenir más deposición de capas de reconts. Conforme red el úea de sección transversal del espacio anular por la deposición de ca de recortes. la velocidad debe umentar. Una vez que llegue a la velocidad umbral. no ocurrirá mÁS deposición de . Si aumen la velocidad del flujo. las capas erosionarán basta que la velocidad um I te bleci La velocidad unbraJ varía con el ángulo de inclinación. las propiedades del lodo Yel tipo de recortes g flgA

V IocidaCl =

o deujo I área transversal

9 7-29 U!lbral de v Iocldad

73

(í)

Derechos de autor ~IX 11. DI ¡Ih':ll

I.II:!ilh:CI ill~ 111{


eh pter 7 Hol

CICMlIllg

(DIIL'\.11I1I1JI

\\'dl )

Obviamente. con mayores velocida del flujo se aI<.anzari la velocidad umbral con capas de recortes de las capas de recortes reduce linealmente con un umento en la to del menores. r que., la lit flujo. (Fig. 7-30A) La relación de limpieza del agujero1lUHcri. tambi~n aumenta linealmente con la velocidad del flujo. (Fig. 7-30B)

I

------------

I

I

•j

Velocidad de ftujo La de la QIPa de recor1llll dIsm IlneiUnllnte con l.I'llncfwne o en el

•• •

La razón de pieza del &gUfWO lncnIm hUnI" con l.I'l m-nento en el o de !lujo F1g.B

o de velocidad en la altura de

capa de recoft s

La velocidad umbral para prevenir la deposici6n de cap es la Velocidad Mínima de Transporte lO (MTV) ión de lo reco . Corro hem mencionado previamente, la MTV se defina necesario para inici I como I veloci d que se requiere para iniciar el truspone de recortes. O, desde el punto de vi la de i6n es la velocidad que empieza a ero ionar la capa de recortes. velocidad umbral. la MTV para la

son I conclusiones de) trabajo de Ford. Peden, Oyeneyin. Gao y ZIrrough 10 con re pecto a la MTY para la u pen ión de recortes:

Es

La MTV pan la SUSpenSiÓD aumenta conforme lumenta el tamaño de los recortes y reduce cuando el peso de lodo aumenta.

La ro ciÓll de tubería reduce la MTY para I fluido viscoso, pero no tiene efecto con agua. (Esto es porque no bay capas de recortes con agta en el flujo turbulento.)

La MTV para iniciar I suspen iÓll de los recortes depende menos de la realogra que para lo recorte

cardo . La MTY

la más alta para I visco idad medi Y la más baja para la visco idad alta; el agua e ti entre I do. La MTV e reducida para ambos mecani mas de tran porte conforme aumenta la velocidad. No obstante, es m.ú baja para ambo mecani mas cm el agua.

Estas son al

conclusiones de Ford Y Sifferman con respecto a la velocidad anular:

La velocidad anular y el peso del lodo tienen reologta y la excentricidad .eneo poco efecto.

Las recortes deslizan por la capa con baj

Un umento en I ve ociclad anular es meno efectivo en el flujo laminar que en el flujo turbulento porq el endelgazamiento por esfuerzo cottante lleva al ntamiento más rápido. pero e compensado por un transporte iaI más rápido.

U.l

capas; I

velocidades anulares en ángulos menores a 45 grados.

74

efecto considerable sobre la altura de I

'0 Derechos de autor ::litO J. 1)IIII1CII I

11l.~lIll·l"lIlI~ Iik


Chapter 7 Recort

Y

de recort

(F ct~

Hole CJeallll1g 1l)1I~"\:ll1)n.11 Wdl de la Iimp

I

del agujero en pozos direccionales)

Las capas de recortes se forman durante períodos de baja o nula rotación de tubería como es normalmente el caso de la perforaciÓD direccional. (Fig. 7-31)

-------------------------------

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------- ------------------------------------------------------.--------------------------------------------------------------------------

de rotación de la t na .. des:lOSitarj lNl capa de recort . Un equl brio n altura de la capa m para blecer locld8d dellmbral que limita el crecimiento de I capa.

7-.31 EquI bio de ltura de la capa

Cuando el aparejo de fondo pasa por capas de ~ deforman para formar una "colina" de recortes y los estabiliza . Cuando la altura de la capa e baja. esta "colma de que acumula frente a I recortes" llega a una altura constante y sufre un sob:e tensión continuo mientras el aparejo de fondo de pozo pasa por ella. (Fig. 7-32). Cuando la altura de la capa de recorte es demasiado alta, la colina de recortes convierte en un tapón que incrementa bruscamente lo problemas por sobre tensión y empacamiento.

----------------------------------------------------------_._--------------------------------------------------------------------------. ----------------------------- .. _-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----.- -.-:.-.-.-.-.-.-.- - -.-.-.-.- -- -- -------.- ------.-.- -

------------------------------------------------- --------------- ------ ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------- --------------- ------ ---------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7-32 Altura critica de capa

75

Derecho de autor :!(HII.

DII

Ix·'I I 11;':111

·~·'1lI~

In.


•• •• • •• •• •• •• •• •

Chapter 7 Hule Clcalllllg 11 Altura Crítica d I

Y

IlCdl"llal

W"II

I

Relación d Umpleza del Agujero

ción de d IA (HCR) proPJesto por Marco Rasi a es un método para evaluar la eficiencia de la limpieza del agujero usando la altura de l capas de lo recones. Rasi so iene que existe una por la cual el apa:ejo de fondo puede pasar axialmente sin pegarse. Se altura máxima permisible de las ca conoce esta altura de capas como la tura critica d las ca (H<riJ • La altura del espacio anular por encima de la capa se llama la altura tk la región librt (B). (Fig. 7-33) Esta altura provee el espacio libre anular que produce el equilibrio en la velocidad umbral. La altura de la región libre varia con la propieda del fluido y la velocidad del flujo. El Het. depende solo del úea de sección transversal del componente mayor del aparejo de fondo. coml1nmente es la barren (pig.7-33)

La R

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

FIg 7-33 Altura critica de la capa de recortes

El e cio libre anular debe r uficiente ~r de. aparejo de fondo y la barrena par pennitir que la capas de 1'eC{)!teS pasen por ellos a lo largo del agujero la barrena tá perforando. Si el área de la sección transversal de I barrena es mayor que el úea del espaciO abierto por encima de la capa de recorte • entonces debe ser menor I o el volumen de recortes en la sana DO se puede mover axialmente. La rel ción ~,¡ la capa no puede pasar a través de ell (pig.7-34)

----------------------------------------------------------------------------------------- ------ -

•• •• •• •

-----------------------------------------------

de recortes debe ser mayor qu rea de la barrena . En , el área de la barrena •ene rto por encima da la capa de recortes Otro modo de vario, es decir, r menor el rededor de barrena.

banena por

7-34 AJtu

critica de la capa de recort

76

'.) Derechos de autor ~("ll

Dril'

"1

1 11~111"

'rlll::

In.


Chapter 7 H le Clealllllg 1l)IIC~'IIOn¡t1

•• ••

La recortes

Wcll I

I es la relacHln de la aJwra del espacio anular por encima de la e..pa de la altura crítica de la capa de n:cortes. HCR = HIJIa,.

ec.7.11

Marco Ra i propone que si la altura de la región tibie por encima de la capa de recortes es mayor que 1 altura crítica de l capa, podremos jalar por la capa de rea>rtes sin circular. Si HIHa. > 1, no tendremos problem s. Si HIHav < 1, podemos esperar problemas.

De un

tudio de 50 pozos direccionales de diámetro grande en el Mar del Norte', Marco observó que cuando la rel ión de limpieza del agujero fue mayor de 1.1. DO ocurrió ningún incidente por pegadura de tubería. Cuando la relación de limpieza del gujero era menor a 0.5. siempre se pegó la tubería.

Cumulo el HCR dism.inHye. /o. tOJdmcia a pegarse

•• • •• ••

1Jla.

Conforme aumenta la altura de l ca el '0 anular por encima de la capa reduce. En aparejos de fondo l • la capa de recortes menor debe IDlYor para pasar por ellos. Generalmente. el jalón tiende a aumentar cuando el diúnetro del a~jo de fondt aumenta o el diámetro de la wberf de perforación reduce. La selección de nuestra suta., barre y eswilizador debe tener en cuenta estos factores.

m cl6n

1 Altura d

d

eco

La altura de la c pi de recortes puede e timar llIltem'ticamente a través de UD procedimiento iterativo de en ye y error propu lo por Rui. Sin embargo, la exactitud de este método es cuestionable. La altura de la capa se puede calcular con m.ú ex titud midiendo la cantidad total de recorte extraída del pozo. Esta también puede calcular cuantificando el volumen de lodo total suponiendo que no hubiera una ~rdida de circulación. 9 La longitud de agujero creado debe llenarse con lodo. La acumul ción de capas de recortes hace que el o 1 capas de recortes se remueven por la ro i60 volumen superiiciaJ reduzca meno de lo esperado. .... intermitente de tuberi el volumen en la superfICie ormalmen se observe que reduce en consecuenci (Fíg. 7-35)

•• •• •

Vol

•• •

recclft8S son perturbadas por 11 roIaci6n de la tuberfa. el volumen de la superficie activo V serán

removidos de oozo. FIg 7-3& Cuttlngs b8'J helghl lIS. sulface volume

77

••

() Derecbos de autor 21M) l. 1)111\1-:1 t I

1\1.:11\~·~·lill~ In~


•• • •• • •• •• •• •• •• •

Chapter 7 Holc Cle¡¡nng 1f)1I~\.III\Il,t1 Wdl

I

Tambi~n se pueden monitorear las tendeoci d arT'ISIre durante la sacada de la tuberfa para eslimar la altura de 1 capas, Si el sobre ten i6n continua aumentar, o súbitamente, es un indicaci6n que 1 capas están dem iadas gruesas. El comportamiento dellorque dura.1te la perforaci6n también puede indicar la allura de las c paso

lo

d I forma ón

cap

d ncort

Hay tres regiones distintas de la formaci6n de capas de recortes. (Fig. 7-36). Ú m y , I~ recortes estin reciclando en el lado bajo del pozo. La concentraci6n de recortes es muy grande en el ladc inferior. pero I recortes esÚD en suspen iOO hetero~nea y no formando capas.

------- o

o

--------------------------------------------------------------------------------------

o .-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-

los recortes están formandc Con capas en el I pero son altamente fluidos ) fAcilmente agi capas deslizarin bacia bajo del pozo si se para la circulación. De hecho, las capa! podrían deslizar continuamente y precipitarse míeotra! se circula si el o de flujo es muy jo. Con los 'ngtllos recortes son inm6viles.

graJlCIes. I capas de y tienden a quedarst Rg 7

Tr

reglones

n s de capas de recortes

Ford et al. JO identificaron iete di 'ntos patrones de uansporte de reconcs con ángulos grandes, como se describe ab jo. Cada uno de lo siete patron puede poner en una de do categorfas d mecanismo de transporte; la suspensi6l'l y el movimiento de capas. En pensi6n. lo recortes e tán su pendido en el fluido conforme se mueven a lo largo del pozo. Con el movi 'ento de capas. los recortes están en contacto con el lado bajo del pozo. Lo recortes se mueven a lo largo del pozo ante y mucho más rápido que el flujo en uspensi6n. asf que este es el mecani mo preferido. pe"O es diffcil de lograr con lo ángulo de inclinación grandes.

•• •• • •• •

78

~)

Derechos de autor ~O(J l.

1), 111 '11

I 11~II\Cl'rll1:'

IIlL


•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

Chapter 7 Hule C'IC<lJ1ll1g tDilcdionill TranttpOfU

El mejor modo de porte de recortes es la u'SUSipe1itSk1o boIDOI:éDl!8", donde I ión de reco es d' tri ida uniformemente por el espac'o aDular. Ese es el petado con l recoJtes pequeños en 1 tipo de secciOO vertical. o lambi~ puede lograr con el flujo turbulento y la ro ión de lUberfa coo los áng¡los de inclin ci6n grandes. (Fig. 7-37A)

El próximo ttón de flujo lech da es la pe eS te ". Los recortes al1n están suspendido, pero están más concentrados en diado inferior del io anular. Este tipo de flujo ocurrecon el reciclamiento de recortes pesadas con los ÚlguJOS bajos. Tambitn puede uceder con los ánguJo de inclÍ1aCión grandes si el flujo es lo uficientemente fuerte y/o se combina con la rotación de la tubería. (Fig 7-37B) ..

de suspe ión de flujo OCUJe en . Los recortes todavÍJ estin suspellSi6n, pero en acumu~iones. recortes en 1& umu1aci6n se mueven a la . (Fi . 7-38A) El 111timo p81JÓIl de uspensión de flujo se conoce como rI . Con esto, I recortes saltan por el lado crior suspendidas parcia1men~ en el del agujero mi tras flujo. Este trón gradl1a desde la suspensi6n predominan mente al contacto con la capa. (Fig. 7-38B) Ag 7-38 Transporte de recortes

¡Todas las fornuJS de suspensi6n de transporte de ncortes son más eficientes que el transporte de capas! En el flujo u pensión, todas lo recortes se mueven a cierto porcentaje de la velocidad del lodo. En el patrón de tran porte en ,1 recortes deslizan o van rodando a una velocidad mucho mi lenta que lo recortes pendi . Sin la rotación continua de La tubería. lo recortes no se pueden transportar por el pozo tan pronto como se neran.

o de una de recortes crecerá hasta <JJe exista una velocidad umbral qu soporte el flujo en pensi6n' U vez que velocidad umbral 18 establecida. recortes dicionale son tran ferido ¡OO, sin reparar en la altun de la capa de recortes. principal en

El

79

di I

€> Derechos de ulOr ]O/l\ DI i1lx'lI 1 ng.llll.:cllIlg Inl


•• •• •• •• •• •• •• • •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

hapter 7 Hole

IC'Il'lllg I J)1I~llllll\.J1 \\'dl

Tranaport en Capas

Existen tres patrones principales de transporte de capas (Fig. 7·39) •

e n ; La arena obre las ca s pasa por encima de la arena inm6vil debajo al estilo T "salto de rana". EJ pecto general es que 1& du eotera esti avanzando.

Ca ; Una capa fira desliza o va rodando por el I do bajo. Todos los recortes mueven baci delante, pero con velocidades diferentes. Ca : Una capa más gruesa fomu donde los recortes cerca de la parte uperior de la capa se mueven cía delante, pero los reeoltes de la pane de dentro de la capa se quedan inm6viles. Esto es el patrón meno eficaz de la transportacion de recoltes.

Las capa estacionarias tienden de formar con los ángulos mayores a 65°. La duna y las capas en movimiento continuo son mú comunes en las secciones de ánguJos medíos. Con e tos ángulos medios, las capas de recortes se debe apoyar con flujo sufICiente pan prevenir el desJizamiento y las av lancb .

Rg 7

Tranlsptrte en capas

Hay que notar que un vez que se establece un equilibric de I ltura de capa, los reeortes serán transportado en su pen i6n por encima de la pa de recortes. Si ilyectan más recortes, sedo lIev dos a lo largo de la pared del pozo. Si la perforaci6n se detiene, los reeoltes no reducirán su altura. Lo vibradores podrían even lmente empezar a limpiar, pero I capas de recortes permanecerán en el lugar.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------- -- -- -- ------- ----- - ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------CUUlI'Il" WlU be transpOfted In m~_!n aboY !he Immoblle cutting bed In hlgh ngte wells 7..-0 Transporte pico de recxrtes en pozos de ángulos altos

En un agujero verticaJ el ritmo de penetración puede caer tanto o de~ hasta que el pozo se limpie. En secciones inclina del pozo I ca de recortes no se reducirán ustanciaJmente cuando se detiene la perforaci6n. Esto no implica que la perforación contin1e si lo problemas de limpieza del agujero son evidentes. Reducir el ritmo d penetración podría mantmcr limpia la secci6n vertical del pozo pero se deben buscar mejores ~todos del limpieza en secciones de ánJUlo 110. SO

1

"

Derechos de autor

~1I(l1

1)1

111

~II

I

11l.!IIll'lTITl\.:

In


•• •• •• •

Chapter 7 Hale C1eal1Jl\g.IDIf~..:Ilonill

Well"

Como mencionó previamente. bay una Velocid8:1 Mfnima de Transporte (MTV) requerida para iniciar el tran porte de recortes en cada mecani mo. Hay un MTV para iniciar el movimiento de 1 capas de recortes y otro para iniciar la u pensión de lo recortes. La vl10cúkJd umbral que previeM el crecimienlo de /as capas de recortu es la velocúlad mfnima tk lTansportt para la suspensión de recortu. Lo e tudios sobre la velocidad mío' de transPOrte para iniciar el transporte han generado las siguientes conclu iones en cuanto I capas de recortes: 7.3.1:'10.11 • La densidad Y tamallo de 1 recortes influye en 1 velocidad mínima de tran porte y, por tanto, la profundidad de la capa de recortes. Una reducción menor en la densidad de recortes puede reducir el grosor de 1 ca u ia1meote. • Lo recortes grandes

•• •• •• •• •• •• • •• •

•• • •• •• •

pegan de la capa má. fá.cilmente que los recortes muy pequei'ios. Esto es probablemente porque lo recortes grandes sienten más e fuerzo cortante del lodo. El esfuerzo cortante es una función del factor de meción de fannirg, que se determina por la aspereza de la superficie y las propiedades reológicas. t

Donde:

= fp';I2)'

ec.7-12

=esfuerzo cortante en Newtonslmetro2 f =factor de fricci<n de fanning (adimensional)

t

p = densidad de f1udo en kilogramos/metro) v velocidad proedio encima de la capa de recortes en mlseg.

=

• Las partículas mayores proporcionan m pereza a la superficie y, por tanto, un número mayor de fricción fanning. Tambi~n, los recortes muy pequei'io pueden adherirse muy fuertemente entre sr. Su relación de masa a superficie de úea es tan ab que las propiedades adhesiva del flUIdo las mantienen junto . Igual que 1 bari que se asienta en el fondo de un presa de lodo, esto recortes de tamai\o de sedimento tienden formar un sedimento f1exble parecido a una roca resistente a la ero ión. La barita en el foodo de una presa no puede removerse con chorro, esta debe ser paleada. La barita pennanece unida en gran pedazos conforme son arroj fuera de la presa. Estas partfcuJ del tamaño de cieno pueden uno a otro uficiente fuerte QJe se necesita una abertura de 6" o mayor en el fondo del tanqu para prevenir que ~ 1 abertura I~ part(cul solamente micrones en diámetro! • En un pozo vertical. grandes recortes migran hacia la pared y reciclan baciéndo má.s duro de remover. En un pozo direccional, los recortes grandes son más fáciles de desprender de un capa de recortes h iéndo m f6cil para remover. Se requ' la ro ión de la tubería para deshacer las capas especiaJmente 1 de recortes pequeños. La ro ión de la tubería tiene m nor impacto con los recortes grandes. Con agua en flujo turbulento. la rotaci~n de la tubería podría no requerirse completamente. • La reología tiene mayor influencia sobre el MTV para iniciar el deslizamiento que la u pensión de lo recortes. Un incremento en la viscosidad generalmente no reducirá. la aJtura de I capa ignif1C&Dtemente porque la vi idad del f1uiM> no penetra efectivamente las capas en á.ngulo grandes. • El MTV para la pensión de los recortes unenta conforme el Úlgulo de inclinacIón aumenta. Por tanto, la velocidad ular debe aumentar pera I 'tal la formación de capas confonne aumentA el ángulo. El espeso de las capas aumentA conforme el úgulo umenta de forma que la velOCIdad anular local en mayor q la velocidad ea ingulos pequeño a un mi roo o de flujo. (Fig. 7-41) Úlgulos grandes DebIdo a que el ú an~r mayor en ángulos de lncfInIcl6n menorM la veIoddad 8I'llJar local • m lenta por cualquier sto de ftuIo dado. Velocidad. guto de ftuIo I &'ea transversal

7-41

Annula. ve60clty va. hale angle

81

{) Derechos de autor 2001. 1), i1b~'ll

1.1l~11\~·':IIIl¿: lnl


•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• • •• •• •• •• •• •• •• •• •

Chapter 7

Hole CleUllllg (DlI~l:lillllul

\'\%1

Un incremento en el espesor de I capas esta normalmeate detectado por un incremento en el torque. Esto no siempre es el caso. Cuando la capa de reco deslizan JDC ángulo alrededor de 45 grados, ~l torque tiende a disminuir. En alguno caso. ha encontrado que I capas de recortes lubrifican a la tubería. causando el torque que disminuye. 3 Si fuera necesario parar y circular el pozo durante un ..i Je de salida. el gasto de circulación deberí ser al menos igual de alto al empleado durante la perforación. Recortes perturbadas desde capa e tacionarias arriba de 65 grados serán transportado en ángulos moderado donde podrían de Iizar en avalancha y causar el empacamiento de la sarta. Las capas de recortes

00 la causa de la mayoría de 1 problemas de perforación en pozos direccionales. Estas propician la pegadura de tubería YLa perdida de clfCul ción originadas por empacamientos. Este es el porqu6 muchos estudios concentran en la limpieza del agujero de pozos direccionales. Aquí hay alguno hallazgos provenientes de algunos de estos estudios:

• • • •

• • • •

• •

Sin rotación de La tubería e casi seguro que existan capas de recorte en agujero de ángulo alto. Bajo condiciones normales. i la mitad del w anular puede llenarse de capas de recortes. Las capas de recortes son más probables de fornarse en agujeros de diámetro grande. Esto se debe a meno velocidades, incluyendo especialmente baj velocidades bajo la excentricidad de la tubería. Las capas de recortes coml1nmente no causan PJOblemas mientras se rota. Esto es cuando la tubería se mueve ni mente que se puede pegar. Grandes componen transversales en el aparejo de fondo requieren capas de recorte muy delg das si se van a mover axialmente sin circul ión. El ROP tiene menor efecto sobre el tama.fto de I capas de recortes que otro factores. tales como el peso del lodo. rotación de la tubería y gasto de flljo. Las capas de recortes son más gruesas YrMs em s conforme aumenta el ángulo. Las pIS de recortes son más gruesas y más COll W conforme disminuye el peso del lodo. Las capas de recortes son más gruesas Ymas con W conforme di minuye el gasto de flujo. Cuando el agujero DO esta limpio, la primera seilal de advertencia notable es UD aumento en el torque. Otra tendencia que puede monitorizada es el volunen total ctivo (Fig. 7-35); el volumen en la superfic'e disminuye conforme lo recortes son removido del pozo.

82

)

Derechos de autor .:!t") I • DI ti 1~ll I

1ll:1ll<:I.-r 111~

In,'


•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

Chapter 7 Hole Clealling (Di,c.:llOnal Well

Veloc dad de

I

ración (Factores de la limp za del agujero en pozos direccionales)

La velocidad de penettación influye en el tamaño y :antidad de recortes. Sin embargo, la cantidad de recortes no afecta el alto de las capas. Las capas de recortes pennanecen estables sin importar el ritmo de penetración. La velocidad umbral crítica que limita el crecimienk> de las capas no cambia conforme cambia la producción de recortes. por tanto, la altura de equilibrio de las capas no cambia. Conforme se genera mayor cantidad de recortes son transportado en su pensión arriba de las capas. La velocidad de penetración podría tener un efecto sobre la limpieza del agujero en ángulos bajo¡ y secciones verticales del pozo, sin embargo. Si se detiene La perforación, la sección vertical del pozo será limpiada, pero la altura de las capas de recortes en secciones ángulo alto pennanece sin cambio. M nitoTizar las temblorinas de lutita engafioso en este caso. Las temblorinas estarán limpias una vez que todos los recortes en suspensión están fuera del pozo, pero las capas de recortes permanecen intactas. Debe tomane la medida de rotar la tubería o alguna otra medida para destruir las capas de tal forma que puedan llevarse tRcia la superficie.

Rotación y excentricidad de I tu

ría (factoBs que afectan la limpieza en pozos direccionales)

La excentricidad de la tubería tiene muy poco efecto en un pozo vertical. Sin embargo, para pozos direccionales de ángulo alto tiene un muy significlllte efecto. Esto es porque de aquí toma su propio perfil. (pig.7-42)

r.-o=-='L--_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_ -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------~ ----------------------------------------------------------------------------------------

La excentricJdad de la Uberf no pe~udica a los esfuerzos para la limpieza del aguj ro cuando se man ene la tuberfa en contra el lado o del agujero debido a que flujo no es desviado Iefos de los recortes, como cuando la tuberf esta tendida en el lado bajo del aguiero.

Ag 7-42 Efecto de excentricidaCl de la tuberfa en las capas de recortes

En la cima d la sección en construcción, la alta teJ1BÍón podría guiar la tubería bacia el lodo alto del pozo. Los recortes tienden a mignr mas bacia el lado bajo de forma que la velocidad no se reduce significantemente sobre el lado donde esta la concentración de los recortes. Sin embargo, en altos ángulos de inclinación la

83

(i) Derechos de autor 2()(l1.

DI 1111-:11 I

lI~ill\.'CIII\~

In,-


• • ••

•• •

•• •• ••

•• •• •• •• •• •

Chapter 7 Hole CIcUDlIlg 1\)1I~.:IIIlI1JI Wdl,) tuberí esta tendida hacia el lado bajo del agujero y la reducción de la velocidad impide enonnemente el tran porte de los recortes (Fig. 7-42.) Estos efecto son mti ignificativos con flujo laminar que con flujo turbulento. La rotación de la tubería tiene aJgún efecto ea agujero verticales ayudando a arrastrar los recortes lejo de la pared, En altos 'ugulo esto tiene un significante efecto de inclin ción levantando las capas de recortes..

Para ue la rotaciÓD de I tubería efectiva y provoq la desintegraciÓD de las capas de recortes, primero debe alcanzar una velocidad de ro ión (' ra]"). En ángul· grandes Ybajas velocid de rotación la tubería rota h2Cia la pared del pozo y en el lado bajo del mismo.3 Confonne aumenta la rotación. pero permanece b ~18 las RPM crfti:as la tubería sube oás npido hacia la pared antes de desliztr h ia jo. Las capas de recortes amortiguan o eliminan este movimiento rotacional de la wbert:a a baj velocida:Ses de roIaCión porque I tubería mantiene en el lugar con una de recortes. (Fig. 7-43)

En rpm'a, la t1beria de perfotacI6n da vuela hacia ntla de la pared Y se para abajo de nuevo. La cape de recortes lICtúa como lI\él CU'lIl para amortiguar moción. Una vez que s alcanza las rpm '\mbra/", la tuberla saldrj de cuna v vibrará. alrededor ouIero.

F1g 7-43 RPM Umbral

En velocidades rotaci I arriba de la velocidad umbnI.la tubería puede romperse de 1 capas de recortes y vibrará alrededor del agujero. La ellperienci de campe con herramientas de presi6n mientras se perfora.

ind' a que l veloci uro: para tubería de 5" en po de 12 ~.. Y8 Yz" ocurre entre l 50 Y75 rpm. (Fig. 7-44) Conforme I ca de ~o son perturba y lIev hacia la parte vertical del pozo, la p i6n del fondo del pozo aumenta debido a la carga de lo recortes anulares.

o oaPWD

•• •

Total de corrldU de la klmb8 o tiempo

Un m tDdo de marwtlz.,

lImPez;a del agujera • monIIoftzar la pr1ISlón hacfa adentro de .. MCdón vertical oel plan loe rooortIl8 de la pared, la pr IOn regresa a

.,-¡ la

101 .. ~_

~

..I

flg7-44 PWD

and hola cleaning

Como está mostrado en la Fig. 7-44. la rotación de la tubería genera un incremento en 1 presi6n de fondo del gujero. Este efecto ha ido demostrado con modelm hidráulicos y herramienta PWD I2.14, y está más pronunciado confonne el tamatio de la tuberfa y el a¡ujero convergen. Agujeros menores experimentan

84

li.')

Derechos de autor

~()() l.

r I J1h~11

T:nj!lll\'l'ring In\,.


•• • Chapter 7 Hole UCéllllllg (Dirccllonal Well"

•• •• •• •• •• • •• •• •• ••

mucho mayores púdi de presión debida a la rotaciÓD de la tubería que lo gujeros grandes. En un udio PWD. Ja ECO por I ro i60 de la tubería en un ~ero de 12 W' fue de proximadamente 100 p i una vez e leció el um de SO a 7S rpm. La BCD en un agujero de 8~" fue de alrededor de 200 psi un vez q se alcanzó el umbral rpm. Este incremento inmediato de la presión se debe en 1m caso a rotación de tubería Y la remoción de las ca de recones. presiones DO experimentartn ningún incremento igoificante hasta que se aJcanzó eJ umbral ¡pm. Lo efectos de la rotaciÓD de 1 tubería con otras variables tales como la I propiedades del fluido Ytamafto de recortes se ha discutido en otras secciones de e e capítulo pero se resumen a continuación: •

La influencia del incremento en la rotaciÓII confonne el ángulo umenta. En tngulo moderados, l capas de recortes sueltas Y fluida!. Son fácilmente removi con muy poca rotación. A may ángulo I ca y requiere del umbral de rpm para remover las ca . Las capas en án moderados pueden remo con mejo en Ja reolog y el gasto de flujo, pero en 'ngul alto requieren de I rotaci6n de la para removerl . Por tanto, el efecto de la rotaci6n de la la altura de 1 capas de recorte esta más pronunci da en ángulos grande .

El efecto de la rotación de la tuben e meno ignificante confonne aumenta el gasto de flujo; a mayor gasto de flujo la altura de las cap ~ recortes disminuye. Los efectos de la rotacióo de tuberfa son pronunciados con puntos de cedencia altos. Fluido vi 00 o tan efICaz en penetrando as capa de recortes. f que debemos confiar m en I rotación. La rotación ti mayor efecto en recortes pequeflo . Debido u alta relación sUperTlCle de úea a peso. lo recortes pequeOO pueden adb' juntos con I fu nas de adhesión de I fluidos bacimdol diftcil de erosionar con el flu. solamente. La acci6n mednica impartida al rotar la tu~a contra una cap de recortes disminuye confonne los reco son m yor o más numero . La ión reduce las cap de recortes grandes cuando el ROP es ~o; tamb' o reduce cuando hay alto ROP y pequeños recortes, La rotación no puede manejar reco mayore de alta deos' d en alto ROP.

P

: El movimiento de la tubería puede desa10j capas de recortes en un I vado. que puede originar un empacamiento. El calibre de agujero $imrpre t$ importante para tener una buena limpieza.

•• ••

85

ü Derecbo de aurO!' 2(1(11.

1)1

i1hl:f1 1.l1flll~l:llnl: In.:


•• • •• •• •• •

Chapter 7 lIolc Icurtllg f Din:: '1IImal \\'l'II,) Perfo.....

ndo (Rotación de tuberfa)

Es común no rotar la tu ri mientras se perfora con notor de fondo. Esto origina la formación de capas mientras se desliza. Se requiere de rotación de tubería inaecmitente para perturbar I capas de recortes. Cuando las e n removidas, los recortes serio transportados a lo largo del pozo en uspen ión beterogblea. pero en un gran tapón de alta concentraeim. Cuando este tApón alcanza la sección vertical del pozo afectará la presión de fondo en el agujero. Anormalmente ocUlTen alta cargas de recortes cuanoo la rotación se inicia despu~ de un periodo de deslizamiento. Un clara indic ión de un sobrecarg ~ recortes puede medirse con un PWD al recuperarse del agujero. Es presiones de oleaje de 100 a 300 p i menudo están enmascaradas por el motor de fondo, Se obtienen mejores resuJ dos al rotar la tubería antes de deslizar. Esto remu ve 1 capas leJOS d I parejO de fondo. Las capas de reco pueden provocar torque ex~ivo y frustrar las operaciones. T

•• •• • •• ••

ra F

xl

(Rotación de la tuberfa)

No es posible rotar la tubería cuando se perfora con lIbena flexible. Por tanto, la formación d capas en Angulos altos es inevitable. 13 deben naJiuu viDj~ limpiadores ccn cimúDción loltÚ y rolaci6n de la barrtna para limpiDr ti agujuo. Circular con movinú to axial de 1 tubería no suficiente para remover 1 c . Las capas son removidas única.meote po la rotación de 1 barrena.. Lo recortes caerúl lipidamente para formar capas nuevamente, ocasionalmente para rtmover las cap del gujero. Las capas de recortes entonces la wber1'a debe básicamente son impul bacía arriba del agujero nediante la barrena mientras se retira del agujero. (Fig. 7-45) Note que la barrena estará orientada b i abajo para penetrar la capa conforme es jalada.

s~

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

FIg 74 Colled

ng drl

Aunque es relativamente f{ci! para realizar un viaje linpiador en I sección vertical del pozo durante la perf ción con tubería flexible., es deseable minimizar necesidad de taJes vi jes. Las propiedades del lodo y el gasto de flujo se optiman generalmente para extender el tiempo entre e to viajes.

86

.u Derechos de autor 2f10I. 1)1 ¡Ihell I 1l~1I1l'~'f1llg IIIL


• Hole Clealllllg (Dílc~lll1nal Well

Chapter 7

TI

po (1 dores qu

1

fectan la IImp Z8 en pozos dlr8<lClonales)

Toma más tiempo transportar recortes sobre un gu.ero de pozo inclinado que en pozos verticale . El tiempo efectivo para limpiar el agujero aumenta conforme ti dngulo aumenta. Muchas compañías de registro de pañ.metros de pe.ioración pueden estimar el tiempo que toma transportar a la uperfic' emplemdo su propio software para estimar la velocidad de los recortes de la lizami . Si no di pone de facilida~ en el equipo, deben establecer su propi estimaciones empíricas ~ el ti mpo de II limpieza del agujero El manual de Entrenamiento para Reducir Eventos No Programados lS presenta un ~o empúico para predecir el tiempo de la limpieza del agujero en pozos direccionales.

•• •• ••

Este m~todo asigna un factor de embolada de circti ción (Circulating Stroke Factor - CSF) cada sección do en "vari fondos" que deben cire larse para limpiar completamente el pozo. Esto factores del pozo de circulación determinan empíricamente p lo tipos de foonación perforado y lodo de embol guí solamente. Una tab típica del factor de embolada de circul ción (CSF) es empleado . BU son como la sigu' te. IS

de emlbollllda de ci'rculací',ó (CSF) o

do..

%7112"

17W'

0°_30°

2.25

acf-w

2.75

W+

3+

ro de food

para nmpiar el guj ro 15

1214"

81h"

1.75

1.5

1.25

2.5

1.75

1.5

3

2

1.75

Lo números que lb en tabla deben obtenerse en forma empírica de la experiencia en el campo con los de agujere. y lodos en uso. El objetivo con esta tabla es diferentes gulos de agujero, encontrar el ot1mero total de embol necesarias limpiar el pozo. Para hacer to, el pozo divide en cio dependi del y ángulo del ·ero. La profundidad medida de cada sección del agujero se multiplica entonces por el CSF apropi o y se ~nan para obtener la profundidad total ju lada. Se caJcula entonces el total embola necesarias para cireuJarun fondo para la profundidad total aju lada. (pig. 7-46) Enc::ontralnclo la proIUncllcI*, rnedlcIa • por un agut-o di! 12 ..

o ajustlldo :=

-------------------------------.---------------------------- ------------------------------(1'-lOO -.-.-.-.-.-.-.-.-.· -------------------

con

12,000 ptea."

O-4,000 pIeS

de (lons¡lItud de secdón X CSF)

-----------------------------------------------------------------------------------------------30" - 65"

(4000 xl) + (2000 x 1.75) + (6000 X 2)

• (6000) + (3500) + (12000) - 21 ,500

4,000 - 6,000 pies

---------------------------------------------------------- --

O Total .juSlada

pozo. un fondo debe ser fu ra un pozo vertical de Otro modo de

cln:ular 1.85 vec

__-_-_-_-_-_-_-_-_-

_.~-~-~-~-=-=--"='-"='-"='-~-~--- - -- - - - -.-- - - - - - --

"='-------------------------------------------------------------------------------------------------

~-"='-~-~-~-~-~-~-=-=-- "='-~-~-~-----

---------65'+

de

6,000 10 12,000 pies

fondo.

- ----- -------------------------- -~-":'_~-"'=_:-::_~_:-:_::-:_=--=-='-"=-"'=-"'=-~

-------------------------------

7-46

T4X> de circulación

87

© Derechos de autor 20( J 1

J)lIlh~11

I

1\~ln":crtl\g

Inc


Chapter 7

•• ••

P rfor e ón ea

Hole ClemllDg

('\11

<!mll'lIaI1lDrdllllgl

pu

La pelforación con ~ire presenta retos únicos en la limpeza del agujero. El peso del ice es casI despreciable, por lo que las velocidades ulare altas reemplazm el efecto olvidado de flotación. EJ ice es también compresible. A medida q e La presión cambo a lo largo del espacio anular desde la barrena basta la uperfic' la veloci d anular y, por tanto, la eficiencia le limpieza del gujero también cambia.

Comprlmlbllld Una canli~ fija de ire se comporta de acuerdo al principio de Boyle, el cual establece que la presión por el volumen es con tanteo Esto se expresa matemáticamentecomo: PI V I = P2V 2 = constante

eco 7.13

Si la presión cambi ,entonces el volumen debe cambUr tambi~n. En el siguiente ejemplo, una botella está Uena de aire comprimido y una otra vacra. está conectllia a ella (Fig. 747). Una botella tiene 10 galones a 100 psi, la otra t' ne 10 Iones a cero psi. Cuando se tbre la válvula y se deja que el gas de la botella llena fluye cia la bolell vacía, la caoti d total de aire no cambia. La pre ión es reducida a la mitad y el volumen se dobla.

Total de volumen

La

vacr

=20 1lIIJU'_ 8 50 psi

de ga n la bot Izquierda no carlbia mi ntras ~ dentro de la botella n el lado derecho. B voIum n se dcbIa pero I presión se reduce por m d.

1-47

•• •

L~

de BoyIe

Estas mi ma ca uceden en el fondo del pozo. Mientras la presión aumenta por 1 pérdidas de presión por fricción en el cio anular, el volumen disminuye. La reducción en volumen resulta en una reducción de la velocidad anuJar. Si el gujero tiene un diámetro constlnte, la velocidad anular será menor en el fondo del pozo, donde la pión es mayor. Mientras la presión se reduce en la parte superior del pozo, el volumen se expande y las velocidades anulares aumentan. La vebcidad máxima será en la parte más alta del pozo (superfICie). (Fig. 748) Los recortes mayor con 1 velocidades de dcsJizamienl!> mayores ocurrirán cerca del fondo del pozo. Al ser tran portado la arriba del pozo, lo recortes se rompen en pequeñas piezas con velocidades de deslizamiento menores. La combin ción de velocidad baja y recoctes grandes provoca que en el fondo del pozo sea la parte más dificil para r iar.· el pozo se va profundizando. misaire debe ser inyectado al pozo para mantener una

velocidad adecu

en el fondo.

88

••

O Derecbos de autor

~llOI

I llibcll l:ngllll:crinl,: In..:


• Chapter 7 Hok CI(3nlllg. t

Ir

Jlld

FIlJm Drilllllg I

el de es propardoaaI • 11 praióIl, popoI'CiolIaI • 11 vdoc:idad local

DebIdo •

La preAX\ mú tiene cefC8 de la berTenI por \o que el voIunen d , Y por lo tal*) la velocidad aon los m~ cercas delaba~.

AJ uoender el a lo largo del pozo, la preslón va dlamlmyendo, axpenda su vok.men y la velocidad r aum

La prMJ6n del pozo • en parte debida al efeeco de hIclra.UtIca de la c:oncentnIdón de '*lOr1a, pero ~ • dIbidl a p8f1¡JU.. por lrtod6n en el espacio r.

D

B

•• •

Los f clrcu

tJ

n en tamai\os menor conforme del pozo.

D

con la cercu de la barrena.

Rg 7-48 Effect Efecto de

COITp

89

bl dad sobre la velocidad anular

(!)

Derechos de autor 2lH 11.

))1 dbell 1.1l~IIH:CIIII~ 11'"


Chaprer 7 Hale Cleallllig 'AII p

6" en

.lI\d /-"...1111

DI 11I1f1!! I

pozo

fondo

Existe entonces una preocupación con 1 velocidad anuAr. y la presión del fondo del pozo. Justo arriba de la barrena y 1 cuell . Es la combimci60 de la fricción anular y la carga hidrostática principalmente quienes controlan presión. Cuando el gasto de flujo es lto i 1 cantidad de lfquido y de recortes en la corriente la fricción anular predomina. CJAIldo la conc i6n de recortes y lfquido es alta y de aire es muy el flujo de to es bajo. la presión hidro 'ca puede predominar (pig. 7-49). El peso de lo recortes aumenta la densidad efectiva en el anular. lo cual aumenta la presión en el foodo del pozo. Se debe tener mucho cuidado en no generar más m:ortes de lo que la corriente de aire puede mantener. Al r mayor 1 carga de recortes, La presión anular almenta y el volumen di minuye (y por lo tanto la velocid d). La di minuciÓD en la velocidad causa que h. concentración de recorte aumente. lo cual provoca un incremento en la presión y la reducci60 de la velocidtd. La industria de transporte neumático reconoce un punt> en el cual la velocidad no puede ser reducida in evitar un col irre ible de recortes. Esta Yelocidad es conocida como la "velocidad estraJlpwnJento". Si la concentración de recortes lIep ser lo suficientemente alta para "estrangular" el ión será empacada con un rápidJ asentamiento de recortes. alÍn cuando se observe un flujo. L sarta de perfi fuerte flujo de aire en la lfn de ida.

Para evitar el

gulamiento del flujo. el gasto de in!ccci6n de aire debe ser lo sufIcientemente alto para mantener el ritmo de pene i60. Al umentar el gaste, de flujo. 1 ptrdidas por fricción anulares (por lo tanto la presión en el fondo) umentan. El umo de energía del compresor de ire aumenta rápidamente al umentar la presión. r que evitan flujos de aire excesivo . Exl un flujo de aire 6ptimo que minimiz.ará 1 pm!i por fricci6n uJares proveyendo suficiente velocidad anular para minimizar la concentraci6n de recortes (Fig. 749)16

Qlrga estátlca

predom nante

VeIoddId di -=0'

V I

,

*'

I I I

I I

V

La velocidad anular óptima aumenta al aumentar el qulo. debido a la recirculaci6n de los recortes y al aumento de 1 concentración de estos. Este aumenta tanlo la carg estática como las p6rdidas por fricción en el anular. El requerimiento de aire aumenta al aumentar el ángulo del pozo..

90

I\)

Derecho de utor

~1)(11.1)lilhcll r:Il~IIl\.'crlllg lll~'.


Chapter 7 11m

Elle nc

Z8

Ilole Clcaning ('\lr und Foam Drilllllg)

agujero du

me I

oración con Jre

El anYJStre jricciofUll contrib más a la limpi~ del agujero qlU al esfuerzo de flotación durante la con airt. Es el úu perflCW específica de la pan1cula quien control la cantidad de arrastre fricciooa1. El Ú'ea especffica es igu al úea de sup2ficie de la panícula dividida por u peso. Por lo o, a mayor área uperficiaJ del recorte, Y iendo u voluoen menor, más fuerza de propul ión se sentirá.

~rforac;6n

En la Fig. 7-50, un cubo con lado de." rompe por la mitad en cada eje hace 8 cubo con lados de Yz". El érea uperfJCiaJ de cada cubo es ahora lA del cubo ~ 1", sin embargo, el volumen de cada cubo es solamente 118". Por lo to, el área especffic del cubo dup 'ca cada vez el cubo que se rompe. El levantamiento del recorte, y, por tanto, la relacióo de transporte del recorte. umen exponencialmente al disminuir el ta.mano del recorte. Grandes recortes esfMcos se transportadn muy Imtamente (si conesponde) mientras pequeñas partículas planas viajan cerca de la velocidad del ire. Cuando la circul ión se detiene, lo recortes caen rápidamente.

. I~ l' t

1"

1"

w.

.09

SA • 6/.09 • 66

Suponierdo una denaldad co

pulr

',...

t... W'

f .0014

.01 1bI

'11b.

de 21 "'.. 0.09'"

1.sI.oI • 132

.3751.001 .264

1/1b.

.000178

1111.

,0941.002 .528

1/1b

FIg 7~ Área específica de recortes

La veloci d rida para levantar un JeCOCte aumenta exponenci lmente con su tamaño. Un aumento en la veloci anular umenta I pérc:li<W por fricción en el anular. El volumen de ire cerca de I barrena comprimido en un volumen pequ . Esto no permite alcanzar una velocidad anular lo sufICientemente alta para levantar 1 recortes mayor generado por la barrena. Esto recortes o derrum deben r triturado en pequeiios recortes por I rota:ión del tubo antes de que puedan ser levantados.

Los recortes gran son generad en velocidades de pen ción alto y/o a bajos sobrebaJances. Si se desean ri de penetracióo al ,necesitarán de flujo altos. El gasto de flujo ideal será aquel que balancee el beneflCio del ritmo de penetneión co el to de compresiÓD de aire. La experiencia mu tra que UD g de flujo que da velocidad mular de 3000 pies/mino es adecuado para la mayoría de I aplicacio de perforación con a.

91

€) Derechos de autor 2()(l1. I)nlh~'I' 1:nginccl ing In~·.


hapler 7

Hole

CI en 11 11 g IAII

ami F'\:l111 Drll"ng)

Si los esfuerzos de limpieza de agujero son ineficiente la presión de fondo aumentará, la velocidad anular disminuirá y la limpieza del agujero no será La adecuada. Obviamente, se podrá mooitorear la limpieza del agujero monitoreando La presión de fondo. Durante I peforación con lodo, esto puede ser acompailado por el ión del ipe Y por sensores de fondo. Se tratará de b cer lo mismo durante la monitoreo de la peño ción con aire, aunque 10 es complicado debido l la compresibilidad del ire.

La

de presiÓD se propagan a la velocidad del sonido. La velocidad de propagación del sonido es mucho menor en el aire que en el lodo debido que el aire es nucho mis compresible que el lodo. Solo toma unos cuanto segundos para que una restricciÓD de presión ular de 200 psi se note en el SUUldpipe durante la perfo cioo COn lodo. Esto tardará varios segundo a minuto para que se note en el tandpipe en caso de estar perforando con aire. Cuándo perfora con lodo, una restricción de 200 psi se reflejará en el manómetro del standpipe. Mientras perforando con aire, solo un porcentaje de esta restricción notará en el mismo manómetro del standpipe, I i acaso se puede ver!

La e {da de presión en la baITena ca la mayor parte del problema en la detección de la presión de fondo. Aún sin toberas (lo cual es norma durante la perforacoo co aire), la barrena ofrece una mayor restricción de I presión en la sarta de perforación. AJ corre el aire tra~ de la pequei1a área de sección transversal de flujo de la barrena. su velocidad aumenta. Si la velocidaAI del aire alcanza la velocidad del sonido, entonces se dice el flujo es "SÓDico". Las ondas del sonido y la presoo ya no pueden no ser muy grandes para propagarse desde el anular hacia la sarta de perforación. Esto es lDáIogoo a cuando un pez trata de nadar contra una corriente que fluye más r'pido de lo que puede nadar el pez. A mayor caída de pre ión a trav~ de la barrena, mayor es la velocidad mediante I barrena.

A partir de fun o ico de mecánica de fluido I caída de presión que resulta en flujo sónico puede r calculada para quier tipo de gas. A grosso modo se puede decir que cuando 1 presión corriente arriba de la banena es veces la ión se tiene inmediatamente corriente abajo de I barren, la corriente de aire a trav& de la barrena estlri en flujo SÓDico. eq. 7.14

El flujo sónico OCUITC cuando P

Si el flujo es sub- ónico, la presión de fondo puede sercalcullLda de la presión del standpipe con principios búic de mecánica de fluido·'. Es importante notar un peqlUño cambio en la presión del srandpipe reflejará un cambio grande en la presión de fondo. lna carda de presión a través de la barrena grande, representa un pequetlo cambio de presión en el standpipe cualquier cambio de presión en el fondo del

pozo. Cu&1do el flujo es upers6nico a vés de 1 barrena, IDO detectara ningún cambio de I presión en el standpipe mientras que el io anular comienza a emllaClln;lOl! (Fig. 7-51)

92

fU Derechos de autor :!(l(ll.

1)1 il~':11

I:nglne..:ring In....


• ••

Chapter 7 Hole CJealllllg. (Air and rlllllll Drllllll~ 1 La gráfica en la Fig. 7-51 describe el cambio de J!'CSión reflejado en el manómetro del standpipe en un rango de caídas de presión en la barrena. Mientras el auto de flujo aumenta, aumentañ la caída de pre i60 en la barrena y dificuJtará la detección de UD empacun' n o. Debemos poner mucha atención a los peqruños cambios tú presión t1l el standpipe y ¡respontkr 1áp~nJe.' Alta carda de p

6n en la barrena (PlIPo >2)

Aujosónico

ModIlada oafda de preIIón en la banMa (PlIPo (2)

-----------------------------------------------------------------------------calda de preIIón en 11 t.nww

•• •

.

----------------------------------------

---------lóndefondode

Presión detando del

ujero

ujero

la pre 6n en el fondo del ujero pelfora con lodo. Por lo que la carga y el empacamiento del espacio

pe pressure va. bottom hoIe p

re

de odo El aire no permite enerar una costra de lodo impameable, in embargo, alguno si existen. Por definición, refiere a lo sólid filtra del fluido de perforación mientras éste fluye b cia la una co tta de lodo expuesta. el aire fluid b ia la formación i la formación permeable. Cuando formación pemeable presión de formación es menor que la presión del pozo. Los sólidos obstruirtn los poros abiertos, no ob te 00 ialmente el flujo hacia la formación. La obstrucción crecerá en tamaño que entre el ritmo de de itaeión ,el ritmo de erosión. (V~ costras de lodo en la sección ocurra el equiJi de pegad por presión diferencial) Si no existe tumedad en el aire, la obstrucción puede ser muy del da. Si la hume d esta presente. la obstrucción empaca.'" y llegarA a ser grues y dura. La costra de lodo grueso y duro que se forma en las formacion penneables cuando existe humedad se I conoce como un "anillo

no

•• •

lodo". Si se tiene humedad. los anill de lodo también ~ formarúl amba de lo cuello de perforación o en L muy baja. Los aniJlos de lodo restringen el flujo anular y por lo zonas lav donde la velocidad anuJar lantO aumentan la presión de fondo. El increlDCliO en la p ión reduce el gasto de flujo y aumenta la temperatura. Si el gas está presente, el incremento ~ la temperatura y la presión pueden ser uJlCientes para comenzar un incendio en el fondo del pozo que pJede no ser detectado por un tiempo. Un incendio en el fondo del pozo puede cau ar la púdida de la sarta de perforación y provocará la necesidad de realizar una desviación del pozo.. Aún si el anillo de lodo puede r roto, formará gnu:des pedazos sueltos de esta co tra de lodo que serúl muy pesado para circularlos ala superficie. Si el anillo ~ lodo fue causado por humedad, entonces estos pedazo de costra de lodo serán "pegajo "y podrían pe entre f nuevamente para formar nuevos anillo de lodo. Eventualmente, la tubería puede llegar a pegarse en un empacamiento.

93

.•.

ODerecho de autor loo!. Dlilbert

1:110:111 CIIl1~

Inl


• Chapter 7 Hol

Cleanin~ (:\Ir und

FO:lIl1 Dr.lIlll);)

Lo anillo de lodo pueden detectarse mediante: •

Una pérdida del volumen de aire en la llnea de desalojo debido a una ~rdida de circulacIón parcial o

Paradas ..

• •

total. •

mpolvadas". Las partfculu de polvo se pegan encre sí y en 1 paredes. Un incremento peque o en 1 presión del standpbe.

Cuando se sospecha de un anillo de lodo, se deben tomar acciones rápIdamente para evitar empacamientos de la sarta. N bl. Una vez que se encuentra humedad. el anillo de lodo debe ser (avado COD UD exceso de agua. Agua y urfllCWlte se adicionan a la corrien de aire a I cw se le llama ". Una pequeña cantidad de humedad irve para cementar lo granos en la costra de lodo Ypara ero cario y mantenerlo compactados. Esto incrementa la resi ncia del puenteo. (Vúse lIICclnica de rocas en la sección de inestabilidad de gujeros) Agua dicionaJ tura el puenteo y la conviene en una lecbada. El gua que tura cubre los granos p 8 lu ricarlo y forzarl pararse. Esto debilita el pJenteo y pennite que sea fácilmente de gastado. Los urf: ctanle8 tambi~ ayudan cubrir y separar las partícl.l1as de polvo.

Desafortunadamente. 1 de agua adici das a 1 carga total de aire que debe cargar hacía arriba el pozo. El agua adici al pozo tiene el mi efecto q agregando los recortes adicionales en el pozo mú aire debe lel do para mantener un velocidad anular de fondo decuada. La experiencia ha mostrado que de UD 30 a 40% más del gasto de flujo es requerido un vez que comienza la niebla.

•• •

Si no hay más aire di ponible, entonces el ritmo de penetración debe ser red ido. Si se incorpora m ha gua. o i el agua de formación tbye hac' el pozo, el flujo puede comenzar a ser del lipo "taruga". T refiere a I separación del aire Yel agua en baches de agua Y aire. o causa severos gol de arriete a medí que 1 taru de agua van sal' del pozo. La velocidad anular de fondo es grandemente reducida y la inestabilidad del pozo llega a ser un problema.

nes1ab1ldad

(Fig. 7-52). Flg 7·52 T rugas

94

<0 Derechos de utor 20tll DI il~11

I.n!!1I1I:l·rlll~

In.:


Chapter 7 Holc Clcaning IAlr JIlU ~I\iltn Drllllll!!l Espuma esblble Si mucha agua fluye hacia el pozo. o i I limpieza efectiva del pozo, entonces el sigui

recortes o I

cavidades son muy grandes para permitir un

pL"O es convertir a un espuma estable.

Con la espuma table, existe uficieo líquido ¡:ara atrapar y rodear todo el aire en fonna de peque~ burbujas. El Uquido fonna una fase continua en la cual el líquido está en contacto continuo consigo mismo, mientras que la burbuj de aire en la fase discontiaua están aisladas unas de otras por el líquido. (Fig. 7-53)

La puma es UD8 mezcla de lfquido Y gas. UD Ifquido continuo forma una eslJ'Uctura celular que en psula lu diminutu burbuju de ¡as. La calidad de la espuma se refiere a la fracción del volumen de aire en la mezcla. La relación alta de aire a Ifauido es la calidad de esouma uW alta.

Flg 7

caldad de la espuma

La espuma es descri por SU "calidad". La c:aDdad de al volumen total en la mezcla.

puma

reflCJ"C a la relación en volumen de aire

Calidad de espum = Volumen de aire + (vaumen de ¡re + volumen de líquido)

eco 7.15

Si el aire ocu meno del 55% del volumen tora:, las burbujas f<>rmarán esferas perfectas que no tienen contacto un con otru. En punto. la realmente, solo es un líquido aireado. Una vez que el volumen de aiIe de 1 mezcla alcanza el 55%, l bw1>uj están en contacto con I otras y empiezan a defonnarse. Las wbuj forman pequeft bordes liaoos. donde están en contacto con las otras burbujas. Cuando la calidad se incrementa lD88 al" de 55%, las burbujas empiezan a tener formas polihedrales cuando están más jun y ita entre ellas. Las burbuj deben defonnarse para ocupar mú del e pacio entre ellas mi mas. Las burbuj no quieren ser deformadas. Fa su naturaleza, ellas quieren ser esferas perlecw. Asf es que su energía po . es mas ~a. (Una esti ~ la mayor relación de volumen área uperflCial que cua.lqu' er otra fo ). Luego, para deto basta un poliedro. la peUcuJ de las burbujas debe tensarse y su presión interna tic

que incrementan;e.

95

O Derechos de autor 20111. I )1111'1<:11

1.1l~IIlCClln~ IIll'


hapter 7 Hole C1canll g (,0\11

.1Ild "".1111 Drillll\~1

urna

VI_-Idad de l

Las burbujas antIo a los globo que tratan ~ tomar la fonna de una esfera. Si un cuarto es parcialmente llenado con globos, podrfamos caminar a trav6s de ~I poniendo los globos fuera de nu tro camino. Un recorte, avanzar por u camino a tra'tés de la espuma con menos del 55% de calidad de la misma manera. (Fig. 7-53A) Si tratamos de meter globo adicionales denU"O del cuart), los globos empezarán a deformarse. En e te punto, podríamos encontrar diflCul des para caminar a través del cuarto. (Fig. 7-53B) Los globos podrfan deformarse aOO si tratamos de ponerlo fuera de n tro camino. Eventu lmente, podríamos llenar I1n de globos en el cuarto, que no pudiéramos movemos a través de. (Pig. 7-53C)

--- O

•• • •• •• ••

-_O O --O ---- O O,-~

-

O

-:- 0

La viscosidad de 1 puma se incrementa con su c lielad. (Fig. 7·54) En el fondo del pozo, donde la presión es más alta. la calidad debe ser la más baja. Cuando la urna se mueve hacia arriba el pozo, la presión e reduce y el volumen de aire se incrementa. El volumen de lfquido se mantiene constante, entonces, la calidad d la espuma se incrementa cuando se reduce I presión. Si el aire se expande demasiado, se puede romper la puma en niebla. En este caso, el aire es la fase contmu rodeada de gotas de 19ua. (Fig. 7·54)

I

20 e e

11 LL

-!

t

Rog~de Ii

niebla

18

.m

~:

~

12

:

8

I

5

I I

4

---r-

-

Ji, /1

O

0%

20%

40%

60%

La vIIc:oú18d Incfenenta con la ClIId8d de la eepwna (de Rg1~

~j

II I I

I

80%

100%

• 1971'')

de la espuma

La viscosidad de I espuma puede llegar a ser b dez veces la viscosidad alcanzada con un lodo. Esto permite levantar y sacar puftados de recortes en agup-o con 30" de diámetro con espumas establ a veloci des anulares relativamente bajas. Las pumas e bies también pue n levantar cantidades mayores de líquido producido por 1 formaciones peñ Si I espuma rompe en niebla an de aJcanzar la superficie, pierde u visco idad y u capacidad de carrear recortes. U era de evitar esto, ínyectaJ trquido denU"O de I espuma. Sin embargo, i la calidad de la puma en la barrena es menor 55%, 00 pocbi levantar lo recortes desde la barren . Nuwro

objetivo es manejar lo. calidad de lo. espuma tal que djcha calidad sea al menos de 60% en la barrena y no mayor de 98% OJ el niple de lo. campana. Esto se alcanza limi superficie.

la expansiÓD de las burbuj

96

a travé de la aplicación de ContrapreslÓD en la

<D Derechos de autor lOO 1. Dnlhcll

rl1~II\l'l'rin,!!

111 .


• •• • •• •• •• ••

Chapter 7 Hule ClcaninglA'r i1nd

F<l¡Jln

Dnlltngl

E proble que la excesiva fricción anular y 11 p ión bidrostátlca, pued n comprimir una puma de caJi d de 98% a menos de 55%. Cuando I contrapresión es aplicada, esta comprime I burbuj aún basta mú cerca del fondo. Luego, mú debe ser inyectado para superar la compresión del gas debido a la fricción y a la con~ióD, Con llM combinaciál de controi de rltmos de inyecci6n de aire y lÚ/uUJo, y apl/CQIU/o una contraprui6n anular en la supeificí!, se puede manlenu llM calidad de espuTTUl apropiada a

lo largo del pozo. El efecto de I contrapresión sobre el aire de perfOlaCión puede ser vi to en la Fig. 7-55. En la Fig. 7-5SA. la ión es de 20 psi. Una unidad de aire cuantitativamente presión de fondo es de 500 psi Yen la peñlCie. la podrí ocupar un volumen 25 veces mayor en la u~cie que el que tendrfa en el fondo. En consecuencia, la velocidad anular podría ser 25 veces mayor en la §upecficie que en el fondo. En la Fig. 7-S5B, 500 psi de c ntrapresión bao 'do aplicados en la upeñlCie. Lt presión en el fondo es ahora de 1000 p ¡y I presión en uperficie es de 500 psi. Una unidad de aire cuantitativamente ocupari en superficie solo dos veces el volumen que tendría cerca de la barrena. entonces. RJ velocidad anular. solo ria el doble. Por incrementar I contrapresión al punto que la presión en el fondo es doblada, debe inyectar do veces el volumen de aire solo para alcanzar la misma vel 'dad en el fondo del agujero que tenfamo cuando no se habfa plicado la contrapresión. Se debe inyecllT boslanJe aire para asegurar que tenerrws uftciente

velocid4d para limpiar el fondo túl agujero, despuJs de que esta ha sido comprimÚÜJ por la combinaci6n de

•• • •• •• •• •• ••

frlccl6n y contrapresi6n. " ------.-----.-.---.----------------------. , , -------------------------------------------,,' --.-----.-.---.------------------aupd:lial-*--+-----+-~/,/ Presión auperflc

SOO~I

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------:::::::::::::::=:=:=:=:---------------------------------

Pr de fondo del agujero 500

=

psi

~

,, , ,. ,,

, ,,

,,

, ,,

, ,,

Velocidad

supef10r a fondo del

de la part

FIg 7

•• •• •• •• •

,/

--------------------.--------------------------------

VeIoctdlli anu r vs. profundidad

97

4)

Derecbosde autor 21KII.

()111I~'ll

r 11~lnccrlll~ 11l<.·


• ••

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

Chapter 7

Hole Cle:lIllflg ('\11 ;In"

J)nlllll~1

Este mismo razonamiento tambi6n aplica para espun.as, in embargo, con un difi i importan -la puma ~iene más dens' d que el aire. Cuando la perforación con puma, la densidad del Uquido debe tomarse en cuenta. Gran poRen Je de la presión de fondo debeR el efecto de . ~llíquido contenido en la puma. La locidad anular wnbi6n mucho menor con espuma. por lo que el porcentaje de presi6n de fondo debido a las perdi de fricci6n anular e menor. La pesi6n del pozo no di minuirá linealmente en el caso de I espuma como lo es en el caso del aire, aJ avanzar 1 espuma desde el fondo del pozo hasta la superficie. (Fig.7-56) La velocidad anular con espuma es nwco menor que la del aire o incluso que la del lodo. Un vaJor típico de I v ocidades anulares en la barrena para el caso de perforaci6n con tire estará en el orden de 3000 pies/min., el lodo estad alrededor de los 300 pies/min.• mientras que 1 espuma sen tan baj como 100 pies/mino Como mencionó previamente, I caJj d de la puma y la velocidad anular en la barrena debe ser rtlAmjada con una combo i6n de con p i6n y gasto de inyección e líquido y aire para mm una lim 'eza del agujero decuada.

La presión del pozo y por lo tanto, l. velocidad amd.. y11 calidad de la espuma son menos r debido a la influencia de! componente hidrosW.ico.

F1g 7-66 A1r va. 108m

i6n complejos son actualmente ~ calcular la presi6n de fondo, la velocidad y I calidad de la espuma desde mediciones de l supediciel9· Las compaftías que ofrecen el servicio de perforación con aire Yespuma usualmente proveen de estos programas.

Programas de compu

Como regla general, aire y líquido debe ser in~ectado al penetraci6n. Mayor contrapresi6n tambi~ sen plicada

umeotar la profundidad o el ritmo de

Debido al efecto hidro tático, hay una caída de pre i6n mayor con la e puma que con el aire. La presi6n a lo yor con la espuma. Aunque la pmi6n de aire e mayor, los requerimiento del volumen largo del pozo sen de aire son mucho menor con la espuma. El consumo de ;ombustible del compresor es su tancial mente menor con la espuma que con el aire. Para optímar el co u.no de combustible. la contrapresión es usuaJmente reducida aJ mantener una calidad de puma del 65% en la barrena y 95% en I superficie. te la perforación coo axuribuye ligeramente a la estabilidad del gujero. El Un presión grande componente de gu de la espuma y niebla puede reduci' la estabilidad del agujero ligeramente. por lo que el componente J{ "do de 1 perforaci6n con niebl y espuma puede ser l.ratado para minimizar la inestabilidad del agujero. T bi~n los componentes líquidos deben se¡ compatibles con los contaminantes de perforaci6n..

98

l'II:II11

ü Derecho de autor 20t)).

[)f1I1~11

I 11~"IO:~fJn~

11'k:


•• •• •• •• •• •• •

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

Chapter 7 H I entJra&aa d ft

CI~aning (Air Jnd

Fllil,"

Onlllllgl

de form8dón

Generalmente, I perforaciÓD coa aire y puma e un operaci6n bajo-baJaoce. Lo fluidos de formación son ia el interior del pozo d\Dllte la perforaci6n. Estos flujo de entrada complican I como flujos que fluyen co . Las entradas de gas pueden umentar la calidad, posiblemente rompan la espuma y la conviertan en de Irquido pueden disminuir la caJidad y aumenta la presi6n de fondo. Las entradas de niebla. La entra gas pueden ya sea aumentar o disminuir la presi6n de fondo. Si 1 pre i60 de fondo es dominada por el componente hidrostático de la e puma. una entrada de gas reducid I p i60 de fondo y umen la calidad de la urna cerca de la barrena. Si la presi6n de fondo estt domin por el c de fricción, una en de gas puede aumentar la pre i6n de fondo Y disminuir la calidad de I puma cerca de la barrena. mien ' aumenta la calidad en superficie. Las entradas de agua o pueden detJ~taldas para I caf d de espuma y el sobJ:epe:so

el

la superficie mediante el monitoreo de I línea de

lida

Si exi una entrada de , se debe inyectar m Ifquido. También tiene que inyectar más ire para manten r I calidad en la ba.rren . Si se encu nlla una entrada de aceite o gua, se tendrá que inyectar m s aire y surfaetaote.

marid

.1.

Adicionando bentonita y/o polímeros soluciÓD jabón, rcalizaremo una espuma mAs rígida. Esta tendri , , alta Y move como flujo tapón lbtro del anular. Las espumas rígidas son más efectivas a bajas calidades de la puma, tal como lo es justo mi de la barren .

Lodos all1NKlos

Lo lodos

dos son cuando deseada una reducci6n de p i6n en el agujero. Ya sea que se bombeado aire dentro de la circulaci60 de fluido o introduciendo el aire en alguna pane del anular entre I artas de 1 tuberías de reve 'miento. Como cm las espuma y el aire de peño ci6n, la compresibilidad del aire podri causar que la velocidad anular fluchle. A diferencia que la perfora i6n con aire y espumas, el mimo de tran porte de recortes es esencialme1te el mismo que con perforaciones con lodos -al menos hasta qu el aire exceda el 55% en volumen.

En 19una parte del anular, el fluido aireado pue4e convertirse en puma. Siendo que la cap cidad de acarreo con Uquido' era uficiente para acanea.r los recortes, con la espuma también estaría bien. Sm e 80, esto tiene el ri go de que la mezcl se rompa en niebla cerca de la superficie. Si esto pasa, tendría e insuficiente capaci de acarreo cerca de la superficie.

99


•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

Chapler 7 Ilole Clcul1l1lg

R

um n

Cu ndo

--------- ----

------

problema de 11m

d

a uJ En pozo verticales, lo proble del reciclo de los agujero generaJmenle loman I fo recortes. Esto es parecido a lo que ocurre con lodo de ja densidad y .a viscosidad con baj veloci anulares. Estas circunstancias usualmente oc en el gujero uperficial de di4metto grande. Pueden ocunir de perforación o probl tamb' n a lOS ri cuando I del pozo son ÍDel$WJtles.

En pozo direccional problemas de limpieza de agujero siempre pueden anticipados. Lo proble de limpieza de agujero serin peores a bajos tos de flujo y con lodo de baja o alta viscosidad.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Lo problemas de pegaduras de tubería y dcmunbes de I paredes, generalmen aparecen cuando se a la sarta del pozo. (Fig. 7-57) Cuando el problema es ~ de una severo, pueden aparecer foto conexión cuando I bo esún a das. Si ex' ten grandes p' de detrito o grandes cantidades de rec recic un tre excesivo puede hace la primera panda para una pen:ib'do cuando conexión,

--..-----'-=-'" .-.-.-.-.-.-

-------------------------------

Flg 7-sr Empacam nto

100

.) Derechos de autor

~(KI1. 1>1I11~1I l·nt.:IIll"l'rlll~ In'


•• • Chapler"7

r •

11 le Clealling

dura de debido a I problemas de limpieza de agujero. se deben evitar I 'eza del agujero. F.o genen1:

Mantenel' un ritmo de flujo adecuado -especialmen en pozo direccionales. o Un imple regla genera.I para po20S vertical : La velocidad anular debe se dos veces el ritmo de asen o

Otra regl general: 1000 gpm o nW son necesarios en agujero de 17W·. 750 gpm o mis en gujero

o

iento de lo recortes.

12W', 500 gpm o más en gujero de 8~".

Lou, Bem, Champter, y K.ellingray de BP Amoco han producido un juego de sencillas cartas para ayudar a escoger los ritmos ck flujo en pozo desviados.~ Es cartas asumen rotación totaJ de l tubería y están basadas en la perforación típica del mar del norte. (Incluidas en el a~diceA).

•• • •• •• •• •• •

o

Si circula fuera del agujero en ID agujero con Itos ,"guJo . es importante circuJarlo al mismo g to o mayor que el gasto QO que se perforó. C de recortes se deslizaran bajos de circu1ació y c do la circul ioo parada en pozos con ángulo entre 30 y 65°. fuera del gujero en un agujero con alto ángulo. o debe circuJar a gastos reduci

o

Sie pre prudente circuJar l ú' tres paradas del fondo. Esto se hace no solo para prevenir q la banena tape.' para gurar que no se va I enterrar la barrena en los rece y VI empacar cuando circul ión comience. En agujeros de ánguJo altos. circular a completos para evtar que I capas de recorte deslizándose en los ángulos

moderado . •

Controlar el ritmo de penetración. La limpiaa del gujero llega dificultarse al aumentar la carga de recortes en el io anular. debido aJ mo iento del perfil de flujo lejo de la pa de recortes.

Detener I perforación cuando I coodici rece.. lIe a un problema. adicionar

del gujero

f lo dicten. Si la limpieza del gujero

aJ anular solo empeorará el problema.

Planear vil' de limpieza. Esto desplazará lo recort pegado en la pared, perturbará l recortes. e indicarán q~ tan exitoso h sido nuestros esfuerzos de limpieza del agujero.

Circular el agujero limpio antes del POOH Ycircular los recortes lejo del parejo de fondo (BHA) de h r una conexión. Maximizar el movimiento de la sarta cuando se circula para limpiar. Usar la rotación de la tubería en pozos desvUdo para perturbar I capas de recortes.

Man

Usar barridos altamente viscoso para po verticales. y un combinación de barridos de b ja visc i y entonces alta viscosidad Y alta deosi d para pozo direccional . Los barrido de alta podría tener el patrón de flujo ea flujo tapón. Esto e efectivo en pozos verticales. pero, visco i bani de ta viscosidad por sí solos no n efectivo en pozo direcci ates. (Esto es por que los de v i · des pueden ca que el flujo diverja desde la capa de recortes. flui especial i el barrido tiene tiempo pan mezclarse con el lodo adyacente tal que el régimen de flujo DO flujo tapón.)

No míen

Minimiza ti mpo de conexión a tta~ de

Establecer Ifmi bre ten ioo. o quemn jalar muy duro dentro de un empacamiento de m que la no pueda Iibcradl con un movimiento descendente. Lo más fuerte que jalamo lo más agrietado que será el empacamiento. Es mejor "caminar" a través de la capa de recortes en pequefto incrementos de sobre tensión. Cuando se encuentra un obstáculo. jálelo un poco. asegurando que el movimiento ~ libre h e bajo. lego. jalar un poco más duro y regresar otra vez para a gurar que el movimiento descendeDte sigue libre. Este proceso se repite basta que se ha

I

prop'

adecuadas del lodo. Se

un rel

capas de

ión alta de PVIYP.

much ividad con el tamaiio o tiempo entre barridos. Esto es posible empacando se bombea un barrido. especialmente en ,"gulo mode d inclinación. mejor planeación y organización.

101

{)Derecbo

de

utor2(Xll.OIII"crtl.ll~1I1lcrt"~lnc


•• •• •• •• •

•• •• •• •• •• •• • •• •• •

•• •• •• •• • •• •• •• • •• •

Chapter 7 Holc Ck,lIllng pasado el obsúcuJo o se alcanzado el Ifmi de ¡al do. Se debe establecer un límite de sobre tensión hecha por el encargado en lugar del perforador sobre pennitido de mm que una decisión puede que tan duro jalar dentro del empaquetamiento lOtes de salir o tratar alguna otra co a. •

Monitorear las tendencias de Limpieza del agujem. Registre lo pesos de rotación libre, peso colgado, peso muerto, torque para lej del fondo Y en el fondo y I presion de circul ción. La mejor mane de estar lej de l proble es mirar l primeras seftal de alarma y tomar las &ccio correctiv que el probl salga de las manos.

tre Y bs ritmo de retomo de recortes para momtorear la Evaluar las tendeoci de torq y limpieza del agujero. tendeoci podr1ar manito por el perforador antes de cada conexiÓD. Un ingeniero de pozo puede preparar una boja de cálculo para monilorear la reducción de volumen del si roa activo. Converg . y 've . de la tendencia real contra la tendencia esperada da indicativ de I limpieza del gujero. Por ejemplo, una reducción del torque circulando lejo del fondo indicar que el agujero carpndose con recortes.

• •

altos úgul de incl inac 1m. io apretado durante los viaje o conexiones. Entender La limpieza del ~ero, conlleva a Vl j ,menores escarias, a optimizar los tiempos de circulación y m imizar l ritm de peneaación. El primer v' je limpIador, mas I tendenci conve o divergentes indican cuando ~uiere el siguiente viaje.

Escariar en pozos Regí trar cualquier

El perforador debe s' mpre estar iente de donde u BHA (aparejo de fondo) con respecto a la geometría del ~ Y l lu probl oonoc. Es probable el empacamiento de los cuello de perforación cuando por medio de doblez pata de perro o en un agujero de calibre total, justo sobre una gran sección Lav da. Conforme los cuello de perfo ción pasan a través de un doblez palO de perro, los cuellos de perforación aran recortes y cavan enfrente de ell . Esto detritos son empacado juntos donde I barrena y los cuellos de perforación son forzados canta I puede del agujero. (Fig. 7·58) Un carta li ogrtiica con tendencias de perforación y re . tro de calibrador podría estar disponible en el piso del equipo ante de realizar un viaje. Lo perforado ¡Ddrfan arra trae UD modelo de papel del aparejo de fondo (BRA) a través de La de cómo se jal 1 barnna para anticipar po ibl problemas. (V6ase Pig. 13J Y la discusión acompaft te sobre monitorizando por tmdenci s)

-------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------_._._-------------------------------------------_._._-------------------------------------------------------------------------------------------_._.-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -- ---------------------------.-._---------------------------------------------------------------------.-...---.-.-:.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-. ----------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ambos empacamíento y rencIaJ con más probabl.. de ocurrlr en los dObIeoes de patas de peno debido • tu 8" 8 cargas de los

pegadura

lados.

de perro

102

r.)

Derechos de autor

21101.

I)IIII~II I 11!-'111l:1:11II:

III~


•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••• •• •• •• •• •• •• •• ••

Chapler: H

le Clcalllllg

La cuadrilla del equipo debe estar alena a I ftaJ de alerta de una deficiente limpieza del agujero. Muchas pe de la debido a la' ufic' te limpieza del agujero. m tendencias de via' Y perto i6n m bo an de q 1 ro emp' a pegar. Las seIlaJes de peligro obvias son: •

Regreso insufICiente de recortes para el rimo de peneuación.

• •

Regreso erritico de recortes. Mi! sólidos de lo nonnaJ ieodo removidos gua abajo por I temblorinas (entre más tiempo que se tom UD recorte hacía uribt el pozo, más será quebrado en piezas menores).

'dad ica. en ~I peso del lodo que saje. contenido de arenas o sólidos de Un increrneo en la vi j gravedad. (C\w1do un recorte quiebren en pequeñ y menor piezas. el equipo de control de sór y no puede removed en u mayoría).

Las t.endeoc· (Fig.7-59). •

de una defici

te limp'

del

asu.ero que pueden ser observadas sobre la geolografIa son

de conexión: Un incremento en el sobrej 6n fuera de los deslizamientos y una pre ión de oleaje aJ iniciar la circulación. Los reco han asentado alrededor del aparejo de fondo (BHA) Y como lev de I deslizami lOS y/o arrancamo las bomb ,empezamos a realizar empacamiento,

Tendenci

o

o Un incremento en la ióo de banbeo quebrar la circulacióo. Cuando el anular está c con recortes. la diferenci en presión hidrosática entre el lodo limpio dentro de la de perforación y el lodo lleno recortes en el anular se incrementa. •

Tendenc'

en la perforación:

o

Un incremento lineal en I presión:le I bomba. Cuando más recortes son sumados al anular que lo removido la presión en el fondo del pozo se incrementa. Este incremento ocurre al mi DIO ritmo de la obrecarga de recorte • el cual es normalmente estable. Esto es importante para no confundir tendenci de presión normal debido al incremento de la profundidad con la brecarga por recorte. El perfo dor debe e lar familiarizado con las tendencias normales ormales. para poder detectar las ten neia

o

Presión en la bomb errática. El reciclamiento de la capa de recortes de deslizamiento o de extremo de recortes está inteneion do empa la sarta en este punto.

o

Un incremento en torque y , Torque y arrastre empiezan ser más errático . El crecimiento de recortes eventuaJmel empieza a interferir con el movimiento de la tubería.

o

Decremento dual en ROP. El inaemento en la presión en el fondo del pozo, incrementa la res' tencia puente de 1 rocas 4e la formación que se tá perforando y por lo tanto disminuye el ritmo de peneaación (·fÚSe Mednicas de Rocas).

103

v

Derecho de autor 21)( 11. DI i1h',

1.llg1Ilccflll~

In'


•• •• •• •• •

•• •• • •• •• •

hapter 7 Ilole •

killllllg

Tendenc' durante el viaje. o Limpiar. Conforme 1 ~ como un pi ón. El po

o

o

em can juntos alrededor del aparejo de fondo. actúan la suficiente cantidad de fluido para que la sarta de perfi ióo míen J1emueve acero del pozo. La limpieza también se increrne con un incremen en l viscosidad plwica. Si la sarta de pelforacio ~ bom do de saJida. puede experimenJarse pisloneo de la sarta. to es cuando presión pada ~jo de la barrena empieza a bombear o "pistonear" la de peñ ión fuera del agujm>. Un poco o todo el peso de La sana podría se desap2lJ"eC:eri. En extremo!, La sartl de perforación mueve h cia arriba, aÚD cuando La Hnea de perforación ~ floj . Ento 1 tendenci de sobrejalón empieza a enmascararse. Arrastre ucuivo o errdtico: Los reortes son umuJ alrededor de los cuello de perforación y la e interfieren con el movimiento de la tuberfa. Los "espacio estree "pueden diffci para localizar. ignificaodo que las restricciones no son cionará . Las conglomeraciones de recortes o capa de recortes son empujadas a lo largo fuera del camino. Los lugares con restricciones del agu}-...ro y ocasionalmente empuj de perro Yliento para chav son estacionarios. debidos a los doblec Torquc

Presióo

•• •

•• •• •• •• •• •• •

7-5V Tendencia de Geolog

fr. por pobre

104

••

mpieza del aguiero

) Derechos de autor

~tll) 1. ()1I11~11 r:n~lIl:cnn1!

In..'


•• •• ••

Chapter i H le Clealllllg ProcedlmI4!ntc)S

11 Prt

AccIón

tipo de empacamiento re-4lStalecer la drmlad rc::usores rta.

••

•• •• •• •• •• •• •• ••

Presión da podría empujar la barrem m dentro del em camiento y hacer a situación aún peor. También, desearemos mover b ia jo y el efecto de pi toneo podri reducir la cantidad de fuerza descenden di ponible. Se aplica ba,a presi6n para re-establecer la circulaci6n una vez que se tablece el movimiento.

Se plica torque para ayudar establecer mo..uniento y circulación en la tubería,

Lo ~o están moviendo hacia abajo y son uftado uno a otro cuando la tubería se mueve to, la mejor direcci60 para el movimiento de I tubería es hacia abajo para haci arriba. Por lo red ir I fuerzas de cuñamicuto. Si el movimiento descendente puede ser establecido. normalmente el empacamiento afloj se puede re-establecer circul i6n y el empacamiento puede ser roto con circulación y movimiento de tuberú,

: Mucb empacamientos ocunen mten se mueve I tubería hacia arriba. En agujeros con gul, in embargo, puede ser posl q el empacamiento ocurra mientras se corre dentro m~valo hacia arri no hacia bajo. del pozo, en udir con I carga rMxima del vi ~e si le¡ percusores tjn sobre I sarta. Se debe usar el torque cu' y de acuerdo con las recomendaci del manufacturero de los percusores. ÓD y ión son tooees. nunca uda bacía arriba mientras se aplica . hacía abajo mientras suministrando el torque máximo. Lo esfuerzo to . (Esú b' to y no comp ¡vo DO n dtivo). Si la ti en el fondo. como puede cuando e tán haciendo conexiones con un top drive. solamente plique torque y baja presión de ~mbeo. Tratar de levantar la tubería gradualmente. Si las alertas de peligro indican que el riesgo de cmpac micuto está cree' ndo. se debe considerar sacar un tubo y ID de cer una conexión para cuidar que la barrena esté fuera del fondo mientras se hace la conexión. Un vez que la circulación es establecida. el agujero debe ser limpiado antes de comenzar de nuevo la perforación o el viaje. o Barri visco son bombeados eJ pozo verticale y una combinaci6n de barridos de baja y vi o idad! alta deos' d en pozos desviado . o Barridos de baj viscosidad con wfaetantes y lubricantes pueden requerirse tanto cu pozo verticales como en lo desviados i DO logra avanzar pronto después que se reestablece la circulacióo. o Ole que el problema DO ha ido uc hasta n libremos del empacamiento. Los recortes q el empacamietto deben r circulado fuen del pozo o volveremos a de pegaduras ot:a vez. I probl al

p

Si la prim comprob

m

ceión no es victoriosa. hay un gran número de otras técnicas que han sido

er exito

105

(() Derechos de autor 2(){J1. J)lllh~Jl 1 Jlglnl:~llIl~ Inl


Chapter 7 Hole Cleanlllg trecu

el

Una t6:nica que esrj ganando popularidad es el uso de herramientas de • d 21 Estas bemmúen im n energ:í en duraderas resonantes por cable de ero a lo punto de pegad en . Esta vibraciones quiebran y "f1IJidizan" 1 rocas y los detrito cerca de la sarta de pedoraciÓn. La sarta de perforación también se dilau y conttae, lo cuaJ, además, reduce las fuenu de fricción.

La vibración resonante en tuberías puede impartir su IaDcialmente más energía al punto de pegadura que cualquier medio meánico convencional, como el cudir. Pedazo grandes de detritos o lientes son rotos en partículas granulares son excitadas por 1 energ{a pequeilos granos que luego son 'lIuidizado ". Cuando vib ional, estas orman en un material parecido al fluido, lo cual pennite a lo objeto pasar través de ello como ello podrían pasar a través de un Uqu.do. Esto puede ser muy efectivo en empacamiento debido aglomeración de recortes (capa de recortes) o sellado de recortes. Cuando los granos de 1 rocas son ''f1uidizado est podrían moverse fuera de I juntas de las herramientas en lugar de empezar a acuñarse entre la sarta de perforación y la fonnacióo. ti

yean Otra t&:o'ca ( en ración) incluye jaJ b ta que algo se rompa y bombear b ta que algo se rom Algunas , la sarta de perforación puede ser )l a trav~ del empacamiento. Esta DO debería ser nuestra primen opción, por que jalu dentro del ieuto, tiende a empacar aÚD más a los detritos y solo nos pega coo nW fuerza. Si todo lo anterior no falla. iD embargo. podrla ser posibles jalar la tubería a través del empacamiento i la sarta de perforación resi te todlvfa. El perforador, debe ser conciente de que tanta tensión puede aguantar su sarta y no exceder este límite.

•• •• •• •

A veces, la sarta ha ido jaJ da exitosamente con tensió mayores de la anunci da fuerza máxima de 1 sarta. Esto solo puede r hecho i uno esú di o a descaJtar alguna parte de l sarta dadada. Estar conscientes probabl q ocunan en I porción superior de la sarta, la cual puede que las fallas por le ión ullar en una de gran taIIlIfto y movimi violento en la upelfteie cuando sal~ la cubería. Recuerde también. el esfuerzo de teo ión y esfuerzo de torsión son ditivos. Tener la ceneza que no se esÚl plicando to ión a la mientras se jala cera de su límite elAstico. (Vúse la fonnula de carga combinada en a~ndice B) A veces es posible "empujar" la lobeóa fuera del guje:o con las bombas de lodo. Esta no debe ser nuestra primera opción. por que la presión bajo 1 barrena tiende a pi tonear I sara dentro del empacamiento, empeorando el probl Si la formación bajo el empaami to es suficientemente competente para aguantar 1 presión. puede posible 'l>i onea(' lo detritos bacia arrib del pozo. Esto tiene el mismo efecto que si se moviera para abajo la nabeñ . Está ~ a veces da cuando la barrena está en el fondo.

T'cn

de

Otra forma victori a de liberar la tubería de lo m'lpacamientos es levantar la tubena arriba del pw1to de peg wa y de e la tubería peg cm la robería lav dora. Esta técnica de pesca solo será victorio o condicio que propiciaron se pegará la son corregidas antes del lav o obre la tuberí pegada. longirod d la wberia lavadOTB debe cuidadosamente eleccio con pect.o la causa del em cami lO por otros mecanismos, tales como pegadmas diferenciales y geometrías de pozo . Un percoso d tambi~n puede ser in taJado justo obre el punto de pegadura despu~s de recuperar la tuberla. Esto es generalmente empleado si no se utilizaroo percusores en la sarta de perforación o si estos fallaron en su operación. 106

••

li)

Derechos de autor 2(10 l.

J)rJlI~11 l:n~lIln'f1n~

In.:


Chapter;

11 le

IC'llllllg

NoIMnclatura

AV ECD

de f

9

HCR

He... H

K

= = = = = = = =

M

MTV MW

n PI Po PV

v V. Ve V.

yp "(

9 Pe: pr 't 't()

ero

Momento

= = = = = = = = = = =

= =

= = = =

Velocidad mrnlm de tran porte P del lodo

fndfce de flujo

Ión dentro de de perforación j to por encima la barrena P Ión fondo d I pozo f ra de a sarta de perforación Vi d pl8!otiCa V d prom . por encm de recortes V loe d V deJ recorte Ve de Immiento Pr

Pun o d cedencia

Velocidad cortant pecrfica Ida de rzo cortante en gra!.tos de rotación Den del recorte DerlSfd¡~ del fluido rzo cortant Eaf rzo de cedencia a una velocidad cortante de cero

•• •• •���

107

() Derechos de autor 211111.

1), ¡))¡I:rl I ll:;ill\;Cllllg In


•• •

Chapter 7 H le Ckaning

•• •

•• • ••

Pru

unte dlm nto d IImpl

ele guj ro

l. ¿Qué es la concentr ión de recortes volumélrico ? (E . 7. J. pg. 6) 2. ¿Qué es la !elación de lranSpone? ¿Qué dos enfoqu ayudan incrementar la relación de transporte? (Ee. 7.2. P . 6) 3. Relacione 7 factOres que ejercen influencia sobre la limpieza del agujero en un pozo vertical. (Pg. 7) 4. ¿"Cuál f: ctor ejerce más influencia sob!e la Telocidad de deslizamiento del recorte? P 5. ¿"De qué modo afecta la limpieza el perfil de flujo del agujero? (h '.7 . 7- r ) 6. ¿"Qué queremo decir con fras tal como "égimen de flujo" y perfil de flujo? (f I '. 7. pg. 51) 7. ¿Que el punto de cedcnc' ? (Fig. 7- 8. p . _~) 8. ¿Qué on as unidades para medición de un pmto de cedencia? (p . 5 9. ¿Qué es la viscosidad pi tica? (Fig. 7- J2. p~. ) 10. ¿De qué modo afectan la limpieza del agujero el punto de cedencia y la viscosidad plástica? (Ft .7· pg.51) 11. ¿Porqué se desarrolló el modelo de la "ley de potencia' por esfuerzos cortantes? 1-1 . 7

e .7.8 p . 6 12. ¿Qué es endelgazamiento por esfuerzos cortlllt ? ¿Qué cumple por no otros? I P

-7

71 )

13. ¿ De qué modo afecta el ritmo de penetració al perfil de flujo y nu tras e fuerzas para la limpieza del agujero en un pozo vertical? (F . 7· 15, P . - ) 14. ¿ De qué modo afecta La ro ión y excentricldad de la tubería al perfil de flujo y nuestra fucna papa 1 limpieza del agujero? (FI .7-1 7- 17. r .60) 15. ¿Dé d razones por las cuales la limpieza del agujero es m difícil en pozo direccionales. (P .61- 70) que ejercen influencia s re la limpieza del agujero en un pozo 16. Relacione 1 facto direccio . (Pg. 2) 17. ¿A qué ángulo empiezan formar las capas ce recortes? ( i . 7 1). 7 2() p...' ( _ I 18. ¿Qué efecto tiene el ángulo del pozo sobre la altura de 1 capas de recortes? (h '. 20. I

6 ) 19. '"Qué es

•• ••

tamiento de Boycott? (Fig.7-2 P (4) 20. ¿ Porqué deseamo flujo laminar en 1 secciál vertical del pozo pero flujo turbulento en la sección horizontal? (Fig. 7- 26. P . 69) 21. "Po qué disminuirá nuestra velocidad anular en 1 ección horizontal cuando incrementarnos el peso del lodo? Fig. 7- 25. 7- 29. P . 73) 22. ¿Porqué mejora la limpieza del agujero un iJJ::rcmento de cendencia en un pozo vertical pero perjudica la limpieza del agujero en un pozodire<x:ional? (Fig 7 26 7 7 r h9.""'¡ 23. ¿Porqué d eamo un lodo de endelgazamier.w por esfuerzos cortantes alto en la sección de ángulo alto del pozo? ( Ig. 7-28. P .72) 24. ¿Ejerce influenc· el ritmo de penetración o)re la altura de nuestras capas de recorte? h'. 7-_9. pg. 73- 74) ( fe la ellamañ de rore .1 cuall 'n dedo 11 n.. 11 film lo demá la capa de recon no cambiará. 25. Si aumentam nuestro gasto de flujo mi tos perlorando con un motor de fondo ¿porqué no se aumentará 1 velocidad anular en la ecciál horizontal? (p ~ 7_ 7 ) 26. ¿ Qué es la relación entre 1 altw'a de la pade recortes y el espacio libre anular alrededor de la barrena yel aparejo de fondo (BHA)? tri . 7· 34. P . 76)

108

.'J Derecho de autor 2110 I Dlllhcll

J.1l~1I11:cnllg

In..:.


Chapter ~

Hole Clealllng

mecanismos de transportede recorte . ( ig.7- 7 a 7-)9. pg. 7 . mo de transporte más dicaz? (Pg. 79) 29. ¿Es probable que teodremo un transpor.e de recorte tipo uspensión en la ección horizontal? (Fig. 7- 40 pg. O) 30. ¿ De qu~ modo puede el monitoreo del volumen uperlicial alertamos de la existencia de grandes ca de recortes? (Fig. 7- 35. g. 77) 31. Cuándo se cuden limpi L trembolius despu~ de la circulación a la profundidad total (ID) ¿ es egw'O asumir que la sección de ángulo alto del pozo está limpio? ( I . " 40. pg. 80) 32. ¿Porqu e requiere velocidad rotacional del umbral para desplacer las capas de recortes con la tubería de perforación? (Fl . 7- 43. p,. 4) 33. ¿ De q e o p eden 1 datos PWD útiles para la determinación d cómo van nuestros esfuerzo de limpieza? (Fig. 7- 44. pg. f4) 34. ¿Porqu~ es 1 perforación con un medio compresible. tal como aire, tan diferente que perforar con un medio no compresible, tal como Jodo? (Fig. 7 48. P . 89) 35. ¿A que e refiere la calidad de la espu.nu. y de que modo afecta la limpieza del agujero? (Fi 7- 3. 7· 4 P .95) 36. ¿Porqu~ necesitamos administrar la contrapresión mientras perforando con aire o espuma? (Fig. 7·55. P .97 37. Bajo cual condiciones podemo espera- ver problemas con La limpieza del agujero? (Pe. 27. Relacione l

28. ¿Cuál m

) 38. ¿ Qu~ podemo hacer para prevenir pro~emas con la limpieza del agujero? (P ~ J U J )

39. ¿ Porque es más probable que realizaren:os empacamiento en una doblez pata de perro? ( 7- 8, P . 102) 40. ¿Qu~ on l sefta.les de alerta que probablemente veremo i no estamo limpiando aden.adamente el pozo? (Pg. 105. Fig."· 9. pg. 1(4) 41. ¿Que primer 'óo tomarem in empacam debido a un problema con la limpieza del agujero? (P . 105 42. ¿Quéon gunos de los proa:dimientossecundarios de liberar que poderno tratar? 105)

109

ü Derecho de autor 2001. (),ill""ll I flgllh.:cnl1~ 1m:


Chapter 7 Hedc Ckanll1g Bibliografía

•• ••

1)

Slfferman, T.A., My rs, G.M., Haden, E.L. and WaJl, H.A: "Drill-cuttlng Transport In Full ScaJe Vertical Annu ,J. Petrol Tech. (Nov 1974)

2)

W lIams, C.E., V Bruce, G.H.: "carrylng Capacity ot Drl n, Muds" Trans. AlME (1951)

3)

Becker, Thomas E., V Azar, J.J.: "Mud-Welght and Ho8-Geornetry Effects on Cuttlngs Transport Whlle orilUng olrectlonally" SPE 14711 (Ago 01985)

4)

GraV, George A., Y Dartey, H. C. H.: "Composltlon and Properties of 011 Well orilllng Fluid's" fourth edltion. Gulf PubHshlng CompanV (1980)

5)

Yue n Loo, Bem, P.A., C mbers, B.O., y Ke! ngray,o.S. -Slmpl Charts to Determine HoIe Cleaning Requirernents In Devlated Well ·IADClSPE 27486, 1994IADC/SPE ori ng Conference, Dalias, Texas (Feb. 1994)

6}

P trick Kenny, EglI Sunde, y Teny He~I: "HoI CJesnng Modeling: Whafs 'n' Got to do wlth lt?" IADClSPE 35099,1996 SPEIIADC Drl 9 Conference In New Ort LA (marzo 1996)

7}

OktjnI, Slavomlr S., Azar, J.J.: "The Bfects of Mud Ahedogy on Annular Hole Cleanlng In olrectional Wells· SPE reprint rIes no. 30 "OIrect1ona1 O IIng" (1990)

8)

reo Aasl: "Hale Cleanlng In Larga, Hlgh-Angle W Dalias, Texas (Feb. 1994)

9)

GuUd, G.J., Tom HI and Assocl ,W , I.M., Y Wa borg, M.J.: ·Hole Cleanlng Program fer Extended Reach W ti' SPEIIAOC 29381, 1995 SPEIIADC OriI'ng Conterence In Amsterdam (Feb 1995)

ocres" IADClSPE 27464, IADClSPE orllllng Conference.

10) Ford, J.T., P n, J.M., Oyeneyln, M.B., Erhu Gao, y Ztrrough A.: "Experimental Investigation of orilled Cuttings Transport In Incfmed BorehoIes" SPE 20421, 65th Ann. Ta. Conference of SPE in New Orleans (Sept 1990)

•• •• • •• •• •• •• •• • •• ••

11) Slfferman, T.R., y Becker, T.E.: "HoIe CI nlng In FuII-ScaIe Inctlnated Well bares" SPE 20422, 65th Ann. Tech. Conference of SPE in Orleans (5ept 1990) 12) E 00, M.o.J., ,J., Y Riley, G.J.: "Optlmlzlng HoIe CI aning by Applicatloo of a Pressure While orilling Too'" SPE 37612,1997 SPEIIADC orlUlng Conf rence In Am 6'dam (Marzo 1997) ng, L.J., y Walton, I.e.: "cutting Tran&pOrt Problemsand SoIutIons In Collad Tublng orilllng· IAoC/SPE 39300. 13) L 1998IADC1SPE O· ng Conference In O lIa Texas (Mano 1998) 14) Mee 00, A.C., Ouigley, .S., zamora, M., y SI t r, K.S.: "Effects of High-Speed Pipe Aotallon on Pressures In Narrow Annulr SPE 26343 pre nt at the 1993 SPE Am. Tech. Confel'90C8 and Exhlbltlon In Houston (Oct 1993) 16)"Tra 1 g to Reduce Unecheduled Events·

pre-spud tralrlng course dev Ioped and owned by BP Amoco. (1996)

16) Supon, S.B and AdewumI, M.A.: ·An Elcperl Operation·, SPE OnU. Eng. (Marzo 1991) 17) Lyons, W.C.: "Alr and Ga DriIUng M 18)

, Gutf

n

Stud} of the Annulu8 Pressure drop in a S1mulated A1r-orllllng

Publlshln~

tcheJl B.J.:"Test Data FID Theory Gap on U ng Foam

19) Krug, J.A., Y 1972)

Co (19M) a orllling fluid", 011 and Gas Joumal (Sept. 1971)

1, B.J.: ·Charts Help FInd VoIume, PrESSUre Needed lor Foam orl Ing" 011 and Gas Joumal (Feb

20) Guo, B., Mlska. S. y Hareland, G.:·A Simple Approach to:>e erminatlon of Bottom-hole Pressure In Directlonal Foam orill;ng-, at the 1995 ASME Energy and Envirormental Expo 95, Houston TX (Enero 1995) 21) Buck Bemat, Henry Bem t, Vbratlon Technology LLC 5'reveport: "Mechanical Oscillator Frees Stock Pipe Strings U ng Reson nce Technology" 0iI and GasJoum (Nov S, 1997) 22) HopkIn , e.J. y ring, R.A.: .ReducIng the Al d Stuck Pipe in the Netherlands· Papar SPElIADC 29422 ed at 1995 SPEIlAOC Dril g conf. nce, Arr6terdam (Feb 1995) P

11(

<D Derechos de autor }OO l. Drilocl ( I:nglllcl'ring In.:.


n

Capftulo 8 bl d d del AguJ ro IntMucclón

La ineslabilitúJd del agujtro tS rtsponsablt por 'a clast m4s gravt de pegadura dt tubtrla. Cuando el

emp camiento

debe l colapso del gujero y en veces perdemo nuestras herramientas y tenemos que desviar el hoyo. Como u nombre indic la inestlbilidad del agujero se refiere a un agujero inestable que tiende derrum o desmoronarse. Las fonnacimes poco con olidadas. las fonnaciones fracturadas y I a esfuerzo! quCmicos o mecánicos. todas son formaciones inestables que pueden lutitas que esün meti derrumbarse y causar un empacamiento.

La me de

te capitulo es lograr un entendimiento de I mec'nicas de la estabilidad de lo agujero a los hombres qu' n upervisan la peroración del pozo. Cuanto más entiende uno el problema. mt armado estt para tratar con ~I efectivamente.

El capitulo comienza con una discu i60 breve sobe la resi tencia de las rocas y entonces se extiende a una explicación m profunda de las mecúlicas de l roca en lo que conciernen perforaciones. Una parte de la discusión involucra te de ingeniena tal como "Envolventes de fallas Mohr." Estas son herramientas ayudar 1 los in ieros de peñonciones seleccionar las ventanas de los pesos del lodo Ylas trayectori de los pozos. Se ofrecen en te capitulo como \Il hen'amien para ayudar al upervisor de perforación entender mejor 1 concepto de estabilidad. y f8ZOIIllI' nW efectivamente con el equipo de diseno del pozo.

•• •

Se discuten lo f cto afectando estabilidad en de le. Entonces se dirige a las di tinto clase de tall . Si I cuadrilla del equipo puede reconocer I el de falla, Yentender los factores que tribuyendo a la falla. serán mejor pre para toma acción correctiva.

nta un wnen de med' prevert.ivas. seftales de alerta. Yprimeras acciones que tomar en caso de prob . Con UD entendimiento de I fIIlCán' de I estabilidad del agujero. Ilógica deuis de explicados. Esto es donde lo esfueno de la primer pane del I de alerta Yacciones pueden pituJo v en I pena. Lo mejor qut la CUQdrilla :!tl tquipo tntiuuJt la ciencia detrds dt sus accio~s. lo más stguros. y victoriosos qUt str4n tn aplicarlo Des~

•• • 111


Chapter

Ine tabllid d d

••

•• ••

Wcll BOJe In lahilil) <Sh;¡kl

lutlta

La mayor canti d de nuestros problemas de inestabilid-s ocurren en la lutita. Esto es debido a que es una de las fonnaciones comunes que encontramos y es llDa de las más débiles. La mayor parte de nuestra entonces, una breve explicación de los diferentes discusión sobre la estabilidad del agujero incluirá la lut tipos de lutita y cómo se forman será t1til.

La fonnaclón de la lut La lutita se fonna en un medio marino. Esta comllJesta por sedimentos muy fmo que se depo itan gradualmente sobre el suelo marino y se compactan junus. (Fig. 8-1) A medida que la lutita es depo ilada por primera vez. cada grano tá completamente rodeado po; gua. Lo granos se tocan apenas unos con otros ya que toda el agua entre I grano es continua. De hedo, en el fondo marino existe mucho agua entre lo grano que es muy dificultoso determinar donde se acabL el mar y donde comienza el sedimento Cuando se deposita más Y ID sedimento, el peso de e$I sobrecarga compacta los grano entre sr mismos y extrae el agua. CUando los granos se empacan más junt la porosidad y la permeabilidad se va reduciendo.

o o

o

o

o

o

tamaoo

•• •• •• ••

de una micra está completamen e def:lOSiIla. Cuando COIlpacta debido a la sobrecaJga. se expela mucha vuetve progreslvament més firme ) m impenneable con la profundi d.

g..1 La fonna;i6n de la lutita

112

v Derechos de aulor ~1I()1

J)r1I1~ll 1'1l~1Il\.·l·r1I1:': 111~


•• ••

Chapter 8

ell Bore hl.. lahilit. ("hale)

como el porcentaje de poro o ~pacio vacfo dentro de la roca. La permea dad es la un resultado de que lo medida de la capacidad del fluido para pasar a trav~ de la roca. La penneabilidad poros son interconectados uno COD otros de tal manera que fonnan un pasaje por donde el fluido fluya.

Se define po

La lutita es la roca po de todas las rocas sedimenwi . También tiende ser la menos penneable. Esto debe que ti compuesta de granos muy pequefto y que las conexiones entre lo e pacio de poro se vu Iven tan pequen despu de com taeión el agua muy apenas puede fluir través de ello. Eventual~ la luti com en tal grado que es relativamente impermeable y el agua ya no puede escaparse de los espaci de 1 poros.

En regiones de depo ición n.pida, la secuencia de h.tita pu

ser tan gruesa que aunque sea aún penneable el fluido no puede e apar de sus poros. Esto se cebe a que no existe espacio por donde irse el fluido. La cantidad y tipo de fluido atra do en el espacio ~ lo poros tiene efecto signific tivo en la resistencia y como la cantidad de comportamiento de 1 lutita. El tipo de sedimenlOte cual la lutita está compue compactación y cernen ión, tambi~ tienen un efecto significativo sobre su resi tencia y comportamiento. La lutita joven que ti cerca de la superficie tien~ r suave y plástica, mientras 1 lutita vieja y profunda tiende ser más dura Yfrigil ..

•• •• •• •• •• •• •• •• •

Un gran porcentaje de lo sedimento en la lutita so partkul de arcillL to se debe a que I arenas ~ I panículas de limo mayores depositan en las rive de lo deltas, dej o que sólo las partículas coloidales del tamafto de la arcill que se depositea tranquilas. Las partícul de arcilla lejo en son sóü menor que 2 míens y consisten de UDl mezcla de mine forman esttuetun cristal ina como I pi imilares a 1 mi A medida que deposita Y compactada la arcilla, la estJ:uctura cri ina crece para formar largas cadenas de láminas planas. estruCturas en forma de láminas se orientan ao de tal manera que se apilan juntas como una baraja de cartas. Esw láminas juntas son re 1m nte fuertes. pero se se fácilmente unas de otras. (pig. 8-2)

propiedades de cualquier arcilla específica dependen de los minenl que I componen Existen algunos tipos de arcill que fonnan distintos tipos de lutita. Los grupo de mineraJes areillosos más comunes son: Smecti ID' Kaoünitas y w Clori .

La lu está compuesta de lám nas microscÓpicas de arcina que se apilan juntas como una baraja de cartas.

FIg 8-2 Formación de la lutita

113

Derechos de autor 20111 I IIlb':ll

I.n~llll'crin~ 1m'.


•• •

•• ••

Chapter

Well Bo'c Ithlahilil\

()hakl

n arciU que se hinchan en la presencia de agua. La unión entre I capas de lámin cri es ~bil que cualquier otro tipo de anilla. El agua fácilmente puede penetrar entre esta partArSe. A medida que I lúni de arcilla se expanden se dice que I arciIJ se lámin forzándol hinch . La pi q individuale de arcill pueden continuar expandiéndose en tal grado que ya no se a ocian unas con otras. Este grado de expansión con«;e como pe Ión. (Fig.8·3)

es el miembro IMS coml1n y problemático del grupo de las Smectitas. Es más conocida como n . La beotonita puede hincharse h ta 20 veces u tamaño antes que se di perse compLetamente. I La Bentonita y otras Smecti son fJecuenternente encontradas cerca de la superficie en fo io de arcill j6venes y recientemente depo 'tadas. Las Smectitas tienden crear lutitas su ves y esponj f i perforar pero que se prietan y reducen el diámetro del agujero. El alargamiento del agujero también ocurre en 1 Smecti debido I dispeni6n y derrumbe.

La Montrnorillonita Sódica

•• •• •• ••

Plaqueta de ArcIlla Dlspe

d

reOIa bentonltica. Esto ocasiona que las capas de

•• •• •

Ag 8-3 DIII)e 6n

tienen un estructura similar a la MonlmOrillcnila excepto que ellas no tienen un entram do qu se Esto ignifica que el agua no puede pe entre las capas individuale de arcilla. La Montmorillonita puede convenirse química y f( icarnee en OIita en un proceso conocido como diaglnesis mientras se ujeta al calor y presiones de la saine . En el Golfo d México, e transformaciones ocurren una profundidad tre 10 Y 14 mil pi (3048 Y4267 nlCO'OS.) Las Dlita hacen una luti más dura y m frigil tiende perforarse más wncnte. La nesrabilidad dI! las lutitas con las lJJitas usualmen/e

Las Dli expan

.

rl!suha en un alargamiento del agujero.

Kaolini y Clori tampoco no se ex den mucho en presencia de gua.. La Clorita se expande más que I Kaolinita o llIita, pero no más que las Smedir.as. Examinaremo el mecanismo de hinchamiento de las arcillas en la sección de esfuerzos quúnicamente inducidos.

114

Ü

Derechos de aulOr .'!1I0 l. (),lIh':lI

I-ill':lIl1.:crill).! 11l~.


•• •

Chapter La mineral

influyen

••

••

•• •• •• •• •• •

•• ••

• •• •• ••

• •

• • • •

de 1

Well SOf. In'labllll. IRock

arcill influye las prop' propiedades son:

1echanll' )

des fisicas y qufmicas de la lutita. Otros f tares que

El' mpo y cantidad de la compactaci6n La cantidad. orientaci6n. y ncia de 101 planos sedimentario Penneabilidad y contaminacion con sal y uenas Incrustaei Fluido de poro Y presión de poro La canti d de e no tect6nicos y sobrecarga a la que está sometida la lutita

Esw difi propiedades dan lugar a mucb diferentes tipos de lutita. Algun son uaves y pi' . o duro y fRgil algun j6 Yotros viejo algunas lutitas tienen d6biles plano sedimentario. otras no. Esta variedad de lutitlS tiene di1i i ' Y modo de falla. Pero antes de entender lo modos y de la falla de agujero. primero debemos enLetder algo sobre resistencia de la roca. 1Iec:lln1l~

de Roca

Para determinar q~ tan fuerte es una fa ión en panicular. debemos probar un nt1cleo de mu tia en el laboratorio, donde se comprimo en una prensa bi ulica. Gradualmente le aplicaremo una fuerza (pig. 8-4) compresiva la que la muestra rompe. El esfuerzo que iente la muestra de roca el momento que falla es 1 llam da res:lsU!mla C()mlllreslva la roca. Mien

el n leo es comprimido. tomamos medida

daclloSlLmente de u longitud y ditmctro con calikadores

de deformaci60. De n medcione la roca se acorta c co prime. Encontramo tam ibJ que a medida se arorta la longitud. u dWnetro incrementa. Esto ocurre porque el núcleo m tra trata de mantener su volumen ori&JDa1. El cambio en 1 longitud vertical debi al fu rzo le llama d o uJal. y el cambio en el diámetro debido al esfuerzo llama o 'óo radial. La rel i60 entre deformaci60 radial y deformaci6n axial es una funci6n de 1 rel i6n de Poi n que se explicar' teriormente. Ag.... R

115

encla de

roca

D Derechos de lutor .:!OO! J>llIhal

11l::lnc~llIl~

Ir,,:


Chapter

Well BOle In-t:lntllly (Rol'!,

lCl'il.IOll I

Si el nGcleo es puesto en un cilindro, de tal fonna que una fuerza de confinamiento puede ser plicada para resistir el crecimi:nto del diámetro, encontramos que es mM difícil acortar I muestra. (Fig. 84) Encontramos tambibl, que se necesiu una fuerza comp iva mayor para romper I roca. Esto debe a qu I roca es más fuene cuando sometica a una fuerza de confinamiento. El esfuerzo (fuerza por uní d de área) requerida para romper la roca cuando e aplica ma fuerza de confinamiento se llama lende a rente de la roca. Si aplicamos e fuerzas de confmaniento elevado nos dan resistencia aparentes de roca elev das. El e fuerzo de confmamiento es frecuelieDJeote llamado presión de confmamiento. (Fig.8-5)

La roca tambi~ se vuelve meno e tática y más plástica con el aumento de presión de confin miento. Se vuelve más prob b~ de deformar que quebrarse cuando se somete a una presión de confmamíento muy alta.

La e

resistente y pmd6nd

'ca coo

esistenc:ia ap..,."tte de la roca

•• •• •• •• • •• •• ••

116

~)

Dctechos de autor 21KI 1. Drilh!:11

I.llcll\l·l:fill~ 111':.


•• • •• •

eh pter 8 Well Bore

• •• •• •• •

P responder I preguntas., tenemos que ver I roca b ~o UD microscopio (Fig. 8-6). Para que I rocas se ro o cambie de forma. debe existir movimieato entre lo grano individuales de la roca. Una parte de la roca se mueve en direcci6n y la otra par.e mueve en la di.recci6n opu tao Lo fricci6n Y la cemt!1lUJci6n entre las granos indiviLJuoks previme:J el movimiento y le do a la roca su resiStencia.

la sobr8calga, la fonna Y orientación de 108 granoeln fricción.

La edad de la roca fecta tanto la cementación como fonna y ori ntacIón de 108 os.

M

La ro or de I res' influyen en esta fricción:

nc:Ia de la roca

ia de la roca tiene SU aigen en I fricción de los grano . Algunas cosas tamb~n

El tamafto Y la forma de los granos

La orientación d lo granos

• •

Las fuerza compresivas través de los gran La cantidad de fluido de lubricaci6n en el ~

io de poros

La tiene u origen en I mineral que precipitan del agua que pasa a través de la formación. Usted habrá observado I precipitados que tienen una textura de roca en el fondo d una tetera el~trica. Ocurre lo mismo con I precipitados que provienen de una solución en una fonnación. Estos precipitado cementan lo grano junto e incrementan la resi reia de 1 roca.

117

••

cch..Jnl~·\)

¿ De d6nde viene la resistencia de las rocas? ¿ Qui propiedJ:uhs ftsicas resLrte deformación y falla?

•• •• •• •• •• ••

In,>l:\oilily lRod..

iD Derechos de autor

~()O

1.

1)1

ti 1'1<:11

r Ilgll1':CIIIl~

11l~


•• •

Chapter 8

Wcll Bore lmlabtllly IR(\~1. Mcd).tlll~·' I

Los conceptos de fricci6n y cementación pueden ser iI trado con el ejemplo de la arena obre una playa. tá seca, puede r api en una forma c6nica, como i fuera un voleAn o (Fig. 8·7) Cuando I cae al uel. (como lo hacen las canicas en la mi roa po ici6n) se una piJimide. La razón por la que la arena debe a la fricci6n entre 1 granos indi . . La fñcción e lo grano le da a la arena resi ncia uficiente para formar mootaftas o para man en laque se conoce o d reposo. Si la arena está hI1meda, tendrá resistencia suficiente para formar c tillo de arena. Las parede podrán mantenerse vertical . Lu propiedades de cohe i6n y adJesi6n del agua ctúan como cemento para mantener a los granos junto . El a tambi6n ayuda a lo granos de arena a emp carse en foona compacta. lo que incrementa la fricción entre los granos. La arena húmed1 hace un material de construcci6n m fuerte que la arena seca.

•• •• •• ••

•• • •• •

• •• •• •

Sin embargo, si la arena sobresatura con agua no tendrá ninguna resi cia y la arena se desplomará. Esto se debe a que el agua ctál ahora como lubricante. Sin mcci6n, la arena no tiene resistenCia.

.. . . . .... . ............... .. . .. .. .. .. .. .

..

.. .. .. .. .. . . . .. .. . .

.. ..

.. ............... .. . . .. .. .... .. . .. . .. . . .. . .... .. .... ..

Arena saturada

Flg 8-7 AA og{ de I

III

1m gine puede vac un agujero en 1 play. Las paredes del gujero en arena seca tendrán 1 mi ma de arena seca. Cuando eacuentra arena húmeda. las paredes rán venicaJes. pendiente de una mon Cuando el nivel de agua es lcanzado. no podemo cav.. más profundo debido a que la aren empieza a fluir hacia el gujero. Ahora, retomemos a nuestro núcleo de muestra en el laboratorio. Cuando se aplica una presi6n de confmamiento a nu tro nócleo, la fricci6n in entre los granos se incrementa. Este es el motivo por el que la roca comporta mú fuerte cuando es sometida a una presión de confmamiento.

118

••

i enela de la roca

ú Derechos de autOr .!ll() l. ()f1lhcll I

1l~lllú'f1n~ In..:


eh

•• •

•• •• •• •• •• •• •• ••

• •• •

T rmlno O

pter

ra de Mec~anl

Well BOIe In latlililvcRod.

\e,hanl":'¡

d Roca

Hablarem b tante de esfuerzos y deformaciones l medida que expliquemo la resí tencia de la roca e inestabilidad del agujero. Entonces. antes necesitamos defmir varios t~nninos que util izaremos.

A r como I fuerzas son tran en a ttavés de lo Ifquidos por 1 presión, I fuerzas son transferidas I ttav de I sólidos por lo esfuerzos. El no es La fuerza dividida por el úea y tiene las mi mas LOidades que la presi6n. Esú rep n da por la letta griega igma (J • A difereocia de la presión, el esfu no puede ser negativo o po itivo. UD sólido puede ~tar sujeto a lo iguien esfuerzo : •

Esfuerzo compresivo

• •

Esfuerzo de ten i6n Esfuerzo cortante

no o, ocurre cuando el maten I bajo compresi6n. en tensión. como cuando un no ocurre cuando el material cable uspende una carga. no te, que resiste el movimiento latenl dentro del material. (Fig.8-8) Un sdlido PIU!Ú utar S(JI'Mtido a los tres t$fuenos rimultáneamenle.

Cuando una p gina es arrancada, está sometida a esfuerzo cortante. Es importante ob ervar que la m yona de las fallas en el agujero ocurren por un exce ivo esfuerzo cortante. El esfuerzo cottante se incrementan tanto como e incrementa la diferencia entre 10 es erzo pelPendiculares. La diferencia en l esfuerzo perpendiculares ocasiona que el objeto e ocurrir un movimiento deforme. Para que el objeto se deforme, lateral entre lo elemento dentro del objeto. El esfuerzo cortante cau a te movimi o lateral yes rep o por laletra griega tao, 't. FIg 8-8 Estado de

rzoa

•• •• • 119

••

o DeTecbo

de autor

~(I0 l. 1)1

i1hc.:r1 l.ng.mcclllll: In..


•• •

Chapter 8 Well Bore In'lahtlllY (ROl!.. Effectl

"vledhllll\. I

8t

No todos los esfuerzos en la fonnaci6n son soportados por la matriz de la roca. Alguno de estos e fuerzo son oportados por el fluido atrapam en los espacio de los poros denU'O de la roca.

(Fig.8-9) Como se me cion6 previamente. cuando la lutita es depo itad primero. cada grano e ti rodeado por gu. Cuando la lutita e compactada, esta agua es forzada a alir. Sin embargo. la secuencia

•• •• •• •• •• •• • •• •• •• •• •• •• •• • a

o la penneabilidad e v de lutita alguas veces es muy gro reduciendo de tal forma que el fluido no puede salir de la lutita a medida que se compacta. Cuando to ocurre, el fluido contenido en o poro comienza aceptar algo de carga. similar a como l presi5n de aire en una llanta soporta l carga del carro. El esfuerzo total nLido en la formación es dividido entre el esfuerzo que soporta l matriz de la roca y el que soporta el fluido contenido en el poro. La parte del esfuerzo soportada por la matriz de l roca es llamado n.o ·vo. Otro nombres con el que se conoce son el esfiurzo ínter.granular y el esfueno de matriz. El esfuerzo rtado por el fluido en el e pacio de los poros es expesado CODO P '60 de poro. La combi i6n de la presi6n de poro Yel eifuerzo efectivo es el esfuerzo total.

&fu rzo total =Presi6n de poro + Esfuerzo efectivo Flg H

Ec. 8.1

Esfu no etectlvo y Pf8SIón de poro

La deformaci6n y la resi nei de un es~imeD de roca n dependientes sólo del esfuerzo efectivo. Es el fuerzo tre l controla el movimi to relativo entre ellos. El deslizamiento IOLer-granular y 1 de~ i6n es independiente de 1 presión de poro. Sinem o. es el esfuerzo efectivo el que tiene mayor importancia cuando in Ligamo acerca de la resi encia de la roca.

Veremo posterionnente, b ce m la reslste:nd

60 d poro

12C

miouye el

Ii)

fu no efectivo y por lo ta to

Derechos de utor

:!1I0 1.

I>rilnell EI1~lnl'l'r 1Il!! 1111.


•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

Chapter 8 WelJ Bore Insl[lhtlily, Rod Me.:haniL') Deform

6n

La defo 6 está defmida como el cambio ~, la longitud o el e pesor del material bajo la influencia del esfuerzo. Está representado por la letra griega ypsilÓl E. Mientras mayor sea el esfuerzo al que la roca :stá sometida. mayor será la deformación que experlmerte.

Cuando el núcleo de muestra fue comprimido ea el laboratorio, fue sometida a un esfuerzo de compre'6n. De nuestras mediciones observamos que tanto la defonnaci6n axial como la radial aparecen cuando el núcleo está sometido a esfuerzo. La gráfica de la Fig. 8·10 ilustra una relaci6n típica entre el esfuerzo y deformación para una muestra bjo compresi6n. Observe cómo esta curva asemeja a la curva de la prueba de goteo. Durante la prueba de goteo la roca está sometida a esfuerzo de teosión y el fluido de perforación a un esfuerzo de compresi6n. Tanto el lodo como la roca experimentan deformaciones debido a estos esfuerzo . El lodo e comprimido mientra3 el agujero se agranda. La cantidad de lodo adicional que se requiere para llenar el pozo es una medida de las deformaciones combinadas. Entonces. la gráfica de prueba de goteo representa una relaci6n de esfuerzo deformaci6n medida en barriles y psi.

Fractura

\.

, \ \

\

\ \ \

~

Defonnaclón Inelástlca

CI)

~

Defonnaclón

Una prueba de goteo es una gráfica de esfuerzo versus deformación.

FIg .10 Relación de esfuerzo - deformación

Cuando el nivel de esfuerzo es bajo. la roca se coIJlK>rt8 elásticamente. La roca retomará a sus dimensiones originales cuando el esfuerzo desaparece, como lo mee una liga de goma. La porci6n de línea recta de la gráfica representa 1 regi6n de deformad' elMtica. Una vez que se logra mantener constante el esfuerzo. tanto que elUmite elástico es excedido. el material !e deformará permanentemente o se fracturará. Esto se conoce como deformad6 in tica o plú ca. En la mayoría de las rocas, algo de defonnaciÓD permanente ocurre antes de que la resistencia última se alcance. Un vez que la resistencia última es excedida. la roca se rompe. Las lutitas su ves pueden experimentar una gan deformaci6n permanente antes de que se alcance su resi tencia última. Las calizas frágiles pueden quelmrse algo después de que su Umite elástico es excedido.

121

() Derechos de autor 20111. Dnlhl:ll

I f1~IIH:crtllg IIlL


•• •• •• •• •• •

Chapter

Fr

11 v • DúctIl

Las rocas ñigiI exhiben muy poca deformacIón inelAstica antes de que fallen. rocas dtíctil exhiben una defonnación loel tica ustancial antes de fallar. (Fig.8-11) Las roe

Roca

fallan cuando alcanza su esfueno lcanzan U deformación 6ltima en te punto. Con las rocas fr'gil un umento en la defonnación resulta en di minuciÓll de 1 resistenci. Las rocas dúctil pueden soportar una carga <Sesputs de defo . La fati es menos catastrófICa. último. T

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

Well Bore 11I'whalll (Rlld. Ic:lh.lIltl' I

ni

s

frágil

i~

Componamlenlo p1átJco

-. -.

aoo

Con una presiÓD de confmamiento, tanto la roca frigil como la dúctil tienen un umcnto en I resistenc' última y duetabiJidad. Si la presión de conflIWIliento es lo ufic' temen alta. existid una ición en el

-.

componamiento de todas 1 rocas: de frigiJ a dóctil.

-. FIg ..11 Re clóf'I entre stuerzo deformaC1C5n

-.

122

i)

Derechos de autor ~1I ) 1. I rilh~11 1:l1~lI\el'rill:! In.:.


•• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

•• •• •• •• •• •

Chapter 8

clón

Poi

Well BOl II\~t:lblhl_ cRclI;k Me.. hanl..

1

n

Lo Ifquidos (como el ) se comportan acorde al principio de Pascal· la presión lCn1a de igual forma en :odas las direcciones. Si una columna de agua crea Wla sobrecarga o una presión ID tica de 100 psi en un tanque alto. la presión que acU1a horizontalmente sobre el lado del tanque es de 100 psi. (Fig. 8-12) El 100% de la presión venic l e sentido en todas l direcciones. En los sólido • neno del 100% de una fuerza vertical es sentida en otras direcciones.

.. I

= v/(1- v)

," -'

I I

I

t

ReI8cIón de Poluon pof ~ • 0.5 Rel8cI6n de PoIaon pata ..mscas =0.2

eco 8.2

LA ~ de fuerza que la roca puede perpendIouIatm • ~ carga es dlIperlckU de la relación de Polsson. Una roca con lnl r8I8cIón de PoiIIon .Ita • más deformable.

Donde la rel ción de Poi n, (represenlada por la letra griega Nu, v) tiene un valor menor a 0.5.

Ag &-12 R lec 6n de Polsson

La relación tte deformación orizootal y det: Po' y estt expresada como:

ión vertical

tambi~n

es relacion

a la relación de

Ett/ E. =v

eq. 8.3

El gua den una re! ión de Poissoo de 0.5. 100% de la presión o e fuerzo vertical es sentido lateralmente. Podemos medir la rel ión de Poisson para l roca en nuestro mkleo. encontrando la relación de la deformación radiaJ y la deformación axial. Con las lutilaS y arcill uaves y recientemente dep>sitadas. el vaJo de la rellCión de Poi n es alto. por lo qu el esfuerzos borizon en sitio son elev rocas frigi1es, fuertes (como I dolomitas) tienen una re ión de Poissoo peq de tal fonna que se iente menos esfuerzo vertical en direcciÓD horizontal. (Fig. 8-13) En otras palabras. I rocas n más deformables qle otras. tienen una relación de Poisson relativamente alta. Algunas tienen una relación de Poisson rocas que n mis fuigi baja; experimentan meo deformación jo l acción de esfuerzos. ió de Po' n areniscas puede ser baja como 0.01. Las calizas varían desde 0.15 131.

La rel

F

Lo valores para la lutila varCan desde 0.17 h 0.28 Y la arcilla puede ser tan b j como 0.17 y alta basta 050 (si la arcilla está muy húmeda).

123

va. Dúctil R

tan

Roc:u duru y ""O deforman mera bajo esfuerzoe. Arolllu déblIes se defonnan fáclm bajo esfuerzos.

FIg 8-13 Comport

•• •

I

:',1,

II!

La relación del esfueno horizontal al e fuerzo verticaJ es una función de la reJación de Poi n y esá expresa <Dmo: <1 / <1.

~

,

¡enta frá~1 VII. cü:t I

() Derecho de autor 200 t • Dril hen

I.n~ lIléCI 1Il¡':

In..


•• ••

hapter

Well Bore In-t.loilil\ (¡{lid

M<.'dl.l11 Il' I

queremos co ocer la rel ióo de Poisson del material que perforam ? Porque las rocas plástica tienden a estrechar el agujero debido al peso de 1 n:r.a por encim de . Un peso mayor de lodo se necesitará para l con mayor relación de PoiSlOO para prevenir que el agujero se derrumbe o se desmorone. ¿Porqu~

•• •

Los valo de rel iOO de Po' • co los determinad> en un prueba de labo torio. uponen que la presión de confinamiento es igual en todas las direccion . No es el caso en la corteza terre treo

do de es1Iuer:zoa trlaxI

•• •• •• •• •• •• •• •• ••

•• •• • •• • a

Eatuer:zos prlnc pal

Los sólidos no obedecen el principio de Pascal. Los esfuerzo en una dirección no necesariamente son iguales a los esfi rzo en direccione ortogonales (perpeodiculll'es.) Para entender I rel ción esfuerzo deformación en un sólido. debem representar el esfuerzo en tres dimensiones o en un estado tri-axial. El estado de esfuerzo tridimen ion I de un elemento sólido está repn ntado por tres esfuerzo principales. (Fig. 8-14) El ~o significa que uno de os esfuerzos es el esfuen.o máimo a cual el elemento es ometido y el otro es el mínimo esñerzo. El tercer fuerzo o esfuerzo intermedio es ortogonal a am el máximo y al menimo.

IV

!

x

Ig8-'4 Estado de

El esfuerzo verti<:a.l debido a I roe que es encim e conOCido de o a . Los esfuerzo horizontaJe como derivados de la deformación borizontal son conocido como OH y 0.. El primero es el fuerzo horizontal m yor y el segundo es el fuerzo horizontal meDOr. Esto esfuerzos a veces son referido cCJmo lo esfuerzo horizontales mayores y menores. Lo tres ~erzo principales son todo ortogonales o perpendicul!l'eS entre i. (Fig. 8-14)

rzoa trtdlm nslona

Si el peso ~ la roca por encim es I única fuerza a la que la roca es sometida. lo esfuerzo horizontale CJH y Oto deberían ser iguaJes en m gnitud. Este caso e raro en los esfuerzos en sitio.

OH

•••

Loe

~

roca Ion ca

en .. Mnerrto de la por la eabrwcarga Y

fuen:u hoñzonta . Loe..tuerzol hor1zanta poca Ion Igual Y eon referldu como 101 esluerzoe hortzontaIee mayorea y menorea. OH y O••

Flg 8-15 EIfu rzos mayo.... y m norn

Las fuerzas tectónicas debido al movimiento de la corteza terrestre tierden que I fuerza borizontal en una dirección sea mayor a la fuerza en la otra dirección. (Fig. 8-15)


Chapter 8

Well Bor: In. lahlllly (Rtlt..:J.. Mechanl"')

Compo nt

d los e8f

rzo

Los esfueno

principales en la corteza terrestre son \UtjcaJes y horizontales en dirección. Nuestros pozos no 00 ex etamente verticales ni horizontales. y los esjuenos paralelos y perpendiculo.res al pozo on los que thbDnos ponerles mayor interés. (Fig. 8-16.) Para encontru los e¡f\Ierzos en nuestro pozo. debemos observar 1 c:>mponentes de los esfuerzos.

aQUl!ll1oe que

clreccJón del

8-18

•• •• •• •• ••

ay , ,

rI06 del

agu ro

Una componente de un esfuerzo es una porción de fuerzo que actúa en la dirección de interés. (Fig. 8-17)

... ......

,/

". . . .........aH

""

,

,/

,,

FIg 8-17

~nente

de esfuerza del

Cualquier esfuerzo que actúa con algún ángulo sobre luestro pozo puede dividirse en dos esfuerzo romponentes. uno lo largo de la dirección del pozo. y IDO en l dirección perpendicular a éste. La magnitud de estos esfuerzos se encuentra a trav~ de métodos simples rigonom~trico .

ujero

125

ü Derechos de autor 2()(II. ()nlh.. n

I.I1~in':cllllg

Inl


• •• •

Chapter 8 Well Bore

n

•• •• •

•• •

IIl~nhihly (Rod, M('dlil11 Il"\ I

o

Ahora, ob rvem UD pequetio elemento de roca en el siio. En sitio igniflCa que la roca ocupa su lugar en la formación sin ningt1n tipo de distUrbio. (Fig. 8-18) CuanOO la roca es~ eo u lugar, es~ en equilibrio. El peso de la roca que tt por encima la presiona hacia abajo la roca, r como la prensa biddulica lo bizo en el I boratorio. El fuerzo de sobrecarga han que la roca se acorte y se en anche, asr como el núcleo de muestra en laboratorio. Todas I rocas vecin ieoten la mi ma sobrecarga y tambi~o tratan de acortarse y ensancharse. Estos elementos de 1 rocas vecinas ennujan en todas direcciones a medida que tratan de expandirse. por lo tanto aplican una pre ión de COIl!1namiento sobre nu tro elemento de roca. Si la sobrecarga aurnen con I profundidad tambi o lo hace I presión de confmamiento. La resi tenci parente de la roca permanece lo suficientemente elevada como JBra mantenerla al margen de I falla. Eventualmente, 11 presión de sobrecarga Yconfmamiento tan de tlI forma que excede 11 resi ia de cedencia del material. Sin em , t o no ocurre basta que alcanzan profundidades de cerca de 80,000 a 90,000 pies l (24-27 Km).

8 rm de roca en en ce sobrecarga aplicado a la roca \/'llClndario trata de defonnar la roca. Ea10 produce una o de ~ que pteVlene que los • a. de roca vecindarios detonnen. OlIda emento de roca topOftada, y sopof1ada por sus vecinos.

g ..11 e.tueozos en Itlo

•• •• 126

•.•.

',) Derechos de autor 211111

I)IIII~II

I I1fllk:C:IIIl; In


• •• •

•• •

Chapter

E

rz

Ir'ecMKior de

Well Bo..: In"l:1hllll.

IHod,

·· ....

UJ ro

. .. .

. ··. . . . ... .. .. .. .. ... .... ... o. ··· .... .... •• o. ·

Nuestro pequefto elemento de roca encontraba feliz cuando estaba en su posición y rodeado por todas us flechas como en la Fig. 8·18. Sin . cuando nosotros perforamo , removemo gunos de los elemento 4e roca que apl icaban una presión de confmamiento hacia esta. (Fig. 8-19) El esfuerzo que exi a en el material removido tl vo que ser reemplazado por la presión del fluido en el pozo y por lo elemento restante a lo I go de la pared del JX>zo. Si no existiera fluido en el pozo en el 100% del ~rzo es ferido a la pared como un esfuerzo de zuncho. El esfuerzo de zuncho es un erro que es tangencial a II pared del gujero. El de o (Gt) es frecuentemente llamado tangencial o circunfer~nciaJ. (Fig. 8·22)

M~~hJOll')

...

o

a

••••

••

'

..... ··........

••

o

••

.... .. .. .. .. . .... ... . .... ........ .... . . .. . . .... . .. . . . . .··· ........

........ . . . .. . ··. . ... .... . .. . .. . . :.. :. :::::: .... .. ... ... ... t

.

. .. . .

.......

···· ··· ··· · ······

..... .

~ perfofwno& un pozo y r~ la roca lldya<:erU • nuestro elemenlD ele roca, también removemos el esfuenD soporte. El esfuerzo que fue removido tendrá que r tomado cuenta.

8-18 Esfuerzo alrededor del

127

..

..... ....

;ero

(i)DeRCho deautor';()(lI.J)rdkll I 11;lIlI<.:cringln,.


••

•• ••

Chapter E

rzo tan

Well Bore In-laodJly eRo\. " Me.. hallll',¡

el I o de zu cho

Hablaremo tanto sobre el esfuerzo de zuncho, que le nuestro tiempo explicarlo más completamente. Vamos a u la anaJogla de un recipiente de presión pa.m explicar el esfuerzo de zuncho. Vúse al recipiente en L Fig. 8-20. Si el recip' en la mitad a lo largo del plano vertical, I dos mitades tratan de apartarSe. La presión interna cuando re el Ú'ea de la ;ección lI'anSverW de cada mitad del tanque, provee que 1 dos mi se aparten. La fuerza que mantiene 1 do mitades Juntas proviene una fuerza q del esfuerzo de tensión en la pared del tanq de presÓll. El esfuerzo multiplicado por el Afea de sección transversal de la pared. no la fuerza que equivale a 1 fuerza que trata de separar las dos mitades. Este fuerzo de zuncho es igual en toda 1 superficie del ~ue mientras el espesor de la pared del tanque sea le mismo en la pared de lodo el tanque. Ahora imagine el mi mo tanque pre uri.zado desde afuera como ¡estuviera umergido en lo profundo del ocbno. La presión externa que aett1a en la misma Ú'el de secciÓD transversal es la que mantiene las dos mitades juotas. El esfuerzo de zuncho en cualquier pane del tanque ahora está bajo compresión.

•• • •• ••

La presión . de partir en dos el ~ e de . La presión ocaslona lM'l esfuerzo de tensión -ZUncho" en del . SI el reclplente fiMa sumergido en las profwldldades del océano. un rzo de zuncho compr rece sobre del reclp' me. Flg 8-20 Esfuerzos de Zlncho o tangenciales

Ahora. vea el recipiente de la Fig. 8-21. Con una fuerza de 10,000 li que 1Ctt1a a lo largo del eje y, el esfuerzo de zuncho a lo largo del P o X-l es de 1,000 psi. Con una fuerza de 5.000 libras q lÚa a lo 1 go del eje x el esfuerzo de zuncho en el plano Y-l será de 500 P i. Dos fuenas con magnitudes

I,000 psi

S,OOO lb

djstintas producen esftuno de umcho de magnitud diferenJu.

F1g 8-21 Esfuerzo de zuncho

•• •

128

.) Derechos

de

utor:!1 KII. 1),,111<:11 hl~lI1o.:cfln~ In


•• •

Chapter 8

Well Bor~ In!'>lablllly (¡{ud.

lel.:hJnI .\'

Abora veamo lo que en nuestra pequena roca en sitio. (Fig. 8-19) Cuando perforarno un pozo que está muy cercano n pequeña roca y removemo la roca soporte de uno de u lado el esfuerzo faltante es reemplazado por un fuerzo de zuncho. Otra fonnade verlo es que el campo de esfuerzo ahora debe trabajar a u manera alrededor del agujero como en la Fig. 8-22.

---------------------------.-------------J------------------------- ---------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------y-~~ ----------------- - -- ------------------------------------------------~-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:·:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-I-: --------------------------------------------8-22 Otstrfbución del C8ff1:0 de

rzos

rededor del

aguJ

ro

Si el pozo es vertical y DO existen fuerzas teetónicaslas fuerzas horizonwe (OH y aJ son iguales y el esfuerzo de zuncho o tangencial sen. uniforme en to:1a la uperficie alrededor del agujero. (Pig. 8- 23A) Debido a que algun fuerza tectónica existe en algín lugar la fu rza horizontal será mayor en una dirección que en la otra en cualquier régimen de fuerzo. El esfuerzo horizontal mayor (aH> debe trab jar su manera en el gujero como un fuerzo tangencial o de zuncho. Lo mismo también ocurre para el e fuerzo horizontal mínimo (~.) Este produce un fuerzo de zuncho qJe es mayor a lo 90 gados y a lo 270 grad a partir de La dirección del tueno mayor. (Fig.8-23B)

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Cuando o.. y Oh son Z&mho •

Cuando a" y a. no IOn Igual esfuerzo de ZUlCho Jl2 ~e alrededor del aguiero.

• el esfuerzo de

unlforme ~ delllgUje1o..

8-23

~

de zuncho aJrededor del agujero

129

Der-ecbos de autor 20111 1),111...·,1 I

1l~1I1l:<:'1Il~

In


•• • •• ••

------------------------------------------------------------

::::~::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::~:::::::::: :=:::=::::.

----------------------------------------------------------::-----------------------

:::::~-::::::

A

_______-

-

B

-_-_-_-

..:;,¡,_-_-_-_

_-_-_-_-_-_-_...r_,

P"'I_... _ ... _-_-_-_..;;_~_:;._-_ ._ ........

--------------------------------------------------------------------------------------------------._----- --------------------------------------------------.------------------------------------------------------------------------------ ---------------------------------------------------------------------------_._-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - --_.---- -- - - -------------,1 - - --• 1

I

•I ·

---e-es

::::::::::::::::::::::-:-:-:-:-:-:-:-:-:~:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-::-:-:-:-:-:-:-:-:::::::::::::::~:::::::.:~:::::::::::::::: e. ---------------------------------_.-------------------------------------------_. __ ._---------------------.-----------.---.---------.-.-.---------.-..._._._-.---.-.-....---.---.-.-.-.---_._---.---.-.-.---.-.-.---.-.-.._-_..-.-.-.-.-.-------------------------------------------------------

•• •• •• • •..

Vbse el pozo de la Fig. 8-24. Suponiendo no exi esfuerzo tectónicos (crH - crJ. lo esfuerzos de zuncho en la pared del ~ ro serán uniformes a1reded<r del gujero. f como lo muestra la Fig. 8-23A. Sin embargo. en una secciÓD horizontal. la sobrecarga produ:e un esfuerzo vertical mayor del que ten mos en I dirección horiz.ootal. Esto produce un esfuen.o gencW o de zuncho que es mayor en 1 paredes Y menor en el techo y el p' . (Fig. 8-23B) Si el peso del ledo es demasl o bajo. I pared del agujero se delTUmbarin. La industria minera percatado de te fenómeno p<r siglos. Es por eso que las viga en lo oc von de mio son más anchas en I paredes que en el techo o en el piso. (La mayor parte de lo delTUmbes en esto Uíneles ocurren en las parede no en el techo como la presentan en las pelfculas de Hollywood.) fu nos n más probabl profundidades someras. Esto se debe a qu las rocas con la profundidad., debido a las mayores presiones de confinamiento. Las rocas q I esfuenos eocuen::ren el equilibrio. Este fenómeno e conocido como regiones mon donde I fuenos tectónico son el vd. frecu ntemente observamo campo de fuerzos con magnitudes tres veces mayores en una dirección que en la otra. especialmente en lugares cercano a la uperficie. En region muy profundas, los e fuerzo alcanzan un estado de c si equilibrio, aún en region montafto

130

,) Derechos de autor 2\101. 1)11111 'JI

¡'¡'l:II\l'l'nl1~ 111'-


•• •• • •• ••

Chapter

Well Bore Inslabilily IR(1I.:

1echanll)

No solamente el fuerzo de zuncho diferen en diferen punto a lo largo de la pan:d. pero los esfuerzo de zuncho cambO cuando nos aJej de la pared bac' dentro de la formaciÓD. El esfuerzo de zuncho mú yores en la pami Y d' minuyen cero a una distancia de proximadamente tres radio del centro del gujero)

El esfuerzo que n intere es el esfuerzo de zuncho (o.) en II pared del agujero a lo largo de direccion mayores y menore . Se puede trar esfucno de las ecuad de 1GrIch comenidas en el ~dice B, pero I mW>dos grtiicos prov' to por Hoek Brown' mejores para nuestros propósito conceptuales.

:-:-:-:-:-:-:-:-:-:. Ratio of

de zuncho lIduce cero a una distancia dIsI8IC1a del raclo del 8

y

F1g ~25 Esfuerzo de zuncho alejado de la pared

Hoele &. Brown' utilizaron una elegante ogía COIl I l{neas de corrieD' para describir el campo de esfuerzos alrededor de un gujero en u libro "Underground Excavation in Rock" ["Excavaciones de fuerzo es una trayectoria de esfuerzo principal Subterráneas en Roca". Una línea de corri representada por una línea imaginaria. La J(nea de corri D'te de esfuerzo en &MIoga un flujo de corriente uave. 1"'T"'""T""T-r-T"""I-r..,.-r-r-r-T"""I-r..,.-r-r-,-T""T'1

•• •

Un agujero circular ocasiona una perturbación en el campo de esfuerzo en la roca de la mism manera que el flujO de agua es penurbado por un pilar ob e a trav~ de una corriente. (Pig. 8-26) Los fuenos deben fluir alrededor cid agujero, S como el agua debe fluir alrededor del cuerpo redondo. Inmcdi te am o a ~o del pilare! agua es da y 1 de corriente separan hacia fuera. El flujo de agua sobre I I del cuerpo aumenta develocidad fluir I debi ahora a la mayor can ¡dad de agua tiene trav~ de UD espacio reducido. Lo mismo ocurre con lo ~ alrededor del ~ero. Las líneu de corrim de I esfuerzos paran en el momento que eocll:lltran la obstrucción, Y luego son forzadas I juntarse • medida que alrededor del pi! . fuerzo ca ivo le VI en .60) en la región donde deesfuenos ejan. El fuerzo comp ivo au.mento en 1 región donde la lmeas de corri se convergen.

El

Un rbIo en el campo de estuenoe de la m m ... que tri pi redondo perturba el ~ de une con1ente de . El esfuerz:o compr m yor donde las lineas convergen y menor donde se sepl!ll'afl

F1g 8-20 La. lineas de corriente de eafuerzOl'

131

() Derechos de autor

~()O 1.

J)rilh.:r1 I.n¡:ll\l:cllng In'


Chapter Curv

d NI

Wcll Bore In~lahililY mod

Me\..h.lnlL"\1

d afuc:n.os de UD .Ido del agujero Ylas rorvas de nivel de lo esfuerzos principales a611!1"Z"daD la rd8cicSn de los esfuerzos principales con el esfuerzo mayor aplicado

interesados en el mayor esfuerzo de zuncho • lo Iar¡o de I paredes de! jetO. La lefda cte:.le punto doaSe la curva de ni el de los esfuerzos intucepta con la pared de! • 90" Y270" a partir del campo de esfuerzos mayores y varia de lCUeI'do • la diferencia entre los puede

mence:s.

0.0

•• ••

de ~ de 101 e8fuIm:lI • la 1zqulerda Y las curvas de nivel en la derecha. Las relación del .fucno prlnclpaJ ocn el campo del ."*zo mj¡dmo. En la mayorl de 101 .. esfuerzo de nn:ho. Nc* qI8 m la d enIr8 los campee de esfuerr.oa h::rwn .-.m de nr.cho lI'úImo (FIg. A, B. YF.)

0.0

dIitlIdo a la em-IOn de u.ta ti o Mfuerzo de nr.cho puede lMflO( que en ... IlM}'orde la ~ con. mayor campo de e&fuefzca. (FIg. e & D) SI" ... menor de con el e-npo de eefueao lM!OI''' ~ de nr.cho máximo • mucho m4yot que en el cuo de l.I\ aga4eto ~. (flG. E,G, YH) " de Hodt 'Y Browa; ''Bl!cavKloaa Subu:rrúeu al R.oc:I[''Uoda¡row:lcl ~eav.lJOIlS Ul Roct"1

.27 Curva de nlwJ de los esfuerzos

132

3

<D Derechos de autor :!()UI. I)nlOc11

I.l1glll~nng

In


•• ••

•• •• •• •• •• •

Well BOl ln... l3biltl, (Rod Mechanl~"l

Chapter

.f

/

0.5

¡.H miefltl86 se empieza 8 derrumbar en veces propicia a un ca

nos (ContInuación)

1de preparadas mediante plicando esfuerzos sobre un material fOlO ani:souop(as de esfucno Yf¡ de agujero. Note que todas las curvas de esfuerzo labcndas in esfuerzo radial ( in peso de lodo).

•• •

133

O Derechos de autor :!O(J l. Drilhcll 1.Ilg.incclIllg Inl'.


• •• ••

Chapter 8

Well Bore InstahilllY (Rlld, \1edlanll" I

De las figuras 8-27A a I 8-27H, podemo ob ar que forma del agujero tiene una influencia significativa en el campo de esfuerzos alrededor del agujero. Tambi podemo ver cómo la anisotropía de esfuerzo afecta notablemente el campo de esfuerzo. ote que eswno más in d en los esfuerzos ~~.lY....RIltm~ Normalmente el fuerzo cortante que iODa la faja del gujero. Se determina el esfuerzo cortante mediante 1 diferencia ecbe el máximo fueno de ZUIKOO en la pared. y el esfuerzo radi 1 umioi trado por el peso del Iodo. El disturbio del campo de esfuerzo es m yor cerca a la pared del agujero, y entonces di minuye con la distancia radial aJejúd del pozo. Más 11' que una distancia de alrededor de be veces el radio desde el centro del pozo el po de esfuerzos pennaN"a': sin <futwt>io. (Fig. 8-25) La tall debido a la inestabilidad ocurriJi donde el esfuerzo cortante el mayor, el cu ocurre cercas a I pared del pozo. Sin embargo, la de~ ión en formaciones pi . como ,loo uave y arenas DO consolidadas, ocurrirá un aún h ta lo tres radi desde el centro del pozo.'

• •

•• •• •• •• •

Note que la lutila es dependiente en tiempo. La inv ión de filtrada causa que se incremente la presión de los poro, r que el esfuerzo radial se disminuye y el esfumo de zuncho incrementa sobre tiempo.

134

•.•.

<D Derechos de utor :!t/Ol. Drill'lCll

EIl~IO~rlOg

loe:.


•• •• • •• •• ••

••

Chapter Esfuerzo

Well Bore lnslablllly (Roe\..

echank\l

di

La presi6n debida I 1 columna del lodo provee un esfuerzo presión radilJ reduce radial contra I pared del agujero. I esfuCl7.OS de colllJll'=Sivos. El on de los esfuerzo de zuncho de debe a que el esfuerzo horir.ontal en el material q fue removido durante la perforac:ón tiene que ser reemplazado de alguna forma. El lodo en el pozo esfuerzo Y el resto es tomado por el reemplaza algo de esfuerzo de zuncho. A medida que el lodo reemp:ata más can/idQd de ufiu17.o horizontal se t;eM menos malnitud de esfuerzo de zuncho. (Fig.8-28)

-

E11i1tueno rwnOYIdo por el

----------------------------------------------------------------------------------------------------prooeeo de perfonIdón •

IlMITlpl&zado por W\ll comblnKlón de esfuerzos

Y tangenclaIea.

ec. 8.4 8-23 A

¿Recuerda la m de m1cleo en laboratorio? (F"g. 8-5) El peque60 ele nto de roca lo largo de la pared del pozo es comprimida por el ao de zuncho f como el 1k:leo fue comprimido por la i6n hidltuJica. (Fig. 8-29) Si el esfuerzo compresivo excede 1 res' ocia nte je la roe fan . El fuerzo radial ocasionado por 1 columna de lodo reduce el fuerzo de zuncho y aplica una presión de confmamiento. La re istencia aparen de la roca se incrementa a medida el peso del lodo lllmIlta Y el esfuerzo de zuncho compresivo se red

'stribuclón de esfuerzos

El sfuerzo de zuncho comprime nuestro elemento de roca 1 como la presión hidráulica comprime nuestra muestra de núcleo. 8 esfuerzo dial con a una presión de confInamien o que ncrementa la r ncla de la roca. Ag 8-28 Esfuerzo radial

•• • •• • ••

Es posible incrementar el peso de lodo un valor q1lC reduzca el esfuerzo de zuncho a cero. Si se incrementa de . do el peso del lodo el esfuerzo de zuncho se convierte en esfuerzo de ten i6n y la roca fallará por ten i6n. (Fig. 8-30) Esto ocwre cuando nosotros fracturamo hidráulicamente la formaci6n. rzo de zuncho

dllmlnuye • el lodo Increment el preso,

compr

posIbl mente punto de convertl

de

el a

nsIón.

:o

rzo de zuncho

La resistencia I 1 roca también disminuye cuando reduce el peso del lodo. Cuando un pozo se descontrol con un brote. gran~ cantidades de pedazos de luti son expul do del pozo en un lapso corto antes de que el pozo se derrumbe. Un coocepto erróneo muy comÚD es que el pozo fluye tan violentAmente que "erosiona" de tal fonna que ocasiona el derrumtx. De hecho. se di minuye el esfuerzo radial cuando se evacua lodo y el esfuerzo de zuncho incrementa. Elto ocasiona que el esfuerzo cortante re ultante excede el punto de cedenc- de I roca a tal punto el Iutitafalla y se denumba dentro del pozo_

135

••

y

() Denchos de autor 21)(11.

Dlllhen I"I\l:!-IOccring Irlt.:


•• •• •• •• •

Chapter

Well Bore Inltnhtlll. IRlll" Me ·h.mK·~ I

Esfuerzo

as

El fueczo axial es el resultado de la suma de componentes de 1 fuerz.os vertical y borizootales en la dirección axial. En un pozo verticaJ. el esfuerzo ax.al igual al esfuerzo vertical. En un pozo borizontal, el e fuer7.o axial será la urna de lo componentes cel e fuerzo horizontal a lo largo de eje del pozo. Note

-------------------------------------------------------------------------------

El estueno

axlalactú a lo largo del agujero.

el arrastre de l cubería incrementa el esfueno

axial. F1g 8-31 Esfuerzos axial

•• •• ••

Eetado del

Oaxl8l o Oz

al (Esfuerzo axial) 0 111

• ar (Esfuerzo radial) •

06 (Esfu rzo tan enciaJ o de zuncho) ,/

En este manual no vam

preocupamos con calcular

/

trtaxIal de loe rme a lo largo de p&rec* del gufelO

gujero fallaó si la combinación de dos de tres esfuerzos excede un cierto límite.

El

repreHr'l do por loe si em.. coorde dos 0,.

cualesquiera de lo

•• •

o Or

OZlRtloOOe

los esfuerzos. uestro objetivo es implemente comprender cuáles y cómo afectan La estabilidad.

ah CJe.

Fig &-32 Esfuerzos triaxlales a lo largo del agujero

136

••

uJero

I • lo &argo

El tado del no triaxiaJ a lo largo de paredes del gujero (Fig. 8-32) representa medi te sus tres componentes:

a lo largo del

(0

Derechos de autor ~()() l. 1)¡t1hell

l:ngll\~l'nll¡;

10-:.


Chapter

Well Btm Instabllily lRol:k J'vklhanll I

CuaJesqu' dos esfuerzos ortogon producen un esfuerzo cortante sobre el plano que ambo defmen. Si el esfueno conante la resilste1lJCia de la roca,el pozo fallará y derrumbará dentro del pozo. r (Teorfa del dob

ángulo)

El cÚ'Culo de Mobr se utiliza much veces para representar los esfuerzo de la roca sobre un plano, a cualquier Úlgulo L dirección del esfuerzo máximo. Esto es muy tltil cuando conocemos los esfuerzo cuaje son los esfuerzos en otra dirección. Tambi6n resulta útil en una dirección particular y queremos para encontrar J esfuerzos principal Yel esfuerzo cortante máximo. i todo I ingenieros y el penonal del equipo de perforación nunc tenddn que ttabajar con el cÚ'Culo de obr. Se ofrece una explicación breve en el ¡:resente debido a que 1 envolvente de falla de Mobr frecuentemente utilizada para predecir la ventaJa de peso de lodo aceptable. El ingeniero alemán Otto Mobr (1835-1918) desarrollo una aproximación grá1i ,como está mostrada en la Fig. 8-33. un rMtodo la. rinciJ)lIIes y el '"'*no COft¡am. en un punto de sión. repI1N8flW

•• •

Los rzoe ortogona en un pu o 100 trazados en un IIIllNNl de coordinados 0, 't. l.o8 pur'Ita. A

Y B mayorM

loa

y

~

4---4---~~

.cu.rzo.

a lo

.......I - - - t ' - - - - C J Eef1wzo compc88tvo

largo de

una suplWftCie

•• •

Loa prirq)8Jes aparecen cuando el e rzo cortan c ro, y el rzo cortan máxlmo 88 al radio del circulo.

Tensión

Compresión

Ra 8-33

8 circulo de Mohr

Lo esfuerzos conocidos para un elemento son trazados en el istema coorden do CJ, 't como se mu en la Flg. 8-33. El concepto fundamenta! del cÚ'Culo de Mohr es que cada punto representado en ~I circulo representa el e lado de fuerzo sobre UD plano inaginario que pasa a trav6s de la roca en algún ingulo 9 desde el plano de I esfuerzo principal : Para reproducir el cÚ'Culo, todo l

6nguJ

deben ser trazados en doble 2(9).

137

() Derechos de lUlO( :!(l(ll.

DI ilhl:f1 1.1l¡;1flCt:llIlg In<.:


Chapter 8 Well Bore IIl~nbihlY 1Rnl:\.. ~C<:h.lIlll" Por ejemplo. el do de fuerzos en I muestra de ntí::leo en I figura 8-34 está trazada en la figura 8-33. perfo un agujero a algún ángulo través del núcleo como se muestra en la Fig. Supongamos que querf 8-34. Se muestra el estado de esfuerzos de cualquier e~meoto a lo largo del plano eo esta dirección en el ángulo uperior derecho. Lo puntos A Y B representm los esfuerzo compresivos máximo y mínimos a trav~ de este el oto antes que se perfore el agujero. Los esfuerzos principaJ en el m1cleo de mue tn so 10.000 P i Y 5.000 psi. Recuerde que el esfuerzo cortante es siempre cero en los planos del esfuerzo prilcipal. Por lo tanto, los punto de esfuerzo principal tM1 iempre en el eje (J. El esfuerzo cortante máximo es igual al radio d I cÚ'CuJo y está presente sobre un pi o a 45° desde el plano principal. En este caso, el esRerzo cortante máximo es 2,500 psi.

o. .1O,OOOpsi

•• •• •

Los uerzos ym inguto, A y B, pueden r encontrados con lrlgol'lometrla con crrculo de Mohr.

FI W4 Estado de e

rzos en el plano

A partir del circulo de Mohr. observamos que a medida que la difuencia entre el esjuLrzo principal máximo y el minimo se incrementa, también increIMnla el esjut!l7.o cortante máximo. El esfuerzo cortante máximo

. . i Mobr.) ¡Esto es importan

la diferen i l o ' erzo iroo mínimos (el radio del CÚ'Culo d aclararlo porque los agujerar generalIMnte fallan debido a un excesivo esfuerzo

cortanle! El esjuLno cortanle es siempre cero sobre una superficit que se somete a un esfuerzo principal.

Los esfuerzos de corte no pueden existir sobre una . uperficie expue ta, como las paredes del agujero. Sin embargo, una vez que el agujero es perforado. uno de .os planos principales de esfuerzo será paralelo a la dirección del pozo. el otro será ortogonal a ~ te. Se puede dibujar un nuevo círculo de Mobr para predecir el m'ximo esfuerzo cortante en estas condiciones.

138

(¡)

Derecho de autor 21.10 l. nI .lh':I I I

1l!!llll:l:rlllg

Inl:.


•• • •• •• •• •• • •• •• •• ••

•• •• ••

Chapter 8

Envolv

Well Bme hhlablltl. IRock Mechanil.'\I

r

U buena parte del ~ito de un programa de perfnci60 es el de poder predecir I condiciones en I que ex' tirá estabili d. o que propiciarán inestabilidaL Si conocem los esfuerzos en sitio, nccesiwno sólo " de! peso de lodo que yudad prevenir pérdida de circulación y colapso del agujero. encontrar I • U v de típica es la que muesra la figura 5-1 Y 840. La ventana representa el ran o de de lodo aceptabl . Si el peso del lodo mu! alto, el pozo sufrirá pérdida de circulaci60. Si el peso de lodo es muy ~o, I paredes del pozo pueden derr.unbarse. Nosotro utilizamo un procedimiento conocido como la envolvente de falla de Mobr para predecir cual rá esta ventana del peso del Iodo. El procedimiento involucra realizar pruebas sobre vario núcleos tomado de I formación de interés, como en la Figura 8-35. Las muestras son probadas para falla con un rango de pre ione de confinamiento. Se co ttuye un círculo de Mobr con los dato de da prueba. (Fig. 8-35) Luego dibuja una "Unea de isteoci cortante" a lo largo de la cima de lo cÚ'CU1 . La línea de resi tencia conante defin el envolvente de estabilidad. Si la condición de falla cae por deba.1() de la línea (área amarilla) el pozo está table. Si DO, el (Je (Je (Jr

(Jr

(Jr (Jr

(Je

(Je

(Jo

..........

pozo está inestable. Flg

Envol\en

de falla de Mohr

Recuerde q la fall por lo g es el resultado 4e un excesivo esfuerzo cortante. Recuerde también, que el fuem> cortante incre a medo que diferencia entre los fuenos principales máximos y mfnimos se incrementan. (El radio del círculo representa el máximo esfuerzo cortante.) Los fuerzo principales represen re el cfrcu10 son por le los esfuenos tangenciales o de umc1u> CJe , yel esfu no radial a,. .A medí el eshazo radial iJcremeota el esfuerzo de zuncho decrece. Por lo tanto, un aumento en el peso del lodo tiene UD efecto en am fuerzos y encogerá el círculo si el esfuerzo radial es menor que el esfueno zuncho, o alargará el cfrculo si el esfuerzo radi 1 es m yor que el esfuerzo de zuncho. (Fig. 8-39) No utilizaremo la envolvente de falla de Mok para que DOS ayude a entender como un cambio en los factores tales como el peso del lodo Y la tem.peratun afectan I estabilidad. Pero primero veremos cual son 1 f ctores que afectan la bilidad.

139

() Derechos de utor 2(101. Dnlhat l.nglnccnng (oc


•• •• • •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

.'

•• ••

•• •• •• •

Chapter 8 Well Bore In lahillly (RIKI.. Me~h.lnll'l

F co

q

8Sblbllldad

Existen algunos f ctores que afectan la estabilidad. incluyendo:

El peso del lodo

Resisteocia de la

• • •

Fluctu cion de temperatura Anisocropfa de fuerzo y resistencia Orientaci6n e inclín ci6n de la trayectoria del pozo

Invasi6n por filtrado del fluido de perforaci6n

Vibraci6n en la sana de perforaci6n

Geometría del agujero

P

d

Lodo (F

roca

ores que afectan la

. idad)

La

i6n de la columna de lodo provee un esfuerzo iaI sobre I paredes del agujero. Así que, revisaremos lo que aprendimos en l secci6n de MeWúca de Rocas. sobre cómo el esfuerzo iaI afecta la bilidad del agujero. El esfuerzo que fue removido del pozo al ser perfo debe r reemplazado por UD combinación del esfuerzo radial y esfuerzo de zuncho. Como vemos en la ecuaclÓO 8.4. mien mayor sea el peso del lodo menor sed el esfuerzo tangencial o de zuncho. Redi trlbuci6n total de fuerzos = esfuerzo radial + esfuerzo de zuncho

eco t4

----------------------------------------------------------------------------------------------------El esfuerzo removido por el proceso de perforación reemplazado por una combinación de fuerzas radl les y esfuerzos de zuncho. Esfuerzo de reemplazo = luerzo radial + esluerzo de zuncho

Flg 8-36 Redl r1bución de esfuerz

¿Recuerda muestra de núcleo en ellaboralorio? El peso del lodo hace nW que solo ~ucir el esfueczo de ZUDC.1O compresivo. tambO n sumini La presión :le confinamiento q incrementa la resistencia aparente de la

roca. La combinación de reducir el esfuerzo compresivo tangencial e i c la resistene' aparente de la ra:a hace del peso del lodo bemmienta poderosa para combatir I in labilidad del agujero.

Plg 8-37 Esfuerzos radiales

140

~)

Derecho de autor :!1I01 Drilhcll Englllttríng Inl:.


•• ••

•• •

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

hapter

Well Bore Inslablllly IR()o,;

lcchamr

1

Es posible incrementar el peso de lodo a un valor <pe reduzca el esfuerzo de zuncho a cero. Si se incrementa demasiado el peso del lodo el fuerzo de zuncho convierte en esfuerzo de ten i6n y la roca fallará por teo i6o. (Fig. 8-30) Esto ocurre cuando nosotro ~turamo hidráulicamente la fono ci6n.

Eafueao

de

com

dIsr1rlh1~

~"Iodo pnIeO.

..

JU*l de canY8ftIrM • de '*'Ilón.

g

erzo

El efecto del peso del lodo puede lodo en la figura 8-39.

d I Ye uerzo de zuncho

ilustrado gJiflW1leote con el envolvente de fall de Mohr para peso de

1

1

t---+-'---'----.Io-"--cr

Un hcrememo en .. J*O del lodo Incnmerlla el

exo8e1vo, el da z.unaho oom el peso del lodo el u.m N'lCho. SI el cfrcUo pasa por de

y r.tuce el esfuerm de zmeho. SI el incnlrnenk> .. puede . .cambiado. -.zo de zmeho de U reducción en red\dendo esfuerzo radial e Incnlm 1 el esfuerzo de oortante. entolloes el agujero es .....

La nvo/vente de

de Motu para el peso del lodo

•• •• • •• •• ••

141

ü Derechos de autor 200 l.

()llibl:Jl

I IIglnC1:1 ing In


•• •

•• •• •

•• •• •• •• •• •• •

Chapter

Well BOfe In whllilY (RllL'"

Mt'Lhanll.'¡

Exi ten algunas t6:nic para optimar el peso del lodo mientras se perfora. Una técnica que intenciona optimar el peso del lodo de taJ fonna que el esfuerzo ce zuncho sea cero, es el principio de lfnea ~diana pr0PUe to por A dnoy·. El principio de línea medi giere que para obtener el e fuerzo de zuncho cero, el peso de lodo debería lar a I mitad del camino eobe 1 presi6n de poro y el gradiente de fractura. La Fig. 840 mu tra el peso del lodo v . el gradiente de fractura con una Imea mediana dibuj da entre ellas.

Puede haber la teDtaei6

mantener el peso de lodo lo más bajo posible para maximizar la velocidad de penettaci6n. Desdich esto ion el agran4amiento del agujero y perdidas de tiempo debido a problemas de "agujero estreeb ". La técnica de la 1ÍDe1 mediana saCrifICa la velocidad de penetraci6n desde el comienzo pero lo logra al minimizar los problemas del agujero. Aadnoy ilustra algunos ejemplos de pozo que fueron perforados con la técnica de Unea mediana.•

V ntan d P

1000' 2000' 3000'

4000' $000' Ventan8de

6000'

I*Qdelodo

7000' I

I

8000' 9000'

20m

El principio de

11

mnJmtzar el esfu8fZO de zuncho con lodo que pr

en el pun o medo

d Lodo

Aún coo la técnica de línea mediana, el peso del lodo sólo puede ser optimizado para un sola profundidad. Un pe de lodo optimado para una profundidad puede ser muy alto para profundidades más someras del pozo o muy bajo para profundidade mayores. Esto significa que nosotro podemos optimar el peso de lodo para una peqlefta secci6n del agujero descubierto. La mejor práctica consiste en optimar el peso del lodo para la profundidad perforada y luego continuar incrementando el ¡:ao tanto como se requiera, pero !ll!!!,g reducirlo. (VWe inv i6n por filtrado.) Así, obtenemo lo que se llama la "ventana de peso de lodo pennitido" en la secci6n de agujero descubierto. (El área sombreado de la figura 8-40.) Exi te un peso de lodo mÚlimo aceptable para contener los fluidos de fomaci6n y prevenir el derrumbe del agujero en la parte inferior del pozo, y un peso de lodo máximo aceptable para p venir de una pérdida d circul ci6n en la pane upcrior del pozo. Este rango aceptable de pesos de lodo tá influenci do por el campo de esfuerzos en sitio y será discutido po renonnente.

de poro Y de fractura.

8-40 Pérdida de circulación y derrumbe

. . . _ - - - - - - - - ._-_-_-_-_-_.., La profundidad no es el único asunto de interés. Cuando existe una ~-:-:-:-:-:-: considerable dilerenci entre los esfuerzo horizontales máximo y -_-_-~-:-:-:-:-:-:- mínimos, dcbellO encontrar un peso d lodo que ocasione una ~ __-_-_-_-_-_-_- pm-dida de circJJaci6n en una direcci6n perpendicular al esfuerzo - - (J ::: míen el agujero continúa derrumbándose en la direcci6n -_-:-: -_- perpendicular L esfuerzo máximo. (Fig. &-41) En este caso, n - :::-:::::::::::::::: ven operati? de peso de lodo es muy pequeña para la longitud _:_:_:_:_:_:_:_:-:-:-: del agujero des:ubierto. Tendríamos que acortar las secciones de :-:-:-:-:-:-:-:-:-:- agujero descu· o y correr más tuberí de revestimiento. o I::..:.-=-=:..::.;::..::..::..::~:;,;-::..::.-.::.-_=--=-:..::-O'::-""'-::..::.-.::.-~- cambiar la oriertaci6n de la trayectoria del pozo.

... ---------------

Ag 8-41 Pérdida de clrcu clón y derrumbe

142

C¡)

Derechos de auror ::!lKlI

I)nlh~¡l

l:ngll1ccnng

In~


•• • Chapter

•• ••

••

•• • •• •

•• •• •

Retllst41f1Cla de la Roca (F

O(i

Well B()~ lnslabillly fR('lc Mechanll' )

que af

la e

d)

mien mú fuerte la roca ~ mayor el ~ puede soponar. Como ya lo desclbrimo, I resistencia de la roca depende princi merte de la cementación y la fricción entre I iodividUll que la componen. La res' i a la compresiÓD Y la elastici d de I granos individual tambi~ contribuyen a I res¡ nciL Es obvio

r---------------,

Ob rve la roca matriz en la Fig. 8-42. Debido a que la roca se rompe lo largo del plano de deslizamiento, es necesario vencer la cementación y la fricción tre lo granos que están en con to directo uno con otro a lo largo del plana. Si el 0I1mero de pun de con 10 es reducido el duerzo real en eso puo muy alto. Entonces, I resi ncÍJ de I roca se incremen a medida que incrementa la cantidad de puntos de con to de I roca matriz.

~ granos deben Quebrarse o detonnar cuando ocurre el patinaje.

FIg 8-42 Re

eneia d la roca

La resistencia de la roca tambi~ afectada por la resi tencia de los grano individu les que la componen. gran ubican directamente el plano de deslizamiento y deben deformarse o Alguno de rompe para permitir el lizamiento. (Fig. 8-42) Mientras m fuertes sean los granos. es mis dificil romperlo . Y i aún se desea romper la roca. el pi o de de lizamiento debe alterar su curso alrededor de los grano o se debe aplicar mis fuerzo.

Las forro ciones m d6bil n más r'pidas de ~rforar pero su vez on susceptibles de f llar ID que más fuertes. Podemo trazar I velocidad de penetración con la profundidad y usarla para anticipar algán grandamienlo del gujero. Las lutitas fuertes con veloc' d de penetración baj estAD cal ibra q 1 d6bi con velocidad de penetración mayor. (Fig. 8-43) Esta información es alin l1til cuando traza ladode un gráfic litológica. La mayor{ de I un de regi tro de lodo pueden preparar e imprimir grtiícas C(lO e la información al personal de perforación justo an de un vi Je largo para ir del gujero. (V~ figura 13-1)

'.J P

ble agr ndamlento del aguj ro

Velocidad de penetracl6n------+

8-43 Depth YS. penetration rate p10t

•• •

143

..

() Derechos de autor 211111.

Drilhefl [.lIgillccrillg In


•• • Chapter

•• •

T m

que afectan la estab'

d)

El centro de la tierra esta lo uficientemente caliente de al fonna que la roca por deb jo de la corteza terrestre está fundida, Este calor se escapa lentamen a través de la corteza, así como se ese pa calor desde la superficie de un pedazo de metal caliente. (pig. 8~) medida que perforamo dentro de la corteza terrestre, la temperatura generalmente incrementa con la profundidad. El gndiente de temperatura promedio es aproximadamente de m grado Fahrenb it por c da 100 píes de profundidad. Cuando el lodo circula tra~ del pozo altera la temperatura en las formaciones expuestas. Un lodo frío enfría la porció más baja de 1 ti ión; un lodo caliente ven de regre desde lo mts p fundo ca1i formaci de arriba. Los amb' de temperatura pueden ser pe¡judic' para 1 estab lidad. El cambio es m pronunciado cuando produce la arculaciÓD luego de un periodo pronunciado de espera y oo·<:ircul ción,

~ temperatln de la tierra m fria en la ~ Y M con la proI\mk*l,

Ag 8-44 Gradlent de t mperatura del tierra

•• ••

•• •

Un aumento de temperatura influye en la estabilidad de jiferentes maneras, Puede incrementar el esfuerzo de zuncho en las paredes del agujero reduci ndo I fuerm radial que produce la presión del lodo. También, debilita la roca al reducir la fricción entre los grano que la componen. El agua tiene un mayor coeficiente de expan iÓD que la roca. Si existe un aumento de temperatura, el fluido de poro se expandirá más rápidamente que I roca matriz. Esto incrementa la presión de poro y reduce el esfuerzo efectivo de matriz. Un urnento en la presiÓD de poro también reduce la presión difereJCial contra las paredes del gujero, por lo tanto reduciendo el esfuerzo radial. Esto incremeo el esfuer..o de zuncho compresivo. (Fig. 8-45) Un aumento en la presión de poro tamb~ obliga a que bs grano individuales en la roca matriz se aparten ún más. Esto di inuye la fuerza de fricción entre 1 graJO de modo que la resi ia de la roca reduce. También, el aumento de volumen del fluido de poro lubrica y rompe la cementación.

La roca m biz se expande ligeramente debido al umeno de temperatura. Alguno minerales de la fonnación expanden más que otro lo que ocasiona el cambio y Uta de los límites de cementación. Una reducción en la temperatura ocasiona un efecto cortrario. El fluido del poro se encogerá má rápido que la roca matriz, por lo tanto iDcremen do el esfuerzo efectivo y la presión diferencial sobre las parede del gujero. Esto incrementa la resistencia de la roca. pelO una elevada presión diferencial puede causar una pérdida de circulación en algunos caso . (Fig. 8-45)

La temperatun de 1 fo ión cambi durante los v' ~ . Mientras se saca tubería, I formación que está más cerc del agujero se calienta o se enfria a su temperatura original. (Una circulacIón mientras se está perforando tiende enfriar la parte más ~a del pozo Y puede calentar la parte más alta del mismo.) Una vez que I circul iÓD es reanudada, el lodo frío que vi j ia abajo por la tubería de perforación enfriará la parte más baja del pozo, mientras que el lodo . te pnveniente del fondo calentará las porciones más altas. Frecuentes vi ~ pueden fatigar las formaci envolvente de falla de Mohr.

Y calla" t la. aunque se mantengan lo esfuerzo dentro del

Un problema q se presenta en pozos profundo de alta temperatura cuando se trata de circular g vJ.aJero hacia arriba es que puede existir pérdida de circul i6n en el fondo cuando el lodo frio alcance la barrena. El gas expandiéndose y la reducción en la presión de fondo desapercibida hasta que el gas t~ muy cerca de la superficie. Entonces. un brote considerable puede W>er entrado al agujero.

144

Ci)

Derccbos de autor 2lKl l. Dnlocll Engulécring In..:


• ••

•• •• •

Chapter

Well Bor, InstnbllllY IRoá Mechanl~\l

Cuando sugiere una situación de control con un pozo temperatura alta. las fonnaciones cercanas al agujero tenderán a calentarse al perar la circulación. yel \Olurnen activo tendrá tiempo para enfriarse. El agujero permanecerá caliente bajas velocidades de circulación. Un pozo que era e table se convertirá en in table luego de periodos de ninguna o b ~a circulación.

•• •• •• CJo'.....- - - - - - -

•• ••

Debido a que los nuicb de fonDlCi6n K la roca maa:riz. los cambios de t.empenItW'a afea.! el esfuerzo radial. Los ios en el esIuazo radial el esfueno de zuncho. Un incremento de ternperarura reducirá el esfueno radiallUmen«ando el esfuerzo de zmcbo, .onando inestabilidad en el pozo. Un cambio pequeDo de la IDIDtr:ndrt mú le. Sin embqo. una reducción excesiva de tempentura ocas1ooari una púdida de circulación.

Fig H5 EnvoNen1e de

de Mohr para carrtllos de temperatura

145

{) Derechos de autor 20<11. Dnlhcn IllglOcenll' 1m:


• Chapter &1ruel'ZCllS en

y

Well Bore Imlahlllly (Rud..

de

MCl.:h¡II1IL'¡

(Factores afectuando la estabilidad)

El "rtgimen de esfuerzos en sitio" se refiere al camJX> de esfuerzos regionales exi en en el lugar de perforación. FJ rqimeD de esfuerzos es el resultado de las fuerzas tectónicas que empujan y jalan a la corteza terrestre. Exi ten tres principales regímenes de esfuen:>s como los mostrado en 1 Fig. 8-46.2 Los regímenes de esfuerws tectónicos son definido como 1 resistencils relativ de lo esfuerzos principal

Un rtgimen de esfuerzos de ocurre cuan40 Ov > OH > 0.. (Pig. 846) El esfuerzo principal o 0lI)Or

Nonn

fa~

en la direcciÓD vertical y los esfuerzos menores e intermedios están en I dirección horizontal. fu nos de FaDa Corri OH > Ov > (J¡¡. (Pig. 846) En te caso el esfuerw horizontal yac OH es mayor que el esfueno vertical Ov. y a vez es mayor que el esfuerw horizontal menor 0..

Strfke

Un rtgimen ocurre cuando

•• •• ••

p faultlng

...... . .. . . . Thrust fau ng

Un rtgimen de esfuerzos de Falla da ocure cuando OH > a. > ov. (pig. 8-46) En este caso, el esfueno vertical es menor que ambos esfuerzo horizontal . Flg 8-46 Reglmenes de esfuerzos

¿Po estam preocupado con el rtgimen de esfuenos tectónico mientras perforamos un pozo? Cuando exi te una gran diferencia entre el campo de esfuerzos horizontales, la ventana del peso de lodo es menor.

•• • 146

(i) Derechos

de autor 20(JI. Drilh':ll Engtnccrin!! 1114.:


• Chapter

Well Bor- Ilhlnhillly tRock Mcc:hJnl~"

temente fallan debi40 al esfuerzo cortante y el esfuerzo conante resulta de 1 difelencia tre 1 esfuerzos ortogonal . (Recuen~ del cfrculo de Mobr que el máximo esfuerzo cortante es la mitad de la deferencia entte los esfuerzos principales mayor y menor.

Recuerde, que las rocas free

La diferencia en el campo de esfuerzo borizoouJ es conocida como de (Fig. L7) La anÍBOtropf de e fuerzo representa la diferencia en 1 i tencia lo esfuerzos horizontales aH Y ato Para maximizar la estabilidad del agujero, neces tamo minimizar la anisotropía de esfuerzo mediute la dirección e inclinación de la trayectoria del pozo. S1laohua Zhou, Richard HilI, Y Mike Sandiford de la Universidad de Adelaidc en Australia presentaron un artfculo re la selección de I lrayectoria del pozo para minimizar 1 aniso«ropía de esfueno calculado para vari reginenes de fuerzo. 2 Sus recomendado son resumidas en la i¡uientes tres P'8' (Fig. 8-49 a 8-S 1)

•• •• ••

la de eIfuefzos ClCIml cuando loa e-Tlpoe de MfuerzoI en ÚIgUOe reclo6 ln)S oon oeroe 80n en m glIlud.

FIg 8-47 Anisotropla de esfuerzos

Mientras estudi 1 grtiicas in las figuras 8-49 a 8-51, tenga en mente que la meta es de equilibrar lo esfuerzo de zuncho alrededor del agujero. Si se logra esto, 1 pesos de lodo pueden ser incrementados para estabilizar el pozo con meno riesgo de ~rdidas de circul ción. (Fig. 48)

-------------------------------------------------------------------------------

~~.:r_.~_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-

•• •

de su de peeo de lodo -=c~. El pao del lodo no _ lo prewr* el demmbe. 1*' _ lo pera ocasionar lnl pcWdIda de Por medio de 19uIt8ndo 108 MfuIrzl» de UlCho andedor del agu¡.ro, el pozo de la derecha puede . . m .. peeo del Iodo.

El pozo de .. lzq\Mrda

~

~

&-48 Arisotropfa de esfuerzos

147

••

{) Derecho de autor 20t 11. DlIlI'lCfI

1.Il~lIl\:~llIl~ lOl'


•• Chapter 8

Well Bore Iml:thilJly (Rock

Me ·h<lnll·'¡

de

esflJltl'ZlOll

La dirección más estable para la perforación es 210 largo del azimut de a...

El ÚlguJO de incl'

Si lo

Si el esfuerzo horizontal mayor es i horizontalmente. (O 9QO)

ción debe incrementarse a ncdida que la deferencia entre OH y O~ se incrementa. son iguaJes, OH= a.. el ángulo de inclin ciÓn debe ser cero. (9 = (0)

=

La inclinación para vari

al vertical,

OH

=

entonces el pozo debe perforarse

Ovo

relaciones de esfuerz.os baizootaJes se ilustra en la Fig. 8-49.

1.0

0.9

-

-

-

.6(/1

-

0.8 -......... -45"I

I

0.7

•• •

0.6 O.S

------------------------------------------------- ---

........ 30" -

-

0.4

~

l/

~

V

-"- "ISO ,..,. V V

~V . SOl/ """"-

./

...¡::::..;; ~

/

V

...........

/ ' t;7

/

~

~

1

0.3 0.2

O" /

0.1 0.0

La~deIpozo

debe .., oMnI8da • lo latgo de a"

[/

I I I I I

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 O.S 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 La reIacl6n

a. Jo.

a lo larva del eje del esIueml dhfwlCla .. estueno horbxlnla mayor y menor se Incremen ,la inclinación del ánguto 8 En el etemplo d e . entre el OH y Ov es 0.8 y la rel8clón entre 0lI y Ov es de 0.3. Del tPftoo preparado por Zhou et • el *vAo de ~lClk'8d6Il mejor para una lUtIta prob4em'lIca es d 45-.

A

que

debe

Al perforar en la dlrec:dOn d J o" a a1g111 lwlguIo de inclinación, el componente de fueaas de a" y av son combinadu para pmducIr 16l esfuerzo que es oeroano a... 1...08 fuerzos rad ales alrededor del aguJ ro son más Iguales.

Ahora, es pos le Incrementar el peso del lodo para compensar por el fuerzo d zuncho mblmo sin perder cln:ulaclón.

De Zhou, H U, Y SandlfoJ

Régimen de

148

rzos en falla norma

c0 Derechos de autor

~(JO 1.

Dnlhcl (

Ln~lIl~cnnl!

In.:.


-----~------------------

Well BOJe Inslabilily lRo¡;k Mcchani~,)

Chapter Un

natm •

El 4ngulo de inclinaciÓD mú estable para b. perforación es la horizontal. (8 =90°)

La dirección nW estable para la perforaci6n depende de la relación entre lo esfuerzo principales horiwn I y el esfueno vertical. Generalnente. como la diferencia entre lo esfuerzos horizontales incremen I dirección nece ita acercarse lla dirección del esfuerzo borizontal mayor OH. Si la rel ción entre el esfuerzo mayor y el esfuerzo vertical incrementa, la dirección más estable de perfo ión acerca la dirección del OH.

• •

Si el esfuerzo borizontal menor es igual aJ vertical, ah perioración es lo largo del azimut del oH.

La dIreclcIaI m

En .. r6g1men de .... dledz.a oorrIente el Mguto mn tstable llempre • hortzontaL

embIe,

=oV, entonces la dirección más estable de

Q,

por un Régmen de fa

2.0 ~ 1.9 ,,/

de m ll.aJ .. de esfuel'zIl» • enoonIrar dnocI6n donde 101 com~ oomblnIdoe OH Y lJII Ion p * al esfuerzo de IObNcaraa.

El

Clb¡etIYo

De Zhou. HJII. Y sanc:tlforcf

1.7

tt 6

........

t ¡..-

1-

1.2 1-

1.1 1.0 :::==~ OH

-"""

V

1.5

1.3

\

"1d

1.6

~

......

r---.....

1.8

1.4

............

deslizante comente

1-

t-'

\

~ ...

r\

~ 30" ... 1

..........

3S'_

-.....

I

Id JV

,

(Jj'

""

~r--..

I -

r-- r--

7Cf'

I

l\ro

1\

'\ \

r---.....

I

,

I~I

\

1\ 1\ \ ' r-.. 1\\ l\ r---....' ",\ l\1

f'-.

'\

r-..... ~ ~ ,.:-.... I'oo.~.....

-

~

OD 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

......... ""' ...........

---------------------------------------------------------------------------------------------------._------- -: :-.-:-::-:-:-:-:.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.::"!----------------------------------------------------:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:: -----------rJ .-.-.-.-.-.-.-.- -.-.- -. -.-.-__.-.-.-.radia_

------------------------------------------- ---~~-: ---------------Or· --~-...........----~ ................................~-----es hacer a, =a. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------.

8 objeUYo

-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-~:~_~_~_~_~_-:_:-:_:-:_~_::-::'_-:::_"':_:-:_:-:_:",:_:'-1

SI 8050 Réglm n de asfuerz08 en falla de lzante

149

O Derechos de autor 2(1(11. Dnl1l<:r1 l'llglneél'lllg IIX


r-~----------------------

---

Chnpter 8 Well Bore Imt~lhilllY (¡{(lC" M

"hallll: J

Note del diagrama arri que mie la dirección del pozo aproxima a la dirección de OH. se reduce la ioo a, del compo te radial de OH> mientras incrementa la contribución a o, del componente contri dial de O~. Esto ~ anisotrop de esfuenos por el régimen de faJla deslizante corriente.

• • • •

La dirección más estable para peñorar es a lo largo del azimut aH. El ánguJo de inclin 'ón debe incremenwse a nedida que la difi rencia entre aH Y ah se incrementa. Si lo esfuerzos horizontales son iguales, aH - <J¡. entonces el pozo debe perforarse venicalmente. Si lo esfuenos ~ =av. entonces el pozo debe ?Crforarse horizontalmente. (9 =9<)")

2.0

1.9 1.8 1.7

i

tf

----------------------------------------------------

t

---------- ~ .-:-:-:-:-:-:

1.6 1.5 1.4

1.3 1.2 1.1

1.0 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 La reladón Oto/o.

En el r6ginwl de dncdón mú edabIe para perforar a lo largo del del esfuerzo horizorCaI mayor OH. Incrementa loe fuenoe hortzontaJ msyor y menor, el 4nguIo de nclIneción, 8, debe 8Ul'JWltar. El objetlYo ea oombl r los componentes radial de la sobrecarga y el f'*ZO horizontal mayor con el fin de Igualar el l.HWZO hortzontal menor. SI el ngulo de Inclinación aumenta la contrbJclón del esfuerzo hoI1zontal rrayor disminuye mientras que I oomblnac16n de la sobrecatga El fuerzo radaI pro do por el esfuerzo horizontal menor permanece inalterable a cualquier 'nguIo de Inclnaclón ~ que 111 d1reccló1 siga el del fuerzo mayor.

AgH1 R

Del diagrama de arrib ,está claro la contribución del av incrementa.

deest~enf

si el ángulo de inclio ción aumenta, la contribución del aH se reduce y

La anisotropía de esfuerzo afecta el tamafto de nuestra ventan de peso de lodo pe.nnitido. Recuerde que I ventana del peso de lodo esti definida por el mínimo ~ de lodo requerido para prevenir el derrumbe del gujero y el lDÚimo peso de todo permitido que puede ~ tolerado in causar pérdida de ctrCulacióo. Cuando la anisotropfa es severa. se tendrá ven: pequeña. Como hemos vi to en los ejemplo de las

15C

<i) Derechos de utor 2011l. Drtll1C11

Ellgtn..:c..'rin¡; Ino.;


'hap,

'J •

l'

I

I

Fi 8-49 a 8- l. podemos ir I am lrOp a mediante aJu t ndo la Inchn iÓn y I dirección agujero. P r lo q tenemos una buena oportuoi d tabilizar el pozo con el pe o del lodo.

•• •

Las rocas no pueden portar el r m ho 11 mpo. especialmenlt a gran profundida Esto lo c oce como . El eomportanllento pi ti o 1 roca meremen l aumentar la pión de confmam' to condi ión n 00 da a grande profundida . E enlUalmenl . la roc defo h que la ani tropfa fuerzo d aparee. Esta e la razón de qu la ani tropfa e fueno e mayor cerca de I uperficie y rocas a grande profundIdad • dond lo esfu no h rizontal son e i igual 08

cacl6n (Faet

que afectan la est bllldad)

La lutita conti De planos de e titic ión que le dan un pi o de debilidad. La rclll que con 1Ituye I lutlla tratifi . El filmO de dePosilaciÓn laclon I y geológico dan ora n coosi le de plan micro óp' un lutila con una vari da re ISlencia. Si examinamo un nlÍ leo de lutlla. frecu ntemenle podem v r ciento o mil de pequefto plano estratificado denlro de uno poco pi~ lin le de sec ión tran. ve 1. Esto pi tratiflC dos tienden 1" plano de debilitamiento a lo cual. puede pen trar gua Y pica. La t' separarl o da a la lutila una propiedad intrfn a como res' rencia na. 1 UlI1so1trópk:a ignifica que la luti mis fuerte en una di ci n qu en I dI clone onog n La cantidad de resist:erlCia anlSOtrÓp' depende del ti Y canttdad de cementa 1 n entre 1 e too y de la resi de la lotita. MientraS e ada I re 1 len ia de la roca relallva a lo plano de tifi í6n. mayor sed I aní pica. Las lární

de arcilla q componen la IUlita e tán Ofl nlada en di el n ralela a lo plano. d tratific:ación. Cuando la lutila e pu agua. hincha y produce un e fuerzo hidratación q e perpeodjcuJ a lo plano tiflC do . (Fig. 8- 2) i el pozo pen tra la lul.l en un ngulo res lO a lo plan tifacados. esle esfuerzo de blC:1rll1aCión prod e un e fu rzo aOl pi o. La lutila hine li aún mis micn el gulo 00 lo plano de e lralifi ión umenlA. La ~ I lenCI a apre y derrum ro í de la lutita fuerte cuando el fuerzo compre IVO e aplicado n dIrecCión perpendl ular los plan úfi El efecto e plano estralitic do en la labilidad del pozo e en sitio y por la dirección e inclin ión d I aguj ro.

t

regido por I

regfmen

de

El agua penetra fllcllmer11te ~ pIanoa

lrII El hlnctwm Y el eafuerm de tmc:h8m1en1O siempre ocuren en dlreoa6n peIpllndlcu a 101 piano5 icIldos

- -- -------:-:-:-:-:-:-:~~~

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------estratIflcados.

cu.ndo .. per10ra el pozo en dIteccIOn perpendicular a

~ pianos

eJ,

el hlnctwmlento tiende a producir

mM eetuerzDI en pi'*'- deI~. M lnclnacl6n. los planos lCadoe alnlenta. h nctlamlenlo tlende ca cada vez lncnlmenlD en los .fuerzos de zuncho IObre un I do de la pared del • petO no asl en las Plredes con d1~ ortogonal Por dlfi'llcl6n. esto se conoce como antsotropía de esfuefzoe.

mu

g W2 Esfuerzos de hidratacl6n en los planos estrat cadoe

151

Derecho de sut r

fuerzo.


hurta . \ '11 Bllr' 111

o

..

t;¡hdll'

pozo y loe

I

por loe

Cbeo. Tan y HabeñlCld de A tralia han en alJUPo artfcuJ de i ocia y anisolropfa de perfil de di del agujero.

alg:uDllS recomendaci al antIi is de la

La 'uieoee d' ióo en directa opos' ión a lo que S hua Zhou. Riclwd Hill Y ike Sandiford de 1 Uni idad de Adclaida en Australia. recomendaron en un previo jo,2 Este debe a que Zhou ee al d' uefan la minimización de I isotropfa de e fuenos caJcuJ Chen ee al di ucen sobre la debili d del plano tificado.

ah ...........J.....:::,~....__-

fuenos Y

i del in11 de eonttnam*1tCl Mief1ttU

ato...ultoa

cpJe

"*'-

Recuerde que la i aparente de I ti influenci por 1 (nCClón re ultante de la pre ión de confinamiento. Mico nWi fuene la pre ión que mantiene junto lo plano eific do • má fuen.e. rtn o'. (Fi . &-53) Por lo lIJ1eo, una lutita ti más fuene i u pi n e LratiftC do perma.n en al mayor campo de fuerzas. dicionalmente. tendre menores problemas en lo plano. perpendicul e eiflC i pode perforar en dirección perpendicular a éstos.

152

J:>er;

ho de IUI r ',~

I

111

..

I

.

11

I

I

1


• Chartel. A contin ión yel petfil del

'di

Iilll{"

In _,htlll

J ,-

a.an al

o a la

ani~r

de

re!

I ene

!iefo: que ttenen alto pado de anlsouop(a tienen un efecto I I ICallVO en inc1'em1col.l a

medida que el agujero

orientado

melad en el

pocllemOlS

~

~

a la diteoctón

ele

de

el

orientada en dtrección de o-.

!Í" la anisocrop(a de istenc ex lSle un efecto ignifi 1i o L.t enfluenc' i I di i6n del pozo apro ime al del 0.. Los planos esuatifi 1 nen un en el (racturamiento hidriulico en rqimen de fuerzos. ialmente en ~

IVI

(&JI

L.t inI1 > DOrlUl

en

~

fmenes con ( 11 la

~1Ic.

LOCtemeftl.l en el .

iente orden de

ICO:~&5 que con ! iflCICIÓO en ~gr

11

nonnale.

con ! 11

r 11

Si fuera i le perforar perpendicularmente I pi tralificado y orienw la ditcc ión para minimizar la &ni fa de fuen.os. ~ ible que no podremo tisfacer am condicione . NUeslJra lIIYCClOria del pozo debe ida a ti facer 1m condicione en la medi de lo ible.

iDClremlCOl.a.la aniJotropfa de

tiende a inc~mcnw_ y el modo la falla a lo I o de I pi bloque en las caras panJel . SI la falla l'COmetlrfa CU1'\'eada. lOOCS de

.

estl~raeados. Cuando .....,........ ja de

derrumba t.eliMlrú

la lII)'CCtoria óptima del pozo.

lS3

Derecho

de UlOr

01 11,

' I

"'1 l""

11' 11'


('h:tptl'f ' \ di I 1I1~' 111 t.lh IJI

Filtrado

y

d'

fluido de

rfor8Cl6n

(Fact

que afectan la

abllkSad)

rccien la mfiuencia del peso del lodo en la e Ilidad del 1ero en I de no radiaJ y le envolvente de falla de Mohr. Sin cm o. debemo dlfe~W' cntre c' y cl fuerzo rad' I proveído por . El re ance reftere a la cantIdad de presIón excede a la pre ión de poro. Esta la fuerza dial provisu por el rebaJance. o

I paredes del pozo provee un fuerzo radia.! que mejora I e tabllidad del guj ro. El rzo radial reduce el fuerzo de z.uncho y aplica un presión de conftn mi nto lo el meol de I roe lo lar o de del ujero. La pre Ión de confinaml nto incrementa I re i teoci patente de I lutilA. El fuerzo radial e el re ullado de una pre ión diferencial lrIv~, de la. pan~s del aguj ro. La presión diferencial prov por un sobrebalan e de I ¡>re ión del a ujero sobre I ión la formación. ¡Sin em o. la presión difemlcíal n igual al re 1 e! La lutita e penneabl . Algo del flUIdo inv I poros en la luti e Incrementa la presión de poro re del agujero. (Fi . 8- ) A medida q el ftllrado invade I poros de la lutJ\A, la pre Ión dlfcrencl I re I del ujero e reducida. depend' Ole del tiempo. La pre ión del fluido ejercida

P vi ualizar mejor I infiue i la pre ión de ~ rma Ión debIda a la in ión de ftltIll . podem . compatv I curv de iny ción de filtrado re pecto ~ curv de e ída de pre ión e inyección n poz de irri ación Fig, -SS y 8· 6.

154

Derecl)os de ulUr


•• •

•• •• •• ••

ión para un pozo de irrigación de diÚletJ'O grande tienen por lo general al uno pou> perforado a v . distanc· del pou> productor. Cuando el pou> e bombeado. se observa q el cae tanto en el pou> productor como en I po monitores Si trazamos el nivel de agua en lo la di ia el agujero obtenemo una curva de di manuclÓD. (Fig. 8-55) inyector. como el de la Pi . 8-56. a el ni el de I Si grafi el nivel del agua contra la distancia desde el

IDOD

la

de

pou> ~ero

u distancia e poodi de anyocd6n producidas al any

te

fotmlClón

en la Fi .8·$4 representan I curv

w

formaci

155

Derec

de autor

M

'1 I Ir

I

1:

I 't'rll

'

111


harl r.· \ ~II H"'l 111 lah",!

Ión por ftttr:MSo

•• •

•• •

lA inWLfim. por filtrado ~s la mayor causa tú la iMsrabilidtJd túl agujero. La mv ión por filtrado debilila 1 roa y al I di 'bución de esfuerzos dentro de la misma. La arcilla dentro de la lutila puede reaccIonar • adetús. debilila la roca. Se Involucran para ello alguno mecani mo . químicamente con el La ión del fuerzo radial debida a la inv ión por filtrado reduce I resistencia parente de la roca e ioc la I de zuoebo. M' el filtrado inv I poros. la presIón de poro i~menla. Esto red el uerzo efectivo. ( fuerzo total ión de poro + esfuerzo efectivo.) El nUldo rom el eontacto entre por lo di inuye la cernen ión y la fricción entre granos. El filtrado t&m . n lÚa e mo I te. posterionnen red la frioclón interna. Por I fuera poco. el filtrado ruecion quúnic:ameote y te con la arcilla en 1 lutill. ionando hinchamiento y di Ión. El i por 1 pcrf-.c· de la lICiIla iona fuenos de hidratación. lo que tnCremenla lo. fuerzo de zuncho e de il ila I estratigri.ficos.

nao por medio de 1 mccani de Micn el filtrado in ino y móf o. de hinchamiento.) Eslo incremenla la hinchamiento cri pcr1ItlCJLbilidad la lu 'ta y accl el rilmO de la lo i6n por filtrado. La cantidad de hinchamiento y di i6n dependi n de la mineral la de la lICilla, pero necesario recalcar que el hin Iwnienlo eri ino ndñ lugar en cualquier tipo de lICiII Algu lICiII que nos son usceptibl a hincharse eomo I Dlita no hincharin o di pe preciabl mente. pero el hinchAmienlo cri talmo oc ionali e fuerz de hidra ión Y reduciñn la resi ocia de la roca. Con el tiempo. 1 I IUlilAS debilitan con 1 ex ici6n al de ido. la in i6n por filtrado y el e fuerzo de hidratación re ul do del hinchan'llenlO eri lino.

.__... ,_r jiJJraIJo rttÚ'U el esfuu:.o rtMlilú efectivo, lo ci4l o ''I.cIto. (Fig. 8- 7)

•• • •

nv~

156

por filtrado

Derecho de ulOr

1 11·

I

,


( haph:r ( \\ ell

•• ••

Htlll

111 1.,~IIJ1

f{,

la ;,was;Óf1 por fiJrrodJ:J hDce q~ lo IWI;la I~nga IUIQ irte labilidad th~ruJiOl1~ thl li~mpo. el til in ~I el esfueno COIUDle aumenta y la . ncia de 1& roca di minuye. Al aún h' Y , lemente cuando esán ellpue: al gua. Cuando están fi n mente d' pe luli pueden i por flujo turbuJ nto y por el movim' lo de la tuberia. La lutl con to con nido de 'Ia lCDdr6 mú efee neg tiv debido a la di persión y la ero. ioo. el filtrado lnv da I luÜII. (Fig. 8pennea.ble la lutita y mayor lIotlrrebaJlI'lCC, el filtrado invade "'pido ~ luÚta. No proble con binchamiento de las son perf< . El probl no el fillrIdo vldido la I ' Y tuvo tiempo de debilitarla Y d' Simi1armeo il DO aJ bincbamieolO debil'tan con elliempo.

PNII6n

La prelIi6n . . . lCIiII Y por lo tIr*), el dllmlnuye

la,.,z ~ del

~oon

po

F1g

Tre mecani

• • •

1nvu6ón def filtrado con rMpeeto t tiempo

contribuyen a I iov ión del filtrado:

Sobre lance Actlvi

ddel gua

Acci6 capilar

y pobremente consolida . El consolidadas. pero la activl PJlJIlta de poro ~ en tamalio. (la adi i por cambios elec sobre la uperfkic de un ignificatívo efecto con I fracturas, e peclaJmente VleJ

y

mando

•• ••

Obvu'une:nte la in i60 del un efecto nepti o, no da lugar a una 1 bihdad. Un objetivo le I di de po Y I ingeoi de I lste en reducir el ritmo de mva Ión del filtrado. . hadamente. no puede ser realizado con co de lodo Y aditivos controlado del filtrado que trabajan en I co de lodo. penneabl como I areo coosuuye una cosua de lodo re I parede del prev nir I p&dida del lodo en la formaci6n. (Vúse co U'a.S de lodo.) Aún con un buena co del fiJl:r&do continúa puando por medio de la costra de lodo Y dentro de la fo i D. son lo sufic' t para aceptar I c tras de lodo n lo sWlCien mente petmeab~e.s pan permitir que el filtndo Iej del gujero. Se puede mantener una presión diferencial de lodo pan mantener la e de lodo ujeta en ItiO.

En formaci ujero lodo. formaci

157

Derecho deaUlor

.,' 1/

I

I

\'1\.,

1\'11.


('har1c.:r . \

l'll fin, . 111

l.lh

111

"

i temen permeable para depositar co de lodo dlnim . De hecho, I aren' oeralmenle algun magmtudes rtW permeabl que la • El wndo de poro de I IUli tan pequefto pocos I idos. i hay, pueden abel1~1S de poro. Los r fiI en I ~ del guJero por lo que sólo permite li . El flujo de flui dentro de I IUlila no e uftciente pan y I erosión mocánl desde la sana de perloraclón e

e

a,•

c- -

(=_ • • e*

,

• ddel.... IpeI1rne1tb1e para CIClnItn* una COIlra de lodo Todc» ~ ~ 100

la petO no pueden ter -.etleridoe que 8Mtl berridoe pot' el ftuto del Iodo.

F1g

• a la pared pera

La coetra de lodo .oor. la

El decir que n la co tra de lodo queda de llado la lutlla no e~ compl lamente cIeno. Cuando para el movim' nto de I hJberfa Yel fluido. un e de lodo e (jtlC puede ser fonnado. bre I pared. pero co de lodo e i cuando I bom comienzan su trabajo de nuevo. Puede exisllr algo de la c de lodo in ma en al o fract q son lo uftcientemente grande para permitir qu el puenteado ocum, Sin e • la mayoría de la lutila e a I paredes no acepwi una e de lodo l. circulación del fluido. A6n i ocurriera. el nuno de filtrado a tra~ de la lutila podrfa r que en l. de lodo. Se pueden tomar al uno ~todos pan minimiur o eliminar el ritm de Invión del filtrado E. lo. ~todo Illcluyen: •

Reducción del sotlf'dlllJlince

Red

• •

de la lutila ión de I permeabir idad del filtrado, Y umento de I

La creación de i n dlfere 111.

membrana

mi-permeable. pernlltlendo la pre Ión osmócica que ba1 cee I prolpt.W~ de tendiendo el

re lance en el pnmer lugar. Algo fuerzo radjal re I paredes del guJero. Sin embargo. un petjud' iaJ aWt i 00 lo uflCi n mente vero para lanar la ~n:fu1a e I r un I óptimo para proporcIonar un uado fuerzo radl I unquc por filtrado. Un mttodo pan encontrar e le ~ ance e el pnnclpio de Unea proouc~o

por

• 0'1..

Seri muy de.!>asl~1O baI una vez que te ha . Ido e, Ice Ido. La IOVI.! 16n del filtrado debida un sot.retNl original puede riginar una presión de poro que puede r m yor qu I pre i6n del a uj ro nuevo. to on inará un fuerzo radi I bajO o negalivo que reducirá on ldernbl mente la e labilidad. El 01 ~e y I limpieza mien corre I IUbeó tienen t.te efecto negativo en la e. labilidad del agu' ro.

158

Derecho de u


'h~rl " .'

Se puede' iti co aditiv estruetunl

sobre I

\ '11 H '1 • 11I 1.lb 111

l.·

1

.1

1 I d del filtrado utilizando liool. glicerol. Y il' o. Esto ~an por medio de IOterftriendo con I U<IcH:' ina de la ia del gua perfici de I arcill . '1IV'Irlf.r

puede lograr f6cilmente con un lodo on de aceIte. e . n ompaliado con el DeOesaJríOS J*"I crear una me rana mipermeable a trlv~ de I J*"I proveer una correcta 101 d a la f cuo emul ton.ada de aceite. La creación de la me rana mI permeable mú difICulto con un lodo con balancear la pre Ión o mótica con el". rebalance". pero e men (WBM). ia Ydesde I luúta por la diferencaa en I

osrDót)CO del

coocentrae de en Iva concenO'8Ción de la I el gua mueve h cía hacen que el ua mueva dentro de la lutlta de el sobrebaJartce c n el balancear el nujo de un cambIO neto en I pre ión de poro. I

El nujo mó" o real requ' una mem mi-permeable idea!. La luúta no provee e. la membrana Ideal por I variedad dellaJnal\o en po. AJgun i pueden " gotarse" a trav de la memb con el mirado. e el filtrado con min con el ión mezcl con el nuldo original del poro. reduce la dif'erenc' de ial entre el fluido de perfonción y el fluido del poro. to reduce el flUJO o móCl o. El txito de utilizar flujo ico J*"I minimizar la ¡ay iOO del filtrado depende fuertemente en I calidad de I "'me •• ti la pared del gujero. Los wfaetan Y la calidad de la lutita detenninan I calidad de 11 membrana. Mue de e urfaetan poco ecológico • como lo son mucho ite. { y no lodo de i . ún cuando un excelente flUIdo de perfOf"lCiOO Se que muc tuvo un ~xi re ivo con el fluido a WBM. pero e dificil haJlar un urf tinte propiado la luti q • de ami con el medio arnl:»ent.e El

.. mueve -c.'nótIlcatnen..

rnetrlbran8

tIIN~\n

ftuIdo con El ~ bÜll1108ar la pitrdida de ftuido oemóCk:o deede con la de' ftuIdo de r

F1g W1

F\IIO ocmótico en la kJtita

159

De~ho de ulor


'haptcr " Es de c' Si I

\ ell BOl l' 111

1•• "1111

~

\.

11

el flujo móCico por el sobrebaJa.nce Esto puede ocasionar iÓll en realidad CUUMrIID l. resistencia de I luuta por I i60 de la lita. la iD i60 del rtltrldo debilita l. mi ma. Sin em o. introduce el riesgo de una ~rdida falla debido al ueno de te ioo ico

ia la formaci6o. ent el ritmo de mv 100 del filuado L. Bailey el aJ en el instituto de Inve Li 10fle de Cam nd refutan formac'

de luLita no son

La presión capil de de I midad de la luli por el fluido mojante. Mientras el fluido sea m polar. la seti a' e paz de mojar la luLita. El un flUido muy polar. mJenl.n.S el aceite no lo es. Esto explica por q~ una m' m de lulila fracturada pero intIClJl rompen con agua y no r con aceite. La lutita no

El tamlfto de varfa.liene m bos pI estratifICado. y es frecuentemente mtereal con inc i de na. Por lo Wtlo. la permeabali d van a lo largo del gujero y el ntmo del rtltrado v con ella. Una I i jun o • una arena permeable puede recibir una IOV ión del r como del ¡jero. filtrado desde la

160

Dettc

de utor·.

l'

I


•• •• •• •• •• • •• •• •• •

VI

Ión de I

connibuye a la .

'Ildad)

i1idad del pozo

~lCnC:ia' de una Vltnci6n de

u' y 101 de zuncho iooa esfucnoI de fati y en el peor de I puede que la ia a la oedencia de la roca accdida en lo un ciclo. Veremos Iosli de vibrlcióo de sarta Ycómo afectan I la esñlClZl05

n

rad'

labilidad.

La

~

lUbeÑ

con la que

00IPee

la pated.. -

de IU ración. que .. una fundón de .. lenllón de" lUbetfa y la veIoddad de rotación. dependiente

La velocidad radi un a función de la di ia que la tubería tiene que lerarse de ~ de dejar la pared vuelve golpearla 0Cl'I va. Por lo WllO. la velocidad de la tuberia se umen mi I guj aumenLan 'l/o cuando I dWnetros de l rla disminuyen. La ICe lllCi6n de I tu una función de la ¡ón y velocidad rotaeionaJ." La el ración aumenta cuando la te ¡ón 'l/o l. velocidad de roución de la tuberí aumenLan. Se considera UIIQ deSIJSlro a combinación si tn ti fondo del a ujtro /o tubtrúl rota a ran velocidDd teniendo UIIQ combinoción de WI di4tMlro PUl Ro Y a uj ro grantk.

frecuentemente. veces

I cuJpabl de rolar • gran velocidad del fondo para limpiar el ajero. 'o bacer1o. Debe poner i.aJ cuidado de no confundir derrum con los la rotación ia ambla del fondo en base de caso por c

Al

recortes

•• •

que at~ la

de perforación (F

Otto tipo de v' "onda 1OrWlI" que ocurre cuando frena de repente el movimiento uial de la tu utilizamos la e i . para acomodar una manguera o una cuerda de potencia cuando ene una obsuucción para q podremos continuar arrastrarla. Cuando de repen para el movim' to en dilución descendente debido al malacate. propaga una onda hacia abajo la sana de perforación, El m' efecto ocum: cuando paramos un movimiento den debido un saliente. pero la onda ve en clirecciÓD contraria. La onda ionaria mueve nW ri.pido Ygolpea nW fuene con nW ionada 1 del agujero cuando la rubeña

de 1

La bom DO

tienen

La rodill

UD

y

,Esw barrena coo I justo arriba de la fondo (DHA). mti COI1

la tu ría que vibre. pe<:lalmente cuando 1 vAlvul VI ión aJ puede observ da en la man ra KeUy. 'brac' axiaJ y a la sarta la barrena. Las barre con tendencia imputir i6ft 1 barrenas POC menor con dien la a medi umenwnos el peso y I rpm. La e lIbilización de la para pozo desviado ayuda minimizar vibracione.. La cantidad de irv para amortiguar vi jo ,Mi n nW pe do el aparejo de amortipan I vibracion .

crea o

°

j correcto.

de presión

ca

161

Derechos de ulOr • • I l'

I

II

.'

l' llll'.'

1,


•• •• • •• •• •• • •• •• •• •• • •• •• •• •• •

•• •• •

La vi ración por 10 i im cada vibración. pueden producir fue

resortA~

helicoldal que vanan eo loo Itud '/ di4metro con iones de t ión también a I parede. Las vi paredes debido a friccIón.

aPlllteC:elo debido a la componen tan nciaJ de I fuena '/ por la fricción entre la dos ti de meci entre I de perforación y I : la frtor'i6n .....:cW~ dilD.t;mk:a. Cuando la tu rl en repo debe uperarsc I fricción e lttica pan mov en movimiento. la tu ria y la pared iente una fricción dinámic . Ambo ti de fricción obedeclen la iguiente rel ióo: F= J.1N F la fuena de friccIón ~

eco 8 S

el coefICiente de fricción. '/ la fuerza radial de la tu ría sobre la pared.

de fricción diJWnko menor q el coeflCtente de fncción áco. Cuando I vibracl n que en un gmento de la tuberfa la velocidad rotacIOnal cero. la fnCClón e lttlCa debe ica afecta nW I esfuerws de zuncho que la fncción perada para moverla de nue o. La fricción dinámica.

El por

flCien i6n

mu,/ lent.amente. muc panes de la e ltn temporalmente e. tIC SI I l"OlIria. la barrena e fre da y luego movida. El efecto helicoidaJ enroll y de 11 1 rf Y el peso la barrena ftueroa. Si momtoreamo torque contra I rpm eocontramo necesario que debe ex' ir un '''umbral'' de rpm que deben alca.nz.ane ante de encontrar eltorque mfnimo. de rpm pan obtener un momenlo angular uflCiente para uperar la fricción que obli a lcanzar el um la permanecer quie . Al elimlOar la (nceión esútica., sólo experimenta la I porcio fricción dinúnica. yeltar e jo. Míen I rpm aumentan I vibracione aumentan. lo qu oc ionan q el tarque también aumente.

Cuando tuberfa

rtpido que rotamos la tu lo ' que vuelven I VIlO . En puede existir una rpm crf . que oc íonen resonancIa en la !WtI de perforación dallan tanto la tu na como el peno. Al contrarlo de lo que I vibnci teni I ralmenu aisun rpm criticas ~n lo mayoría tk los pozos. I ElI ten mue 1 penni la ia: del pozo. vlbracio y lo punto de amoni Ión La ocurrí ra de rpm crfti mis probable de ocurrir en un pozo enJcaI y calibrado. Para calcular 1 rpm crit" requieren condici ideal. rt

rtpidarnente". nunca deja la pared del agujero. La fuena cenlrffu e la qu ráp'damen alrededor del pozo. Mientra dando vuel ripld&menle. la fricción afecta a I fueno de zuncho y la teraJ ue manli De la tu ria en contra la pared. fecla iaJ . Cuando ui te vibración por tanión. tambi~n se ve afectado el e fuerzo all I a lo largo Recuerde que el fueno radiaJ Y el esfueno axial afectan el e fuerzo tangencial o de zuncho. C Iqulcr pam:ie del agujero se e tán r ti ando e fuerzo que v' ne de I tubería es cíclico. por lo Free n meol I de cómo el oleaje y el eo fatigan al polO. pero e i ten menos clcl bido a oleaje O dcb'do al rotaci de la tuberia

La forma del ~ tiene un impacto directo en la bihdad. Las cargas latenl.I de gran magnilud o por la tu a tri de un dob ez pato de perro. imparten elevado esfuerzos al pozo. Los oj de I v cortados denIro de pIJed ca cambi en la di triboción de fuerzas. Mlen el pozo e ha. el im cta debido a vibraciÓD iocremeo. (Fig. 8-27)

162

Derecho de aUI r

~

"

".

1

I


•• • •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

ha pI 'r

TIpo

\ di

Hl1Il'

111 1,lhtlll

R.". 1,

.11

F 11

EA' dos gruldes caregoñu de tall pan 1 luti : falJ por esfuen.os ind' Yel IITIsm falla por i ocurre cuando la resi ia de La roca y la roca roen. El am.sb'e p ala deformación lenta ~ esfuerzo. Cuando el jero coo.trae, como con la o el hinc illa. La f¡ i6n fallido debido al arrastIe plútico. El P deformaci ida a inducidos. Los uenos que onlinan la deformacIón pueden ser de oripn mcdnico o químico. F 1 por .....IM'ZJ~ IndUCIIdoe

iDcbJCidos. Cuatro modo de falla cortante y dos modos de faUa o mecánico o quúnlCO.

La mayor .tud del

el resu lado de fuerzo cortante. Recuerde que del círculo de Mohr la mb imo es mitad de La difi aa entre 1 fuerzos prioc ipales may y princ' 1 a lo largo de pasedes del 19uJero oormalmen son el fuerzo de uiaJ o. y el fueno radiaJ o,. (Fi .8-33)

esflllCnt.O CCltWll1e

menores. Los zuncho a.. el

Los cuatro modo de •

Corte de brote

Corte t6rico Corte 1ice.

Corte de el

En luego

r

l1e son: (Fil. 8-64) •

ión.

• 1 falla ocune a lo la.rgo de diferen de corte" donde propaga de separa una esquirla de roca de la pared del gujero.

81 inicia cuando el eMuef'ZO de zuncho menor el ueno radial. Gt> O. > Or. El corte ca esfuena radial. 1 falJa común.) El radial

OCUlTe

o. > Gt> Or .

Am

El

lodo o

El el

.-te el esfuetz.o de

el esfuerzo mayor durante la faUa.. y el fuerzo por 1 diferencia entre el e fuerzo de zuncho y I

cuando eJ esfuerzo mayor d te La falla el esfuerzo ula!. y el menor puede ca do por el ma.st.re durante lo viaJes.)

de brote Y

In ufieiente

mieia un deslizanuento y

16ricos ocurren en la d~ci6n de de faU.

o. en

la eau

de

el

fuerzo

pozos venacale

e son 1 ca

ocune cuando el fuerzo mayor durante la faJla e el e fuerzo axIal, y el e uen.o menor o, > Or > Ot .

eJolIIIlCk'la OCUlTe cuando el mayor esfuerzo te la falla e el ZUDCIJO O el esfuerzo uiaJ Or > O, > Ot o Or > Ot > O•.

Am el belico' como el de elon son: demaJriaclo de lodo O O eaje.

ión

fuerzo radIal. y el menor

de la falla

pre ntan en la dlJ'CCci6n de OH Las ca

)63

Derecho de

lor

l.

o

I

l ' IUIIIII'

In.


•• • • • ••

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

••

Ir

-o

> o, > o,

eor. t6Itco - o, > eJe > o, Una en de 011" debe. peeo de podo Irw\tiltU

Lo do modo de f 11 de teosl6n son f

dr6alka yel Fig. 8- O)indell

La

...

loneo

UnI en debe • peal) de lodo

de

ura hldriulic yellfoli n eau d. por un pe.

o....

una ,

en la dltecdón de O . . O bIIo

debe • peeo de lodo

16n <Flg 8-(4)

de lodo el vado. <V~ e fuerzo radial y la pierde lentamente lodo m ntraS muy rea de I q I lodo que regrese

El refiere e ircu1a. pero ión de frac1tura. han Ido causadas

al gujero. La fall por te 16 de eau debido al bajo peso de lodo. Este tipo de fall e muy común en lo. polO de min y en lo pozos bajoequihb do. Las líneas de corriente de e fuerzo' n la Fig. 8-28A re otan el fuerzo de ten i6n en la IU nei de fueno radiale que son pro vI lO por I pre. i6n del nuido.

164

ho<kulr '

I1


• \1..1rl '1"

I

\\

III

Bu

l'

111 1.11 ¡fll

H.·

k I '"

co

•• • •• •• •• •• •• •• ••

F

Cuando I roca rompe. pien:te u 1 neia. Cuando I roca deforma tsticamen sólo pierde UD poco de u resi ocia. Si el materiaJ el lútico. ret' De mts u la m' n deforme. Los material el I deo exhiben UD comportamiento denominado IJ'C", La Pi . 8-65 m Ira I diagramas fuerzo defonnaci6n para material ile y plútico . leo comienza cuando el pozo esta iendo peñondo. uerzos exi en el materi I removido por la barrena deben reempl por fue de ho Y fuerz.os provefdos por el

El

pi

peso del Iodo. Si el no de zuncho la fonnaci6n fallan pltsticamente y arrastrar h . dentro.

demasiado alto. comenzari I

T--'óno~

Lu roca

m

que

mWltlenenlu

yor esfuerzo de j O en 1 paredes del agujero. Mten la pared comtenza tsUcanl1eDll.e. por1I me rzo de zuncho. de tal forma que se iente mis el e(; to del bo mú alejado de I pued. Por lo tanto. el agujero falla primero en la pared y lue o f lIa profundo en la f¡ ioo. un mbimo de tres vece el radio del agujero. falla de r removido coo una rimadora para prevenir La pegadura. te material al1n soporta de tal fOnDa que de de rimar el proceso continúa yel fuerzo de zuncho nWtlmo bo alejado del centro del pozo. Eventualmente. debeó existir ufteiente materi I '0 del múimo fuerzo de bo para q la falla ya DO ex' del

• La Las

arco Jiscas

lutitas jó tendencia por mayore .

atnI.~

el mayor amsue. La lutiLl Y la areni tambibl ufren arnstre .Ignifi ufrir profundi o en presenci de alt trase mis que I luti más vieJ . La sedimenWi del tienden aumcnLl a medida q el agujero Intercepta los plan sedimenwi con ingulo.

165

Derecho de vlOr

~

I

I

I

I

'

I

11


•• •• •• •• •• •• •• ••

•• •• •• ••

( haptcr ' \\ di

o.amorcNWmlftto,

,y

Lo

BlHl' 111 :lhllll'''~

lIIad

·en/o. despre1ltÜmUn/o .1)

Desdichadamen

aslilladllTa frecuentemente son re lo que t~nninos

no ex e con

CaD

refieren.

La defmici60 de • que acepw1a pliamente e." que la Imita. derrum debo • la ~. den i del Iodo. A 11 que utilizan este ~rmino refieren al modo de corte por broce debida l fuerzo inducido. Tambi61 pueden u rir que e te tipo de lutita fall en el fondo tan pronto como I uperfic' es ex la. c iden neralmen de ha fallado debido a l. inv ión del filtrado y Esta falla por lo general ocurre en el fondo de ~ que el agua tuvo uc pe en DUCSU'a mdustria tienen lo ttnnínos liad Y nada en la r que dI inga posItivamente a un término del otro.

El des]¡»ftlMliaüeDto

una reacción quún' ti mpo de reacxi desmororwnieoto inv

.

UD ~rmioo 00

coen utilizado fuera de la indu tria minera. Generalmente explota de la pared en iJI CÓDCIv y convex

lutita O material

refiere

la

términ en len ~e mú ible que riben inadecuadamente el lIpo de faJla que ocurre. Sin metida a esfuerzos químicos y la lutita que e tj o. i ofrecen una dlSltíDcíOD entre la lutita q e metida. fue . Por lo I dan a I cuadrill del eqUIpo de pe~ ión un punlO iniciaJ cuando diri . a l prob emas.

¡eneraJmente de una li Se puede obtener I i {mico.

y

estimar el

meloort~

mediante la prueba de goteo. Se determina la dlrecd ión del eMe de brote.

de la arien

KtlI»rlllD

por pulgada cuadrada de e fuerzo por cada pie de la formacIón mAs preci de lo regl

or tiLizando I relaci de Poi n. la sobrecarga y lo uaemes de inh.'4 David Woodland de hell (Canadá) ofrece un uenos en itio la faUa por empuJe de Canadi. 1

blHizoatll

Se acostum

di ponible. mpliación del QU_ierO nhc,,~-",.

de lo

la ampliación de ha perforado el pozo.

166

Dem=bos de aut r ',.

I 'o


• •• •• •• •

h.lrl "..

Hlnc

mi nlo y DI

l

I Bllrl' In

1,1

1111

R,

".In

Ión

mocaniismos de binchamienlo de II arcilla. debemos entender I quIma de un requisito pln I.O(&)mente entender la telÓn '1 el :wuldunente. in e . pul i todos de nosotros en la ind . de requm un 1m lO local, unque aJgún entendimiento necesario. '1 entre joro EJ utor reftere a I Iect in aJ trabajo de Gny el aJ.' y a I manual • pln un entendimiento profundo de la mineralogía de las ucill y I qulm' de

un i6n que puede rcambiado con otros Iones en la ¡nscncaa de . La real' por I de lodo cuando tntan el hinchanllento de areill iluc:rambio de' en la arcilla por . ayudan a mantener I l'mí de I areil un i6n puede reemplazado por otro ioo i u valencia qu(mte debido a ioo pre(eren generalmen igue la igulente serie' K">8 ">Sr">Ca"> Como inn

+>Rb+>K+>N +>Li·

en la ·or. el Hidr6«erIO. W. e fuertemente absornido. Esto expl' a la gran el pH en la reacción de in 10.

i

de Powio (K} mucho que a I de CalCIO .. del catión. EJ i6n de Potasio aJ jero" be en la redcula en ina de l. estrUCtura atómica de I tmoriJ Ionita. i lPIiI'CO~ menor en la tabla peri6cf de elemento pero cuando. son en realidad mayor que el i6n Potasto. Lamido "no b'

167

Derec

deau r

(.

I

1

'llllI'(


••

•• •

11

Exi

n dos mee ' de hinctwnien - hinchamiento cn.staJmo y el hlDChamiento móuco. bidra ión upeñlCial. o ~rlere a la a relón de Itrnmas de mol6c de la peñic' del e . , Probablemeo llama hincbamlelllO cri!UaJino deb'do a que el a ujeta fuertemen a la ICie del c . median un enlace eon el bldró no que hace que el en la estrUCtura atómIca de la convierta en e i<risWino. Toma la mi ma fonna hex onaJ de I hidróxI iU . El tan fuertemente enlazado que tiene mayor visco idad y lrededor 3% meno volumen que el gua libre cerca de l. upeñicie del cri 1.

u

V e d e molkuJ rtn b por la SUperfICie de I mectllas. El hidrógeno en el e enlazado al oxí DO en la arcilla 1 primera pa de I superfi le. El hidrógeno enlazado tan fuertemente q crea una mol6cul de fuenemen polarizada. (Fig. 8-67) El oxf DO de la pnmera e pi de el h' de moI6cuJas de a de t.aJ forma que la gunda e pi de agua aferra I primera. Una capa tercera y cuarta de wnbibl sertn i La cuarta ca e enlazada pero con meno inte idad q la tercera. gunda o primer . La primera capa e t4 ujetada de tal fonna que se nece itan ión para extraer el gua de la lutita. Sólo nec ita 40.000 psi para remover I segunda 80.000 pide 20.000 i para la terce.... y \O 000 i para la cuarta. Estas c pas de b i6n cristalina erea.Rn un e e f rzo de hidra i60 i a pres' a medida I ca son ab midas. 1

psi

40.000 psi

20

psi

10.

fonna que el

1 • de

o

meetitas se hinchen dos vece. su tamaJ\o. El El hinchamiento eri lino puede ocasionar que I arcill y otras arcill . pero I menor IOten idad. El gu no hinchamiento cri lino tambi~n ocurre con I U1i . el agua seli bsorbida en I frontera OC ¡onando nelnl en~ de OIita YK olini . Sin em Igo de fuerzo de hi ión.

168

Dcrechc; de ul r

•I

11

I


••

('haplt:1 "

\ '11

111ft'

In l,t~t111

",

k

11.111

lo . El e~ llT'8.Stt'ida en~ entre US ca mayor que I concentración yO( volumen de gua arrastrado en~ la retkul de arcilla debido al biDwmiento cristalino. La Mootmorillooill sódica puede bine de 14

en

el

aI

arcill coo del gua o polares del a ua

La mol ul de 1 por el bincb.amiento osmótlCO no necesanamente esWl enlazadas eon I arciU como lo con el hinchamiento eri taJino. ElI son orde en 1 vecindad de I tione y o ian de lu con otras mol6c de . Con el hinchamieoto en taJIOO. el est.4 free enlaza con 1 arcilla y DO intereambi Iupr coo 1 mol6cul . Tanto el hine mIento eri lano eorno el m6tico ocuneo . ultm!:&mli!.Ote

•• ••

•• •

hlnche

CJ.Ie

~ Yee:*

tu tamafIo meciante

en la cara de cada pIac.a de En IOn debido • una atrxdón del agua l'Iace que de .. uparen ...,.tanciaJtnelml

de , upMdlrae de 14 • 20 vecea tu tamaI\o Y

compIe1tam.me

Cuando entierra la JUlia. J e fue sobreaLrga extraen el a UI fuera <k I e lura de 1 IlCtU . Primero. el nuido ido OS1l[)Ó(iicuneo,te ex • luego. i la recarga e lo uticaenl menk de. I i~ del mantenida por el hiocbam' oto ensWlOO o expul

169

IXrccho de aul r

.I

,

11'

IJ


• 'hapt 'r " luego al le lo proceso de peñ ¡oo. el agua ~ reabsorbido y la fuerzos de hi ión. Las mccti bso fin grandes cantidade de a un oomponamietlto pi ieo. Este arcill de hinchamiento arrastI'Uán dentro de del rnet'lmlmte . inuyendo u dWnetr'O. lue o la arcilla di rsan. permitiendo que la ión alaIr¡ucm el !iero, Cuando utiliza lodo inhibido. de todos modos ex' , algo de lven El proceso de hidrataeión ja la resistencia aparente 'ta no esf\tenlOl de 00, La I 'ta podrfa fallar por corte. ca grandes. fuertes !iero, dema fuertes contmua.rin iendo agua y tendrtn un pul el tiem que alcancen las l.aJnicn vibratorios de la lutita. compllftamicnto filtrado.) Esto hace el filtrado del fluido de peñoración penetre la lutlta (V hinchantiento y depend' del tiempo. NonnaImen no vemos mogón probl ma I doce de pode tener problemas sevc~ la perforación de lalu ita. pero lue de pode no r problemas por vari dr , Entre nW alto el contenido de smectitl Y la penneab .10 mú. pronto que espetemos proble . Las luti jóv nes. d&il y coo50li cerca de la upeñlCie tienden tener alta permeabilidad (pan la lutita) y alto contenido Bentonftico. de ión de eonfirwnien o cerc de la uperfkie tambi~n facilita el proceso de re-hidratación.

que no tiene alta coocentnlCión de meetl podri ún ufrir de los fue El bincham' o cristalino ocurriri sobre I caras de fnlctUfU. el fueno de zuncho y una reducción en 11 resIStenCia de la roea c I

rnc~ada..

ionancJo ripidamente.

170

...

~

Oc:rec

de aul r

•,

1I

' ... 1 I

.

I

• J

I

I


• ( hapt 'r

\\ e1l B"r' 111

1,lhJlI\\ lI'Il'\t'III1'

n

.11111111.'

I

111l'

11

u

Si la IUl.

e

i~ be~fico esf1i1C12~

perfora.

res ia diferencial. y la

la ' ilielad del agujero debe anticipado. Aún i la luLÍta le cuando con el tiempo debido a la inv ión del filtrado. Mientras el flJltldo Invade la lutita. el reducido Yel daftino fueno de zuncho e aumentado. Tambitn se ve reducida la de la roa por la reducción de la presión de confinamiento. proveído por la presión i60 de la fricción' y cementación, Se está reduciendo la ist.eocia de la roca y eafillel'ltO ~lImOl.

La lutita

Eventualmente lal ita fallm. Solo e cuestión de ti mpo.

problenWic:a cuando: ¡jeto no

perpeodicular a I

imenlario .

allllll como en un ~gimen de falla aco

anisotropta de de (alJa oonnaJ.

plano

ido Bentooítico alto.

jOveD O relativamente débil

fnct • y 1 alta debida a la permeabiJidad mayor. y I ' etc. del lodo es reducido. "Pida redUCCIÓO del esfuerzo radial debido a que lo Cll']pnin con el filU1do de iD i60 de un previo rebalance del flJ

interca1aciclDe5 de

Late

umenta. tal como dwante un viaje,

• •

Ellie

icióo del

da en comparación con

~ero

ubierto

exle

dW'ICión prol de io de 1 sana, La vibración de la aumenta ume:01I. la relación del d' del jeto I diámetro de la tu ría. y mien y la velocidad de nnción de la sana. de perforación realiza viaj frecuentemen. especialmente cuando el 01 je y uaveo son

a con cuando aWlllenla la

La al

oc

La forma del a

la ~ero

vendad del doblez pala de perro es no es circular. (V

ha.

Fig. 8-27)

171

Dcrubo delutor'

I

l'

I

"

" ""0'11


h

pI I

f

\\

1"11 1\1Ir' Ir 1.lhllll

",

\ 11

le ocurren cuando i1idad e raJ se lev la I el jeto o desl~ de enroscar lu En extnmxts, como el col del gujero. le. puede ocurrir en cuaJ

Los problc

Lo

~mpocami nJOS

por

«U"nt

S~

o mayor cuando lo sano h«io lo liza lJ'aV de uene de lutita Y ~DA interc I . (fi .8-69) Los DriU con tienden • emlpac.use cuando el e bio de dWneb'O en la de perforación io de dWnetro del primero contae el c derrum tienden en c' alargadas del gujero y coo el drill collar bacia I di metros con lricción. ocasionando el cm ienlO, /~vanJo

que el pozo com'enza • emplC<lnC:. l. presióD de incremen y I sana de perforaciÓD ia el em tento. Esto aro ~/ am¡~1I/o d~ SOI14

de sUSl:aocialmen

Si el perforador sólo ión aJ le 00 red irse debido

Bombeando

apareto de tondo (BHA)

heciael~o

172

rknchos de


• Itapl

'J .. \\'

de i on<lic¡'ooc~

'11 B"fl' 111

1.lhJlJf\ l'

'\UI'1o 11

,

1111',

I

1I ,., •

bilidld. minimizar I CondICiones que propICian inesw)llidad. como la ia de I roca y I regí de e fuerzo son propíe'dadi~ iar. Las propiedades del Iodo. trayectoria del pozo. el dise1\o de f; aI c debemos enfocamos

T

orta

tra primera oportunidad para evitar problemas es en la selección de una trayectoria conecta. La dirección cuando ible. para penetrar I lutita perpendicular lo pi del pozo debe r di imen . Esto . Jmenle c~ cuando I lutita fuerte com da con los plano sedimentari . Se deben el ~ imen de esfueno y la ~ión debe estar orientada para minimizar la anisouopr. de . La U'lyectoria del pozo minimiza la anisotropr. de fuefZ05 puede no la U'lyec1oria minimiza la isottop(a de ia. Se debe deci-dir en~ I ries os relati a un plano imenwio d&il . el de tener un ~ imen de esfuerzo leCtÓClICOS. Siempre

puede iI"_U'Ill"rllr mú proble

en re {menes de faJla

o

da

Pro¡ptecledl.. del lodo

tienen el mayor impacto para evitar I problemas de estabilidad. De es el mú critico. El del lodo provee el esfuerzo radl I el fuerzo radiaJ aJ fuerzo de zuncho. menore . (aJl El lJ'étodo de Imea mediana propuesto por y de la Unea mediana tere que el del lodo debe tomar un pw1Jenle de pn:siórl de I poros. El peso del lodo debe r I . . Uno v~z qll ha ido ClUJ1tnllado. no tklN ur ión del filtrado. Si en de reduce el peso del Iodo. la iodo grtJdIuJJJMnlt evitar im tando al pozo, Míen el !Opio de lemente el peso del lodo nec ILari ser ume.ntAdo. Una den idad la

. Los I

de aceile nW inhlbl y no uenen afmidad con I el«tn de la IUll La f la salinidad correcta pul limitar el hmetwruento. Los nuidos iti de lodo como el gHcol. sal poú5k etc.. ayudan a pi de hinchamiento. A de que un lipo de lodo baya Ido elegIdo en l. de campo podrlan decir que debe tomar un ~todo distinto. de control de filU'1do son r ~fK:L Los ~ en parte iDefectiv para I IUli porque I de sobre la lu' . Los má de conuol de fillJ"lCiórl en I luti luy n 'dad del filtndo. I red ión de la permeabilidad de la lutiLl. o la creación de peI'1rne1lbl que penni pn:sj.6n mÓ_k. que e en baJ e con la presión

in e

gua y fallartn e ~e

y

veo vanan I fue YÚicosldad pLúltlca del lodo debe ser minimi

el ti mpo Entonce.. de radial

. Un

173

mos mlnlmiur le- UeIDp.

tremendamente y deben r evilldo . Ento D CO tro' ayudará manlener ~

Derecho de

Ulor

I "

I

II

'1


hapt

I (

\\ el( HIlll' 111 1 Ibllll

I',n, ' ..

I

,

I .

fluctuaci de en la presIón de poro Y en la mv ión del filtrado. Los de ja circuJ ioo o púdida de circulación total deben mlnlmlZldos o evi debIdo a que C usado fluctuad de l.em . umen~ en la tem tura causan demunbes; y I reducciooes pu n propiciar una ~jda de circulaciÓD.

peri

Mrt8 de petfonlclón

de 1 perforación deben tomar en cuenta la I ilidad. . Las veloci de rotación altas junto con peq iúllCtn)S. causan impactos de vibración y debeo r (BHA) grarldes Y pueden resisltr 1 vi rae i pero cuando de incr ióo gn.ndes. adicionan esfuen.os sobre I ~ lo que ocaslon&Ji elev eo. El tamafto del aparejo de fondo (8MA) debe r leccionado cUlCiadosa.mente

v

de timJliIua

~ de limp z.a deben ser planiflCldos. pero de n r hinchadas deben r hmpi frecuentemente. pero de lu . fdgi lo mM Ible. Las 1 teral altas, I n io de temperatura dat\an la lutí pero algu vece 00 se ~ de limpieza oc ionaJ limpiar el gujero. limpiar 1 luli eta de planifi ioo debe pen secc'óo prob ica. En I cuidadosamente q~ i van I ilar viaj de limpieza o mnado Las cuadrill del equipo deben necesario. Los di ftadores del pozo tienen la monilorear 1 tendcoc' y realizar v' ~ de limpieza como pon i1idad de todas I cuadrill de perforación conocen I oecesidade. y I peligro de lim . la cuando perforan luti problemit' en realizar

de limpieza regularmente. Los necesd.&. Las arciJI

vi.

El ~mpocamimJo«Ilrr~ por lo gmeraJ ~n los dob/~c~s palas d~ ~rro o ~n cambios ~n la g~~lrla tÚl agujuo. Se debe di llar un modelo del parejo de f, (BMA) de r jalada a lo largo de I lit graIla y

grifi mostrada la Pi . 13·1. El perforador puede anticipar problemas potenciale y realizar vla) cuidado en zo problemiti

174

Detec

de ul r

con


h.lpll.'r

\\ dI B" •. 111

1.lhllll\

j'l. \

1"

I

".

l.

("

1

ilidad del ~ero tienden r el tiPO de pe ura in poco o ningún a i50. y es proba le: que perdere

debido a los prob e de ~a dmum de perforación cuando

OOCWTe.

e.tuerzoe mec*11coe de ..

ormaJmenle una fall ivo fuerzo cortanle en la red del pozo. En el c de I roe f" il vez excede la i neia CMAnte. la roca puede inmediatamente derTUm dentro del pomo En I yorfa de I roca.s pi . • el pozo col un poco en el mi mo peri de liempo. La cuadrill de perforación debe pennanccer e de lena y reaccionar rtpidamenLC para prevenir la p&di

del

Lu dates de a •

abv'

son:

T'~Dd~DC" o La ~leOCia de trozos de demunbe en I •

Si

e

il

lI'07.OS de

lemblorinas. con supeñac

ueno COt''l&nte trozos son &nj[UIaLf'CS o en bl

c~ el modo de file

por

i YO

Si I

ED ~om*iÍOOl=S no r redclDdeldos pero no

la (alla nW probablemente ocumó

lo Lar

de los

P I

. Las

demunbes pueden aparecer como e o bien pueden '1 tam ib1 pueden quebrado en el vi je

el pozo.

o o

~ de

EJ

I conexiones 01 vllJe. Una (uena ex iva en levantar ( ~a1ar) ~ de CODell.i . (Cuando el denumbe alredccIot del jo de (ondo HA) m' n bon'lbas estaban .) Si de demunbe y/o voluminosos. puede ver (uena e ce iva para una conell. i6o. ) cuando primero le pm.encia de olea' de presión al comenzar la circulación. (Los pedazos del denum que esulbaJ1 colpndo de I lizan hacia el centro del pozo cuando paran I bonlbas. Esto parcialmente ye el flujo cuando I bom son puc en marcha de nuevo.) Tamb' • pudiera ocurrido peq empraamíenlos alrededor del parejo de rondo HA) o de I de perforaci6o pueden e u.undo un oleaje de pre.IOO que rompa el eml)llCamienLO. realiza

esfuerzos de esf\~os CCX\IJIUes

o

o o

un viaJC. EJ ho Yuna

veo reduce la pre 160 del a Jero o caw.a un reduccIón en I fuerzos rad le El re uhado

1 paredes Y menos iltdad. bombeando de lida. Mientras la presión de II bom ienlo I sarta de perforac:ión "bombeada" fuera del pozo. i fucrz.u para levantar (sobre jllar) pueden . r enmaSC&rad.as de 11 del gancho ha ido reemplazada por el efecto del

all

ex erril icos.

175

lITI.Sl1'CS

Dcm:ho de u r

Y lendcnc

-'1 l'

de

iOO.


('ha, 1\;1. \ •

Te o o

o o

1I Hpr'llI' /ldl

ptrfonc:loDtI te . del torque Y el anasue umentando y son errál Puede existir un umento en 1 loci de penetración guido por de una di mlOUCIÓll. La ROP nta deb' a I la nle menor de la I"OU mlen I Ión de la formación aproxima o I ión del gujero. Las presi ne I debido I carg por el derrum umenUln I re' ccnci parenle de la roca. lo que reduce el fltmo de penetración. (Fig. 8-70) Un 01 je de presión indica menor em ami nto debido I gnnde canlldade de trozo. de denumbe y las del denum ~ida de lodo. (E) lodo e bom hacIA la formación. mientras umenta I pre. Ión del e o.)

176

..

'"

Derechos de ulOr

"


In pl 'r

\ di

Bllfl' 111 I,lhlltl~

¡'/\'\

111 .. I

1l1l1'1_

I

1",

I

Eefuefzoe qul,","~ en IIIluttta

Como en una lutita fuenos meclnicos. I faJl normaJmente OCUlTen debido cerca de fuenos qulmlCO pan~ del ~ero. Sin emI)UJ~. I la falla no OCurTe ' dcSlurol de tal (, ~te. La faJla OCurTe v formación ex y la falla 0C'WTe gnd mente.

fuerzo

para

cortan

uel

son: •

~

la IUp~rftc:H

o

o

o •

~

o o

o o o o

o

o

o o

o •

Aumento en la vi idad de embuda Marsb. vise idad pi ica. punto de ceden ia y c i pan el intercambio e ti6nico. ( arcillu bentonític wn. iendo di pe das. o elocuentemente. "El pozo e haciendo u propia satsa....) ibl umento en el del Iodo. (Debido al umento de I sólidos de ~a den tdad.) de recorte pegaj o bol de arcilla en I temblorillAS rft lamíen S veoyo Las tendenci

en la barrena.. como

indicado por la baja velOCidad de penetraCión

~.

de tarque Y que con la limp'

erñ..

la

aumentando y son uave. (El t del agujero o con I proble

Yel lITISU'e de trows de

denu d .) P&dida de fluido. Míen em el pozo, hay pMtida de lodo en I formación. Un aumento en la presión y lo oleaje . Pi tooeo. (A medida la barTena bo hacia arriba del fondo, se hace nW dlfrcil enoontrar el baneoa. En grav la S&ttI de perforación puede r literaJmente empujadalbom da hacia arri del pozo.) (Fig. 8-69) Prob normal no OCWTeO cuando perforando la formación onnalmente horas pan desarrollen lo (ntomas. o en el torq y el arrasue, ot ellITlSll'e muy uave. MI n . levanta el parejo de fondo (BHA) dentro de un prelada. la fuerza elle Iva para levantarlo (sobre men aumenta. jal ) lentamen y Fuerzo e~ iva pan levantarlo ( jaJar) de I cui\as, Puede oaje de presióo aJ iniciar la circuJación, (La i JI 1 Y I VI ldad P que prop' u.0U'Óp' del lodo aumenten. Esto IgrufJc que el lodo de y 1m cuando paren I bom .) i60 Y trúlujo por medio de la tubería de perf ión (Debido. presión Itnlpac:la en el anular.)

'tea

TeDdleD4:ia1 o Suave pero lento aumento de (arque y arra tre, o Suaveo. (El uaveo mis vero OCUrT'C con I luti reactivas ¡El control del pozo e de ro ha importancia qufl Mue probl mas de reventoo comienzan como proble con pe ura de tubería.) o O . Y pó'di de lodo cuando lizan viaJCS. o Cuando viajando en el pozo. I problemas primero ~ a I profundJ d en 1 cuaJ ene tra la formacióo problen'Wica. O la bo la arriba. puede ocumr p' oneo grave. j ajeno! Esto enn:l&SC1lV la fuena e iva para lev wta (sobre jaJar.) (De becho. puede parecer di inuyendo ¡mientras el aparejo de fondo bo Id bombea dentro de un empacamiento!) 177

Dercc

de aUl r

•I

. .,

I

,"


Chapll'r.

\\~II Htlr'll1 1•• "lIt \ 1'" ..

Il\ •• r

\

'In n

"

I

IMI~.6n

Procedimientos

tnpada bombeará I empujan la banena ún mis hacia dentro del empacanllento y hará . Tamb' mover la haci jo, el efecto de pi 6n reduciR la de ruerza . ponib hacia abajo. Apli presión ja pan re~tablecer la ctrCul cI6n una estILbICl~ cualquier mo Un' to de la ría.

d t

ayudar

lecer el movimiento de I tuben. y la circuJ 16n

Se pli

de derrum mo rfn ia jo y se uftan juntos cuando la IU na mueve hacia jo pan red ir 1 arriba. Por lo tanto, la mejor dirección de movimi nto para la tuberl e hacia fuerzas e . Si puede re~ lecer el movimiento hacia abajo. el empacarmento puede aflojar. La c~ul ioo puede r re-e bl i Y puede romper el em carniento con la circul i6n y el movimiento de la tuberfa.

Si tiene pete , accione I per<: con su nWtimo pla.z.anuenlo. Ellorque debe ser utilizado cu' y de acuerdo con 1 m:omendaciones del fabncante. Lo esfuerzos torsi Y te i60 aditiv de &&J forma que IUUlCQ deINmos accionar los pUClISores hacrQ abajo mienlr, apli ando el rorque mó.ximo. EstA bien accionar lo percuso hacía jo mien~ aplicando eltorque RlÚimo.

Una vez peñoraci

Lo tro

o o

o

la circulaci6n h ido e o viaje de nuevo.

Bom v' B

blecida. el agujero debe

r limpiado

anlC~

que

barrido v' en pozos verticale , y una combinación de bamdos de I Ita idad en pozos des .

'le

Inicien

ja y Ita

de baja v' idad con ud y lubncan pueden requen en aro vertical y dcsv' i no ruJiza av e pronto de ~ q re-e blece la circulación. ha de parecido una vez que hemos liberado la Es importante notar que el problema no del empacamiento. Los O"OZO de demun que causan el empacamiento deben ser circul fuera del peno O probable q em aremos de nuevo Tambitn ca la inestabilidad. itan U'Itat con I condlCio

Ión

Si la sarta no dos exit ' p

Ii ra con la primera ceión. existen algun

undAno que han . Ido

procedimiento.

n . r-.omlDCllII descrita en la

cI6n de limpieza del guJero puede ser del e iento. pennltteOdo la de perlo cI6n move a debe ser utiliz.ada en conjunto. lo mis posible. con I t&:nic de

puede bit i I condi iones causando la me tabílidad e más victorio con recortes depositados y cuando lo trozo de derrumbe son ill de lutilaS du~ pu den crear puente no con lidadas. Lu

178

Dercc

de u r


( hapl

Otr

'1 "

ti

\\ di

H

H:

111

1.1

1.llId 11

d

1

11. I

I prob

de inestabil idad. pero l. inestabil i

prob con 11 mesta.bihdad del agujero mer*1S. en formaciones fractura y fall saJientA~ de interestrafJCados duros! uave .

d del

wnbi~

.. . . ... . ...

El poro puede experimenw derrum y empacamiento muy pido una vez que la circulación ha ido parada. Atín peor. ca e lo flCi temen gran pueden ser I v por ~o del equipo de perforación, CI do el ipo de perforación tire en un crtter. Mucb equi de perfOl"lC' han i penf de forma

r

Las fonnaci dep6si de uperficie.

.. ........ .. .. .. .... .. .. .. ... .. .. .. . .. .. .. .. . .. . .. .. .. . .. .. ... . .. . .... . .... .. .... .. ... . .... . ... .. . .. ... .. .... .. ... .. .. . .

.

.. . .. .. . .. .. ... .. .. . .. . ... . .... . .... .. . .. .. .. .. . .. .. .. .. . . .. .. .. . ..

.

.

.. .................... ..

tienden a

superflC' o muy cet1:.&n4¡)S ido tiempo para cemen • y ido expuesto • fuenos de

normal no recarga elev

_.u...

SIn la ~ de una coa. de lodo •• ~ la cu.J .. ~ 8CCUlIIi...

Oc ionalmente. pueden 1 nojamc~ tienen presi IUdroc;atburos

riaI no con~ 88 desplornaIa dentro del pozo una YeZ ~ • haY8 parado 11 c:ItC1Mc1ón.

y

formación DO consolidada depende enteramenle de la fncción entre us grano que Si I formación o bi1meda. la fricción puede ser flCtenlement.e al para que el pe1'1tJWlle7.Ca le.

Todo el de IObrcaup scri pHcado sobre 1 coo de grano • ¡rano. resultando en ah.. frICción. cuando el nuido al pozo. lubrica I taet grano. grano y ayuda • soportar el esfuerzo de JOtln:carga. Por lo reduce el esfuerzo efectivo y I fricción toul entre I granos tunb~n reduce. Una arena en pl ya un ejemplo e leo de formación no consolidada. Cuando la Ilen.a a. podemos cavar un ~ero. pero los 1 inclilWÚ. La fricción enle lo grano no lo sufi ientemen fuerte mantener I paredes del pozo vertical . Si colocáramos una placa con un agujero en el medio y presiOiWuJo la are I con de grano a grano por debajo de la pi y podrf por debajo de I p ICI. Si de cavar este agujero con agua.. o i alcanDmos el I volvieran lubricados y la ~na fluyera h.acl.l el pozo. (VÚ5e la fl res.istellCÍI de la roca.)

179

..

Derec

de

IUI

r

<

I

11


('h.l1)(·r • \ dI H\

Il' [11

lahllrt

l

'1

Ii lit'

no consoli . dcbemo aplicar una c de lodo 1 formación Los m' pnDClpl de 1 mecln' de apl" a l' San embargo. exi una diferencia. iente la ex 1 del tro de la formación en I formaciooe no co hdadas que en l' do en contll 1 costrI de lodo red e el e fuerzo de zuncho • y por lo WKIo la bilidad. (Recuerde que el mbllno e fuerzo ia entre el esfuerzo de zuncho y el esfuerzo radial.)

ioo difereocw en c ntra la de lodo. el agujero puede permanecer bl. impermeabl de tal fonna que fluye fluido a uavt de la c lra de lodo '1 tro de I ti ión. Si filtrado ca.pu de cargar la presión de poro. la pre Ión diferencial reduc::iñ con el t" mpo. '1 el gujero volverj menos le. El aumento en la pre ión de poro tambl n reduce I de COOtlCtO de grano a grano proveyendo la fricción intema. Esto ademÁS reduce la i neia de la roca.

Con tal

Sin

Obviamente. una arena no

u

co de lodo impermeabl . Sin embargo. I co tras de lodo q colocan so re tienden r nW permeable que aquell depo itadas re aren con lidadas.

púdi de frieci li eramente mayor durante la anular causan que 1 presión del agujero perforación. de tal forma la presión de poro j to dentro de la formación e la pre ión mú ima durante la circulación. Cuando la circulación. posible que la presión diferencial conlra la co tra de lodo n uflCientemeo ItI como soponar la pared del agujero, de la perfonci pueden rebajar la fricción entre grano y provocar lile blH d. En la cwLlQ\JlM'~ IDO' • too la fricción entre el resullado del coeficiente de fncclón esWlco. estab'ece el movim' lo I de cootaeto. el coefICiente de fricción cambia de coc:ticienlle de fricción dinimico mucho menor. La VI Ión de I perforación suficic::nte moV1m 10 1 pIl'I pennitir el cambio al coeflC' nte di.Mmico de ta en roe res ia. de tal forma que la formación menos e blc.

Se puede de 1 ti cuando el parejO de fondo (BHA) por encima o por jo formación no ma aán mucho mú pronuncIAdo I hay un dob z pata de pe:rro a tra de la formaciÓD. Frecuentemente I problemas no aparecen que para la circu ión para reaJiur una conexión, ión de poro de la formación aumen u lile labilidad. SI la ~ida de perar problemas. Entre mú alta sea la pre ión de poro. 'ón dilí re iaJ 1 lravts de 1 c de lodo. Lo em amiento por encima de iv de los recortes. Y circulando para salir de un brote de ,.. kick") son al uno la presión de poro en areo&S no consolidadas: la

zona. pronto puede

Entre mis joven y mú ra la formación no con lidada. lo más probabl que rA que tendrerno proble con ell. Entre mAs tiempo deje la arena expuesta. m6 seril I1 pro blhdad que derrum perfora en permafrosl. I formaciones DO lidadas esW1 con 1 el lOO enlero y Duncl pueden consoli comporun como (ortDIC' consolidadas cuando cementa con h' lo. pero cuando cal' n con el calor del lodo de perforaciÓD. convierten en no consoli nuev mente. En vece (iJizan e de lodo para limitar la cantidad de descon el Ión en 1m c

Cuando

ISO

Derechos de

ulOf


•• ••

('hapl r t' \\ l.'1I

B.lrl'

In

1.lhlll(\ " •

l"l

.1,1,'1,' I "klll.1 ,

I

11 .. ,11111 "

aDd¡"pe. i el anular del JetO llena con arena. coosohclad:u nonnaJ Le soo muy permeables. Tam ~n de cu'cuJación puede alertar que hemos una ~rdida de circulacIÓn puede indicar que empeurin a fluir. o de pronto lo barú.

atal*,- drcaIM:I6e. Las (BHA) Y de la cUlDdo

i

alrededor del aparejo de fondo la circulación

han y fluyen una vez q

lec ida. equipo. Cuando la caverna empieza a derTUmbarse. se pueden el e r &pU'Czca, , Las arenas fluyendo f6cilmente son uavea broce carpr' la presión de poro de I arena de formación prof 'da que circula en u viaje hacia fuera del pozo La tabilidad wt

181

Dc:recho de ulor

• '1 I

••


Charl~r

\\cll Bllll' \11 lahdll\

1\""

n.

"du'"

111,1111 •

o'"~ l.

IIltI".,

• La mejor protección no con li son I paredes de metal de I tuberí de re . i lo. iente I tube lo mejor. Es muy n tra Ijar con el parejo de ~ (BHA) y I jo de una arena pocenc' lmente fluyente, el tener agujero descubierto por de jo de una arena no consolidada., se debe • Si en el programa colocar UD perc r cerca de la cima del parejo de fondo (BHA) y todos lo estabiI izadore. removido.. • Se pueden col de lodo vi a lo largo y por debajo de la arena In de parar I bo realizar una conexión o UD viaje, Otra costtl de lodo pesada puede ser col da por debajo de I de correr de re imiento. I colocar una COSU'I de lodo del Ada e impermeable para que pueda agregar carbonato,. agenltes de pbd'da de lodo. debe dejar 1 baITena en una ición por debajo de una fonnación DO consolidada al circuJar. Las ~ fAcilmcn pueden ero ionar e formaci ueltas. • unca deje la barrena en el fondo con I bom apa das. Manteng la tubería en movimiento lento.

reo y movimiento cbcendenle para el puente y liberarse de un empacanuento. debe h da y debe aplicar una pre ión entre 200 y SOO psi para intenw reCualquier presión tri blecer circulación. Una vez que Ieee l. circuJ i6n. deben bombear barrido, visc para limpiar la amIA del pozo,

Se

lizar un movimiento descendente o no es ~xilO . puede r posible accionar lo percu re de I arena. Las herramien de vibraci6n de baja frecuencIa deben r vic1ono para I Iw:er nu' pero podrí ocasionar denum • adenW. El uso de las berramien de vibra ión debe coos'dcrocuidado nleen <lec por caso. i no

puede

hada arri

tra'tl

El movimiento

{

jo y el lavado pueden

r exito

si I

condi iene propiciandO l. IIlcstabllidad han

Ido U'a

182

Derecbos de ulor

I

I 1, 11


('h.IIIl'1 \' \\ di

1 11

Hllll' 111 l.I"llll

"1

I l .•• I \ 11

l.t I l.

I

l'.

F:oml\8CllorM.. fr:Khlndl18 Y f~""daI Grandes

de

teriaJ

~

Ji eml~UlÜielllO

IlO puc:detI enconlrado en ~y~

ea el polO. potencial 1

t:sliO Cllusa

roro. o peduc. de roca c:aen en el

y con I

El problema puede exaoe1blU'X con I

vibración de la

pozo Y •

ac:uÑn

en contra

.arta de

peffOt'lldón.

SeI\.... de

dates de •

• • •

ettI

para formlCi

fract

Y lecho de rocas ouebraJCSos Incluyen.

Y errilico y repenlino. do de ujero duranle I c nelli ne . o ocum cuan la fOrTl\l.Ción lA iendo perforada o cuando mucve la de perfo Ión arri o ~o. pueden T y Y pueden r difícil localizar el punto de profundidad o el ma ríal del puenl< esú moViendo hacll arriba o hacia debajo de T

LI

pn::sctK:ÍI de trozos de denum

o peclazc>s de cemento en I

Prooed

SI la 1

jo. Si ooC1'

te mbl orinas.

o de 11bef'adcX'i

~~.. la primen acción la de aplicar lOrque y accionar lo pe uso i6n. la circulación puede r man nlda con el gtil mi lmo. res:lriccioncs de

hacia

pndoras de lodo 'cado. Las plldoras de lodo coloaldas reducir la fricción. Una reducción de fricción puede ser pqtadlura. o en reducir cl l y el urasue a lo largo de la ent.el'l (o lo. la fuerza sea disponible en el punlO de peg dura en romper lo delnl

y reducir la

fricción.

detril

libre, I de roca deben r rompimos y bam del polO Es teriaI por de jo de la balTerll para que pueda r quebrado dwul<C la perf ción. yud.añn a hmpiar el y I pndoras de lodo VI oso ayudarin a manl<Cncr el mal<Cri I de al~ de la de perforación micn I bom eSlÚl apag

183

Derecho de u(or ,. ti I I

I

• I

I

/1


•• • •• •• •

( haplt'r,

\\ l' I HI

Il.·

111

1.1

,.11

~

III

11

L

C·hatlln'll

tiran en el pozo muc vece propician el puenteo y I pe dura de tuberfa. Mucho JIW reportada en el infonne de I mallan. Al meno que renga un aho 10 en el equipo de perforación y entre el equipo de perfo ión y I oficina. la ente errores. yo put en la mesa rotaria. be vi o mucha eh laJTI caer en el gu"ero. S' cuando algu' deja caer al o en el polO. Primero. la persona que deja caer algo acerca y m' ia a ~o del polO. (Como hubIera aloque ver.) La iguiente co que rvar a alrededor pul ver i al ien lo vio. Si no. ~I decide i debe decirle a 19uíen o no seccíóo de coofaanza )

lo largo de 17

peran al

Se

prob e

cuando:

Exi muy poca tolerancia entre la pared del agujero y la tubería. como cuando se estA eorriendo luberf de re imi nlo.

d la chatarra puede acuAarse entre I Cuando exi ten fonnac' ~ua~ tal como el gumbo. pero puede le Y puentearse en I carbonat

El pozo

descubierto ylo

puede en I formacione. nW duro lutl . aren y

ido.

o el equipo sobre el poo de perforación andan perdido. Las berranuen que parecen de I rocaria muc propICian lo íntomas de chatarra en el guJero. aunqu . crea q ocumó.

ufriendo de una racha de la mal uene. "Cuando llueve. hay lormenta" S. la van de mal peor. de mes estar tío nW alertos e tipo de problema.

8eI\... dt foto de c WTa en el agujero son muy imil a I de formaci neo f etura~. lorque erritico y repentino. y amiSlre onnaJmen. DO exi O resuicclo de presión. A diferencia de lo trozo de derrum de I formaciooe fTactuta.das o saJien rados.la ehaana e nW dificil de romper. Debe r nam de le do. molida con la

Lo

de liberación pan cbawra ión e la de plicar torque y ionar I perc

Lo procedi:mien

•• ••

pOdoru de lodo 'cido pueden herramie de VI ión de gujero y perc de

imilares a los de f rmacione eon falla. La primera con dirección de endente.

11 . i l. tuberia quedó pe contra una formación de c.ubon to . frecuenci tam ~ podrían ser y' 10fi0sas. SI lodo esto falla. saJir de puede r ell.it

~.

la tubería esú libre. la ch wra debe r removida de la pared. La den ldad del acero no puede r soportada con los barredores vi Mú probablemente tendr' que UW' una e la de chatarTa. qui junto con hemunien de molienda. Una vez q

184

Derec

d~

autor


'hartt:1 " \\ -111111 - IIhl •• 1 111

•• •

F

fric:dón

F

Fuetza nonn t ~

Defonnadón

a= Dirección o azinut

e.

Ángulo de 1nd~~M Esfueno nonn a.- Esfuerzo t8n!gendal o ZUlCho 0'tF Esfuerzo mln o OH- Esfuerzo méxmo

0'.

o--

~m

rzoml

O'r. Esfuerzo

Ov

•• •• •• •

Esf..-m

o."Esfuerm

~ Eafuerm coItl"""

~==

•• •

185

Delttbo de autor ",

l') I

I

1 '1 ,. " 11'

Ir


• •• •

Ch.• pll"1

Pr

u entlendlm nto

1.

\\ di H"1l I

"

In

tabllld d

I pozo neia .~nLe de roca? J••

neia de roca y I re5i

I

2. 3.

I • JI

4.

1I

I

?

I

5.

r

6.

fuerza de zuncho redUCIda a cero?

1.

•• •• •• ••

.1·, .

1

efecto un umenlo en el redCck>r el

~?

¡J

leJo delaguj ro?

la re . lencll de roe y I

del lodo

e fue

8. usa? 1,'

11

r'

I

_1

I en un guJcro a enic I en una

amplio en un dIrecCión? I • empezara along

? ,Por q~

del derrum

de Molu? ( ¿Para que w? de lodo afectar I e labiltdad delaguJ ro? i1idad del j ro iltdld del agujero? I

I .

biltdad? I : r' ilidad? I1 I . el dWnetro de gujero. rpm. y la tensIón de la sana de o de vibración de la de perforación? (

sobrebalance afectar la

•• •

por

fuenos?

peremos inestabilidad de I

IUli

amiento cuando esta bombundo h

ce

afuera

luli

pegando o

186

Dn~h05

de aul r

1I

I

? I • I


•• •• ••

Chapl~1

.. \\ e11 H 1I • 111

1)

2) 3) )

S) 6)

,

-Gu1fPubr .

y Gco , la Uni versidad de " PE2 116(1994) 'D of Mim and Metallw- . Lo

Company(I977)

'"Fuodamall.lh o( Rock Mecbanic$- Q¡apman and Hall. Loodres ( 1976) Dwloleault.1a Universidad de W terloo: "Borehole tabjljlyand Auid Lo in PoorIy

1)

•• ••

1•• "'"11

ility in Higb·An¡le Wel1s- SPfJlSRM papel 4728 . 199 Coopenti~

~.

CSlRO Peuoleum

ARlI'OIlcb for WelJbcn ji t- pe.pel de la PE Coofere:DCia internacIOnal de la SPE del 199 ,en Beljin¡ O'

9)

real en tres

MecbanicaJ En¡incerin¡

b lnslilUte, CSIR. Pretoria. África Sur. '1'he Detmninaúon e Borebole - Laboratory and Undc:rgroWld Measuremen .. Inl. J ilit)' In !he Westem CanadW\ Ovet tbrusl Bell:' papel de I del 1990)

•• •

187

Denchc. de autor

·.1 1"

I

I

,.

11


•• •• •• •• •• •• • •• •• • •• •• •• •• •• •• •

'hapl 'r

f

\'

-11

Bl1r~' 111 1.I"tI,

•• • 188

Derecho de u r

l' I

l'

lo. ,-( 1"

l'


•• •• •• ••

•• •• •• •• •• •• • •• •• •• •

nll=~al:~

diferencial fue primerameruc reconocido por Hayward en 193". Sin embargo. sido escritos recientemente. uglriendo que la pepdura diferencial DO fue documentos neraJmente dan el cr6dilO a Helmick y Longley. Esto es probable n:ftere:D a I ~ como la pegadura por presión diferencial. cuando '"pe de parecr o de perforación congelada," Alguien inv 'pndo n incluir "pegadura de pared" o "tubería de perforación congelada" en u estrateg~ capc:urar el jo hecho de 19S7.

de pegadura diferencial en ura di ferencial el aJ\o mu poca infonnación ha Ido

esd volvtendo para umenw laCtO. le por la pepd de i toda la pe diJi &al OCUlTe ah.. en el agujero en 1 jeto.' La primer pIIte de c pftulo se enfoca jero de fondo de pegadUlra diferencial con ~nf i en I f afectAndolo. La última parte med' explicando I preventiv. de alerta. y 105 procedimient de adclplados por la industria.

pegadura diferencial

de la ~ no

vuelve La pres'ón diferencw

189

•• a

CIAL

I • ·'1

11' I

I '':

,l. ' I


•• •• •• •

•• •• • •• •• • •• •• •• •• •

•• ••

Lo m

ni mo

P81;l8dura dlf r n I I

menudo utiJlzo el ej mplo de un par de overo h • trav del emparriJlado de un radi dor de de com ión in para explicar los mecanl IDOS de la pegadura diferencial. Sin em o. H. D. Ou ofreció expl' ión descriptiva y Hel en 197 .• Outmans usó el ejemplo de un Lap6n de bule ~ de en un tazón de agua. e forme el tapón bloquea el flUJO de agua a travé del desllIÜC. la i6n bi . fuerza al lapÓO en contra el orifi io de purga.. causando pegue. (Fil. 91) La fricción entre ellapÓD yel ufacien alta para roan nerIa en u lu . Hay una fricción muy peqlda entre el pón y el fondo del tazón cuando el tapón no e ~ sobfe el orifICio de purga. Esto porque hay una delgada peUcu de gua ell1re el tapón y el lAZÓn que elimina cualqu' r pre ión diferencial que ner al tapcSo contri el tazón. La presión hidro ~tica actuando hada arriba el tapón equilibre podr(a I ión actuando ~o. del capa de wn ién actúa como un lubricante. Cuando el lapÓD e contra el orifICio de la pelrcul lubncante p reIe. pemut ndo que desarrolle una ión cm; ia1 Y fuerce al en contra del drene. La presencIa de e fuerza diferencl I y la falla de lubri ión ta en fuena de fricción relativamcn alta. motor

w que la presIÓn dtferencw DO u~te.

lJIU\,l~

. del equilibra la presión. el drene. el fluido ¡jo del n una fuerza diferateiaJ

190

Dercc

permitiendo que se desarrolle

de utor

l'

1"


•• •• •• •• • •• •• •• •• •• •• •• • •• •• •• • •• •• •• •• ••

( haph:r Ahora eumi:ne

mecan

<) [Jllll'r ·11I1.aI

11

III~'

de la pegadura diferencial en el gujero.

Con idere un pozo con arena penneabl expuesta. Si la presión del pozo e mayor qu I presión de I formación. el fluido de peñoraciÓD enlJ'lJi • l. formación y depo itari una c tra de lodo. Las co de l D algo permeab • por lo que el fluido continuañ pasando a l. formacIón. Sin embargo. l. mayoó de I J6lido son fiJlnIdos fuera del fluido en l. costra de lodo. Solo un filtrado limpio pasa • tra de la de lodo. La de lodo aumcotari u conforme depositen nuev sóli l velocidad de depositaeión i la velocidad de erosión. (Vbse formación de ca de lodo. Fig. 9-7) La saru de perforación casi síe1lJtPl~ del peUcula de nuido en

tacto con la pued del !iero. M ÍCfluu gira de lodo. (Fi 9·2A) Esta delgada pelfcula

en

e

o

dn

una

útil para tres

it : •

Lubrica la sarta de perforación.

Proporciona un medio para trl.nSmilir la presión enlre I lubería y la c

tinuame pasa a travú de la costra de lodo en el !tea de contaclo Proporciona el filtrado que en la tu.berfa y la e de lodo. Fuen del úea de contacto. el filtrado uplido directamenle por el lodo. Note que el filtrado continuari do a trav~ de la ca de lodo mientras cuaJquier sobtrebal ex i .

tra de lodo

de perforacIón a. el lodo nuevo y. no es arrastrado dentro de la pelfculalubncanle. ínte1lUJD¡)e el nuido del fillJ'1do a tta de la costra de lodo en el úea de contacto (Fi . 9-28) de I pelfcula lubricante li eoolin el nuevo filtrado e te rec e agclWlloo El filtrado en la de lodo guirt cIrenI.ndose en la formación no filtrar re os en de l. de lodo. o

Conforme el filtrado

drenado fuera de la e de lodo en el úea de con lO. parte de I co tra de y vuel mú del el o de la co de lodo. (Fig. 9-2C) El encogimtenlO de de lodo pennite que la tubería penetre proñmdo en la co de lodo. por lo laDlO umentando el Ú'eI de contacto entre la de perforación y la ca de lodo. La costra de lodo comprimido wnbi~n tiene un coefICiente de fricciÓn mis aJlO que el que tuvo previamente. cuando ti lleno del filtrado. lodo la e

Si 1 circuJación detiene depositari una de lodo esútica en la pute upenor de la c dintmica. tambiál irve para wneo el úea de contacto.

perezca l. cape lubrican • la desarrolle

tra de lodo

i60 bi ica enlre el acero y la ca de lodo parece diferencial. que preslOOlla SItlI contra I costra de lodo el movimiento de la lUberla. El movUDlento de la luberí a e mente uficienle altl para prevenir el movimlenlO difi ia1meo!

una preso

191

Derec

de utm

I

I

l~

I


•• •• • •• ••

Flg:A

se saca una deIgeda capa de de la tubeña y la t

•• •• •

t\.t)eria

uIdo

~

de lodo rncMendo

Ag.B

La peUcula ubricante·.. drena cuando la tuberfa

e rada continúa drenándoM fuera COItIll de lodo provocando que .. deatnorone Y que aumente ,,... de contae:to 8 de

•• •

drena tu.fa de la lodo. ea cornienza deaaIToIar una preeIón rencial ~ el de oont8cto.

00Itra

192

de

Dem:ho de

tUl

r


• ('hal k'r

l) 1)IIIl"Il'IlI,.1I

1I

11:'

Fct Hay muc:bos •

influyen en la pegadU:ra di~

iaJ. Est

faet

lncluyen

Fonnac"

• •

•• ••

Lac

de lodo

El

La { ti de

Tic'

de putd vimiento de I I

• ::::: ===:::=>..._--_ ,--------,... --_:.-':;------_ .. = .... ~,

"

....

'

00I'I18

ura d.fere

• faet le que :PJ1IlO~

ptgUefOO.\.

El

sqximo faclor.

pero contribuye en n

manera. l. pegadura. Todos facto el lubular conll'l l. costra de lodo. Ahora. eumi~mosl

193

De:recho de ulOf "11

ial. Si

lalenl . no

Ilr I

contribuyen •

por

parado.

I

"11.

"

I


• Forrnac'

(F

que afectan la P

du

Diferencial)

ión permeable i la de peñoraci6n o l. tuberf de revestimiento esün por peg pe difereocialmente en el interior de l. tubería de revestimiento a me que perme.lLbIe mccf peñonclones o por . Las formaci permeable incluyen fnc1W1ld&s. Pode pepmos diferencialmcnte en contra de la Jutila I fracturada Y permea.b e. Ocasion.almcn contri I perforaci e ible que pe cuando ha perdido u integridad por el des 1 no

en l. tubería de rev te Interno

1m lento Tamb n

tenemo una formaci6n permeable no habri costra de lodo 01 desarrollo de presión dI/eren IAI.

ti De muy permeable para provocar pe dura diferencial. Esla sólo noceslla r lo permeable para permitir que una e de lodo deposite en ella. La costra de lodo el "die loto" por medio de cual el filtrado fluyendo. y l. forma i6n lo necesila ser lo . uflCientemente permcabl para permitir el filtrado \ej de la costra de lodo. De este modo. de rfamo en I permeabilidad de l. c de lodo que en I formacl6n in

La formación une'

00

ntemen

tienden a

umenta la permcabili { d tiene meno influencia en la pe

penneab

Yde tener mJs costra de lodos permeable que

tamb~

el . de pegadura diferencial. Sin embargo. cualquiera de lo. ottos factore . dura diferencIal

194

[)ere(

dt


•• • SoInI:NIIIlnQllPlwl6n El

Dn.r~:IaI

inf1 ~n la ~ adura dif~r~nc;a1. Esto porque liene I iaJ manlJ el lubular conll'l la costra de lodo. La fuerza de 11 muJ' icacióD de la presión diferencial por el itu de con too

Sobr~baJanc~ ~s ~I !tJi:Wr

influencia diferenc'

(Fac:tcwee que afectan la pegadura diferer\Clal

yor el prod

importanl~ q

la

Fuerza diferencial :::: Obviamen

una i6D diti i6n difereocial

Ec 9 I

t6n diferencial x itu de contacto

alta produce una fuerza dIferencIal más alta. Es Importante advertir sana en ronan de la co de lodo DO Igual al re lance. ióD de oue gujero e mayor que la presión de la formación. i . K:a que la refiere a la diferencia de la pre ión a lo largo de alguna uperficle

Cuando la sana diferenc iaJ que SOSlA:mga película de fluido de fluido es tubular

la

itn<liose. podemos tener un

re

lance

ustaneial. pero

exi te presión debe a la del da arnlSU'l eotre ella y la de lodo mleo mueve. Esta del Ida peUcul ión de acuc:n:Io al priocip'o de Pascal. por lo que la fuerza en c tra del dirc:cciOlM::5. El de peUcula e en el orden de un par de mICras ~ DO

en conan de la costn de lodo. (Fig. 9·2A) Esto

se ha detenido. y el fluido en la del da peUcula lubricante ha un desarrollo de presión diferencial. (Fi . 9·2B) Una vez que la forma un 110 entre el ro y I costra. En punto. la presión la ión del pozo y la presión del filtrado en I e i poro de la emI*Jto. inicialmen la presión en la uperficie de la costra de lodo e ca I Igual la

Imlstrl fuera de la costra de lodo en el trea de contacto. puede de liarse una de todo Yel acero. (Fi . 9·2C) Evenlualmente. uficlenle filtrado drenad

ir I de poro en la co de lodo. (Fig. 9-3 Y9-4)

de lodo a la pre ión de la formación.

'ycc1iada con:rpleU del itu de con lo red ui la presIón de I formación. AJgún inmediar.amen rodee el itu de con 10 probablemente drenad ala costra tacto como presión de poro reduzca. De esta manera.. I presIón podóa !ier la más

de lodo

de de lodo del ja en el cenuo del 6rea de contacto y 1

alta en u perlmetro

yoña de I tuberf adheridas en el Golfo de M~ltlCO urre de perforación' Esto porque mien el poro hace sOOIreIlil.lance en la parte rior del gujero umenta. Esa pegadu:ra de la en la parte uperior del guJero. pero í da la soIlml&laoce ico fliCtor mú importante que afecta la pegadura diferencial.

195

Dcrec

de

lOr

I

Ir


Cha pi

I

J

1)11:

l' 1

I

I

1_

A

e r-eio .. dr*"A de de contacto pr-'ón ctrMn:ial8UmeIr48

c:c.tra de lodo en el La

ptMiOn

un valor mUItno

PlClPO'dol- el eobrebll&Ml::e

196

Derecho de

UlOf

I


p~ cIf~

N

Costn

lodo (Factor

que a1

Ytiempo

pegadura diferencial)

ahora lo hablado acen:a de I pegadun diferenciaJ en una costra de lodo en contri de una pe . Con arena. es necesario que una de lodo pegue difereociaJmente. Si no fuera por el .. De leolO" de la e de lodo. no i6n diferenci I lo largo del acero y la uperficie de la formación. La ióo en la pared del ~ero muy cera de la pre ión del pozo. (Flg. 9-6) La curv de inyección por flu' penetrando la formación imiJar a un batimiento de curva ndenle en tido cootrario. (Fi . S-SS) EJ efecto del drene lenlo de la co de lodo permite que la presión de la fonnación en contra de muy cercana a l. misma presión del resto de I formación. cIIeI*'Clal • la ¡nelOn • lo Iatgo de IaIUl*fide de la . ~ CIlláa de lodo. ~ mlJlt preIiOn • lo de aupel1lde

\ \ \

... ...

--

N

Efecto de la coGra de lodo en el de8ceneo de I presión de la torm

197

Ión

1/

I ,

I

I


'hapt r 4

DllIl'll' 111.11

11 .:

En formaci fal y de re~ 'm' oto peri no requiere que la costra de lodo pegue diferenci.ahTICnII.e, Esto debe 1 un 110 puede fOl'ltllne en contri de I perfo IDne o las grietas que bl totalmen el flujo del flu' do. La de petfcnci6n o de re miento puede liarse en contra de I •j como un tapón 11 UD ~ne. úeas de con lO menor pueden exi lir. pero presione diferenci I i inSW1 desarrollartn 110 largo de e úeas.

•• •• •

diferencllJ en el infame accidente en el que ahogó una llamada Tanya ic 7. en mayo de 1996. Tanya en una cHniCI pul la saJud. Ella zambuJló en el agua y cubnó de 12" por 12". el cu.t.l formó un 110 sobre el drene y ella pegó mbitnaeión de la iÓD atmosfmca y de 3 ó 4 pae de presión bidrostÁ1.lca y el salVI' fueron . de liberarla por lo que abogó. La ba1J1te.lJri<')S se refiere a inciden como "arresto por UCClón". Pero de pe¡ldUIra diferenciat. o fue necesario co tra de lodo alguno para crear el I1 pre ión diferencial. Una e tn de locIo permeab y grueso conduce I pe dura diferencial. Para pr~\lmirla.. qULr~mos WlQ costra d lodo q ~a ul oda. dura ~ imper'1'Mable. Lo que queremo decir por O tra de lodo "dura" e que relativamen inco I le. Una fo al

de lodo es peUcul1 de 56li Ión permea ,Para co de lodo mic:':n1r.as

mtra fuera del lodo como i fluyera dentro de una

fundamentale de 1 e

198

Derecho de

ul

r

de lodo, eo ideremo

I

I


('h~q

(" " 1>,

l·'l"lIl1 •• 1 111..

11.'

Una coA'a de lodo .... lonnIdI como ~ puenIe de l6IIl:a lCltlre lIber1urM ~ en 1ormKIÓn.

Ro .7 Co8tra de lodo d "'mica de lodo reconoce generaJmcnte por tener ro o . Hay una iDv da q mP'JiCSta de lodo e &eto y elltiende un par de pul dentro de la fonn.acióo. Loe o hay la mllenlO cc>nsi5tiendo de teriaJ que forma le puente, Se e hende lo uno C~l de diime1ro ión. Fmalmcn . la e ConsIste pnnclpaJmentc en de I .

9·7) El

r de dicha

varia con el taempo con la velocidad anular

F1g" Costra de lodo .....tico

199

ho de ut r


• ( har 'r l}

Pllt '/ . .

I

11

1

e nI e de lodo. I cuaje n ri de perforacIón rola.ntt: Itmlta el t41naOO

fi e de lodo depende de la údad y ellipo de la en el Iodo. La velocidad en I El que 1 co de lodo de depende de la permc.biJ· d de e , La de lodo crece más rtpidamente c la fonnación primero expuesta. y lue o d inuye con el tiempo cuando la co Ira de lodo vuelve no permeable. lrav de aren de grano de l.amai\o lim il como el fluido de perforación. grano exactamente del mismo rompe duran el proceso de itrI.Jmos sotlll'ebaJance el fluiría a tra I de

_Iln'I"o.r

una variedad de laJD&fto de grano . ~ I grano men pueden alOjarse en lamaftos de produce una c

ariedad de

t tamafto hace I e de lodo alwnem.e permeable 11 son del

Un mezcla de de ilando entre el mayor de loqueo requenda para bl ue.v la ra de poro de 11 f¡ ión. los de lI.JDI.fto coloidal. ilan para fonnar una costra efecti a. ab\m<1lDCÍI del wnafto colo'da! pan minimizar I permeabilidad de la co Ira. Los sóli co i defi como lo It yan:il Bentooflic forman I co más Impermeable..

200

Derec

de ul r


• Chapter 9 D.ffcrclltl.11 lu:kmg Cuando una formación e l1i recientemente perforada, 1 primera costra de lodo asentada estará repleta de grandes ólido perto dos. Señ gruesa Y en ciero> modo penneable. Cuando una arena recientemente pedo es limpiada duran una conexión. a menudo vemos algún arrastre diciooal cuando esta co tra de lodo fresca es lavada. U nueva costra de lodo se ita. pero por abara ya se ha blecido una costta de lodo in roo en la formación. Existe UD pequefto clDrro o n de lodo perdido en la fonnación como i pliáramos la nueva de lodo. Cuando 'ón de agujero es limpiada mis tarde, como por ejemplo <iesptá de la siguien conexión, notamos que el adicional ya no existe. Solamente las aren reci temeote pero Y no limp' producen tre adicional. porqu la nueva co tra de lodo no es tan gruesa. Pro emente rampoco sea penneable. u tras probabilidades de pegamo diferenciaJmente tá más establecida y son mayores en contra de la original. la costra de odo no limpiado que una qu condicionada.

Las costras th lodo g~Mral1MnI~ no son thposiladar ~n la lurita. Las aberturas de poro de la lutita son tan peque que pocos.. o ningún sólido puede puen en u berturas. Lo sólidos son cernidos fuera de la pared del pozo Y sólo se I permite a UD fLltrado Iible de lidos entrar en la lutita. (Fig. 9-10) El flujo del filtrado a tra de la lutita mucho más bajo de lo lo sería a tram de una costn de lodo. I exi ·era. Esto es porque la luti es un par de magnitudes meo penneabl que la costra de lodo usual <lepo ilado en 1 areniscas. El flujo del filtrado dentro de la luti aunenta la presión de poro cerca de la pared de pozo. por lo que no exi presión diferencial que manten de lodo en contra de la fonn Clón. El flujo del de lodo más ripido de lo que puede depo itarse. fluido y 1 erosión meánica de la sarta ero ionan la

La l1nica form para que i fuera permeable. La pe fracturada y permeable.

deposi una costra de Iod:> en 1 luth. es que 6 la sea altamente fracturada. como ura diferencial puede ocmir en contra de la lutila si es uficientemente

10I de poro en La lutlta son muy pequei'los paraque loa sóIldos se ponteen a lo largo de e

de lodo dinámico aóIo puede construirse a fnlcturas penneabIM.

FIg .10 CoItJU de lodo Ylutita


•• •• •• • •• •• •

hapter 9

Diffcrmllal. ll<.:klng

Calidad de

Un co laco

de lodo de alta caJi de lodo:

1..0 sólidos

Los lubricantes

El sobrebalaoce

La temperatura

coan diodo

des delg da, dun e impermeable. Mucho factores influyen en la calidad de

Sólidos (factores d la costra de lodo)

El

niv~1 d~

sólidos

01 ~l

lodo y la costra de lodo tienen

U1I ~feclo

perjudicial en la pegadura diferenciaL

estudios mostrado q cuando el nivel de lO! sólid en el lodo incrementa. es má diffcil que la libere diferenci&Jmen de la 9 sólido incluyen agentes den ificante. r como Ii perforados., aun I sólidos perforados son perjudiciales que los agentes denslficantes comercial 9 Di tuberf

Exi ten m

•• •

razon

el impacto perjudicial de lossólidos en el lodo:

Los sólido no deformabl , taJes como I sólidos perforado incrementan la permeabilidad y el pesor de I ccstra de lodo.

1..0 sólido incrementan el coeficiente de fricción entre el acero y la co tra de lodo. Una concentración nW Ita de sólidos en el lodo resultlrá en una depo itación más alta tanto de I ca tras de lodo estática como de dinúnicas.

Los sólidos interfieren con I aditivos del lodo tencionado a condicionar I costra de lodo. Los 'Livos del lodo unen por í mi mos a la uperficie de los sólidos. Entre más uperficie tenga un área, se requiere mú itiv

Lu

(factores de

y lo

agentes densificantes.

costra de lodo)

1..0 lubricantes se agregan al lodo para reducir la torque yel arrastre. Tambi~n tienen un efecto ben~fico en la pe dun diferencial. Los lubrican en la co tra de lodo pu n reducir típicamente la fuena para liberar la tubería pegada de 33% a 70%." 10.11 1..0 lu ricantes que n efectivos en reducir la tarque y el tre no son necesariamente efectivo en reducir la lOrqUe para liberar 1 t bería pegada. David K.rol ha u¡erido que el mecanismo para reducir I torq para liberar a la tubería pega

es UD combinación de:

Reducir la pmiida de fluido del lodo,

Cubrir los gran

lido en el lodo, y IO

• Humedecer uperfic' de metal. 1..0 lubricantes efectivos peguen a la upetf"acie del aetro Y a lo sólidos en la costra de lodo. Cuando los lubrican~ mojan el acero, reducen el coefICiente de fricción entre el acero y la ca tra y de ese modo disminuyen la fuerza de peg dun. Cubrir la superficie de acero reduce la pegadura de la costra de lodo a la ~berfa. Esta pelfcuJa de lubrican tambim puede hacer más fácil que el fluido penetre entre el acero y la co tra de lodo cuando la tubería trabajando. Para Sfr ef~clivo , sin embargo, estos lubricanus deben estar en la co tra de lodo anus d~ pegarse dif~~nre. Una vez que la ~bería esá peg da contra La c de lodo, ningún fluido puede entrar entre el cero y la COSU'll de lodo.

=

202

11.

Detecho de ..utor 2IKJI.

DI

111

'/1 l'Il¡':1l1'~rln:: 11l~


••

Chapter 9 Diilercl1\ial Sliektng

e

esW1 en I costra de lodo anes de pegarse, la tubetí general nle se libera entJe el de lodo.\O do 00 hay lubri:antes presentes. el punto de falla puede lar entJe la iblemen en la costra por sí misma. La costra de lodo permanecerá pegado C tra de Jodo YI formaciÓD o presente cuando la t1berfa sea removida del pozo. la tubería e incluso puede do lo lubri

acero y de I

•• •• •

•• •• ••

1 fricciÓD entJe las partículas en la costra de lodo. Esto disminuye el cedeocia' de de lodo, facilitando el desprendimiento de la tubería. (Vé fuerza de la roca.) Pan efectivo, el lubricante tiene que ser capaz de cubrir todos los sóUdos en el lodo. El área de I uperficie toeal debe coo iderada. Cuando se incrementa la cantidad de sólido, o cuando lo sólido rompen en piezas menores, el 6rea de la superficie total se incrementa y deben agregarse lubricantes adicional . El lubricante puede reducir la ~rdida de fluido en la costra de lodo por vario mecanismos:

Un método es reducir el drea th flujo en los tspacios de poro thntro de la costra {Ü lodo. Cuando un lubricante cubre una partícula, incrementa su jiámetro efectivo. El cuerpo del lubricante alrededor del sólido es deformable, por lo que permite una adherencia de lo sólidos cubierto en la co tra de lodo. La pelfcul lubricante que cubre lo grano ob truirá parcialmente las abertura de poro y de e ta m reducir el flujo del filtrado a trav~ de la co tra de lodo.

Otro mecanismo para reducir la ~rdida de fl ido es mediante aumenlando la viscosidad del filtrado.

Un tercer IMtodo para red de lodo con diluyentes.

ir la

~rdida de

Ruido es thsf/ocuJar las arcillas coloidales en la costro

• pmlida de fluido, se aumenta lacantidad de tiempo en el cuaJ la tubería puede e tal pegue. (Fig 9-11) 88

drenado de la costra de lodo.

Costra de lodo con kbrlcantee

TIempo

•• •

..

Ag." Presión cfif rancia! con lubricantes

Algunos lubricantes como el ¡te mineral y diescl, también producen una costra de lodo más delgada. Alguno itiv el control de I ~rdida de fluido por lodo en base de agua en realidad incrementan el espesor de I co de lodo.' Sin em go. genenJmente, si la pérdida de fluido se reduce. la velocidad de depositación de la co tra de lodo se reduce y la costra de lodo dinámica es más delgada.

203

O Derechos de uror .:!lJlII. 1>1111\0:11 I

1I~II1Ú:lln!!

Inl


•• • Chapler 9 So La presión tiene dos efectos en la

DirrercnlJal. lJl.:klng

(Factor

de la costra de lodo)

tra de lodo:

Ayuda I

ucir el filtrado I través de la costra de lodo. Comprime la co de lodo. ci6Jdola de esta nuner& nW delgada Ymenos penneable.

n independien . Si la costra de lodo tiene una abundancia de grano de tamaño coloidal to do efec deformable, tal como I partkuJ s de arcill benton(tic.. la velocidad de filtración a trI~ de la costra de lodo en realidad puede di miDuir. incrementando la presi'Sn. Las co tras de lodo f10culadas también pueden comprimirse con incrementos en 1 presión. Si la co tri de lodo se compone d grano de arena casi esféricos. el rel ción de filtración aumentart con un aumento en la pesiÓD. La e tri de lodo, comprimido por la presión, tendri un mayor coeficiente de fricción, pero tiene menor área de contacto. Un alto n conducirá a un je del filtrado oW ripido dentro de la fonnación una vez q 1 tubetfa se pegue. Las presiones al cooductñn a fuerzas de pegadura m!s altas, pero la cali d de la de lodo puede influir que tanto este aumento

T

(Factor

da

costra de lodo)

Un lumento en la tem disminuye la visco idad ~l filtrado. Cuando el filtrado se mueve con m yor f ilidad. tra de tra de lodo, 1 veloc' dedepositaeión de sólidos aumentan. La erosión de la co de lodo por un f1u'do me , tambi~ IUJlCntart. El grado de f10cul ción y agreg ión de 1 arcilla en l. co de lodo también afectado por la te Las investí iones en el efecto que tiene I temperaturl en la velocidad de fLltraeión han demostraOo que l. púdida del filtrado a altas temperaturas no puede predecirse a baj temperatura.s. Esto es porque el bdo probado ocasionalmente a la temperatura de int~ en una cel de alta temperatura.

Cont8cto d P

(F dor

• •

La fuerza diferencial que man iene el tubular en la co tri je lodo obvi mente tÁ afectada por el contacto de pared. La fuerza dm ncial el producto de la pre Ión d erencial por el úea de contacto.

que afectan la pegadura diferencial)

Fuerza diferencial Si el trea de contacto incremen

=presión diferencial x. área de contacto

ec.9.1

La fuerza difeJenciaJ ina'ementañ. Varios f ctoces influyen en el contacto

con la pared: • •

El tamaiIo del tubo en el agujero El tam o del tubo

Dobleces

Inclinación

• •

Ca de recortes Espesor y compresibilidad de 1 ro

de peno, lechos, ojos de nave y ons geometrlas del gujero

de lodo

204

(¡)

Derechos de UIOr

~1I1l1. DI

dlX:1I 1 1l~1I11.'1.'111l~ In,


•• •• •• • •• •• •• •• • •• •

Chapter 9

DI (crclllJal Sllckmg

Entre más estrecbamen cabe el tubo en el tamai\o del agujero, mayor es el ángulo de contacto, y por lo tanto mayor el contacto con la pared. Entre largo el tubo, mayor es el contacto. Note, sin embargo, que un tubo peq o puede tener mayor contICto de pared que uno grande, i lo respectivos tamaños de us ~ r lo dictan, (Pi ,g.12) Estudios utodlstiCM muestran qlU /o mayoría d~ las pegaduras d~ ~rlo ocurr~n en los agujeros menores,'

.

.. .. . . .. . . .. . .. . .. . ..................................

. . .

A

EU

e

B

de CClfltacto de pared aumen cuandt I tam t\o del

ujero y la tuberla

acercan.

contra .1 tamat\o de tuberla

La tubería de perforación puede convertir pequeft oJO de llave en de perro o ven , Si es r, la tu de perforaci6n se aproxima bameote al tamafto del ¡ujero y obtene may ángulo de contIeto, (Fig g. 13) Lo ojos de 1 ve convierten m ficilmente en una pata de perro o veridad cuando hay una carga lateral alla. La lateral es .6n de la ten .6n en la a la 'roftmdi'dad de . . La carga , y de la tene:lenci • o' de U es mayor confome la lo 'bId del 19lI'ero por debajo de y la pO de perro aumen

El cable de ac~ro ~s excepcionalmente susceptible a tst~ tipo de pegadura. Flg 9-13 Áreas de contacto del ojo de Bave

Z>5

..

.

................................ .. . . .. . .. .. . .. . . . . .. .. .

Derechos de lulor

~Olll

I I di

"11

I

1l::lll,"IIIl~ 111•


•• •• ••• •• •

• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

Chapler 9 OlffclCnlJ<lI

III:kll1g

--------------

------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------.........

-------

-------------------------

-------------------------------------

........ .........

----------------------------------------------------Los lechos pronunciados permlt n

completo con I

arenas.

F1g 8-14 Lechos pronunci do

cm

Cuando el pozo iner do. la wbería tiende hacia el 1 do bajo del ~ero. (Fi . 9·1 S) El peso de la l:uberfa fuerza la tra de lodo. dando un ÚlgUlo de contacto mayor que en 1 aguj vertical. A menudo. la tubería fonna oj de llave pequetlos en ell do bajo.

Gnavedad fuerza la lUbcril dentro de I lado bajo del a¡ujero.

oostrI

en el

Flg 8-15 La sarta de perfOl1lC ón se apoya sobre

el lado baJo

206

1-)

DeRchos de aulor .'!(1I11. DI 111

'1\

I

11 '11ll' ""1~

In


•• •• •• •• •• • •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

Chapter l) DllcrCllllal SIH:kmg Tambi~n hay capas de recortes sobre cuales se asienb la tubería y que se asientan alrededor de la tubería. Las capas de recortes se comportan como un costra de lodo muy gruesa. Cuando la tuberi está enterrada en la capas de recortes. el Úlgulo de contacto puede alcarwr o exceder los 1800. (Fig 9-16)

................... ....... . .

coatra de lodo ~ produoe ma)"Ol' oan1lldO de pared que l.I\ll deigllda.

A

B 1-11 EIpesor de

do Y c.pas de recort

El espesor de la co tra de lodo afecta el ÚlgulO de c::mtacto y por lo tanto el contacto de la pared. Mientras mú gruesa es la costra de lodo alto el con o con la pared. (Fig. 9-16B) Las co tras de lodo bentoníticas tienden su espooj y comprimibl. partículas de bentonita contienen un alto porcentaje de gua l hace deformabl . Estas c<Btras de lodo son gruesas yesponjoso aún cuando on relativamente impermeables.

F

d movlm

od

(Faetore que ectan la pegadura diferencial)

Como se mencioDÓ previamente. el movimiento de 1 tuberfa es necesario a fin de arrastrar una delgada película de fluido entre el tubular y la costra de lodo. Sin esta delgada pelrcuJ de fluido. la presión no estará balanceada todo alrededor del tubular. Las capas de I ricante delgado lambi~ proveen filtrado a la costra de remplazado en la costra de lodo cuando se drena lodo. Sin ca de fluido. el filtrado DO puede dentro de la formación. Esto permite que ex' en lacostra de lodo un menor presión en el área de contacto que en el agujero. Se desarrolla una presión diferencitl a trav~ de la co tri de lodo.


•• •• •• •• •• • •• •• •• •• •• •

Chapter 9

n

mpo (F

0f1

que

pegadura d

Dlfferel(ial SIIl.:kll1g

nciaJ)

El desarrollo de de ~a presión toma tiempo. La .dad de tiempo para que la presión en la co era de lodo canee 1 presiÓD en la formación depende en la permeabilidad de la costra de lodo, la visco ldad del filtrado, el rebalance en el agujero, y cierto pun~ de 1 permeabilidad de la formación.

Despu6s que reducido el lubricante. e' algo eX presiÓD diferenciAl. Puede no ser IgnifiC tiva aJ principio. pero entre 1 tubería pennanece inmóvil, puede el filtrado en 1I costra de lodo sangrarse dentro de I formación, mú acerca el fluido a presim de la fonnación, y entre más firmemente se pegl la tubería. La fuerza de la pegad continua aumentando ta que todo el filtrado es drenado de la co tra d lodo - y entones pe

relativamente constante. 2. .. 9 (Fig. 9-17)

lA presión en ti área de contacto disminuye proporc~nte a la ,a(z cuadrada del t~mpo. La co tra de lodo tAlic wnbi61 aumenta su espesor con la raíz cuadrada del tiempo. La fuerza de 1 pegadura diferencial, por lo tanto, wnbitn aumentali proporcionainente con la rafz cuadrad de tiempo (ciclo de 1 costra de lodo). La fuera de la pegacba

ene al Incrementa

p~1'C1o

mente a la ralz cua

da de tiempo

•• •• •• •• • 208

íL

Derechos de autor :!llul (J1/11le'1 I

nC'l1\:l'rll1~

111'


•• •• •• •• •• •• •• •• • •• •• • •• •• •• •• •• •• • •• •• • ••

Chapter 9 DiU'erelllial SlI<.:king C8lrt11ll.

'ateralers (Factor s que afectan la pegaduré diferencial)

Las cargas laterales contribuyen a la pegadura diferencial. pero no necesariamente la provocan. Una carga lateral puede ser provocada por alta tensión en a tubería cuando está contra una doblez pata de perro. o por el peso del tubular contra el lado bajo. (Fig. 9-18) Recuerde, la pegadura diferencial inicia cuando la capa lubricante desaparece. por lo que la presi60 4iferencial empieza a desarrollarse a través de la costra de lodo y el trea de contacto de la tubería. La fuerza diferencial máxima no se canza hasta que el filtrado se baya drenado fuera de la costra de lodo t se haya comprimido. Una carga lateral acelera este proceso. La carga I también se agrega a la fuerza causada por la presión diferencial. lA fuerza total de fricci6n es una combinaci6n de ambas fturzas.

Estadísticas recientes indican que más que la mitad de todas las pegaduras por presión diferencial en el Golfo de México ocurren en el hacía uriba ~I fondo. arriba en la parte alta de la tubería de perforación.6 El incremento del sobrebalance en las seccione superiores clL8Jlio se profundiza el pozo ofrece una explicación de esto. El peso agrega.:to de la tubería de perforación para alcanzar m yores profundidades aumenta la tensión y de esta manera la carga lateral en la sección superi<r. La combinación de un sobrebalance extra y la carga lateral adicional explica por qué la pegadura diferencial no ocurre alrededor de I cuellos de perforación en esta sección mientras se perfora, pero ocurrirá con la tubería conforme el agujero se profundice. Todos estos factores influyen en la fuerza diferencial que mantiene el tubular contra la formación. Sin embargo. esta no es la fuerza de pegadura. Esta es sólo la fuerza que sostiene al tubular contra la formación. La fuerza de pegadura es la fricción existente entre el tubular y la co de lodo.

F1g 9-18 C8rga lat raI

109

() Derechos de autor 2()(l1. D, ilhcl1 111~II1":C'II\~ In.'


• •• •• ••

~lll.:killg

Chapt r 9 DlflcrCllIaI d fricción

F

La ecuación para la fricción nonnalmente se describe medMlte:

ec. 9.2

•• •

Donde:

F = fuerza de fricción resi al movimiento J,.L;= coeficiente de fricción entre 1 dos SUperfICieS. N =fuerza normal

F

Flg .18 Fuerza de fricción

•• •

La "Fuerza Normal" es la fuerz.a total perpendicular a la formación. que mantiene la tuberf en contra de la formación. Esta fuerz.a es comt1nmente U da la carga bleral.

............................. ..............................

En el caso de la pegadura diferencial en un pozo verti::aJ. sucedería que I fuena normal 1 pión diferencial por el Ú'ea de c tacto, Des~. 000 debe coocluir la fuerza por fricción res' te al rDOTimiento de la tuberf sería defmida por la iguiente ecuaci n:

~~~"'

...

"

eco 9.3

F =J.L • [A • (p. • p,)] Donde: el decon to p.= la presión del lodo en el agujero PF la pres' del filtrado en la costra de lodo J,L;: el coefICiente de fricción entre el acero y la c

............................... . .. . . . . . . .. . .. . . . . . . . .. . .. .. . . .. . .. . . . .

de lodo

Si este fuera el caso, ~ 1 fuerza de pegadura en la fig, 9-21 sería: F = 0.3 x [(2" x 30' F = 1302.400 lb.!

x 12 pulgJp' ) x (l,400 psi)]

es sólo el valor rnhimo teórico de la fuerz.a de fricción, y alcanza en el campo, Como disaltió en la sección de presión diferencial la DO constante a lo o de toia el trea. La presión diferencial es mhima en el centro de la y mfnina en el borde del irea de contacto,

Sin embargo. comwnnente no

30'

Una suposición prktica umir q la presión dJereocial promedia es alrededor de ~ del mbiroo. La ecuac'ón pRctica la fuerza req 'da para iniciar el movim' cuando esti diferencialmente pepdo en contra de una (onnación de arena

F

=~ • J.L • [A • (Pm • p,)]

cq. 9.4 Flg t-20 Fuena de I pegadura dif renel I

210

'DerechosdCIUlor

:!lJOI.D,dh':III'I1L:II1l'l'lllh' In'


••

Chapter 9 Dillercl1tiaJ SII<.:kll1l! ........==n= debi a la presión diferencial. Hay fuerzas de fricción adicion les cuando la en el lado ~o de un pozo drsvi , o mantenida contra una doblez pata de perro por agre a la fuerza nonnal para determinar la fuerza de fricción upelU.

F =~ • J.l. [A • (p. - Pr)] .. carga lateral

F

eco 9.5

6" d. la cmr diodo

Otro factor a cons'derar es la adMsi6n tú la costrG tú lodo a la sana. Cuando la sarta e pre iona contra la co tra de lodo, el nuido forzado fuera de por nMio delllCeCO Y la costra de lodo. Y la costra pega al acero. Esto debe en parte a 1 prop' .v de I partícul de tamafto coloidal en la c y en parte a la co de lodo que do difi ialmente al . Esto es similar a una pa de ucción adheri a una v Exi te un sello entre el acero y 1 costra y. debido a que todo el fluido ha ido expulsado, cuaJqu' intento de umenwel volWDel del espacio entre I costra de lodo Yel cero resultará en una reducción de pión dramática cercana cero. Esto puede ser demostrado con un bola de arcilla plástica pegada a un pared -algunas veces se e ucba un ido de ucción mientras se jala la bola de arcill fuera de I pared. Varios han de el canee del impacto ivo en la diferencial. t.lI La ióo se te de la ñerza de convierte en un componente ignifi fricciÓD a presio diferenc' muy pero ~ vuelve meno ignificante en 1 presiones nW alta . (F~. ~21) Esto es porque la fuerza de adbe ión permanece relativamente con te, mientras la fricción debtdo la pre ión diferencial aumenta ustancialmente con pesiones mú altas.

Las P de I iÓD de la de lodo a la nbería se encuentra a menudo cuando la tubería peg da diferencialmente es extraída del pozo. De hecho, 1 costra de lodo dherído a la sarta es una señal de alarma de que la pegadura diferencial ha ocurrido. El efecto tú la adhesión se red e tnormemmJe cu.aMJo se agregan lubricantes al lodo.

________. Fuerza de ~

La fuerza de pegadura debido 8 la adhesión de la costra d lodo domina a pres one dlf rancla muy bal s. pero pierde Importancla en las preslon dlferencl más

a Rg

211

~21

Achtsión de la costra de lodo

ü Dueclx>s de autor loo!. DI 111

'11

I

n':llll; 'rlll~

1m,


•• • R umen Cuando

_11.... pegedulra dl""ancllal

La pe dw'a diferencial ocurre cuando un tubular 'co a travé de UDJl formación permeable uficiente tiempo que desarrolle UDJl presiÓD diferencial a tra~ de la interfase entre ellCero y la costra de lodo. Si el pozo estj inclinado. o hay dob de peno u aras cacaeterísticas de geometría del pozo que creen un carga latera) que fuerzan la tuberf.a dentro de la co tia de lodo. entonces la pegadura diferencial puede ocurrir nW ripidamente y vol ene severa. Las coodicion

• •

•• •• •

• • •

• • • • •

que deben

Las formaci Alto sobrebaJ

alertamo por la pegadura diferencial son:

permeables

Co tra de lodo floculados de gua Lodo con exceso sólidos. a Perforación ripida Largas secciones de agujero descubierto Agujero de pequefto Poca diferencia entre el tamafto del tubular y el 8gJjero Aparejos de fondo (BHAs) in estabiJizar o tuberr. de revestimiento Dobleces patas de peno a través de aren permeaoles en la parte superior del agujero

edd Para prevenir la pe dura diferencial. necesitamos mininizar 1 7 condiciones que propician la pegadura diferencial. La mayoría de 1 condici no se pueden c:lntrolar. por lo que debemos enfocarno en las que si se pueden controlar.

Fonnaclonea

bl

No podemo tener mucho control bre condiciÓD. Sil embargo. podemo revestir con tubería a las zonas permeabl y limitar la longitud del agujero ubierto para minimizar el sobrebalance en estas zonas. 6

Podemos ~ bram a vIVIr con un o sobrebaJance debido a la planeaci6n del pozo. Podemos limitar algo del reba1ance.. median controlando el peso del lodo Y circulando los recones fuera de la parte vertical del pozo ID de 1 enmenes o e xion largas. También podemos poner atencIón mú rigurosa al trol de IÓli minimizar el sobfS)aJance excesivo con lodo de peso ligero. Tambi~ podemos considerar justando las profundo de col ión de la tubería de revestimiento para minimizar

el sobrebal ce.'

212

<,!.1

Derechos de autor !IXII

f)1Iih':lI lIlClIll'l'f1l1~

Inl"


• Chapt r 9 DtlTerenllaJ lil:klllg Il'lC\énllllll. \:

:lInmg .•1Ild I-n:elllg 1'1"

ed 11 r,'

1

eoat,. de lodo Tenem mú c01lcrol sobre la co pegadura diferencial. Rec

de lodo q sobre cualesquiera otras condiciones que contribuy a la de lodo cebe delgada, dura e impermeable.

Iidos perforados debeóan a UD míniDo para limitar el espesor de la costra y el coeficiente de fricción de costra. Si flocu ión. de~a lnltllrSe químicamente. Lo aditivo químico como lo adelgazado .Iu· ~ y coloides dcformabl ayudartn a la condición de la costra que di minuya el coeficiente de fricción y el pesar de la Los Ilbricantes deben estar en la costra de lodo antes de que suceda la peg pan que tengan cualquier beneficiJ. Para que lo lubricantes sean efecúvos al prevemr la pegadura diferencial tamb~ deben ser capaces de cubrir todos los sólidos en el lodo y la costra. humedecer uperñci de y reducir la púdidl de fluido por medio de la costra de lodo.

Los

Las formaciones recibl peño

pueden leDer una cortra de lodo más gruesa cargada con mAs ólidos que una que ya ha limpiada vez. Puede beoUico acondicionar la co tra de lodo con un viaje corto de limpieza antes de to un levantamiento pro oogado. Las COSb'U de lodo estáticas se fonnarán encima de I costtas de lodo din6ml . Si han ocurrido varios periodos esWi<os in rotación de la tubería. la costra de lodo seR mú gro a. La rotae1ón ionaJ para erosiooar mcdnicanente a la costra de lodo puede ayudar reducir la tendencia de la pegadura.

Con ct de pared Los tubul menores y los tamaft mayores del aguFo darán un menor contacto con la pated. El ángulo de contacto y de manera el úea de contacto, aumenta cuando el tubular se acerca al tamaño del agujero. Los estabilizado • I cu 110 de perforación espirales. y peso pesado ayudan a minimizar el contacto con la pared alrededor d I apuejo de fondo (BHA). Lo centralizado."CS yudan a minimizar el contacto de pared con la tuberr de revestimiento. Los ojos de llave. lechos y I c de recortes propician el aumento del contacto de pared. Puede ser benéfico limpiar los ojos de llave y los lecho en las forma.cio permeables. La planeación del pozo debería considerar eslas cu tiones de contacto con la pared durante la (; de disefto.

El embolamicnto de I cuello de perforacioo y I oonexion de herramientas pueden caber estrechamente dentro del aaujero en las seccion de calibre completo:!el pozo. En las intercalaciones de arenas y arcillas, serán las arenas que estarán en calibre completo. La tuberfa deberla trabajarse hasta que el arrastre desaparezca an de hacer una conexión. T

La peg ura diferencial no OCUlTe que la tubería permanece estática suficiente tiempo para que la peJ(cula lubricante se drene dentro de la de lodo. La tubaía estttica es inevitable. cuando se úeneo que hacer I conexi y extmen . Debemos evitu cualquier nbería estática innecesaria y planear cuidado amente los e.úmenes. Si el ríes o de pepdura diferencial es alto, el tiempo deberla evitarse hasta que se reduzca el nesgo. Si espera un periodo esWico pro onpdo y no del potencial de pegadura. podemos revisar la magnitud de I pegadura diferencial con un par de pemdos estáticos corto antes de mantenerla estática por un período más largo. (Fig. 9-22) Si la sarta debe permanecer esW~ debido a repua:ión no programada. eJ lodo debería ser condicionado y la sana posicionada para minimizar el contacto con la si es postble en absoluto. Ya q el movimiento ia ~o es deseab para liberar la tuberia pegada. debemo aseguramos que el movimiento hacia bajo posibl an de permitir que sarta permanezca estática. : El auto no recom'enda mover la tubería durute un opecaci6n de control de pozo para prevenir una pegadura. Ocurren muchos reventones debido a I falla ~ I Preventores de Reventones (BOP) como un resultado directo de ta pdctica.

213

¡[) Derechos de autor 2()1l1. DI ""':11 I 1I~lllú'IIIlC

111 .


Chaprer l.J Diflcr

nllol '11 king (Pr~\l:niql1. \'.Iflllll~

.1I1U

!'In'Ul;:

Prll~~' hll~'

Toma tiempo desarrollar presión difa'enciaI necesaria provocar una fuerza de pegadura.. La pelicula lubri primero debe dentro de la de lodo pua crear un sello. Entonces, el filtrado en la cosua de lodo debe drenane hacia la fonnaci60 para desam>Uar una DreSión diferenciaJ. Cuando el filtrado drena h ia la formación., u p ión reduce. por lo que hay men pnsi6n para impulsar el filtrado hacia la formación. El filtrado dn:na vez mú lo al del tiempo. La velo..;dad en la que el filtrado drena bacia la formación. y por lo tanto la velocidad en la que se aumen la presión diferencial es proporcional ala raf2 cuadrada de tiempo. (Fig 9-17) AJ principio el problema desarrolla rtpidamente, cootima empeorando pero a una menor velocidad, luego se estabiliza un vez que todo el filtrado se ha drenado dentro de la costra de lodo. El problema continuará empeorando en la u ncia del re-establecimiento de circulación debido al crecimiento de una co tra de lodo titico. Lo m4s r'Pido que restablece el movimiento de I tuberl~ lo men probable que no pegaremo. SI nos hem peladO. debemos rtpidamente tomar la primera acción cornlCliva para prevenir pe adora aún más.

Deben evitarse 1 dobleces pi de perro en las arenas permeable cuando sea posible. e peci Imenle en La perlor de un sección de ~ero descubierto. U» aparejos de fondo largo y pe en ángul de inclín ión gran provocañ.n un alto arrastre y irnJ)Uir'n una carga lateral mayor en el lado bajo del de vi ~e requieren el movilliento de la tuberfa hacia ~o antes de ntar gujero. Buen pr'cti I c . Esto en parte para remo r la tensión excesi.. en la sarta que proPiCia mayores carg laterale.

par1e

214

• Derechos de autor .!IMJI.

J)'III'lC1l

I

I1l:II1Ú'IIII~ 111


Chapt r 9 DiffcrClllial Ilcking

\I'n:n:nllllll. \ .lInml:!' .Illel 1¡":":1I1g

Pl(lu~dll":"

La pegad difere iaJ comienza eJ momento en qu: la peHcula lu' te se ha dren do dentro de la costra de lodo Y empieza a desarro~ la presión diferencial. La fuerza de fricción provocada por la presión diferencial r6 al principio. pero aumentañ.con el tiempo hasta que alcanza su máximo. Si se mueve la tubería antes que la fuerza de pegad vuehe muy grande. estará libre. La películ lubricante será reemplazada, y ya no ex' tirá una presión diferencial Si se mantuvo 1 tubeñ tática suficiente tiempo para que la peHcul lubricante se drenara. la tubería se pegará a la costra de lodo. Debe apli alguna fuerza o torque a la tubería para liberarla. Esta fuerza o lOrque es uno de los primeros indicadore de q la ~ura diferenci I está ocurriendo. Un incremento en 1 torque o eJ urastre despu& de que la tubería h seguido estática por 19ún periodo de tiempo es una indicación de pegadura diferencial. Si esta lorque o arrastre desaparece después de que la tuberfa ha sido movida. es un fuerte indicador de pegadura diferenci 1. La fuerza diferencial debido a la pegadura diferencial pareced una vez que 1 tubería sea movida. Sin embargo. aún puede haber arrastre debido al a Dtarniento de lo recortes. o hay una reducción en el espacio libre anular alrededor de la tuben cuando se pega diferencialmente. No hay da pueda provocar un aumento en l. presión. Por lo tanto. para conftrmar qu estamos experimentando pe un diferencial, verificareDlC5 que DO haya aumento de presión compai\ando el jalones. aumento de 1

uhu

rene

La "buella" caracteri tiea de la pegadura diferencial es un incremento en el torque o arrastre tab ea!' el do movimi to de 1 lUbeó después de que ha estática por al periodo de tiempo. (Fig 9-22)

C&rgI del gancho

Torque

e torque o tre d parecerá cuando se tablezca el movimiento de la lUberfa. No b aumento de ión que acompañ el torque y bre jalón experimentado. pén~kIa de

ftuldo

En las fonnacio permeabl se puede eJtperimeltM p&d.ida de fluido. o es una de aIanna ~ de lodo Ypermeabl. conduce a una com ión rápida de la costra de lodo Y a un lito contacto de pared.

La .,..... carac~ de la pegadlR geoIógrafo: no .. preeenm huella en .. ooneldón supedof. En la conexión del klndo .. ptaU'l ton¡ue que deeapareee cuando .. ,.tabl~ el

en un y

mavmlento. No le obI!Ierva cambio en la pl'88lOn de

bombeo.

Flg i-22 "Hu

115

• de presJón diferencial

o Derechos deaulor 20(11. Dlllll\.·lllll;':IIl':~·IIl\~

11\..


Chapter l)

Pro

1m nt

de 11

Diffcrcntlal

lid,lIlg IPI~\Cn"'n

\ ,¡flllne:

,lI1d

I r,'l'lIll:

Pn'lCdIIIC

ón

Si la sarta se pega diferencialmente. la primera acción sería clrcular en nna velocidad tan alta co o bI mi n un múlmo de torq a de la na. La alta velocidad de flujo ayudari a ero ionar 1 costra de lodo tica, Las pmfidas de fricción anular proporcionarán sobrebalance adicion I que puede ayudar a comprimir la costra de lodo Fa del úea de contacto.

El torque es mucho más efectivo que la fuerza axial pata liberar la tuberfa pegada diferenclalmente. La fuerza diferencia! crea una res' tenci aJta para rotar la tutura y una fuerza de fricción muy alta que r 1 e el movimiento axial, Es improbable que movamos la tuberfluialmente pero podemo ser ca ces de rotarla fuera de la pared. ntaDllleoto pe

"bI

t

tan ripido

mo

¡La tuberi DO debería r jal hacia arriba! La tubería taba estAtica cuando se pegó, lo que nonnalmente ignifica que la tuberfa estaba en ten ión a lo largo del la ¡:arte superior del agujero cuando se pegó. Jalar má ten ión en la tubería sólo aumentará la carga l:te 1, el cu. empuja la tubería hacia la costra de lodo. La carga lateral diclonaJ wnbitn incrementa la fuerza de fricción, reviniendo el movimiento. Otra rIZÓn para no jalar h cia Ilrib e que lo esfuenos torswnaJ y tensional S01 aditivos. Queremos aplicar tanta torque como I pu resi' ,que no deja mú espacio pan la tensió ,Lo esfuerzo torsionales y de compresión no son aditivos, por lo que podemos dejar ir simuJWieamente el jlego completo y ellrmite torsional sobre la rta sin rotar por torsión, en la sarta remos d1r . El gasto de circulaCión deberf reducirse se descarguen para mininizar I fuerza de abertura de bombeo que actó en y de la manera maximizar el golpe dd percu r. Reduciendo el gasto de flujo mblén ance diciona1 de la fricción anuJar,

perc

Si creernos que I tuberfa ti pegada en el lado jo del lUJero, y 00 se b liberado del torque y asentando el peso, pode in n torsionar y jalar dentro de lo Um' de di5efto de la sarta mientras se con lderan I enfoque secundario,

Procedlm

de benclón

ndarlo

Si el torque y el ntamiento no tienen éxito, hay un nl1mero de métodos aJtemaúvos dI poOlbles. in embargo. la fu de pegadura aumenta con la raez cuad: da de tiempo y estos método toman tiempo para aplic e. P prevenir pegadura posterior, el tarque y asentamiento deberfan continuar mientras se preparan y aplican otras t6:nicas. soI)rebalaDce bombeando un . dor de peso ligero en el e pacio anular es un método que fonnacion son lo te COllpetentes para soportarlo. (Fig. 9-23) Esta es un iones más competen: y nW viej . De hecho, en el orte de uevo México op=taC:km!:S tieoen una poi' de enviar un ' de nitrógeno para vaciar el lodo del gujero cuando la pe difereociaJmente. La . iJ d d I agujero y el control del mismo no son preocupaciones en campos donde esta polltica á en vig , Sin embargo, reducir el sobreba1ance puede ser un enfo:¡ peligroso paca tomar. Muchos reventones han destruido equipo de perforación como un ~ltado diredo de di minuir el sobrebalance paca liberarse de la peg dura diferencial, Un gran número de pozo tambibl han sido perdidos de derrumbe del pozo como un resultado d te intento.

216

u Derechos de autor 21101.

I)rtlh~11

1 tll:lIl'l·'II1¡.' 111


•• •

----------------

•• •• A La m

B

ra apropiada para reducir el sobrf.baIanoe es bombear un fluido de peso ligero dentro del anular por I lago mediante la barrena. (Fig A)

La práctica de tubo en U Imprud nte pcrqu el pozo no puede ser monitoreado para control del pozo y la barrena puad taparse. (Fig B) FIg 8-23 Recl.lciendo lDbrebaJanc y "tubo en U"

Si reducir el rebalance la elección undaria deseada para intentar liberar la tubería pegada. entonces deberfan emplearse prkticas prudente . La reducdón máxima permitida de sobrebaJ nce deben ser lccida ante de pegarse. La cantidad del paciador de peso ligero debería calcul cUld dosamente y desplazarse en el espacio anular. por encirn del punto de la peg dura. (Fig. 9-23A)

La práctica de "tubo en U" es una pnictica peligrosa Ydeberla evitarse. "Tubo en U" involucra bombear un e paciador de peso ligero en la tubería de perforaciáJ y luego pennilirle purgarse bacía arriba. (Fig. 9-23B) Esto pennite que el nivel en el espacio anular caí f í reducir el sobrebaJance. Sin embargo. no podemo ver por mucho el ni l del lodo en el io anulu yoo podemos monitorear el pozo para el control de pozo. Tambi~n ex' e el ri o de tapar nues boquillz, que complicará aún más las operacIones de rubería peg da Ycontrol del pozo.

217

( Derecho deauror 2001

DIII'<:II 11l::IIl'l'lIll~ Inl


•• •

haph::r l) Dlfkn:nllal

•• •

••

IH:J...lIlg IP,<:\.:nll'l1

fluido Y

",lllllllg ..•1IlJ

IIÚ'IIl~ 1',

'lC 1111' 1

adores

Cuando e muy arriesgado reducir el sobrebaJance. l<n fluidos despegadores se vuelven ser el intento secundario. P con iderarse una binación de algUIA reducción del sobrebalance en combin ión con fluid peg dores. Estos fluido funcionan en parte mediante ataeaodo 1 costra de lodo. Este fluido despegad r obstruye lo o meo permeable. Esto provoca que la co de lodo se compnma. poros de la co tea de lodo justo como I c tea de lodo en el área de con to cuando la tubería obstruyó la coniente del fihrado en la co Ira de lodo. Comprimiendo 1 costra reduce el ánlU10 de contacto y de ese modo el área de contacto. La c de lodo encogi puede "quebrarse" cuando el dámetro interior aumenta en circunferenci . (Fig. 924) Esto pennite que el fluido despegador se cargue eJ la form ciÓD. y de ese modo reducir la fuerza diferencial a lo largo de I co tra de lodo Y la formación. B fluido despegador también intenta "humedecer" la rta entre el acero y la interfaz de la costra de lodo. Si esto ocurre. la presión hidro titica se equilibrari alrededor de la tubería y desaparecerá I p i6n diferencitl.

•• •• •• 218

Oerechos de autor 211111

f)1I11\\:11111l:1I1l'l'rlll~'

Iak.


• •• •• ••

•• •• •

Chap(er t)

Dlrr~rellllal Slu.:klllg

\P¡C\Cnllllll. \V;lIlllOg ,.mlll':':ln!.!

efectivo debe desplazar al Para que el fluido despegador lodo detrts de la tuberi de perfi i6n. El perfil del flujo en un io u1ar excáltrico ti hacer el fluido despegador q canalice y prevenir too (Fi .9-25) Una muen de calcio de baja vi i era.lmen bombea frente al fluido despegador a un de flujo mbi ible pan ayudar a dor y el i dor desplazar lodo. 11 El fluido deberfan bombeados al mismo lO múimo de flJjo.

I [P\.l'dllll'

......................................... .. ... .. .. . ... . .. . ... .. .. .. .. .. ... .. ... .. ... . .. . ... . ... . ... . .... .. ... . . . . . . .. . . . . .. . . . . . .. .. . . . .. ..

El fluido despegador deberla del mismo peso del lodo en uso para prevenir canalización y migración. Si la tuterí está pe da cerca del fondo del pozo, un fluido deipeg dor li eramente pesado eliminari la migración y maximizará el plazamiento del lodo y exi

nte.

El fluido <lespe deberla permitir remojarse mientras la trabajando para ayudar que te penetre entre el acero y la costra de lodo.

.. . .. .. ... . .. . . .. . .. .. . . .. . . . . . . ... . ... .. .. .. . ... . .. . ... . .. . .. . ... . .. . ... ............................................... . . . .. .. .. . . . . . .. . .. . .. .. .. . . . .. . .. ................................................ ~~~~.

.

El fluido despe dor debe colocarse a lo largo de la arena en contra de I cual la sarta tá diferencialmente pegada. Debemo lener confianza de dónde está pegada I sarta. El iro de I tubería.. la lectura de regí tros del torqu , y lo indiador del punto libre son lo m&odos que se usan. En agujClO de alto áneulo el arrastre impediR I ~todo de estiro rlpido de la tubería y lectura de regi tro del torque. Sin embargc. si hemos monitoreado cuidad te I tendeoci del arrastre, podem tener alguna i de dónde tá pega I tubería. Si conexión y reiniciamo la rotación lentamente des~ de trazam en un di gram I revoluci en contra del lorque de la sarta libre. brem i nos bem pegado en el parejo de fondo o más arri de la sarta. el punto de peg dura de la bamoa. mayor lización. Los iadores lar¡ y fluidos despegadoIes probabl t.eo<Iñn que cuando el gujero abierto de ~o del punto de pegadura umen .

Entre nW lej

sen. el efecto de

~

Para que el fluido despegador ectlvo. debe desplazar el lodo por detrás de la tlbria de perforacI6n donde la velocidad anular es la más baja.

Puede ser necesario rir un ~ero en la sarta j debajo del punto de pegadura para mejorar colocación jel fluido despeg Flg

•• ••

219

~25 Colocación

(i) Derechos de autor 20111.

del fluido

DI 111><:11 I

dor

1I~III'l'IIIIC

III


• •• •• •

• ••

Comen

ca16dJca.

Otro intento correctivo para libenr la tubería pegada diferenclalmente es la inducción de conien

ca

u

Se ha demostrado que la corriente c lÓ<Ücas reducen lo efecto del embolamiento de barrena. El embolamiento de barrena parecido a la peg dura difer:nciaJ en que lo cortes del sub uelo pegados a la barrena están (en parte) pegados diferencialmente a la barrena. tal como la co tr8 de lodo esá diferencialmente pe do a los wbuJares. Se cree que las corrien catódicas reducen el coeficientede fricción entre el cero y la interfase de la co tra de lodo pirando gua hacia el acero por un proceso electro-osmótico. Brandon el al. sugiere que la evolución del hidrógeno en el cátodo desem un papd incluso mayor en liberar la tubería pegada que el aumento de una peUcul de agua. El trabajo de Brandon ugiere que el coeficiente de fricción entre el cero y la costra se reduce a la mitad dentro de dos minutos de plicar una corri eat6dica. El torque requerido para liberar la tuberí puede ser reducido a un ~ coo un lodo base de arcilla y un 50%con un loo a base de poHmero. 12

de

HerIW1'_I1M de

freC1M!DCiia ahora

frecuencl

tán comercialmente di ponibles. l ) Estas

herramien im o en de onda oida vía ~ de acero lo puntos pegados en la sarta. Estas vibraciones rompen y "fluidizan" la roca y I recortes cercano I sarta de petforación. La sarta d petfo ción tambi~ dilata y se con lo que reduce JDsterionnente las fuerzas de fricción.

La vibración de l tu de resonancia puede impartir ustancialmente mis energí al punto pegado que cualquier otro medio mecAnico convencional, tal como el cudir. Lo grandes trozo de derrumbes o lecbos se quiebran en gran pequeiio que pub "fluidizm". Cuando las partícul granul son excitad por I energfa vib . se ttansforman en un material Olmo fluid que pennite los objeto pasar a trav~ de ell como a través de UD Uquido. ial provocan que la tuberf en la proximidad la fuente de energía alterne entre la fuerza de tensión y la compresiva. Esto, ucesivamente, provoca que el diámetro de la tuberí se expanda y se contraiga. De manera la tubed ti en movimiento lO axial como radiaJmente a lo largo de la pared. La fuerza de fricción reduce cuando la tubería ti:n movimiento porque el coeficiente dinámico de fricción es ~o que el coefic' te '00 de fricci . Tambibl. panes de La tubería a veces se habrin jalado bacía fuera del punto pegado. La fuerza de fricción se reduce aún mú cuando los grano de roca se fluidizan. porque moverin fuera 1camino de las jun de I herramientas en lugar de acuñarse entre la sana de perforación y la formación.

Las vibracio

La tecnología de vib ción de la wberfa d resonancia tieJe más de 40 ailo . Fue probada en m de 70 pozos entre 1984 y 1986. B r Hugh ofrece abo una herraoienta de resonancia de baja frecuencia con línea de abel". acero llam da el'

•• ••

vibración de la sarta de perforación es una ~ica adicional de la que yo be o docwneotaei60 para r o desconocer el éxito de tientca

Si lo percu no di paran, la tubería puede ser retrecedida por encima del punto de peg dura por que pueden instai de pesca. Con peso adicioD1l pe do Ylo percusores justo encima del punto de pe dura aumentarno mucho nuestRs po ibilidades de sacudir libre. Si el udir no tiene é ito. I tuberia puede r retroeedi por encima del punto de pegadura y lavada con la tuberfa. I vado . Esto es arri gado porque I tuberf.a lavlllora es más rígida y puede tener un irea de contacto mayor al de la sarta de petforación.

220

,Derechos de autor 200).

J)111l'<:1l

Lile n.:

'IIII~

111


• •• •