Issuu on Google+


CAPITULO I.indd 5

06/05/11 22:22


CAPITULO I.indd 7

06/05/11 22:22


Cap. 1

8 Conceptos Básicos de Presión

Presión Presión por definición es la fuerza por unidad de área que ejerce un fluido (psi). En la industria petrolera se manejan diferentes tipos de presión, así como: Presión de formación (PFm), Presión hidrostática (PH), Presión de fricción (PDFr) y Presión de fractura (PDF). C APÍTULO 1

1-2

El entendimiento de las presiones y sus interrelaciones es un factor importante para Presión (Fuerza) P RINCIPIOScontrol D E L A P RESIÓN resolver problemas de pozos. Todas las personas involucradas en la perforación G RADIENTE DE P RESIÓN de pozos petroleros, desde el operador hasPara encontrar gradiente de presión deben de un fluido, multiplique la densidad del fluido por 0.052; ta los ayudantes de elperforación, eso en el sistema métrico, por 0.0000981. Gradientesobre de Presiónlas = Densidad del fluido x Factor de Conversión tar informados presiones. Cuando Por tanto el gradiente de presión de un fluido de 10.3 ppg (1234 kg/m³) puede ser calculada se excedenmultiplicando ciertos ellímites deporpresión, las peso del fluido el factor de conversión. consecuencias pueden ser desastrosas: reGradiente de Presión = Densidad del Fluido x Factor de Conversión = 10.3 ppg × 0.052 ventones, muertes, etc. psi/ pie

1-3

¿Que es la presión?

Para calcular la presión en el fondo de un pozo utilice la profundidad vertical

ppg

= 0.5356 psi/pie

Presión (Fuerza)

Fluido

Gradiente de Presiónbar/m = Densidad del fluido kg/m³ x Factor de conversión

Presión de fluido

= 1234 kg/m³ x 0.0000981 = 0.1211 bar/m

EJEMPLO 1 Fluido es toda sustancia que tiene la capaci¿Cuál es el gradiente de presión de un fluido con una densidad de 12.3 ppg (1474 kg/m )? dad de fluir. Los líquidos, como el agua y el = Densidad del Fluido x Factor de Conversión petróleo, así Gradiente como deelPresión gas se asocian inmedia= 12.3 X 0.052 = 0.6396 tamente con la condición de “fluido”.

Presión

³

psi/ pie

ppg

psi/pie

Gradiente de Presiónbar/m

• Presión

= Densidad del fluidokg/m³ x Factor de conversión = 1474kg/m³ x 0.0000981

Para nuestros propósitos, =los fluidos que 0.1446 consideraremos serán los relacionados norPROBLEMA 1A malmente con industria petrolera, a menos ¿Cuálla es el gradiente de presión de un fluido que pesa 9.5 ppg (1138 kg/m )? que se indique otra cosa. Estos fluidos son el psi/pie = tales como agua, petróleo, elGradiente gas, dey Presión líquidos Densidad del fluidoppg X Factor de conversión fluidos de terminación, agua salada, lodos, Gradiente de Presiónbar/m = fluidos de empaque, etc. Densidad del fluido kg/m³ X Factor de conversión bar/m

³

PROBLEMA 1B

Los fluidos ¿Cuál ejercen presión. Estade presión espesael es el gradiente de presión un fluido que 8.33 ppg (998 kg/m )? resultado de la densidad, o peso del fluido y la altura vertical de la columna del fluido. La densidad de un fluido, en la industria petrolera se mide en libras por galón (lpg; pounds per gallon; ppg), (gramo por litro, g/l). Un ³

Si un fluido que pesa una libra por galón, el peso de una pulgada cuadrada y un pie de largo es 0.052 libras

CAPITULO I.indd 8

Presión: 1:La fuerza por unidad de área que es ejercida sobre una

casi todo se torna fluido. Bajo ciertas condiciones la sal o las rocas se tornan fluidos. Para nuestros Si un fluido propósitos, los fluidos que consideraremos son que pesa aquellos normalmente asociados con launa industria libra del petróleo, tales como el petróleo, el gas, agua, porelgalón, los fluidos de perforación, los fluidos 1' deelempaque, peso las salmueras, los fluidos de terminación,deetc. una pulgada Los fluidos ejercen presión. Esta presión es el cuadrada resultado de la densidad del fluido y la altura de y un pie de 1' la columna de fluido. La densidad es normalmente largo es medida en libras por galón (ppg) o kilogramos por 1' 0.052 libras metro cúbico (kg/m³). Un fluido pesado ejerce más presión porque su densidad es mayor. • Derivación 0,052 La fuerza o presión que un fluido ejerce en cualquier punto dado es normalmente medida en libras por pulgada cuadrada (psi) o en el sistema métrico, bar. Para averiguar cuanta presión ejerce un fluido de una densidad dada por cada unidad de

F ACTOR DE C ONVERSIÓN D ENSIDAD fluidoDE pesado ejercerá mayor presión debido a su alta densidad.

El factor de conversión usado para convertir la densidad en gradiente en el sistema inglés es 0.052. La se mide eneslibras por pulgada Enfuerza el sistema métrico, 0.0000981. Recuerdecuaque drada (lbs/plg2) (pounds per square inch, la definición de gradiente de presión es el aumento de presión por unidad profundidad psi) (bar). Para calculardecuánta presióndebido ejercea su densidad. Para nuestro texto, nosotros usaremos un fluido de una determinada densidad, se libras por galón (ppg) para medir la densidad y pies utiliza el gradiente de presión. Este, en ge(pie) para las medidas de profundidad en el sistema neral, se expresa como la fuerza que ejerce el inglés y kilogramos por metro cúbico (el kg/m³) fluido por de altura, y se(m)mide para medir pie densidad y metros paraen las psi/pie medidas (libras por pulgada por pie) (bar/10 de profundidad en el cuadrada sistema métrico. La manera como 0.052 se deriva es usando un pie cúbico (un pie de ancho por un pie de largo por un pie de alto). Se necesita aproximadamente 7.48 galones para llenar ese cubo con fluido. Si el fluido 06/05/11

22:22


m). Para expresar el gradiente de presión en psi/pie, se debe convertir la densidad del fluido de libras por galón (lpg; ppg) a psi/pie (para bar/10m, g/l a bar/10m).

das, por lo que también, habrá 144 pulgadas por un 1 pie de longitud, en 1 pie cúbico. El peso de 1 pulgada cuadrada de 1 pie de longitud se puede calcular dividiendo el peso total del cubo (7,48 lbs) entre 144.

Factor de conversión 0,052 (0,0000981) 0,052 (0,0000981) es un factor de conversión que convierte la densidad de un fluido en un gradiente de presión. El gradiente de presión es el aumento de presión por unidad de profundidad (psi/pie; psi/ft). La densidad del fluido de perforación (lodo) se mide en libras por galón (lpg; ppg) y la profundidad en pies (pie; ft)

Cap. 1

Conceptos Básicos de Presión 9

7,48 ÷ 144 = 0,051944 (0,052) De esta manera se obtiene el Factor de conversión 0,052.

Gradiente de presión

La cifra 0,052 se obtiene usando un cubo 1 pie por lado ( 1pie cuadrado en la base, por 1 pie de alto). Para llenar el cubo serán necesarios 7,48 galones. Si la densidad del fluido es de 1 lpg (ppg), el peso total del cubo será de 7,48 libras, o mas exacto 7,48 libras por pie cúbico (lbs/ft3). En 1 pie cuadrado hay 144 pulgadas cuadra-

Si el fluido pesa más de 1 ppg (120 g/l), lo único que hay que hacer para determinar el gradiente de presión es multiplicar la densidad del fluido (lodo) por 0,052 psi/pie (0,0000981). Por lo tanto, si la densidad del fluido es de 10,3 ppg., pesará 10,3 veces más que el factor de conversión para un fluido de 1 ppg. El fluido de 10,3 ppg nos dará un gradiente de presión 10,3 veces mayor que 0,052, por lo tanto, 10,3 veces 0,052 es igual a 0,535 psi/pie.

GRADIENTE DE PRESION , psi/pie GRADIENTE DE PRESION, psi/pie GRADIENTE DE PRESION, psi/pie

= = =

DENSIDAD DE LODO, lpg x FACTOR DE CONVERSION 10,3 lpg X 0,052 0,535 psi/pie

Gradiente de Presión bar/m

= = =

Densidad del lodo g/l X Factor de conversión 1234,2 g/l X 0,0000981 0,1211 bar/m

Ejemplo Calcular el gradiente de presión de un fluido con una densidad (MW; DDL) de 11,3 ppg (1356 g/l)

CAPITULO I.indd 9

06/05/11 22:22


Cap. 1

10 Conceptos Básicos de Presión

GRADIENTE DE PRESION, psi/pie GRADIENTE DE PRESION , psi/pie GRADIENTE DE PRESION , psi/pie

= = =

DENSIDAD DE LODO, lpg X FACTOR DE CONVERSION 11,3 X 0,052 0.588 PSI/PIE

GRADIENTE DE PRESION , bar/m GRADIENTE DE PRESION , bar/m GRADIENTE DE PRESION , bar/m

= = =

DENSIDAD DE LODO, g/l X Factor de Conversión 1356 X 0,0000981 0,1330 bar/m

• Problema 1 Calcular el gradiente de presión de un lodo con densidad de 9,5 ppg (1140 g/l)

GRADIENTE DE PRESION, psi/pie GRADIENTE DE PRESION, bar/m

= =

DENSIDAD DE LODO, lpg X Factor de Conversión DENSIDAD DE LODO, g/l X Factor de Conversión

• Problema 2 Calcular el gradiente de presión del agua dulce.

Profundidades PVV (TVD) y PM (MD) Conociendo la presión que se ejerce por pie, se pueden hacer los cálculos para obtener la presión hidrostática (PH) a una determinada profundidad. Esto se consigue multiplicando el gradiente de presión (psi/pie) por el número de pies, correspondientes a la profundidad vertical. Para los f ines de control de pozos es muy importante diferenciar la profundidad vertical (PVV; TVD) de la profundidad medida (PM; MD)

CAPITULO I.indd 10

Todos los pozos tienen una profundidad vertical (PVV; TVD) y una profundidad medida (PM; MD) En la figura siguiente, puede observarse que la profundidad en línea recta hacia abajo (en la forma que atrae la gravedad) es la profundidad vertical 10.000, la línea negra representa la profundidad medida 10.100. Para calcular la presión en el fondo del pozo se utilizará la profundidad de 10.000 pies (3048 m), debido a que la gravedad actúa directamente hacia abajo a lo largo del pozo. La profundidad vertical (PVV; TVD) se usará para los cálculos de: Presión, gradien-

06/05/11 22:22


Cap. 1

Conceptos Básicos de Presión 11

tes y densidades. Mientras que la profundidad medida (PM; MD) se usará para los cálculos de: Volumen, capacidad y desplazamiento.

Presión Hidrostática La presión hidrostática (PH) es la presión total del fluido en un punto dado del pozo. “Hidro” significa fluido que ejerce presión como el agua, y “estática” significa que no está en movimiento. Por lo tanto, la presión hidrostática es la presión ejercida por una columna de fluido estacionaria (que no esta en movimiento). Recordemos que gradiente de presión se puede obtener multiplicando el factor de conversión (0,052) por la densidad del fluido (lodo) en libras por galón (lpg ). Para calcular la presión hidrostática (PH) del fluido en un punto dado:

• Profundidad PVV y PM

Presión Hidrostática psi

=

gradiente de presión psi/pie X Profundidad PIES, PVV (TVD )

Presión Hidrostática bar

=

Gradiente de presión bar/10m X Profundidad m PVV (TVD) / 10

Presión Hidrostática psi

=

PVV (TVD) ft X Factor de conversión X Densidad del lodo ppg

Presión Hidrostática bar

=

PVV m X Densidad del Fluido g/l X Factor de Conversión ,0000981

Ejemplo ¿Cuál será la presión hidrostática (PH) en un pozo, con densidad de lodo de 9,2 lpg (1104 g/l), la Profundidad Medida (PM, MD) de 6750 pies (2057 m), y la Profundidad Vertical verdadera (PVV, TVD) de 6130 pies (1868 m) ? Las fórmulas para calcular la presión hidrostática, con sus respectivos factores de conversión, son

CAPITULO I.indd 11

06/05/11 22:22


Cap. 1

12 Conceptos Básicos de Presión

PRESION HIDROSTATICA, PSI PRESION HIDROSTATICA, PSI PRESION HIDROSTATICA, PSI

= = =

Profundidad pies, PVV (TVD) X Factor de conversión X Densidad de lodo LPG

Presión Hidrostática bar Presión Hidrostática bar Presión Hidrostática bar

= = =

Profundidad m PVV (TVD) X Densidad de lodo g/l X Factor de Conversión

6130 X 0,052 X 9,2 2932 psi

1868 X 1104 X 0,0000981 201,9 bar

Estas ecuaciones sencillas constituyen la base para la comprensión de los principios fundamentales de la presión en un pozo. Para evitar que un pozo fluya, la presión en el mismo debe ser por lo menos igual a la presión de la formación.

Presiones Manométricas y Atmosférica Un manómetro ubicado en el fondo de una columna de fluido, registra la presión hidrostática de esa columna e incluye, además, la lectura de la presión atmosférica que se ejerce sobre esa columna. Esa presión, normalmente considerada de 14,7 psi (1 bar) (15 psi [1,03 bar]), varía de acuerdo a las condiciones climáticas y la elevación. Si el manómetro tiene una escala en psig, incluye la columna atmosférica sobre la misma.

Pero si el manómetro registra en psig (bar, abs), entonces esta calibrada para descontar la presión atmosférica sobre la columna

Tubo en “U” Por lo general en el pozo, se tiene fluido tanto dentro de la tubería de perforación (TP; DP), como en el espacio anular. La presión atmosférica puede omitirse, ya que es la misma para ambas columnas. En realidad, existe una analogía de tubo en “U”, tal como se muestra en la Figura Analogia Tubo en U, con el espacio anular en un lateral derecho y la columna de la tubería (TP; DP), en el otro. En caso que hubiera 10 ppg (1198 g/l) de fluido en la columna de la tubería (TP; DP) y 10,2 ppg (1222 g/l) de fluido en el anular, la presión diferencial se puede calcular a través de una resta.

Presión Hidrostática en Tubería Presión Hidrostática en Tubería Presión Hidrostática en anular Presión Hidrostática en anular

= = = =

10.000 PVV;pies X 0,052 X 10lpg 5200 psi 10.000 PVV; pies X 0,052 X 10.2 lpg 5304 psi

Presión Hidrostática en Tubería Presión Hidrostática en Tubería Presión Hidrostática en Anular Presión Hidrostática en Anular

= = = =

1198 X 3048 X 0,000981 358,4 bar 1222 X 3048 X 0,000981 365,4 bar

CAPITULO I.indd 12

06/05/11 22:22


• Problema 1 Calcular la presión hidrostática (PH) de un pozo

con densidad de lodo es de 9,7 lpg (1162 g/l), la PM (MD) es de 5570 pies (1698 m) y la PVV (TVD) es de 5420 pies (1652 m).

Presión Hidrostática psi

=

Profundidad PIES, PVV (TVD) X Factor de conversión X Densidad de lodo LPG ppg

Presión Hidrostática bar

=

Profundidad m PVV (TVD) X Densidad de lodo g/l X Factor de Conversión

• Problema 2 Calcular la presión hidrostática (PH) de un pozo a los 4300 pies (1310 m). La

densidad del lodo es de 16,7 lpg (2001 g/l), la PM (MD) es de 14.980 pies (4566 m) y la PVV (TVD) es de 13.700 pies (4176 m).

Presión Hidrostática psi

=

Profundidad pies, PVV (TVD) X Factor de Conversión X Densidad de lodo LPG

Presión Hidrostática psi

=

Profundidad pies, PVV (TVD) X Factor de Conversión X Densidad de lodo LPG

La presión diferencial tratará de desplazar el fluido desde el anular hacia la columna de la tubería = 5304 psi - 5200 psi = 104 psi [365 bar - 358 bar = 7 bar]. El fluido del pozo intentará circular hacia la tubería, originando que el fluido salga a la superficie, mientras que el nivel del fluido en el anular decrece. De este modo, las dos presiones quedarán equilibradas. La “caída” del nivel de fluido en el anular se calcula a través de la fórmula de presión hidrostática, utilizando 104 psi (7 bar). Por lo tanto, Pies = 104 psi / 0,052 /10,2 ppg lo que equivale a una caída de 196 pies [m= 7 bar / 0,0000981/ 1222 = 59,8 m]. Cuando hay diferencias en las presiones hidrostáticas, el fluido va a intentar alcanzar un punto de “equilibrio”. Este fenómeno se

CAPITULO I.indd 13

Cap. 1

Conceptos Básicos de Presión 13

• Analogía de Tubo en “U”

denomina efecto de tubo en “U” y ayuda a entender por qué suele haber flujo desde la tubería al realizar las conexiones.

06/05/11 22:22


Cap. 1

14 Conceptos Básicos de Presión

Porosidad y permeabilidad La porosidad y la permeabilidad de las rocas, junto a las presiones de formación, son muy importantes para el entendimiento de control de pozos. La porosidad es una medida de los intersticios en una roca, en las que el petróleo, el gas o el agua pueden alojarse. Aunque a primera vista las rocas tienen una apariencia masiva, con ayuda de un microscopio se puede observar la existencia de pequeños espacios llamados poros. Por lo tanto, se dice que una roca con poros tiene porosidad. Otra característica de los reservorios es que deben ser permeables, es decir, que los poros de la roca deben estar interconectados, de manera tal que los hidrocarburos o líquidos puedan fluir de un poro a otro. Si los líquidos o hidrocarburos no puedan fluir o circular de un poro a otro, quedarán atrapados en su lugar y no podrán circular hacia el pozo.

Presión de formación La presión de formación es la ejercida por el contenido de líquido o gas en los espacios porales de la formación. Esa presión puede ser afectada por el peso de la sobrecarga (Fuerza lito-estática) por encima de la formación, que ejerce presión tanto sobre los fluidos porales como sobre los granos (matriz). Los granos son el elemento sólido o “material rocoso” y los poros son los espacios entre los granos. Si los fluidos porales tienen libertad de movimiento y pueden librarse, los granos pierden parte de su soporte, y se conjuncionan entre ellos. Este proceso se denomina compactación. Las clasificaciones de la presión de formación se relacionan con la presión de los poros de la roca de la formación y la densidad del fluido nativo contenido en los espacios porales. El gradiente de sobrecarga es el cambio de presión por pie de profundidad causado por la combinación de peso de la roca (matriz), además del fluido o gas contenido en la misma.

• Presiones de formación

Presión de Fractura La presión de fractura es la cantidad de presión que se necesita para deformar de modo permanente (fallar o agrietar) la estructura rocosa de la formación. Superar la presión de la formación o la perdida de un bajo caudal a la formación, no es suficiente para causar una fractura, si el fluido poral tiene libertad de movimiento. En cambio, si el fluido poral no puede desplazarse o acomodarse, si puede ocurrir una fractura o deformación permanente de la formación. La presión de fractura se puede expresar como un gradiente de presión (psi/ft) [bar/10m], como densidad equivalente de presión (ppg) [g/l] o por la presión de superficie calculada (psi) [bar].

• Porosidad y permeabilidad de las rocas

CAPITULO I.indd 14

Los gradientes de fractura, por lo general, aumentan con la profundidad, principalmente debido al aumento de la presión por sobrecarga. Las formaciones profundas y altamente compactadas pueden requerir

06/05/11 22:22


Cap. 1

Conceptos Básicos de Presión 15

presiones de fractura muy elevadas para superar la presión existente de formación y la resistencia estructural de la roca. Formaciones poco compactadas, tales como las que se encuentran justo debajo de aguas profundas, pueden fracturar a gradientes bajos. La presión de fractura, a una profundidad determinada, pueden variar en forma considerable como resultado de la geología del área.

Pruebas de Integridad de Formación La resistencia e integridad de una formación se puede determinar a través de una Prueba de Admisión (Pérdida, fuga) (LOT) o de una Prueba de Presión de Integridad (PIT). Cualquiera sea la denominación, se trata de un método que se utiliza para estimar la presión y/o la densidad equivalente del fluido que puede soportar la zona por debajo del revestidor (casing). Para llevar a cabo cualquiera de estas pruebas, se deben tener en cuenta ciertas consideraciones. El fluido a circular en el pozo debe estar limpio para asegurar que posee una densidad adecuada conocida y homogénea. La bomba a utilizar debe ser de alta presión y de bajo volumen, comúnmente conocida como bomba de pruebas o de cementación. Las bombas del equipo se pueden utilizar siempre que el equipo tenga accionamiento eléctrico de las bombas de lodo y éstas puedan funcionar a regímenes de bombeo muy bajas. En caso que fuera necesario utilizar una bomba de equipo y no se la pudiera accionar a poca velocidad, entonces se debe modificar la técnica de admisión. Una buena manera consistiría en elaborar un gráfico de presión versus tiempo o volumen para todas las pruebas de admisión, tal como se muestra en las

CAPITULO I.indd 15

• LOT figuras que aparecen a continuación:

Prueba de Admisión (Leak Off Test, Pérdida) Existen diferentes maneras de realizar una prueba de admisión (LOT).

Técnica de Admisión 1 Se aplica presión al pozo en incrementos de 100 psi (6,9 bar) o se bombea fluido hacia el pozo en volúmenes aproximados a medio barril (0,08 m3). Después de cada incremento de presión, la bomba se detiene y la presión se mantiene por lo menos durante 5 minutos. Si se logra mantener esa presión, se hace la prueba del siguiente incremento. Si la presión no se mantiene, se presuriza nuevamente el pozo. La prueba se considera completada cuando no

se logra mantener la presión después de varios intentos o resulta imposible aumentarla.

Técnica de Admisión 2 Se abre el estrangulador del múltiple (manifold) y se comienza a operar la bomba regulando en vacío sin presión. El estrangulador se cierra para aumentar la presión en incrementos de 100 psi (6,9 bar). En cada intervalo de presión, se controla el volumen del fluido en los tanques hasta estar seguro de que la formación no admite fluido. La prueba se considera completa cuando se alcanza una presión en la que la formación comienza a admitir fluido en forma continua. En cada incremento de presión, se pierde algo de fluido. Si se aplica esta técnica, se debe utilizar un tanque pequeño como para no forzar grandes cantidades de fluido dentro de la formación.

06/05/11 22:22


Cap. 1

16 Conceptos Básicos de Presión

La pérdida de presión por fricción, que se tiene al aplicar esta técnica, agrega una cantidad de presión “invisible” sobre la formación, lo que dará resultados ligeramente diferentes (presiones más bajas de fractura) en relación a los que se obtengan de la aplicación de la técnica 1.

este caso existe el riesgo de fracturar la formación. Ambas pruebas tienen sus aplicaciones.

Prueba de presión de integridad

Se trata de la fuerza total aplicada contra la formación que ocasiona la admisión o el daño.

Una prueba de presión de integridad (PIT) se realiza cuando es inaceptable generar una fractura o un daño a la formación. Al realizar esta prueba, el pozo se presuriza hasta un nivel de presión predeterminado o hasta una determinada densidad de lodo. Si esa presión se mantiene, la prueba se considera conclusiva. Ambas pruebas (PIT, LOT) tienen puntos a favor y en contra. En el caso de PIT, la formación no es fracturada, pero no se determina la presión máxima antes de que la formación comience a aceptar fluido. En el caso de (LOT), se determina la presión que se requiere para que la formación comience a aceptar fluido, pero en

Densidad de Integridad Estimada y Presión de Integridad

Por lo general, se trata de la combinación de la presión hidrostática de un fluido (lodo) y de una fuerza adicional, tal como la presión de bombeo en una prueba de admisión. La fuerza aplicada aumenta la presión total contra la formación. De acuerdo con la información obtenida de la prueba, se realizan cálculos para obtener una estimación de la densidad de fluido de integridad. Esta es la fuerza total representada como densidad del fluido, por sobre la cual puede ocurrir la admisión o el daño a la formación. Para obtener la densidad estimada de integridad, se deben realizar los siguientes cálculos:

Densidad de integridad estimada. ppg =

(Pres. de prueba psi ÷ 0,052 ÷Prof. de prueba PIES, PVV) + Dens. de lodo de prueba ppg

Densidad de integridad estimada.g/l

(Pres. de prueba bar÷0,0000981÷Prof. de prueba m, PVV) + Dens. del lodo de prueba g/l

=

La presión aplicada o presión de prueba en superficie, en control de pozos se conoce, también, como Máxima presión admisible en superficie (MASP). Rara vez se utiliza la densidad de fluido de “prueba” en todo el pozo. Es posible que se requieran aumentos o reducciones de la den-

CAPITULO I.indd 16

sidad. Si hay una variación en la densidad, se puede hacer una estimación de la presión de superficie que podría ocasionar daños a la formación, siempre que la densidad de la columna de fluido en la formación en cuestión sea homogénea. Para calcular la presión de integridad estimada (MASP) de superficie con una densidad de fluido diferente:

06/05/11 22:22


Cap. 1

Conceptos Básicos de Presión 17

Presión de Integridad Estimada, psi =

(Densidad de Integridad Estimada, ppg - Densidad Actual de Lodo,ppg) X 0,052 X Profundidad de Prueba , pies PVV

Pres. de Int Est.psi

(Dens. de Fluido de int. est.g/l - Dens Actual del lodog/l) X Prof. del prueba m, PVV X 0,0000981

=

Ejemplo Resolver las siguientes ecuaciones para calcular la Densidad de Integridad Estimada y la Presión de Integridad Estimada, que podría causar daños con una densidad de fluido diferente, utilizando la siguiente información:

Profundidad total (PT; TD) Zapato del revestidor (Casing) Presión de prueba (admisión) Densidad de prueba (adm.) Densidad actual del lodo

= = = = =

11.226 pies 5.821 pies PVV 1.250 psi 9,6 pp 10,1 ppg

= = = = =

3421m 1774 m PVV 86 bar 1150 g/l 1210 g/l

Primero, calcular la densidad de integridad estimada, por encima de la cual se puede dañar la formación.

Densidad de Integridad Estimada, ppg = Densidad de Integridad Estimada, ppg = Densidad de Integridad Estimada, ppg = Densidad de Integridad Estimada, ppg =

(Pres. de pruebapsi ÷ 0,052 ÷Prof. de prueba pies, PVV ) + Dens. de lodo de prueba ppg (1250 ÷ 0,052 ÷ 5821) + 9,6 4,1 + 9,6 13,7 ppg

Densidad de Integridad Estimada, g/l = Densidad de Integridad Estimada, g/l = Densidad de Integridad Estimada, g/l = Densidad de Integridad Estimada, g/l =

(Pres. de prueba bar÷0,0000981÷Prof. de prueba m, PVV ) + Dens. de lodo de pruebag/l (86÷0,0000981÷1774) + 1150 494 + 1150 1644 g/l

En este ejemplo, la densidad actual del lodo es mayor que la densidad del lodo de prueba, por lo que se deben realizar los cálculos de la presión de integridad estimada con el peso de lodo actual.

CAPITULO I.indd 17

06/05/11 22:22


Cap. 1

18 Conceptos Básicos de Presión

Presión de Integridad Estimada, psi Presión de Integridad Estimada, psi Presión de Integridad Estimada, psi

= = =

(Dens. de Int. Est. ppg - Dens Act. de lodo ppg ) X 0.052 X Prof . de prueba ft, PVV (13,7 - 10,1) X 0,052 X 5821 1089 psi

Presión de Integridad Estimada, bar Presión de Integridad Estimada, bar Presión de Integridad Estimada, bar

= = =

(Dens. de Int. Est. g/l - Dens Actual de lodog/l ) X PROF. DE PRUEBA, m, PVV X 0,0000981 (1644 g/l - 1210g/l) X 1774 X 0,0000981 75 bar

• Problema ¿Cuál será la densidad de integridad estimada y la presión de integridad estimada que puede causar daños a la formación en un pozo con las siguientes características?

Profundidad total (PT;TD) PVV (TVD) ZAPATO. Revestidor (Csg) Presión de prueba (adm.) Densidad de lodo prueba (adm.) DENSIDAD DE LODO ACTUAL

= = = = =

12.000 PIES PM; 10.980 PIES PVV 8672 PIES (PVV) 1,575 psi 11,1 LPG 11,6 LPG

= = = = =

3658 m PM, 3346 m PVV 2643 m 108,6 bar 1330 g/l 1390 g/l

Calcular la densidad de integridad estimada:

Densidad de integridad estimada LPG

=

(Pres.de Prueba. psi÷0,052÷Profundidad de Prueba, pies)+ Densidad de Lodo de Prueba, ppg + Dens. de lodo de prueba LPG

Densidad de integridad estimada g/l =

(Pres.de Prueba,bar÷0,0000981÷Prof. de Prueba, m PVV) + Dens. de lodo de prueba g/l

Luego calcule la presión de integridad estimada actual (MASP):

Presión de Integridad Estimada, psi

CAPITULO I.indd 18

=

(Dens. de Int. Est. lpg - Dens Actual de lodo lpg ) X 0,052 X Prof.de Prueba, pies PVV

06/05/11 22:22


Pres. Int. Est.bar

=

(Dens. de Int. Est.g/l - Dens Actual de lodog/l ) X Prof. de prueba m, PVV X 0,0000981

Densidad de Lodo Equivalente La zona que está por debajo del zapato del revestidor (casing) no siempre es el punto más débil. A menudo, y por esa razón, se debe hacer un ensayo en otra zona con una densidad de lodo equivalente predeterminada. Si se va hacer una prueba de la for-

mación, o si se le va a aplicar una presión predeterminada o una densidad de lodo equivalente (DLEq, o EMW), se debe utilizar la siguiente fórmula para determinar la presión a aplicar. Para determinar el valor de la presión de prueba que se requiere para probar la formación con una densidad de lodo equivalente predeterminada (EMW):

Presión de Prueba psi

=

(Densidad de Lodo Equivalente, ppg - Densidad del lodo Actual LPG ) X 0,052 X Profundidad de Prueba, pies

=

(Densidad de Lodo Equivalente, g/l - Densidad de lodo Actual g/l ) X Profundidad de Prueba, m X 0,0000981

Presión de Prueba bar

Cap. 1

Conceptos Básicos de Presión 19

Ejemplo ¿Que presión de prueba se deberá usar para probar una formación con una densidad de lodo equivalente de 13,4 ppg (1606 g/l)

Profundidad Medida (PM, MD) Profundidad Vertical Verdadera (PVV, TVD) DENSIDAD DE LODO ACTUAL

= = =

5890 pies (1795 m) 5745 pies (1751 m) 9,1 ppg (1092 g/l)

PRESION DE PRUEBA , psi

= = = =

(Densidad de Lodo Equivalente, lpg - Densidad de Lodo Actual, lpg) x 0,052 x Profundidad de Prueba, pies (13,4 - 9,1) X 0,052 X 5745 4,3 X 0,052 X 5745 1285 psi

= = =

(DensidaddeLodoEquivalente,g/l-DensidaddeLodoActualg/l)x ProfundidaddePrueba,mx 0,0000981 (1606 - 1092) X 1751 X 0,0000981 98,6 bar

PRESION DE PRUEBA, psi PRESION DE PRUEBA, psi PRESION DE PRUEBA, psi PRESIONDEPRUEBA,bar PRESION DE PRUEBA, bar PRESION DE PRUEBA, bar

CAPITULO I.indd 19

06/05/11 22:22


Cap. 1

20 Conceptos Básicos de Presión

• Problema ¿Cuánta Presión se deberá usar para probar una formación con una densidad de lodo equivalente de 14,3 lpg (1716 g/l)?

PROFUNDIDAD MEDIDA (PM, MD) PROFUNDIDAD VERTICAL VERDADERA (PVV, TVD) DENSIDAD DE LODO ACTUAL

= = =

7590 pies (2313 m) 7450 pies (2270 m) 8,9 lpg (1068 g/l)

Presión de prueba psi = (DENSIDAD DE LODO EQUIVALENTE, lpg - DENSIDAD DE LODO ACTUAL , lpg) x 0,052 x PROFUNDIDAD DE PRUEBA , pies

La densidad de lodo equivalente es también la suma de todas las presiones (hidrostática, de estrangulador o contrapresión, presión aplicada, presión de compresión (surgencia), pérdidas de presión de circulación,

etc.) a una profundidad o en una zona dada, y se expresa como una densidad de lodo. Si se conocen estas presiones, o si se las puede estimar, la Densidad de Lodo Equivalente puede calcularse de la siguiente manera:

DENSIDAD DE LODO EQUIVALENTE, lpg =(Presión psi ÷0,052 ÷ Profundidad de Interés pies, TVD ) + Densidad de Fluido Actual lpg

DENSIDAD DE LODO EQUIVALENTE , g/l = (Presión bar ÷Profundidad de Interés m, PVV ÷0,0000981) + Densidad de Fluido Actual g/l

Ejemplo ¿Cuál es la Densidad de Lodo Equivalente en una zona dada cuando se cierra un pozo con los siguientes datos?

PROFUNDIDAD MEDIDA DE LA ZONA (PM, MD) PROFUNDIDAD VERTICAL DE LA ZONA (PVV, TVD) DENSIDAD DE LODO ACTUAL PRESION DE CIERRE EN REVESTIMIENTO (SICP)

= = = =

120 pies, 3005 pies, 8,8 lpg; 375 psi,

DENSIDAD DE LODO EQUIVALENTE , lpg DENSIDAD DE LODO EQUIVALENTE , lpg

= =

(375 ÷ 0.052÷3005) + 8,8 11,2 lpg

DENSIDAD DE LODO EQUIVALENTE, g/l

=

DENSIDAD DE LODO EQUIVALENTE, g/l DENSIDAD DE LODO EQUIVALENTE, g/l

= =

(Presión bar÷Profundidad de Interés m, TVD ÷0,0000981) + Densidad de Fluido Actual g/l (25,8 ÷915 ÷0,0000981) + 1054 1342 g/l

CAPITULO I.indd 20

= = = =

950 m ; 915 m 1054 g/l 25,8 bar

06/05/11 22:22


Cap. 1

Conceptos Básicos de Presión 21

• Problema C APÍTULO 1

¿Cuál es la Densidad 1-16 de Lodo Equivalente en la zona dada si las presiones de estranlas líneas de superficie, hacia abajo por la columna gulador y de fricción estimadas son de 730 D psi bar) en-total? PÉRDIDA E P(50,33 RESIÓN POR FRICC de tubería y hacia IÓN/PRESIÓN DE CIRCULACIÓN arriba por el espacio anular. La presión en la

bomba es en realidad, la cantidad de fricción que se debe superar para mover el fluido por el pozo a un determinado caudal. La mayor parte de la pérdida de presión ocurre en la columna de tubería y en las restricciones tales como las boquillas del trépano(1). Las pérdidas de presión también ocurren en otras partes del sistema de circulación, tales como que está presente para ser superada depende de cuando se ajusta el estrangulador para mantener muchos factores, tales como la densidad o peso, tipo contrapresión en el casing durante las operaciones y rugosidad de las dos superficies en contacto, área de control de pozo. Cuando el fluido retorna de las superficies, propiedades térmicas y eléctricas DENSIDAD DE LODO EQUIVALENTE , lpgde las superficies, = y la dirección (Presión psi de ÷ 0,052 ÷ Profundidad TVD ) + Densidad de Fluido Actual lpg finalmente a los tanques,de se Interés encuentra pies, a presión y velocidad atmosférica, o casi cero. los objetos. Cuando se está circulando el pozo, la presión La cantidad de fuerza que se utiliza para en el fondo del pozo se aumenta en función de superar la fricción es denominada como perdida Presión de Fondo la fricción que se necesita superar en el anular. por fricción y puede medirse de varias maneras. de Pozo: Cuando las bombas están paradas, la presión en el Algunas de ellas son el torque, el arrastre (amperios, 1:La presión pozo se reduce porque no hay fuerza de fricción pies-libras, [Kg.-m], Potencia HP [CV], ejercida por una , g/l DENSIDAD DE LODO EQUIVALENTE = Caballos (PRESION, bar÷PROFUNDIDAD DE INTERES, m TVD÷0,0000981 ) + DENSIDAD DE FLUIDO a ser superada. etc.) y y la fuerza para mover el fluido (psi o bar). Se columna de fluido ACTUAL g/l)Actual g/l en el pozo. pueden perder miles de psi (bar) de presión en el 2: Presión de la sistema de los pozos mientras se bombea fluido por

La fricción es la resistencia al movimiento. Es PROFUNDIDAD MEDIDA DE LA ZONA (PM,unaMD) = necesario aplicar fuerza, o presión, para superar la fricción mover TVD) cualquier cosa. La fricción PROFUNDIDAD VERTICAL DE LA ZONApara (PVV, = debe ser superada para levantar una tubería, mover DENSIDAD DEL FLUIDO ACTUAL un fluido, aun para caminar. La cantidad de fricción =

7320 pies, 2231 m; 6985 pies, 2129 m 13,8 lpg, 1654 g/l

formación a la profundidad de interés.

Pérdidas de presión y presión de circulación Fricción es, sencillamente, la resistencia al movimiento. Para superar la fricción y mover cualquier objeto es necesario aplicar fuerza o presión. Se debe superar la fricción para poder levantar tubería, para mover fluido, y hasta para caminar. La cantidad de fricción presente, y la cantidad de fricción que se debe superar dependen de muchos factores, tales como: densidad o peso, tipo y rugosidad de las dos superficies en contacto, área de superficie, propiedades térmicas y eléctricas de las superficies, y la dirección y velocidad de los objetos. La cantidad de fuerza que se utiliza para superar la fricción se denomina pérdida por fricción, y se la puede medir de muchas formas. Algunas de ellas son: resistencia a la rotación (torque) y el arrastre (drag) (amperios, pies-libras (kg x m), HP (CV), etc.), y la fuerza necesaria para mover fluido (psi [bar]). Se pueden perder miles de psi (centenares de bar) de presión (Figura 8) en el sistema de circulación de los pozos

CAPITULO I.indd 21

Tubo Vertical 2950

3000

Tubería de

Bomba

0

Flowline

Tanque Casing

Presión de Circulación

Trépano 900

• Pérdidas de Presión por Fricción mientras se bombea fluido por las líneas de superficie, hacia abajo por la columna, y hacia arriba por el espacio anular. La presión de bombeo es, en realidad, la cantidad de fricción a superar para mover fluido por el pozo a un determinado caudal. La mayor parte de la

06/05/11 22:22


Cap. 1

22 Conceptos Básicos de Presión

pérdida de presión ocurre en la columna de tubería y a través de obstáculos tales como las boquillas (chorros, nozzles) del trépano (broca, mecha, bit). También hay pérdida de presión en otras partes del sistema de circulación, por ejemplo, cuando se utiliza el estrangulador para ejercer contrapresión en el anular durante operaciones de control de pozos. Cuando el fluido vuelve por fin a los tanques, lo hace a presión atmosférica,

o casi cero. Cuando se está circulando el pozo, se aumenta la presión de fondo de acuerdo a la fricción que se está superando en el espacio anular. Cuando las bombas están paradas, se reduce la presión del pozo, porque no se está superando ninguna fuerza de fricción. Dado que la fricción agrega presión al pozo, aumenta en forma esencial la densidad

efectiva. Esto se conoce como Densidad Equivalente de Circulación (DEC, ECD), y el valor total es el equivalente a la presión de fondo de pozo con la bomba en funcionamiento. Si la presión de una formación permeable está casi equilibrada con la DEC, el pozo puede comenzar a fluir cuando se pare la bomba. A continuación, en la tabla 1 hay algunos ejemplos de las DEC con diferentes diámetros de pozo.

Bingham Pérdida de Presión Anular lbs/gal YP ∆ ρ = ------------------------ lbs/gal 11.7 (DH – DE TP) Punto de fluencia lb/ 100 pies2 • Nomenclatura ∆P = Pérdida de Presión lbs/gal YP = Punto de Fluencia de lodo (Yield Point) DH = Diámetro de Pozo o de CSG, pulgadas DETP = Diámetro externo de tubería, pulgadas

POZO PULG.

12 1/4 9 7/8

BS PULG.

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

5

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.2

0.2

0.2

0.2

0.3

0.3

0.3

0.3

0.4

5 4 1/2

0.1 0.1

0.1 0.1

0.1 0.1

0.1 0.2

0.2 0.2

0.2 0.3

0.2 0.3

0.2 0.3

0.3 0.4

0.4 0.4

0.4 0.4

0.4 0.5

0.5 0.5

0.5 0.6

0.5 0.6

4 1/2

0.1

0.1

0.2

0.2

0.3

0.4

0.4

0.4

0.5

0.5

0.6

0.6

0.7

0.7

0.8

6

3/4

4

1/2

0.1

0.2

0.2

0.3

0.4

0.5

0.5

0.6

0.7

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.1

6

1/4

3 2 7/8

0.1 0.1

0.1 0.1

0.2 0.2

0.2 0.2

0.3 0.3

0.4 0.3

0.4 0.4

0.5 0.4

0.5 0.5

0.6 0.5

0.7 0.6

0.7 0.7

0.8 0.7

0.8 0.8

0.9 0.8

8 7 7/8 3/4

6

1/2

• Tabla 1 Fórmula de Bingham para Pérdida de Presión Anular

CAPITULO I.indd 22

06/05/11 22:22


Presión de Compresión (SURGE) y de Pistoneo(SWAB) La presión total que actúa en un pozo se ve afectada cada vez que se saca o se baja tubería al pozo (maniobra, viaje, trip). Al sacar la herramienta se crea una “presión de pistoneo” (suabeo), la cual reduce la presión en el pozo. Este efecto ocurre porque el fluido del pozo no puede bajar con la misma velocidad con que las las tuberias están subiendo. Esto crea una “fuerza de succión” y reduce la presión por debajo de la columna. Se suele comparar a este efecto con el del émbolo de una jeringa, en la acción de “succionar” fluido de la formación al interior del pozo. Cuando se baja la tubería muy rápido, el fluido no tiene tiempo de “despejar el camino” e intenta comprimirse. Las presiones del fondo pueden llegar a alcanzar a veces el punto de pérdida o fractura de la formación. La presión de pistoneo (suabeo) y la de compresión son afectadas por las siguientes variables: 1. Velocidad de movimiento de la tubería 2. Espacio anular entre el pozo y tubería 3. Propiedades de lodo 4. Complicaciones que restringen el espacio anular entre el pozo y la tubería. Si bien a menudo es imposible evitar estas presiones, se las puede minimizar simplemente disminuyendo la velocidad de movimiento de la tuberia (sacando o bajando tuberia)

Márgenes de maniobra y seguridad A menos que haya un excedente de densidad de fluido que compense el efecto de

CAPITULO I.indd 23

suabeo, puede entrar fluido de formación al pozo y originar un influjo (surgencia, amago, “kick”, aporte). Este excedente de densidad se conoce como “margen de maniobra” (trip margin) o de seguridad. El margen de maniobra (trip margin) es un incremento de la densidad estimada, en la densidad del lodo, previo a la maniobra, para compensar perdidas de circulación( DEC). Este margen de seguridad compensa también, las presiones de suabeo, cuando la tubería es retirada del pozo. La utilización de un margen de maniobra de lodo se debe realizar en forma cuidadosa, ya que si es muy grande puede generar una pérdida de circulación y, si es muy pequeño, no servirá para evitar un influjo. El margen depende del diámetro del pozo, de las condiciones, la velocidad de la sacada de tubería y de las propiedades del lodo.

Presión de fondo de pozo Las paredes del pozo están sujetas a presión. La presión hidrostática de la columna de fluido constituye la mayor parte de la presión, pero la que se requiere para hacer subir fluido por el espacio anular también incide en las paredes del pozo. Por lo general, esta presión no es mucha, y rara vez excede los 200 psi (13,8 bar). La contrapresión, o presiones ejercidas desde el estrangulador, aumentan la presión de fondo de pozo. Por lo tanto, la presión de fondo de pozo se puede estimar sumando todas las presiones conocidas que inciden dentro o sobre el lado anular (del casing). Acorde a la actividad en el pozo, la presión de fondo de pozo se determina de la siguiente manera:

Pozo estático Si no hay fluido en movimiento, el pozo está estático. La presión de fondo de pozo

Cap. 1

Conceptos Básicos de Presión 23

es igual a la presión hidrostática en el lado anular.

PRESION DE FONDO = PRESION HIDROSTATICA

Circulación Normal Durante la circulación, la presión de fondo de pozo es igual a la presión hidrostática en el lado anular, más la pérdida de presión por fricción en el espacio anular. PRESION DE FONDO = PRESION HIDROSTATICA + PERDIDAS ANULARES POR FRICCION

Circulación BOP Rotativa Cuando se circula con un cabezal rotatorio (BOP rotativa), la presión de fondo de pozo es igual a la presión hidrostática en el lado anular, más la pérdida de presión por fricción en el espacio anular, más la contrapresión del cabezal rotatorio (BOP rotativa)

PRESION DE FONDO DE POZO = PRESION HIDROSTATICA + PERDIDAS ANULARES POR FRICCION + CONTRAPRESION BOP ROTATIVO

Circulación de una surgencia al exterior del pozo La presión de fondo de pozo es igual a la presión hidrostática en el lado anular, más la pérdida de presión de fricción en el espacio anular, más la contra presión del estrangulador (casing). (Para operaciones submarinas, sumar la pérdida de presión de línea del estrangulador).

06/05/11 22:22


Cap. 1

24 Conceptos Básicos de Presión

PRESION DE FONDO = PRESION HIDROSTATICA + PERDIDAS ANULARES POR FRICCION + CONTRAPESION DEL ESTRANGULADOR

Presión diferencial La diferencia entre la presión de formación y la presión hidrostática de fondo de pozo es la presión diferencial. Esta se clasifica en sobre balanceada, subbalanceada y balanceada

Sobre Balanceada Esto significa que la presión hidrostática que se ejerce en el fondo de pozo, es mayor que la presión de la formación. PRESION HIDROSTATICA > PRESION DE FORMACION

Resumen En el pozo se conocen dos presiones principales de oposición; una es la presión hidrostática (PH) de la columna de lodo, y la otra es la presión de la formación. Si se permite que una supere a la otra, puede ocurrir un influjo (surgencia, amago, fluencia) o sucitar pérdida de circulación. La presión hidrostática es una función de la densidad de lodo, por lo tanto debe ser monitoreada constantemente. Realizando cálculos óptimos y manejando de manera adecuada la ecuación de la presión hidrostática, va ser posible hacer pruebas de cementación, estimar la presión de integridad, programar densidades máximas de lodo y controlar incidentes de descontrol. Influjos y descontroles serán prevenidos por personal habilitado para trabajar rápida y decididamente bajo condiciones de stress. Es muy importante el entendimiento de los conceptos de presión y la habilidad de realizar cálculos precisos para solventar y prevenir descontroles.

Sub-balanceada (bajo balance) Esto significa que la presión hidrostática que se ejerce en el fondo de pozo es menor que la presión de la formación.

PRESION HIDROSTATICA < PRESION DE FORMACION

Balanceada Esto significa que la presión hidrostática que se ejerce en el fondo de pozo es igual a la presión de la formación. PRESION HIDROSTATICA = PRESION FORMACION

CAPITULO I.indd 24

06/05/11 22:22


CAPITULO II.indd 25

07/05/11 13:38


Cap. 2

26 Surgencias

Surgencias Una surgencia (influjo, amago, aporte, fluencia, kick) se puede definir como una condición existente cuando la presión de formación excede la presión hidrostática ejercida por el fluido de perforación (lodo), permitiendo el ingreso del fluido de formación al pozo. Un influjo mal manejado puede derivar en un descontrol total del pozo (reventón, Blowout). Es razonable entonces que se utilicen todos los métodos posibles para detectar y prevenir los influjos.

• Tres formas de predecir presiones de formación

Predicción de Presiones de Formación La mejor forma de evitar un influjo es que el peso del fluido (lodo) sea suficientemente alto, para contrarrestar las presiones de formación, y suficientemente liviano para evitar que se pierda circulación o que se disminuya la velocidad de perforación. Existen diferentes formas de predecir la existencia de las presiones de formación y que son útiles para evitar influjos. Las siguientes tres fuentes de información sirven para predecir las presiones de formación: 1. Información geológica, sísmica e histórica 2. Indicadores obtenidos durante la perforación 3. Perfiles del pozo obtenidos mediante registros.

Información Geológica La planificación geológica, previo a la perforación del pozo, permite el análisis de la geología local y regional del área. Ciertas condiciones geológicas originan presiones anormales de formación que contraen

CAPITULO II.indd 26

complicaciones en la perforación, y deben tomarse en cuenta cuando se planifica la perforación. A continuación, se mencionan algunas de las condiciones geológicas más comunes. 1. Fallas 2. Domos salinos. 3. Macizos de Arcilla.

4. Estructuras anticlinales. 5. Zonas recargadas

Interpretaciones Sísmicas Los estudios sísmicos se basan en la detección de ondas sonoras que penetran al subsuelo atravesando las capas de las diferen-

07/05/11 13:38


tes rocas. Estas ondas sonoras se reflejan en las formaciones y vuelven a la superficie, donde son registradas por instrumentos sensibles que miden su intensidad y naturaleza de reflexión. Los Geólogos de exploración interpretan cuidadosamente las mediciones y pueden deducir la forma y extensión de las formaciones en el subsuelo. Con esta información se pueden desarrollar programas de perforación mucho más seguros.

Información Histórica Una de las formas más simples y obvias de detectar posibles problemas potenciales es estudiar la información histórica de perforación de pozos del área. Los registros de lodo y los informes de perforación proporcionan un buen panorama general de las condiciones de perforación. Estos registros, junto con la aplicación de información geológica y sísmica, proporcionan información significativa acerca de los posibles problemas.

Indicadores de presión durante la perforación Las señales más comunes que indican una zona de presión anormal son las siguientes. Estas señales deben ser reconocidas por el personal y transmitida a su supervisor. La comunicación es de vital importancia, pues muchas de estas señales pueden tener otro significado. 1. Variaciones en la velocidad de penetración (ROP). 2. Variaciones en la forma, tamaño y cantidad de los recortes 3. Aumento de la resistencia a la rotación (torque). 4. Aumento en el arrastre (drag).

CAPITULO II.indd 27

5. Derrumbe 6. Detección de gas. 7. Variaciones en el exponente ‘dc’ normal. 8. Tendencia de la densidad de las arcillas 9. Tendencia de la temperatura de la línea de salida. 10. Cambios en el contenido de cloruro.

No todos estos indicadores se presentan al mismo tiempo. El personal de turno debe saber reconocerlos y considerarlos como posibles señales de que se está perforando en zonas de presión anormal.

Velocidad de penetración

Cap. 2

Surgencias 27

netración, sin que se haya realizado ningún cambio en los parámetros de trabajo, ya sea un aumento (drilling break) o una disminución (drilling break reverso), indican que se está perforando una nueva formación que podría ser más permeable, y que podría originar un influjo (surgencia, arremetida). Cuando se perfora una zona de transición, debe mantenerse el peso del lodo lo más próximo posible a la presión de la formación, de manera que cualquier cambio en la presión poral se vea reflejado en la velocidad de perforación. Un peso excesivo del lodo aumentará la presión diferencial y reducirá la velocidad de perforación, enmascarando el aumento de velocidad que normalmente se atribuye a los aumentos de presión.

El aumento de la velocidad de penetración es uno de los métodos más ampliamente aceptados para determinar cambios en la presión de formación (poral). La velocidad de penetración se hace más lenta a medida que se profundiza el pozo. Esta disminución esta relacionada con la compactación y el aumento de la dureza de las rocas y es controlada también por la diferencia de la presión entre la hidrostática y la de formación.

Sin embargo, existen otros factores, además de la presión de formación (PFm) (poral), que afectan la velocidad de penetración:

El aumento de la velocidad de perforación indica un aumento en la presión de formación. La velocidad aumenta cuando se penetra una zona de presión anormal porque las formaciones contienen más fluido y son más blandas. El incremento de las presiones de formación reducirá, también, el sobre balance en el fondo. Por lo tanto la perforación se realizará con mayor facilidad. Si se advierte que la velocidad de penetración no varía o aumenta gradualmente, cuando debería estar disminuyendo, se puede inferir que las presiones de la formación están aumentando.

5. Estado de la mecha (broca, trepano)

Un cambio abrupto en la velocidad de pe-

1. Cambios en la formación 2. Factores hidráulicos 3. Peso sobre la mecha (broca, trepano) 4. Tipo de mecha (broca, trepano) 6. Velocidad de rotación 7. Propiedades del fluido 8. Peso del lodo 9. El perforador

Como ya se ha explicado, los cambios en la formación presentan un serio problema de interpretación. En general, un aumento repentino y significativo de la velocidad de perforación puede indicar un cambio en la formación. Dado que es imposible saber de inmediato que es lo que ocurre en el fondo del pozo, se hacen verificaciones o chequeos de flujo cada vez que se produce un cambio abrupto en la velocidad de penetración,

07/05/11 13:38


Cap. 2

28 Surgencias

el peso sobre la mecha (broca, trepano), el tipo de formación y la diferencial de presión se mantengan constantes. Sin embargo, si la diferencial de presión cambia (si aumenta la presión de formación), hasta un una mecha (broca, trepano) desgastado cortará con mayor eficacia, por lo que el tamaño de los recortes aumentará, y su forma cambiará.

Derrumbe

A medida que la presión de la formación supera a la presión de la columna de lodo, esta pierde eficacia para sostener las paredes del pozo y, eventualmente, las arcillas comienzan a desprenderse o a derrumbarse de las paredes del pozo. Los derrumbes de arcillas no necesariamente son una situación crítica, sino que dependen de muchos factores, tales como el grado de desbalan1. Pequeño, C APÍTULO 2 2-8 ce, los buzamientos en la formación, la con2. Grande, quecementación son circulados. El gasde en los el recorte se expande Antes de cualquier tipo de maniobra el pozo es solidación, la granos de y se libera en el sistema de lodo, reduciendo la circulado hasta quedar limpio, o sea 3. (1 pulgada = 25.4 mm)generalmente arena, el estrés interno, etc. densidad. Bajo estas circunstancias, no se puede que los recortes son totalmente desplazados fuera del pozo para prevenir complicaciones. Si se penetra dentro de una formación con presión anormal, no es raro que se encuentren cantidades significativas de relleno cuando se maniobra de retorno al fondo. Esto puede ser debido a que la columna hidrostática no es suficiente para prevenir que las paredes se derrumben o desmoronen en el pozo. Debe resaltarse que la falta de presión no es la única causa, pero podría ser uno de los indicadores de falta de presión.

Los derrumbes de material arcilloso (pelítico) afectan a la perforación originando Un aumento en problemas de arrastre por la reducción el contenido de Durante una perforación normal, la re- del espacioGAS gas en el fluido DE CONEXION DE MANIOBRA anular en el Opozo. En alguperforación sistencia adepodría la indicar rotación (torque) aumenta nas situaciones Cuando se perfora con una densidad mínima estos derrumbes pueden del lodo, el efecto de pistoneo producido por el presión anormal. gradualmente a medida que aumenta la ocasionar aprisionamiento de la tubería y movimiento ascendente de la columna durante una conexión o maniobra puede pistonear gases y profundidad, debido al efecto del contacto AUMENTO EN EL alguna otra herramienta. Los derrumbes fluidos dentro del pozo. Este gas es conocido ONTENT INCREASE entre las paredes del pozoGC yAS el C sondeo. ONTENIDO D E GASde lutitas (arcillas), como gas de maniobra o de conexión, no siempre estáncuando reeste gas aumenta, es posible que los gases de El aumento en el contenido del gas en el fluido lacionadas con zonas de presión anormal. formación pueden también estar aumentando, o de perforación es un buen indicador de zonas de que el diferencial de presión (presión hidrostática del El aumento en la presión deanormal. formación ge- los En presión Sin embargo, cortesalgunos de gas casos atribuye a está la inestalodo contra se presión de formación) cambiando. no son siempre el resultado de una condición de nera el ingreso de mayores cantidades de bilidad de las paredes del hueco e hidradesbalance, por lo que es importante una adecuada comprensión de laslimolita, tendencias del gas. recortes pelíticas (arcillita, arcilla, tación de las GASmismas. DE FONDO lutita) al pozo. Estos tienden a adherirse, GAS DE PERFORACION El mejor ejemplo del gas de fondo esta en el oeste de Texas, donde las capas rojas de arenisca a impedir la rotación del Cuando trépano o a acuse perfora una formación porosa de baja enpermeabilidad el del Pérmico, son perforadas no permeable que contiene gas, losAumento recortes que mularse alrededor de los portamechas. El con agua. La presión de formación en estas capas es contienen gas son circulados pozo arriba. La presión equivalente a un lodo de aproximadamente 16 ppg hidrostática sobre estosde recortes a medida aumento del torque en una extensión va-se reduce contenido de gas (1917 kg/m³). Las capas de arenisca roja tienen gas, rias decenas de metros es un buen indicador El aumento del contenido de gas en el fluide aumento de la presión.

Torque y arrastre

• Recortes normales y presurizados

para determinar si hay un influjo (arremetida, kick, aporte, fluencia, amago).

Forma y tamaño de los recortes Los recortes son fragmentos de roca desprendidos de la formación por la acción del trépano. El tamaño y forma de los recortes depende en gran medida del tipo de formación, del tipo de trépano (broca, mecha, bit), peso sobre el trépano, desgaste del trépano y de la diferencial de presión (presión de formación contra presión hidrostática). El tamaño de los recortes disminuye a medida que la mecha (broca, trepano) se desgasta durante la perforación, siempre que

CAPITULO II.indd 28

detener la gasificación del lodo aumentando la densidad del lodo. Esta situación puede verificarse deteniendo la perforación y circulando el fondo hacia arriba. La cantidad de gas debe reducirse significativamente o aun parar.

GAS UNITS

Cuando se perfora en condiciones balanceadas o casi balanceadas, se presenta un aumento en el arrastre al hacer conexiones en zonas de presión anormal. Este aumento es originado por los recortes arcillosos adicionales que ingresan al pozo y se acumulan alrededor de o sobre los portamechas. También puede aumentar el arrastre porque la formación es blanda, lo cual puede hacer gas de la canaleta retorno que el pozo se cierre alrededor delEldeportamedebe ser controlado chas y del trépano (mecha, broca, bit). cuidadosamente

10500 CONEXIÓN

10550

10600

LA

CA

RA

10650

DE

ES

E FU

Figura 3. Detección de gas

07/05/11 13:38


Cap. 2

Surgencias 29

P RINCIPIOS B ÁSICOS D E L AS S URGENCIAS

Gas de fondo Cuando se perfora una formación que contiene gas, se circulan pozo arriba recortes que contienen gas. La presión hidrostática de estas partículas se reduce a medida que circulan hacia arriba. El gas de los recortes se expande, y se libera en el sistema de lodo, disminuyendo el peso. En esta situación, la circulación con lodo densificado, no podrá detener el corte de lodo por gas. Esto se puede verificar reduciendo o deteniendo la perforación y circulando los residuos hacia arriba. En ambos casos, la cantidad de gas debería reducirse significativamente.

Gas de conexión o de maniobra Cuando se perfora con un peso mínimo de lodo, el efecto de suabeo (pistoneo) producido por el movimiento ascendente de la tubería, durante una conexión o un viaje de tuberia, puede succionar gases y fluidos al interior del pozo. Por lo general, esto se refiere al gas de conexión o gas de maniobra. Cuando aumentan estos gases, es posible que los gases de formación también estén aumentando, o que la diferencial de presión (presión hidrostática contra la presión de formación) esté cambiando.

Gas en formación presurizada El mejor ejemplo de gas de fondo se encuentra en el oeste de Texas, donde las capas de

CAPITULO II.indd 29

arenisca roja de baja permeabilidad de la edad permiana son perforadas con agua. La presión de formación en estas capas es equivalente a un lodo de alrededor de 16 ppg (1917 g/l). Las capas de arenisca roja contienen gas, pero su permeabilidad es muy baja. El resultado es que el lodo es cortado por gas permanentemente, originando gas de viaje (maniobra) particularmente perjudicial. Si la presencia de gas, en el fluido de perforación es usada como parámetro indicador de presiones anormales, es muy importante contar con un equipo de detección de gas. A medida que avanza la perforación, es posible detectar la existencia de gas de fondo o de conexión. Ambos deben ser controlados cuidadosamente, y deben ser considerados como una posible advertencia de aumento en la presión de formación.

Variantes en el exponente “dc” normal El método del exponente “dc” se ha convertido en una herramienta muy útil para detectar y predecir presiones anormales. La preparación del exponente “d” es simple y no requiere equipo especial. El cálculo del exponente “d” se realiza a intervalos determinados, tomando en cuenta la velocidad de penetración (ROP) en pies/hr, las revoluciones por minuto de la mesa rotaria (RPM), el peso sobre la mecha (broca,trepano) (WOB) y el diámetro del pozo. Se grafica la tendencia normal en un papel “semilog”. La declinación a la izquierda de la tendencia normal del exponete “dc” indica la presencia de una zona anormal. Los adelantos

w Columna de de líquido de densidad variable. técnicos graficación han evolucionadowelUn cambio en el caud w Densidadapor lodo.que en muchas áreas w Un cambio en el conte método unbalanza puntodetal w Técnicas perfilaje MWD (Medición durante w Un Cambio en la com se puededepredecir el peso de lodo requerido la perforación) con una precisión de 0,2 a 0,6 lpg (24 a w60 Un cambio en los proc No Si es fácil determinar los perforación g/l). se la empleala profundidad en forma deapropiada, recortes de lutitas, y la selección y preparación de esta información puede reducir considelos recortes para las mediciones depende en gran Las curvas de temp rablemente los que problemas medida de la persona las realiza. que generan silasbien no son un ind surgencias (influjos, arremetidas) y, lo que indicador adicional que AUMENTO EN LA puede evitar el emparar la perforación o de a es igual de importante, E L A muy pesados queEn las perforacione TEMPERATURA pleo innecesario deDlodos la profundidad del agua LÍNEA DElaSvelocidad ALIDA disminuyen de perforaciónregistro y de temperatura d aumentan el costo de la perforación. inútil debido al efecto de El sello en el tope de la zona de transición limita

menos que la temperatur el movimiento del agua. Por tanto temperaturas sea controlada. En aguas arriba de lo normal se registran tanto en la zona de del lodo en la superficie po transición como en la zona de alta presión que está durante toda la operación debajo. Si la tendencia normal de la temperatura de la línea de salida es graficada, un cambio de 2 La herramienta de MWD (Mediciones Dua 6 °F o más por cada 100 pies encima de esta UMENTO N rante Lapodría Perforación) es una tendencia ser un indicador de la combinación zona de sofisticada de instrumentos electrónicos. ONTENIDO transición. de indicar cambio en la presión De Además acuerdo a la un configuración y tipo de poral, los cambios en la temperatura de la línea de herramienta de MWD, es posible obtenerCambios en el conte la sal en los fluidos de pe salida pueden atribuirse a: y registrar información de evaluación válidos en de presión. Si n filtración o flujo de la fo tiempo real. Ésta puede ser información al pozo y me perforación. E de cloruros de 9 Dependie cloruro en e disminución basados en si fluido de form Sin embargo, 10 difíciles de est un control m del lodo. La disponibles p contenido de i para mostrar c 11 de agua dulce de contenido Transition Zone un aumento d y de las propie

Registros MWD y LWD

A C

E

D

Profundidad (1,000 ft)

do de perforación constituye una buena señal para detectar zonas de presión anormal. Sin embargo, los recortes con gas no siempre son consecuencia de una condición no balanceada, por lo que es importante una adecuada comprensión de los mismos.

12 100

110

120

130

Temperatura De La Línea De Flujo (°F)

Un incremento e puede ser indica presión de forma aumentando

• Registro de temperatura de línea de salida

07/05/11 13:38


Cap. 2

30 Surgencias

direccional, de perforación o de formación. Los parámetros que pueden medirse, tales como resistividad de la formación, torque, temperatura, presión de fondo de pozo y respuestas acústicas, pueden utilizarse para identificar cambios en las condiciones de perforación y detectar afluencias.

Cualquier reducción en la tendencia puede ser interpretada como una zona de alta presión poral, dado que las arcillas de alta presión son menos densas que las de presiones normales. Esto sucede porque quedan atrapados fluidos porales en secciones de arcillas durante el proceso de consolidación.

Las respuestas de los parámetros varían de acuerdo al sistema de fluido utilizado (a base de agua o de petróleo), por lo que son necesarias algunas modificaciones en la interpretación de señales, pero aun así se las puede utilizar en forma eficaz.

El uso de este método, para la predicción de zonas anormales, esta limitado por las técnicas de medición de su densidad. En la actualidad se utilizan tres métodos:

Se genera electricidad para operar la herramienta mediante una turbina o propulsor en el montaje del conjunto. Esto requiere de un caudal de circulación específico para generar la potencia necesaria para el funcionamiento de la herramienta. De acuerdo al tipo de herramienta, la información recogida se puede transmitir por cable, por pulsos de fluido (ondas de presión), por ondas electromagnéticas u ondas acústicas. Sofisticados sensores reciben estos pulsos en la superficie y los transmiten a las computadoras, las que los decodifican o los traducen para convertirlos en información utilizable

Densidad de la arcilla (LUTITA) En condiciones normales de presión, las arcillas (lutitas) sufren una consolidación normal, y su densidad aumenta uniformemente a medida que aumenta la profundidad. Este incremento uniforme permite predecir la densidad de las arcillas (Densidad de lutita).

CAPITULO II.indd 30

1. Columna de líquido de densidad variable. 2. Densidad de masa con la balanza de lodo. 3. Técnicas de perfilaje MWD (Mediciones Durante la Perforación).

No es sencillo determinar la profundidad de los recortes de arcillas (luititas), y la selección y preparación de los mismos para las mediciones depende en gran medida de quien las realiza.

Temperatura de salida El sello existente en la parte superior de la zona de transición limita el movimiento de agua y, como resultado, se registran temperaturas por encima de lo normal tanto en la zona de transición como en la formación con alta presión que está debajo. Si se hace una representación gráfica de la tendencia normal de la temperatura de la línea de salida, un cambio de 2 a 6 °F cada 100 pies (1 a 1,5 °C cada 30 metros) por encima de la tendencia puede indicar una zona de transición (altas presiones, altas temperaturas). Además de indicar un cambio en la presión formación (poral), los cambios en la

temperatura de la línea de salida también pueden atribuirse a: 1. Un cambio en el caudal de circulación. 2. Un cambio en el contenido de sólidos del lodo. 3. Un cambio en la composición química del lodo 4. Un cambio en los procedimientos de perforación.

Si bien no es un indicador definitivo, la curva de temperatura es una ayuda adicional en el caso de tener que tomar la decisión de detener la perforación o de aumentar el peso actual del lodo. En las perforaciones submarinas, a medida que la profundidad del agua aumenta, la eficacia del registro de temperatura disminuye, o desaparece, debido al efecto de enfriamiento del agua. En aguas profundas, la temperatura del lodo de perforación de retorno puede ser constante durante toda la operación.

Contenido de cloruro Los aumentos en el contenido del ion de cloruro o de sal en los fluidos de perforación son indicadores válidos de presión. Pero estas variaciones son difíciles de establecer a menos que se realicen controles minuciosos de las muestras de lodo. La mayoría de los métodos disponibles para verificar el ion de cloruro no sirven para reflejar variaciones sutiles. Una alternativa a la medición del contenido de ion de cloruro en el filtrado es el monitoreo continuo de la viscosidad del lodo.

Instrumentos de perfilaje para medir presión Los perfiles eléctricos o de inducción nor-

07/05/11 13:38


males miden la resistividad eléctrica de la formación. Las formaciones de arcillas de alta presión contienen más agua y su resistividad es menor que la de las formaciones secas de presión normal. Para calcular la presión de la formación, se pueden medir las variaciones en la resistividad. El perfil acústico o sónico mide la velocidad del sonido o el tiempo del intervalo de transito de la formación. Las formaciones de arcillas de alta presión, que contienen más agua, tienen una velocidad de sonido menor y, por lo tanto, un tiempo de tránsito más largo. Se pueden hacer cálculos para determinar la presión de la formación a partir de estas mediciones. El perfil de densidad registra la densidad de la formación en base a mediciones radioactivas. Las formaciones de arcillas de alta presión tienen menor densidad, por lo que se pueden hacer cálculos para determinar su presión.

Causas de las surgencias Siempre que la presión de la formación exceda la presión que ejerce la columna de lodo del pozo, puede ocurrir que el fluido de formación ingrese al pozo. Esto puede tener su origen en uno, o en una combinación, de los siguientes factores: Las causas más habituales de influjos son: - Densidad insuficiente del lodo - Llenado deficiente del pozo - Pistoneo / Compresión - Pérdida de circulación - Obstrucciones en el pozo - Aumento en la presión de la formación

CAPITULO II.indd 31

- Problemas con el equipamiento / fallas en el equipamiento

Densidad insuficiente de lodo Una causa habitual de influjo (surgencia, amago, fluencia, aporte, kick) es la densidad insuficiente del fluido de perforación (lodo), o un fluido que no tiene el peso suficiente para controlar la formación. El fluido del pozo debe ejercer suficiente presión hidrostática para al menos igualar la presión de la formación. Si la hidrostática del lodo es menor a la presión de la formación, se producirá un influjo (ingreso de fluido de formación al pozo). Puede haber muchas causas para una densidad de fluido incorrecta. Si cae agua de lluvia en el sistema de circulación, puede afectar la densidad del lodo, además de alterar severamente sus propiedades. También es peligroso “cortar” el peso del fluido, porque se está agregando agua intencionalmente al sistema durante la circulación. Si se agrega demasiada agua, o si la presión hidrostática disminuye considerablemente, el pozo puede comenzar a fluir. Sin embargo, como el personal de turno está mezclando y agregando volumen a a los tanques del sistema, puede ser muy difícil detectar a tiempo un incremento de volumen por surgencia en el pozo. Es una buena práctica agregar cantidades conocidas o medidas cuando se hace la mezcla. Si para reducir la densidad del fluido es posible utilizar agua de un tanque cuya capacidad se conoce, la cantidad de agua extraída del tanque deberá ser igual al incremento en las piletas de inyección. Si el

Cap. 2

Surgencias 31

incremento resulta mayor, es posible que el pozo esté surgiendo. CADA VEZ QUE SE MEZCLE, SE AGREGUE O SE TRANSFIERA LODO A LAS PILETAS SE DEBE NOTIFICAR AL RESPONSABLE DEL POZO Otras causas que provocan una densidad de fluido incorrecta son: el reemplazo del lodo actual por trabajos de fracturación o tratamientos ácidos, desplazamientos de tapones de volumen importante, y también el reemplazo por fluidos de punzado, de terminación y fluidos de empaque.

Llenado deficiente del pozo Siempre que disminuye el nivel de lodo en el pozo, también cae la presión hidrostática ejercida por el lodo. Cuando la presión hidrostática cae por debajo de la presión de formación, el pozo fluye. Durante la sacada de tubería, se retira tubería del pozo. Suponiendo que se pudiera fundir esos tubos, el producto líquido obtenido ocuparía un volumen determinado de barriles (m3) de acero. Cuando se saca este volumen del pozo, estaríamos sacando fluido (en esta suposición, de acero líquido) del pozo. Por lo tanto, a medida que disminuye el nivel de fluido en el pozo, también disminuye la presión hidrostática ejercida. Resulta obvio que, si se desea mantener una presión constante sobre la formación, se debe llenar el pozo con una cantidad de fluido igual al volumen (de acero) que se ha sacado. Para calcular el volumen necesario para llenar el pozo durante la sacada de tubería:

07/05/11 13:38


Cap. 2

32 Surgencias

Barriles para llenar

=

Desplazamiento de la tubería bbls/ft X Longitud de la tubería sacada ft

m3 para llenar

=

Desplazamiento de la tubería l/m X Longitud de la tubería sacada m

Ejemplo ¿Cuántos barriles (litros) se necesitan para llenar el pozo si se sacaron 12 juntas secas de tubería de 4 1/2” [114 mm] (Longitud tubería = 31 pies [9,4 m], desplazamiento de 0,005002 bbls/ft [2,6 l/m]), de un casing de 9 5/8” [244 mm] que tiene un diámetro interno de 8,755 ” [222,4 mm]?

Barriles para llenar Barriles para llenar Barriles para llenar Barriles para llenar

= = = =

Desplazamiento de la tubería bbls/ft X Longitud de la tubería sacada ft 0,005002 X (12 X 31) 0,005002 x 372 1,86 bbls.

m3 para llenar m3 para llenar m3 para llenar m3 para llenar = 295 l

= = = =

Desplazamiento de la tubería l/m X Longitud de la tubería sacada m 2,6 l/m X (12 X 9,44 m) 2,6 X 113,28 0,295 m3

• Problema ¿Cuántos barriles (m3) se necesitarán para llenar el pozo si se sacaron 15 barras secas de tubería de 5” [127 mm] (30 pies [9,1m] cada una, desplazamiento de 0,007593 bbls/pie [3,9601 l/m], capacidad de 0,017464 [9,1084 l/m] de un casing de 9 5/8” [244 mm] que tiene un diámetro interno de 8,375” [212,7 mm]?

Para poder medir el fluido con precisión, se debe utilizar un tanque de maniobra o un sistema contador de emboladas. El método preferible es llenar el pozo con un tanque de maniobra, ya que estos tanques son de poco volumen y pueden medirse con facilidad. Para calcular el número de emboladas necesarias para llenar el pozo:

Emboladas para llenado

=

barriles para llenado ÷ desplazamiento de la bomba bbl/emb

Emboladas para llenado

=

m3 para llenado x 1000 ÷ desplazamiento de la bomba l/embolada

CAPITULO II.indd 32

07/05/11 13:38


Cap. 2

Surgencias 33

Ejemplo ¿Cuántas emboladas se necesitarán para llenar el pozo con 4,6 bbls [0,730 m3], si se utiliza una bomba duplex con un desplazamiento de 0,1703 bbl/emb [27 l/emb]?

Emboladas para llenado Emboladas para llenado Emboladas para llenado

= = =

barriles para llenado ÷ desplazamiento de la bomba 4,6 bbls /0,1703 bbl/emb 27 emboladas

Emboladas para llenado Emboladas para llenado Emboladas para llenado

= = =

m3 para llenado ÷ desplazamiento de la bomba l/embolada 0,730 m3 = 730 l |27 emboladas|

Problema ¿Cuántas emboladas se necesitarán para llenar el pozo con una bomba triplex con un desplazamiento de 0,105 bbls/emb [16,69 l/emb], si se sacan 15 barras de tuberia de 5” [127 mm] (30 pies [9,5m] c/u, desplazamiento de 0,007094 bbl/pie [3,6999 l/m], capacidad de 0,01776 bbls/m [9,2628 l/m]) de un casing de 9 5/8 “ [244 mm] que tiene un diámetro interno de 8,375 [213 mm]? Debe tenerse en cuenta que el cálculo con las emboladas nunca resulta exacto, debido al tiempo que tarda el lodo en salir por la línea de salida y activar el sensor

de flujo. Durante este tiempo, el contador de emboladas sigue contando. Esto agrega de 5 a 10 emboladas (o más) necesarias para llenar el pozo. La buena práctica, y también algunos entes reguladores, requieren que se llene el pozo cada 5 parejas (tiros, paradas, lingadas, stands) de tubería, o antes de que la presión hidrostática sea menor a 75 psi (5,1 Kg/cm 2 ), lo que suceda primero. Para calcular la cantidad de tubería seca que se puede sacar antes de que la presión hidrostática descienda más de 75 psi (5,1 Kg/ cm 2):

Long. máx.pie

=

[(Descenso de presión psi ÷ 0,052 ÷ Densidad de lodo ppg ) X (Cap. del casing bbl/pie - Desp. de Tub. bbl/pie)] ÷ Desp. de Tub.bbl/ft

Long. máx.m

=

(Descenso de presión Kg/cm2 ÷ 0,0001 ÷ Densidad del lodo g/l) X (Cap. del casing l/m - Desp. de Tub. l/m) ÷ Desp. de Tub.l/m

CAPITULO II.indd 33

07/05/11 13:38


Cap. 2

34 Surgencias

Para calcular la cantidad de tubería llena que se puede sacar antes de una reducción de 75 psi (5,1 Kg/cm2) en la presión hidrostática:

Long. máx.pie

=

[(Descenso de presión psi ÷ 0 ,052 ÷ Densidad de lodo ppg) X (Cap. del casing bbl/ft – (Desp. de Tub.bbl/ft + Cap. Tub.bbl/ft))] ÷ (Desp. de Tub.bbl/ ft + Cap. Tub.bbl/ft)

Long. máx. m

=

[(Descenso de Presión Kg/cm2 ÷ 0,0001 ÷ Densidad del lodo g/l) X (Cap. del casing l/m – (Desp. de Tub.l/m + Capac. Tub.l/m)) ] ÷ (Desp. de Tub.l/m + Capac. Tub.l/m)

Ejemplo ¿Cuántos pies (m) de tubería seca de 2 1/8” (73 mm), con un desplazamiento de 0,00224 bbl/pie (1,17 l/m) y una capacidad de 0,00578 bbl/pie (3,01 l/m), una capacidad de casing de 0,036 bbl/pie (18,75 l/m) y una densidad de fluido de 14,3 ppg (1716 gr/l), se podrán sacar para llegar a una reducción de 75 psi (5,1 Kg/cm2) en la presión de fondo de pozo?

Long. máx. pie Long. máx. Pie Long. máx. pie

= = =

[(Descenso de presión psi ÷ 0,052 ÷ Densidad del lodo ppg) X (Cap. del casing bbl/pie - Desp. de Tub. bbl/pie)] ÷ Desp. de Tub.bbl/pie (75 ÷ 0,052 ÷14,3) X (0,036 - 0,00224) ÷ 0,00224 1520 pies

Long. máx. m Long. máx. m Long. máx. m

= = =

[(Descenso de presión Kg/cm2 ÷ 0,0001 ÷ Densidad del lodo g/l) X (Cap. del casing l/m - Desp. Tub. l/m)] ÷ Desp. Tub.l/m [(5,1 ÷ 0,0001 ÷ 1716) X (18,75 - 1,17)] ÷ 1,17 446 m Se debe tener en cuenta que en este ejemplo, aunque se podrían sacar 461 m de tubería antes de que la presión hidrostática descienda 75 psi (5,1 Kg/cm2) es posible que los reglamentos impongan un límite a la cantidad de parejas (paradas, stands, lingadas) que se pueden sacar sin llenar el pozo.

CAPITULO II.indd 34

• Problema ¿Cuántos pies (m) de tubería seca se podrán sacar con una capacidad de casing de 0,056 bbl/pie (29,176 l/m), un desplazamiento de la tubería de 0,00709 bbl/pie (3,6938 l/m), una capacidad de tubería de 0,01776

07/05/11 13:38


bbl/pie (9,2505 l/m), siendo la densidad de fluido de 13,8 ppg (1656 g/l), para alcanzar un descenso de 75 psi (5,1 Kg/cm2) en la presión de fondo de pozo?

• Problema ¿Cuántos pies (m) de tubería llena se podrán sacar si la capacidad del casing es de 0,056 bbl/pie (29,176 l/m), el desplazamiento de tubería es de 0,00709 bbl/pie (3,6938 l/m), la capacidad de tubería es de 0,01776 bbl/ pie (9,2505 l/m), y la densidad de fluido de 13,8 ppg (1656 g/l), y se quiere alcanzar una reducción de 75 psi (5,1 Kg/cm2) en la presión de fondo de pozo? Para sacar tubería seca en un viaje, se bombea inicialmente una pequeña cantidad de lodo pesado. Esto puede afectar el llenado en los primeros 5 a 10 tiros (parada, stand, pareja, eslinga) de tubería sacados. Esto se debe a que el lodo pesado empuja el fluido más liviano de la columna. Cuando se saca tubería llena en una maniobra, habitualmente se utiliza un economizador de lodo, para devolver el fluido que está en la tubería a los tanques de lodo. Si no se utiliza este dispositivo para lodo, será difícil estimar el derrame en el piso de trabajo del equipo, lo que disminuirá la cantidad de fluido que se debe medir y devolver al sistema de lodo. Si no se puede recuperar todo el fluido de una tubería llena, éste debe ser desviado del volumen activo o medido de los tanques de lodo, y se deben realizar cálculos para tubería seca. Se debe recordar que el desplazamiento de los portamechas es de 5 a 10 veces mayor que el de la tubería de perforación. Si no se calcula el llenado suficiente por cada portamechas (Drill Collar, botella) sacado, el nivel de fluido puede caer lo suficiente como para que el pozo comience a fluir. El monitoreo (control) del llenado (ya sea

CAPITULO II.indd 35

en barriles; [m3] o en emboladas de bomba) debe acumularse al final de la sacada de tubería, como un control global. Si este control no se aproxima a las emboladas o barriles calculados, es probable que exista un problema en el pozo. A menudo, la formación toma o devuelve fluido al pozo durante las maniobras, lo cual no significa ni pérdida de circulación ni influjo. Llevar registros del viaje en el equipo debe convertirse en una práctica habitual. Si hay influjo de la formación o pérdida de fluido, la comparación con estos registros previos es el único método disponible para predecir con precisión los volúmenes de llenado del pozo. Cuando se llevan los registros de viaje de tuberia en la forma correcta, se convierten en invalorables aportes para la prevención de influjos (fluencia, aporte, amago, kick), además de mostrar cuánto fluido se pierde en la formación. Cuando se ha retirado el revestidor del pozo, se lo debe monitorear y mantener lleno. Si el pozo está admitiendo y se permite que el nivel de fluido caiga, también caerá la presión hidrostática. En algunos casos (tales como en zonas de presión por debajo de lo normal) puede resultar necesario mantener un nivel de fluido estático a un nivel bajo la superficie para tener una situación balanceada. En estos casos, si no se cuenta con fluido lo suficientemente liviano para mantener una columna completa de fluido, se debe monitorear el pozo continuamente, y se debe mantener el bajo nivel en el pozo, bombeando fluido en pequeñas cantidades desde tanques debidamente cubicados. Es necesario poner mucho énfasis en la importancia de mantener el pozo lleno permanentemente. En los pozos que se caracterizan por tener gas a poca profundidad, un leve descenso en la presión hidrostática y/o una presión de pistoneo,

Cap. 2

Surgencias 35

pueden ser suficientes para que el pozo comience a fluir. A profundidades someras, el gas puede llegar al piso del taladro (equipo) de perforación antes de que se pueda cerrar el preventor. En estas circunstancias es de suma importancia emplear técnicas apropiadas de llenado.

Suabeo /Compresión Cada vez que se mueven las tuberias a través de fluido, aparecen fuerzas de suabeo y de compresión. La dirección en que se mueve la tuberia dictará cuál de las fuerzas, si la de suabeo o la de compresión, es la predominante. Si se están bajando las barras, el fluido que esta más adelante, debe “despejar el camino”, moviéndose hacia arriba alrededor de la tuberia. Si la bajada es demasiado rápida y no todo el fluido llega a despejar el camino, la tuberia comprime como un pistón y presuriza el pozo que está más adelante. Esto se denomina presión de compresión. Si esta presión aumenta demasiado, puede haber pérdida de circulación, fractura de la formación o rotura del revestidor (casing). La consecuencia puede ser la pérdida de lodo en el pozo, con el consiguiente descenso de la presión hidrostática. Si ésta cae por debajo de la presión de formación, el pozo puede comenzar a fluir. Cuando se está sacando tubería suabeo (succión). El lodo en esta operación no puede bajar por el espacio, entre la tuberia y el revestidor (casing), con la misma velocidad con que la tuberia está subiendo. Cuando esto ocurre, se produce una presión de “vacío”, o presión negativa, debajo de las barras. Este descenso de la presión permite que el pozo avance hasta que el fluido llena el espacio bajo las barras; esto se llama presión de suabeo (presión de succión). Así, el efecto de suabeo hace que ingrese fluido no deseado al pozo y, por lo tanto, se relacio-

07/05/11 13:38


Cap. 2

36 Surgencias

na con la definición de surgencia (fluencia, arremetida, influjo, kick). Además, si suabea (succiona) suficiente fluido, puede haber un descenso de la presión hidrostática total que provoque que el pozo fluya. LAS SIGUIENTES VARIABLES AFECTAN, TANTO AL SUABEO, COMO A LA COMPRESIÓN 1. Velocidad de movimiento de la herramienta 2. Espacio anular 3. Propiedades del lodo 4. Complicaciones relacionada con la restricción del espacio entre barras y pozo.

1 La velocidad del movimiento de la tuberia afecta en forma directa las presiones de suabeo (succión) y de compresión. Cuanto más rápido es el movimiento de la tuberia (sarta), mayor será la presión. El lodo debe “despejar el camino”, o bajar, para llenar el espacio que antes ocupaba la barra. Esta variable es la que resulta más fácil de controlar. Las posibilidades de suabear (succionar) una surgencia ( y/o de fracturar la formación) aumentan con la velocidad de viaje de la tuberia. 2 El espacio entre el revestidor (casing) y la tubería es de suma importancia, porque a medida que se reduce, las posibilidades de suabear (succionar) y generar un influjo o surgencia aumentan. Cuando el área entre la tubería y el revestidor (casing) es muy pequeña, el fluido que debe despejar el camino tiene un canal muy reducido para desplazarse. Mientras más reducido sea este espacio, más lentamente debe moverse la tubería, para evitar presiones de suabeo/compresión excesivas. 3 Las propiedades del lodo tienen una relación directa con las presiones de suabeo/ compresión. Las propiedades de flujo del lodo son de importancia crucial. Un lodo

CAPITULO II.indd 36

viscoso y espeso fluirá con mayor lentitud, por lo que no bajará o subirá con facilidad. Los lodos más livianos, que fluyen con mayor libertad, no incidirán en las presiones de pistoneo/compresión tanto como los lodos densos.

formación, el pozo puede comenzar a fluir. En general, las causas de la pérdida de lodo pueden ser:

4 Las restricciones entre la tubería y la pared del pozo, o el revestidor (casing), tales como formaciones hidratadas, colapso del revestidor (casing), o una mecha (broca, trepano) embolado, suelen ser problemas que no se advierten hasta que es demasiado tarde. Se debe tener en cuenta que el espacio entre la tubería y el revestidor (casing) puede ser menor de lo que se cree, lo que puede aumentar las posibilidades de suabear una surgencia.

2.Presión de circulación

Aunque hasta ahora se ha utilizado la tuberia de perforación (sondeo) como ejemplo, cualquier cosa que se mueva a través del fluido en el pozo puede provocar presiones de suabeo/compresión. Cable de acero (wireline), tubería, herramientas, packers, caños, portamechas (drill collars), cualquiera de estos elementos, si no se lo mueve con la suficiente velocidad, puede hacer mucho daño. Estas fuerzas están presentes y pueden causar problemas sin importar en qué parte del pozo se esté (arriba, en el fondo, en el medio). Los procedimientos correctos indican que se debe ser juicioso en lo que respecta a la velocidad de las maniobras y del cable de acero. Se debe recordar que, por lo general, los trabajos que toman más tiempo son los que se quieren realizar con demasiada rapidez.

Pérdida de circulación Si el nivel de fluido en el pozo baja, disminuirá, también, la presión que estaba ejerciendo. Si la presión hidrostática del fluido pierde nivel por debajo de la presión de la

1.Fluidos de perforación versus fluidos de terminación 3.Presión de compresión

1. La mayoría de los pozos se perforan sobre-balanceados, o muy cerca del punto de balance, con fluido de perforación. Este es, en general, muy viscoso, para poder sostener y limpiar los recortes del pozo. Esta propiedad hace que el fluido frene el ingreso a la formación. Las partículas (en general, de gel) que permiten que el lodo arrastre recortes, son habitualmente más grandes que los espacios porales y bloquean el ingreso a la formación de la mayor parte de la fase fluida del lodo. Así, se pueden utilizar mayores pesos de lodo con pérdidas de fluido mínimas. Muchos taladros (equipos) de perforación llevan el pozo hasta la etapa de terminación. En las fases de terminación del pozo, se utilizan fluidos de bajo contenido sólido, para disminuir el riesgo de dañar o bloquear la formación. Los fluidos sin contenido sólido son en general menos viscosos, y además se filtran para extraer las partículas que pueden bloquear los espacios porales de la formación. Si se utiliza un fluido claro que ejerce una presión hidrostática mayor a la de la formación, no hay nada que pueda frenar la pérdida de fluido, lo que puede ocasionar una pérdida de circulación severa. 2. Muchas veces, el nivel de fluido en la boca del pozo parece estable, pero durante la circulación se advierte una disminución en los tanques. Esto se debe a la presión adicional que se ejerce sobre la formación durante la circulación. Si la presión de fricción y la

07/05/11 13:38


Cap. 2

Surgencias 37

C APÍTULO 2

2-4

DOMOS SALINOS

presión hidrostática del lodo superan a la presión de formación, puede haber pérdida de circulación. 3. Las presiones de compresión que se crean cuando el movimiento de la tuberia empuja fluido contra la formación pueden originar fractura de la formación y/o pérdida de circulación. Se debe tener en cuenta si, el espacio entre el conjunto de fondo de pozo y el revestidor (casing) es reducido, así como la velocidad a que se baja la herramienta (sarta, tubería, sondeo). Se debe evitar la pérdida de lodo a la formación. El pozo puede fluir debido a una reducción de la presión hidrostática, y el fluido que invade los espacios porales de la formación puede bloquear o reducir la productividad una vez que el pozo esté terminado. Una pérdida de fluido puede originar un efecto de barrido hidráulico, lo que impulsará gas hacia el pozo. El gas reduce la presión que se ejerce en la formación, y el pozo comienza a fluir. En pozos en los que la presión está por debajo de lo normal, el nivel estático del fluido puede estar por debajo de la superficie para mantener una situación de balance. En

• Anticlinal

CAPITULO II.indd 37

Las presiones altas están generalmente asociadas con domos salinos.

Las lutitas sobre-presionadas son de menor densidad y son perforadas con mayor velocidad En muchas áreas del mundo, se presentan debido a que son más blandas y a la falta de camadas gruesas de sal casi puras. Generalmente, la compactación normal. Una tapa o sello de roca sal es forzada hacia arriba dentro de las formaciones endurecida generalmente indica el tope de las lutitas superiores formando así los domos salinos. Bajo presurizadas. Una vez que la tapa es perforada, la presión ejercida por la sobrecarga, la sal exhibe la lutita se torna progresivamente más blanda a propiedades de flujo plástico, no permitiendo que medida que la presión aumenta, resultando en altas los fluidos porales migren a través de estos domos. velocidades de penetración. Como consecuencia de esto, las formaciones debajo Las rocas permeables (areniscas) que están tendrá una presión considerablemente made los domos salinos comúnmente tienen presiones debajo de estas lutitas, por lo general están también más altas que lo normal. Las formacionesyor o capas (alrededor de 3,5 veces que la de sobre-presurizadas debido amayor) la falta de rutas son agujereadas, selladas y levantadas por la sal, escape para losSe fluidos de los poros a fuerza medida que presión del fluido. presenta una originando la migración del petróleo y del gas. Estas la sobrecarga aumenta. ascendente de 2693 psi [186,7 bar]contra zonas podrían tener presiones mayores que las de las formaciones adyacentes. una presión descendente de 769 psi [53 ZONAS SOBRE-PRESIONADAS

bar]. ¿Qué sucederá? En realidad, el peso Arenas superficiales y formaciones que exhiben del fluidopresiones de formación reducirá un poco altas son llamadas zonas sobre-presionadas. Grandes espesores de lutitas impermeables Las zonas sobre-presionadas pueden tener(de origen la fuerza ascendente a esa profundidad restringen el movimiento ascendente de los fluidos natural como resultado de la migración ascendente acuerdo la los densidad del fluido producido), porales. Cuanto más capas de sobrecarga se ade fluidos porales de zonas más profundas, acumulan, las presiones de formación sepero vuelvenaún oasí estaserfuerza será queTrabajos la pueden originadas pormayor el hombre. anormales, sin permitir el proceso normal de de cementacióndel de fluido. mala calidad o inadecuados, presión hidrostática compactación. Las secciones de lutitas formadas

LUTITAS MASIVAS

• Fallas

bajo estas condiciones pueden son móviles o plásticas, porque exhiben presiones anormales al ser perforadas, y producirán relleno en el pozo cuando la broca es sacada. Generalmente son necesarias altas densidades de fluido para controlar estas lutitas y hasta podrían requerir programas especiales de casing.

casings o tubos dañados y proyectos de recuperación secundaria por inyección de fluidos pueden generar zonas sobre-presionadas. Las técnicas geofísicas modernas pueden localizar las zonas presurizadas superficiales. Estas zonas son comúnmente llamadas de puntos brillantes. Cuando son encontradas a poca profundidad presiones normales provenientes de formaciones más las actividades de perforación, de profundas, son generalmente difíciles de controlar.

Aumento en la presión de formación

este caso se debe inyectar constantemente Durante un poco de fluido para asegurar una colum- profundización y de desvío, es posible enna balanceada, y el pozo debe ser monito- contrar presiones anormales. Enzona muchas Domos de sal son comunes en las estructuras del golfo Lutitas masivas como de transición reado cuidadosamente.

Obstrucciones en el pozo Cuando hay una obstrucción en el pozo se debe recordar que puede haber presión atrapada por debajo. Cuando se está perTapa forando o fresando una obstrucción (un packer, un tapón de cemento,Presión un revestidor Anormal Presión Anormal (casing) colapsado, Sal etc.), se deben extremar las precauciones. El personal de turno debe estar preparado para enfrentar cualquier eventualidad.

Presión Normal

El siguiente es un ejemplo que ilustra este peligro: Se decide reperforar un pozo de gas que se había abandonado. Un pozo de 7000 pies [2134 m] (PV) con una presión poral de 7,4 lpg [887 gr/l] tendrá una presión de formación de 2693 psi [186,7 bar] y presurizará el pozo bajo el tapón. Si hay un tapón de cemento a 2000 pies [610 m] y se lo perfora con un lodo de emulsión de petróleo que pesa 7.4 lpg [790 gr/l], el fluido de perforación ejercerá una presión hidrostática de 769 psi [53 bar]. Una vez que la mecha (trepano, broca) atraviese el cemento, se

Presión Estructural

Intercalaciones

Arena y Arcilla

Presión Normal

Zona Impermeable

Arcillas Masivas

Arenas

• Arcillas masivas 1 Presión Subnormal 2 Presión Normal 3 Presión anormal 4 Intercalado 5 Arenas y Arcillas 6 Presión Normal 7 Areniscas

07/05/11 13:38


Cap. 2

38 Surgencias

partes del mundo, las presiones y temperaturas a cualquier profundidad pueden predecirse con un margen razonable de seguridad. En general, la presión en una formación es aproximadamente igual a la ejercida por una columna de agua que se extiende desde la superficie a la profundidad de la formación, o entre 43 y 46 psi (2,9 y 3,1 bar) cada 100 pies (30m). Sin embargo, no son raras que las presiones anormales, sean altas o bajas. Por ejemplo, a lo largo de la Costa del Golfo en EE.UU. predominan las presiones anormales, mientras que en algunas áreas del oeste de Texas, en las Montañas Rocallosas y en muchos estados del nordeste son más comunes las presiones bajas. Recordemos que las presiones de formación se clasifican en: Normales con gradientes de presión

- Domos salinos - Macizos de arcilla - Zonas agotadas

Fallas Cuando el trépano (broca, mecha, bit) atraviesa una falla, puede haber un cambio significativo en los gradientes de presión, que puede resultar en una surgencia o en pérdida de circulación. Muchas veces se perfora una falla intencionalmente, para buscar acumulaciones de petróleo y de gas. Las perforaciones direccionales y horizontales suelen atravesar fracturas y fallas. En estos casos, se debe tener en cuenta que las proP RINCIPIOS B ÁSICOS D E L AS S URGENCIAS

Anormales con gradientes de presión mayor a 0.465 psi/pie

Hay muchas condiciones geológicas que pueden modificar las presiones de la formación. Algunas de ellas son las siguientes: - Fallas

CAPITULO II.indd 38

Éstas son estructuras geológicas que tienen forma de domo hacia arriba. Suelen estar formadas por capas de roca que han sido impulsadas hacia arriba desde grandes profundidades, que preservan las presiones más altas que corresponden a mayores profundidades. Cuando se perfora en la culminación estructural del anticlinal, es posible encontrar presiones altas, para las que se debe estar preparado. Además, cuando se profundizan pozos de avanzada o de producción, se debe recordar que el pozo inicial puede haber sido perforado en un flanco (lado), y al2-5 profundizar o desviar, pueden encontrarse presiones inesperadas.

Domos salinos

Sub-Normales con gradientes

La geología de la zona donde se perfora un pozo afecta en forma directa las presiones de formación, los pozos perforados en lugares en que hay trampas de subsuelo o estructuras que contienen petróleo o gas también pueden originar presiones anormales. Muy importante saber que las presiones anormales se pueden encontrar en cualquier momento, a cualquier profundidad y en cualquier lugar. El personal debidamente entrenado y experimentado debe estar listo para enfrentarse con lo inesperado.

Estructuras anticlinales

- Zonas recargadas

entre 0,433 y 0,465 psi/ft

menor a 0,433 psi/pie.

babilidades de que se produzca una surgencia o una pérdida de circulación son altas.

- Estructuras anticlinales

Nuevo Pozo En Yacimiento Viejo

En muchas áreas del mundo se puede encontrar gruesas capas de sal casi puras. La sal es impulsada hacia arriba dentro de las Fractura A Zonas Mas formaciones superiores, conformando lo Pozo Arribas Viejo que se llama “domos salinos”. Bajo la preAbandonado sión de la sobrecarga, la sal expone propiedades de flujo plástico, lo que no permite que los fluidos porales se desplacen a través Presión Normal de la misma. Como consecuencia, las formaZonas de alta presión generadas por el hombre Las formaciones con presiones anormales pueden ser identificadas con los perfiles eléctricos. ciones que están debajo de una capa de sal • Zonas sobrepresionadas suelen tener presiones más altas de lo norw Aumento en el arrastre. ZONAS AGOTADAS mal. Losdedomos w Desmoronamiento arcillas. de sal que atraviesan capas Zonas que han sido agotadas tienen generalmw Aumento en el contenido de gas. o formaciones suelen sellarlas, originando presiones queyacimiento son menores viejo que las normales 1ente Pozo nuevo, w Variaciones en el exponente “d” normal. el gradiente normal (subnormales). Cuando se encuentra una de estas presiones que exceden 2zonas, Pozopueden nuevo,yacimiento nuevo producirse severas pérdidas de w Aumento de la temperatura en la línea de salida. de las formaciones aledañas. circulación. Si el nivel del fluido cae en el pozo, 3la Zona sobrepresionada columna hidrostática se reducirá.

Esto podría el flujo de otra zona o aun la misma zona 4permitir Fractura hacia la zona más alta depletada. Estasviejo condiciones pueden ocurrir donde se ha 5 Pozo abandonado con casing perforado otro pozo. O por lo general en áreas no hay información de los pozos vecinos 6donde Presión normal perforados en la misma área. Es peligroso tener información pobre o no disponer de los historiales completos de los pozos vecinos perforados.

INDICADORES DE PRESIÓN - PERFORANDO

w Disminución de la densidad de las arcillas. w Aumento en el contenido de cloro.

Macizos de arcilla

No todos estos indicadores se presentan todos al mismo tiempo. La dotación debe saber reconocerlos como posibles señales de que se está perforando en Los grandes espesores de arcillas zonas de mayor presión.

impermeables obstaculizan el movimiento ascen-

VARIACIONES EN LA PENETRACION

El aumento en la velocidad de penetración es uno de los métodos más ampliamente aceptados

Las dotaciones 07/05/11 13:38 deben observar y


dente de los fluidos porales. A medida que se acumularon más capas de sobrecarga, las presiones de formación se hicieron anormales, y no permitieron el proceso normal de compactación. Las secciones de arcillas formadas en estas condiciones se denominan “plásticas” o “móviles”, porque presentan presión anormal cuando se las perfora, y suelen rellenar el pozo cuando se saca el trépano. Por lo general se requieren fluidos de densidades altas para controlar estas arcillas, y pueden llegar a requerir programas especiales de revestidor (casing). Las arcillas sobre-presurizadas son de menor densidad, y se las perfora más rápido, al ser más blandas por la falta del proceso de compactación normal. En la parte superior de las arcillas presurizadas suele haber una capa, o sello, de roca endurecida. Una vez que se perfora la “capa”, las arcillas se hacen cada vez más blandas a medida que aumenta la presión, lo que resulta en un aumento de la velocidad de penetración. Las rocas permeables (areniscas) que hay debajo de estas arcillas suelen tener presión alta, debido a la falta de rutas de escape para los fluidos porales a medida que la sobrecarga aumenta.

Zonas sobre-presurizadas Se suele denominar “zonas sobre-presionadas” a las arenas de poca profundidad y a las arenas en general que presentan presión anormal . Pueden tener un origen natural por la migración ascendente de fluidos porales proveniente de una zona más profunda, o pueden ser el resultado de problemas creados por el hombre. Trabajos de cementación de mala calidad o inadecuadas, Revestidor (casing) o tubos dañados o corroídos y proyectos de recuperación por inyección de fluidos pueden tener como consecuencia una zona recargada.

CAPITULO II.indd 39

Las técnicas geofísicas modernas pueden definir las zonas presurizadas de poca profundidad. Se las suele llamar “puntos brillantes”. Es difícil controlar cuando presiones ”anormales” de mayores profundidades, son encontradas a poca profundidad.

Zonas agotadas En las zonas agotadas suele haber presiones por debajo de lo normal. Cuando se encuentra una de estas zonas, puede haber severas pérdidas de circulación, lo que reduce la presión hidrostática y podría provocar que otra zona, o la misma zona agotada, fluya. Estas zonas pueden presentarse en cualquier lugar en que haya habido una perforación. A menudo, no existen signos evidentes de un pozo previo en el área. Si la historia del área está incompleta, o no existen registros de pozos anteriores, se puede poner en peligro al personal de turno, si no se está “esperando” lo inesperado

Problemas con el equipamiento/fallas del equipamiento El equipamiento suele estar diseñado para condiciones de trabajo duras. Está siempre sujeto a desgaste y rotura. Hasta la herramienta mejor diseñada puede ser desgastada con el trabajo, o sufre fatiga, aún con los mayores cuidados. Las temporadas invernales, el agua salada, el H2S, la exposición a fluidos de formación corrosivos, el traslado del equipo, etc., contribuyen al deterioro. Muchos reventones ocurren debido a un mal funcionamiento o una falla total del equipo de cierre de pozo (BOP). La falla de una sola

Cap. 2

Surgencias 39

pieza del equipo puede provocar una situación incontrolable. Por ejemplo, si la bomba deja de funcionar durante la circulación y acondicionamiento del fluido en el pozo, se pierde la presión de circulación sobre la formación. El pozo puede comenzar a aportar lentamente. Como puede parecer que no esta fluyendo, el personal de turno puede llegar a reducir el problema al hecho de poner de nuevo en funcionamiento la bomba. Mientras tanto, ¿quién vigila el pozo? A medida que comienza a fluir, acumula impulso, con más y más velocidad hasta que no se lo puede controlar. Mientras el preventor de reventones (BOP) se está cerrando, la fuerza del fluido puede llegar a erosionar los elementos selladores y resultar en una falla del BOP. Si se logra cerrar el BOP, un aro de segunda mano o un sello de mala calidad en el conjunto puede comenzar a perder, lo que pondría progresivamente la situación fuera de control. El hecho de que se presente un problema no debe llevar a presumir que no haya otros. Siempre se debe vigilar el pozo y el equipo del BOP. Realizar pruebas del equipo en cada pozo, semanalmente, o cada vez que lo requieran los reglamentos, es esencial para la seguridad. Como no se puede predecir el momento en que se producirá una falla, es más conveniente detectarla durante una prueba que cuando Ud. está dependiendo del buen funcionamiento del equipo para salvar su vida.

Resumen Muchos pozos se perdieron debido a errores humanos. Una mala evaluación, la falta de procedimientos o el hecho de no aplicarlos, dotaciones sin experiencia y la falta de planificación son factores de error humano.

07/05/11 13:38


Cap. 2

40 Surgencias

Cuando es momento de cerrar el pozo, la decisión debe tomarse con rapidez y firmeza. No se debe perder el tiempo pidiendo una segunda opinión. El pozo gana impulso mientras se trata de decidir qué hacer. Ante la duda, lo mejor es cerrarlo. En comparación con los recursos, equipo y vidas humanas que están en juego, las pérdidas que implica tener el pozo cerrado son insignificantes. Una vez que se toma la decisión del cierre, este debe hacerse rápidamente y de acuerdo a los procedimientos. Se han perdido pozos por no existir procedimientos o por no aplicarlos, lo que puede conducir a indecisiones y cursos de acción equivocados. Los procedimientos para el cierre del pozo se deben establecer, conocer, y seguir cuando llega el momento. Debe entrenarse a las dotaciones (personal, cuadrilla) inexpertas en lo que respecta a los procedimientos correctos. Una vez entrenada la dotación, se deben realizar prácticas para desarrollar experiencia en este trabajo. Se deben realizar rotaciones para que todos estén familiarizados con las distintas responsabilidades. No siempre está toda la dotación presente, por lo que, en lo que respecta al control de pozos, todos deben conocer los procedimientos de cierre. Se deben realizar ejercicios por lo menos cada semana, o en cada pozo (a menos que los reglamentos establezcan otra cosa) para asegurar que todo el personal esté familiarizado con la operación. Las dotaciones que evitan reventones son aquellas capaces de reconocer que el pozo está en surgencia, y que luego siguen el curso de acción apropiado para cerrarlo. Esto requiere entrenamiento, práctica y experiencia para reaccionar con rapidez y calma bajo presión.

CAPITULO II.indd 40

Resulta evidente de lo anterior que se requiere una planificación adecuada. La planificación establece los procedimientos de cierre, además de planes alternativos, en caso de que algo salga mal. Se pueden encontrar presiones anormales en cualquier área en que los gradientes de presión sean más altos que lo normal. Las presiones altas se pueden desarrollar por varios motivos: A.Aislación de cemento de mala calidad que permite que la presión de una zona se desplace o avance hacia otra, aumentando la presión. B.Formaciones sobrepresionadas como consecuencia de perforación sobrebalanceada o por un reventón subterráneo C. Zonas y áreas sobrepresionadas por procesos de inyección, tales como inyección de vapor, agua o fuego, proyectos de inyección de CO2 o de gas. D. Fallas o fugas (pérdidas) en el casing E. Fractura de la formación de una zona a otra, ya sea por causas naturales o artificiales (fracturación excesiva) Adicionalmente, las presiones que resultan más altas de lo esperado suelen tener su origen en información errónea o en pruebas deficientes durante la perforación, ensayo o terminación del pozo. Resulta evidente que puedan darse presiones superiores a lo esperado. Por lo tanto, se debe tratar a todos los pozos con respeto y precaución. Siempre se debe esperar lo inesperado y se debe contar con un plan de acción adecuado. Todas las técnicas de detección de surgencias están sujetas a interpretaciones y mediciones erróneas, o puede darse el caso de que no sea posible efectuar mediciones.

Aún con estas limitaciones, estas técnicas valen la pena, porque la mejor manera de liquidar una surgencia es que no ocurra. En general, las técnicas de predicción son confiables y, si se aplican todos los métodos en forma inteligente, hay muchas posibilidades de que alguno de los indicadores resulte evidente y utilizable. Para evitar una surgencia de pozo, debe mantenerse suficiente peso de lodo para dominar las presiones de formación sin perder circulación o retrasar la velocidad de perforación. La predicción de altas presiones durante la perforación puede realizarse de tres maneras generales: se pueden utilizar evidencias sísmicas y geológicas antes de iniciar la perforación; el aumento o el descenso de la presión afectan la perforación y los cambios en las condiciones de perforación pueden servir para alertar al perforador de que la presión que ejerce la columna de fluido sea muy baja. También pueden utilizarse técnicas de control de lodo (mud logging) durante la perforación, para prevenir el aumento de la presión y/o para monitorear las presiones de formación. Por último, se pueden interpretar registros de MWD (Mediciones Durante la Perforación) y de perfiles para determinar las presiones de formación. Hay muchas formas de tratar una surgencia. Es crucial recordar que no hay ninguna actividad “segura”. Las surgencias y los reventones ocurren en cualquier actividad. Aunque en algunas regiones el factor de riesgo es menor que en otras, el riesgo existe en alguna medida. Todo aquello para lo que se está preparado, lo que se espera, lo que se anticipa; sirve para evitar problemas. Aquello para lo que uno no está preparado, lo que no se espera, lo que no se anticipa, resulta en pérdida de vidas humanas, de equipo y de propiedad.

07/05/11 13:38


CAPITULO III.indd 41

07/05/11 13:37


Cap. 3

42 Detección de surgencias

Detección de surgencias Cuándo ocurren las surgencias Un influjo puede ocurrir en cualquier momento en que no se ejerza suficiente presión pozo abajo para controlar la presión de la formación. Como ya hemos visto en el capítulo de surgencias, éstas pueden tener diversos orígenes. Dado que una surgencia puede ocurrir en cualquier momento, tenemos que ser capaces de reconocer e identificar ciertas señales que advierten para poder tomar las medidas del caso. Señales de advertencia

en el caudal de bombeo

Para poder detectar una surgencia (fluencia, amago, influjo, kick) en su etapa más temprana, se deben conocer los indicadores que advierten que el pozo está fluyendo. Si se observa una o más de las siguientes señales, se debe dar por sentado que el pozo está fluyendo y se deben iniciar los procedimientos de control. Jamás se debe tratar de buscar otras explicaciones a estas señales hasta que no se haya comprobado que el pozo no está surgiendo. En algunas regiones, las señales indicadoras de surgencia (influjo, aporte, fluencia, amago, kick) son consideradas normales para el área. Sin embargo, siempre se debe considerar que el pozo está fluyendo hasta que se haya comprobado lo contrario.

-Llenado deficiente durante la sacada de tubería

Las señales de advertencia más comunes son: -Aumento en el caudal de retorno -Incremento de volumen en los tanques -Rastros de gas/petróleo durante la circulación -Disminución en la presión de bombeo/aumento

CAPITULO III.indd 42

-Pozo fluyendo con bomba parada del pozo -Se saca la tubería llena - Variaciones en el peso de la sarta

pozo fluye, entonces se debe cerrar el pozo acorde al procedimiento. Para verificar si el pozo fluye: Tocar la alarma, quitar la rotación de la mesa, poner el malacate, levantar la herramienta hasta 3 pies sobre la mesa, apagar las bombas y observar en la línea de salida si el pozo fluye.

-El pozo no devuelve el desplazamiento correcto en la bajada de tuberia -Cambio en la velocidad de penetración

Aumento en el caudal de retorno Cuando la bomba opera con un caudal preestablecido o constante, desplaza o bombea por minuto una cantidad fija de fluido hacia el interior del pozo. Por lo tanto, si el caudal de inyección del lodo al interior del pozo es constante, el caudal de retorno de lodo también deberá ser constante. Si se advierte un aumento en el caudal de retorno (fluye hacia afuera más del que se está bombeando), y el régimen de bombeo no ha sido cambiado, esto significa que existe un ingreso de fluido de formación al pozo. Los pasos a seguir es programar un chequeo de flujo y si con bombas apagadas el

• Incremento caudal de retorno

07/05/11 13:37


Incremento en nivel de tanques Si el pozo está aportando fluido de la formación, entonces se observará también, un incremento en el volumen del sistema de lodos. Todos los tanques de circulación deben ser cubicados y marcados para que se advierta rápidamente cualquier aumento adicional. Toda vez que se aumente o disminuya la densidad del lodo se deben usar cantidades medidas y se debe notificar al personal involucrado. De esta manera se podrá y deberá registrar el aumento adicional correspondiente y el personal podrá advertir, si el pozo está surgiendo si ocurre un exceso de ganancia sobre lo que se está realizando.

petróleo son indicadores de surgencia, y deben ser tratados como tales. En estos casos es recomendable derivar la circulación a través del estrangulador, al menos para alejar el gas o el petróleo de las cercanías del piso de perforación del equipo.

Disminución de presión de bombeo/Aumento en el caudal El ingreso de fluido de la formación suele disminuir la densidad de la columna de lodo. Esto hace que disminuya la presión

Cap. 3

Detección de surgencias 43

que dicha columna ejerce. Como resultado, se necesitará menos fuerza para mover una columna más liviana, y la presión de bombeo disminuirá. A medida que se disminuye la carga y el esfuerzo a que se somete a los motores del equipo, aumentarán la cantidad de emboladas de la bomba consecuentemente, funcionará más rápido. A esto también se suma la expansión ascendente del gas, que eleva parte del fluido y reduce aún más la presión total de la columna.

Pozo fluyendo A medida que el pozo fluye, existe un incre-

La coordinación de trabajos que se realizan en los tanques con el personal de plataforma es muy importante para evitar consecuencias fatales.

Rastro de Gas/Petróleo Cuando se advierte un incremento abrupto de gas, existe la posibilidad de que el pozo esté aportando petróleo o gas debido a que no se está ejerciendo suficiente presión sobre la formación Si bien es cierto que un lodo gasificado rara vez origina una surgencia, pero si es lo suficientemente severa, puede disminuir aún más la presión hidrostática. A medida que mayor cantidad de gas ingresa y se expande, la presión hidrostática continúa disminuyendo hasta que el pozo comienza a fluir. Algunas zonas presentan un aporte lento de los fluidos de formación. En estos casos, es muy raro que se produzca un reventón. Sin embargo se debe recordar que un influjo (aporte, fluencia, surgencia, kick, amago) es, por definición, aporte no deseado del fluido de la formación. Los rastros de gas/

CAPITULO III.indd 43

• Aumento en el nivel de tanques

07/05/11 13:37


Cap. 3

44 Detección de surgencias

mento de fluido de formación que desplaza el lodo del pozo. Varias veces ha ocurrido que se piensa que el perforador está haciendo funcionar las bombas, porque el lodo está rebalsando del pozo, cuando en realidad las bombas no están en funcionamiento. El monitoreo del pozo debe ser constante, y debe haber comunicación para determinar si el pozo está fluyendo.

Llenado deficiente durante el viaje de tubería La sacada de tubería del pozo es probablemente uno de los momentos más críticos de las operaciones en un equipo, y una de las causas más COMUNES de surgencia (influjo, fluencia, amago, kick, aporte). Los factores contribuyentes incluyen: pérdida

de presión de circulación, efecto de suabeo al sacar la tuberia del pozo sin llenar el pozo adecuadamente ocasionando que el nivel de la columna de lodo baje en el espacio anular, y el llenado insuficiente que disminuye la presión hidrostática. Para contrarrestar todos estos factores es necesario mantener el pozo lleno. Se debe llevar un registro de la cantidad de tiros (paradas, parejas, stand, eslinga) de tubería retirados versus el volumen de líquido inyectado para llenar y se debe verificar visualmente que el pozo esté lleno. Si el pozo se llena con menos fluido de lo calculado se debe suponer que el fluido de formación está ingresando el pozo. Pero si se debe agregar más fluido y el pozo no se llena, es que hay una pérdida de fluido.

La tubería sale llena Si el fluido de formación es suabeado o si una burbuja de gas sigue a una herramienta de mucho diámetro o a un packer hacia arriba en el pozo, pronto se produce la expansión de la burbuja. La fuerza de la misma no permite que el fluido “caiga” en el interior de la tuberia, y el tubo comenzará a salir lleno. En estas circunstancias el pozo debe ser cerrado y circulado.

Variaciones en el peso de la sarta • Llenado insuficiente Durante la sacada el pozo debe recibir suficiente cantidad de lodo Se debe mantener el pozo lleno

CAPITULO III.indd 44

El fluido del pozo favorece la flotación. Esto significa que el fluido sostiene parte del peso de la herramienta. Mientras más pesado es el lodo, mayor es la flotación que proporciona, y por lo tanto, mayor es el peso que sostiene. Un aumento en el peso de la columna de sondeo puede deberse a una afluencia de fluido de formación que disminuye la densidad del fluido en el pozo.

A medida que la densidad disminuye, se reduce también la capacidad de la flotabilidad del lodo. Una disminución en el peso de la columna de tuberia puede ser por efecto, también, de una expansión de gas que empuja la tubería hacia arriba. En estas circunstancias, se debe cerrar el pozo sin demora y se deben iniciar los procedimientos de control.

Desplazamiento incorrecto en la bajada de la tuberia (sondeo) A medida que se baja la tubería al pozo, el desplazamiento de fluido hacia afuera debe ser igual al desplazamiento del tubo. Si se hace descender la tubería demasiado rápido, puede ocurrir que se empuje el fluido dentro de una formación más abajo, como resultado de las presiones de compresión. El resultado puede ser un descenso de nivel de la columna de fluido y una disminución de la presión hidrostática. Si la presión del fluido desciende por debajo de la formación, el pozo comenzará a fluir. Cuando hay un influjo en el pozo, se desplaza más volumen al exterior del pozo en comparación con el desplazamiento del tubo. Esto se debe a la expansión del gas y/o a que el pozo fluye. Se debe poner muchísimo énfasis en efectuar los viajes de tuberia de manera correcta. La diferencia entre el fluido desplazado hacia afuera y el desplazamiento de la tubería que se baja revela la existencia de un problema. Es recomendable utilizar un tanque de maniobras, para el control del volumen desplazado por la herramienta. Los procedimientos de llenado del pozo, requieren ciertas regulaciones como el de llenar cada 5 parejas (tiros, paradas, linga-

07/05/11 13:37


das, stands), en forma continua o antes que la presión hidrostática sea menor a 75 psi. Por otro lado se debe contemplar si se saca la tuberia “seca” (vacía) o en su caso llena (mojada). Para un mejor control del desplazamiento de la tuberia es recomendable usar las dimensiones correctas para los cálculos de volumen necesarios para el llenado. Se debe tener un libro de registro de viaje de tuberia en el lugar y usarlos para confirmar que el pozo esta tomando el volumen, por lo menos igual que en las anteriores viajes de tuberia. Una advertencia que el pozo esta aportando fluido de formación es que el llenado no se ha efectuado con el volumen calculado.

Surgencias con la tubería fuera del pozo El influjo ( surgencia, arremetida) que ocurre cuando se ha retirado la tubería del pozo comienza en realidad durante la sacada, pero en ese momento pasan inadvertidas. La surgencia puede haber empezado en las primeras etapas de la maniobra. El influjo se hace más notable al no llenar el pozo con el volumen calculado, o al momento que se están manipulando los portamechas. El indicador de una surgencia en estos casos es que el pozo fluye. Cuando la tubería no está en el pozo, cerrar el RAM ciego (ariete, esclusa ciego o cierre total) es una práctica muy buena, junto con el monitoreo de la presión en el choke (estrangulador). El cierre de las los Rams (esclusas) de cierre total (Ram ciego) evita la caída de objetos en el pozo y también evita que el pozo fluya si se deja el Choke (estrangulador) cerrado. Cuando hay que cerrar el estrangulador (Choke), es recomendable

CAPITULO III.indd 45

contar con una alarma sensible a la presión, para monitorear la acumulación de presión en el sistema de cerrado. Cuando hay que dejarlo abierto, se debe disponer un guardia para controlar el flujo desde el múltiple del estrangulador (manifold del Chone). Además, hay que programar la alarma de la pileta de lodo para que se active ante la menor variación. Con relación al procedimiento, no abra nunca el preventor (BOP) hasta que todo el personal este en un lugar seguro. A menudo, durante la reparación de un pozo o en áreas con problemas de pérdida de circulación, la circulación a través del conjunto de preventores (BOP), con bombeo y retorno provenientes del mismo tanque, garantizará que el pozo permanezca lleno y que la columna de fluido no pierda nivel. Si se utiliza este sistema, se deben colocar alarmas para controlar pérdida y aumento en el tanque de circulación.

Surgencias durante el perfilaje El influjo durante el perfilaje (registros eléctricos) pueden ser el resultado del efecto de pistoneo de las herramientas de perfilaje en un pozo con diámetro reducido, de un pequeño flujo durante la sacada de la tubería, o del hecho de no monitorear la tubería ni mantenerla llena durante las operaciones. El problema básico del influjo (surgencia, fluencia, amago, kick) durante el perfilaje es que se les permite progresar, y se las suele descubrir, o se decide cerrar el pozo, cuando ya están bastante avanzadas. Siempre se debe tener en cuenta la utilización de un lubricador de cables. Un lubricador lo suficientemente largo como para abarcar las herramientas permitirá retirar la sarta de herramientas si se presenta una

Cap. 3

Detección de surgencias 45

surgencia sin necesidad de cortar el cable para cerrar el pozo. El lubricador debe ser probado antes de correr las herramientas de perfilaje.

Revestimiento del pozo El influjo que ocurren en estos casos tienen las mismas características que las que ocurren durante las los viajes de tuberia. El factor más importante para recordar en estos casos es que como las operaciones del equipo están orientadas a la operación de revestimiento del pozo, no se dedica mayor tiempo a detectar una surgencia o a pensar en la necesidad de cerrar el pozo. Cuando se está bajando revestimiento, se detectará la surgencia por el hecho de que el flujo de lodo desplazado no se detiene durante el enroscado de los tubos. Se debe utilizar un sensor de flujo y un totalizador de volumen del tanque mientras se corre el revestidor (casing). El procedimiento correcto indica que se deben hacer ciertos cálculos en lo que respecta al desplazamiento del revestidor (casing) y de las cuplas (conexiones, juntas, cuellos). Se debe llevar un registro para comparar volúmenes de desplazamiento teóricos y reales, para determinar si se está desplazando mucho lodo. Si se detecta una surgencia se debe cerrar el pozo, utilizando esclusas (ram) para revestidor (casing) o *preventor anular. Debe emplearse también un dispositivo para circulación con las conexiones apropiadas del equipo, para instalar y cerrar el diámetro interno del revestidor (casing) en caso de que el equipo de flotación no funcione, y para hacer circular la surgencia hacia el exterior. *El preventor anular se debe utilizar con precaución. La presión de cierre debe ser controlada de acuerdo a las especificaciones de presión de colapso del reves-

07/05/11 13:37


Cap. 3

46 Detección de surgencias

tidor (casing), sobre todo para revestidores de gran diámetro y bajo grado de acero.

Influjo durante la cementación El influjo en estos casos se debe a la reducción de la presión de la columna de lodo. Las causas de esta reducción pueden ser que la lechada de cemento sea muy liviana, que haya pérdida de circulación, que no tenga el peso adecuado, o puede deberse a la mecánica del proceso de frague (endurecimiento) del cemento.

pozos por no haber alertado al perforador, al jefe de pozo y al representante de la compañía operadora de que existía la posibilidad de que el pozo estuviera fluyendo. Es importante conocer, y saber reconocer, las señales de influjo. Cuando se presenta una

o más de estas señales, tanto el personal, como el equipo se encuentran en peligro. Siempre se deben controlar estas señales para determinar si el pozo está surgiendo. Es posible que el cierre del pozo sea el paso siguiente.

• Cementacion de un pozo

Cuando se circula cemento, se debe monitorear el sensor de flujo para poder detectar cualquier incremento. Se deben monitorear los aumentos de volumen en los tanques, comparándolos con el volumen de cemento desplazado, para asegurarse así de que el volumen de lodo desplazado es esencialmente igual al volumen de cemento bombeado. Existe otra complicación; cuando el tapón superior hace tope de acuerdo a lo calculado, por lo general se comienzan los procesos normales de desarmado de boca de pozo, y si se detecta un flujo, se lo atribuye a la expansión de fluidos por temperatura. Bajo ninguna circunstancia se debe desenrroscar el preventor de reventones (BOP) hasta que se haya descartado la posibilidad de que ocurra una surgencia. Se debe tener en cuenta que si el pozo fluye no se pueden utilizar técnicas de circulación convencionales. Se deben considerar, en cambio, técnicas tales como inyección de fluido sin purga, inyección y purga o procedimientos volumétricos.

RESUMEN La detección anticipada de un INFLUJO es responsabilidad de todos. Se han perdido

CAPITULO III.indd 46

07/05/11 13:38


Cap. 3

Detección de surgencias 47

Prevención de surgencias mediante la planificación El mejor trabajo de Control de pozos, es el que no ocurre, como ya hemos visto en los capitulos anteriores, los impactos que generan arremetidas y posiblemente los reventones, repercuten negativamente en la operación, generando pérdidas de toda índole, económicas, tiempo, diferidas de producción, conflictos y hasta decaimiento en la moral de los equipos de trabajos, por lo cual, evitar la ocurriencia y recurriencia de las mismas es vital para el sano y exitoso proceso operativo, en tal sentido, se verán, unas técnicas relativas a preveer con mucha anticipación la ocurriencia de estos eventos indeseables. Prevención de problemas de Arremetidas mediante la estimación de las presiones de Formación El control de pozos se basa en el control de las presiones de formación. Desde hace muchos años se han venido corriendo herramientas para la tma de registros en los pozos para obtener datos que nos permitan estimar y medir ciertas cosas, sin embargo desde hace algunos años se han desarrollado técnicas para extraer mucha mas información de los registros que para lo que fueron concebidos. Por ejemplo las ondas compresivas de una sísmica, las de un registro sónico en cualesquiera de sus versiones, las data cruda de un registro de cemento ó la curva del exponente D. pueden arrojar mas datos que que permitan obtener

CAPITULO III.indd 47

mas cosas que un modelo geológico a partir de la sísmica, ó mas que una verificación de topes de formaciones, análisis de esfuerzos ó correcciones del modelo de velocidades ó mas que una inspección de cemento en un pozo ó determinación de presiones anormales durante la perforación, de cualesquiera de éstos registros pueden obtenerse entre otras cosas, curvas de presiones estimadas de la columna geológica que nos permiten planificar los trabajos y problemas que pudiese poder llegar a tenerse en la operación. Adjunto se muestra el ejemplo de la extracción de la curva de presiones mediante un registro sónico. En la siguiente figura se muestra una zona de lutita geopresurizada, dicho gradiente superior de presión se detecta por estar por encima del gradiente de presión normal que tiene el pozo, lo que es un potencial punto de pega de tubería por arcillas geopresurizadas, las cuales generan derrumbes si no es previsto su incremento del peso del lodo antes de entrar en dicha zona, estos derrum-

bes pueden llegar a generar un empaquetamiento del BHA ó incrementar la densidad del lodo generando una posible perdida de circulación y con esto una arremetida. Por otra parte, si se detecta una sobrepresión como éstas en una zona permeable como una arena, esto generaría una arremetida si la misma supera la presión generada por nuestro lodo de trabajo, ó podría contener una presión anormal de tener un gradiente superior a 0.465 psi/pie. Entonces, de tener una curva de presión generada de la sísmica ó de un registro acústico de pozos vecinos, se puede realizar una planificación del peso del lodo que evite la ocurrencia de arremetidas ó problemas de estabilidad de hoyos en casos de arcillas geopresurizadas, formaciones móviles y formaciones desconsolidadas que implican incrementos de peso del lodo antes de ser perforadas, disminuyendo también la formación de cavernas por derrumbamientos que posteriormente puedan generar puentes que atrapen la tubería. La fig. también, muestra además una se-

07/05/11 13:38


Cap. 3

48 Detección de surgencias

gunda zona inferior muy permeable de baja presión que potencialmente puede generar dos problemas: 1.- Pega diferencial debido a la diferencia del sobrebalance que se produciría, generando un gran revoque que podría sujetar la sarta de perforación y el BHA. 2.- Una pérdida de circulación que produzca un descenso del nivel de fluido del pozo cuando estén las bombas detenidas, con lo cual se reduciría la presión hidrostática y podría producir una Arremetida. Estos problemas pueden evitarse con una planificación preventiva, la cual consistiría en colocar material sellante u obturante en forma de píldoras durante la perforación y perforar a tasa controlada que permita el tiempo necesario para la formación de revoque, realizar un seguimiento efectivo del control de filtrado buscando generar un revoque fuerte y delgado. Por otra parte al reducir la tasa de penetración (ROP), se reduce la incorporación de sólidos al lodo del anular evitando que haya un aumento en la densidad del lodo del anular, reduciendo con esto el sobrebalance entre la Presión de fondo y la de formación.

Metodología y ecuaciones El modelo de Eaton permite realizar estimaciones de presión de formación, una vez perforado y perfilado el pozo en cuestión. También existen otros métodos análogos e incluso existen métodos para predecir presiones de formación (o presiones anómalas) antes o durante la perforación. El modelo matemático de Eaton puede ser aplicado haciendo uso de registros convencionales como: Inducción, Conductividad,

CAPITULO III.indd 48

Sónico compresional y Densidad. A continuación se describe el modelo haciendo uso de la curva Sónico compresional: Donde: PP: Presión de poros o de formación, psi. Pv: Presión de sobrecarga, psi Ph: Presión Hidrostática, psi DTCn: Curva del tren sónico compresional normal, S/Pie DTC: Curva sónico compresional perfilada en el pozo, S/Pie D: Exponente de Eaton, Adimensional (Se asume con valor 3) TVD: Profundidad vertical, Pies Las presiones Ph y Pv se calculan a partir de los gradientes de presión hidrostática y de sobrecarga comunes de la zona; es decir 0.433 psi/pie y 1.0 psi/pie, respectivamente. La curva del tren compresional normal (DTCn) se establece graficando la curva sónico compresional perfilada en el pozo (DTC) en escala logarítmica vs la profundidad en TVD discriminado únicamente las zonas lutíticas, para luego establecer manualmente

una línea recta que defina la tendencia normal en el pozo. El exponente de Eaton se toma como 3, en el caso, donde se use de la curva sónica. En los casos donde se usen otras curvas como las de resistividades, exponente de perforación (D-exponent) o densidad dicho exponente debe ser tomado como 1,2.

Prevención de problemas de Arremetidas mediante la estimación del gradiente de salinidad de Formación Tanto las formaciones permeables y no permeables que no sean contentivas de hidrocarburos se encuentran saturadas por agua. Esta agua cognata posee una salinidad que normalmente posee un gradiente creciente a medida que la profundidad aumenta. Esta condición genera ciertos inconvenientes durante la perforación de pozos debido a que dependiendo de la salinidad del lodo empleado durante el proceso de perforación pueden crearse condiciones proclives a los fenómenos de ósmosis u ósmosis inversa.En este sentido debe conocerse la tendencia de la salinidad en los estratos a perforar para poder ir realizando ajustes

07/05/11 13:38


Cap. 3

Detección de surgencias 49

de forma precisa en las cantidades dentro de su ventana de estabilidad, evitando con esto el hinchamiento de las arcillas por el proceso de Ósmosis Inversa. Para éste fin puede determinarse la salinidad de toda la columna geológica tanto del agua entrampadas en arenas o arcillas con el método de resistividad aparente, el cual nos permite determinar la misma a partir de los registros eléctricos resistivos. Los mismos proveen la resistividad de la formación y sus fluídos y mediante técnicas como la de Resistividad aparente o la de Pickett. Una vez obtenida esta curva, debe llevarse el seguimiento de salinidad de nuestro fluído manteniendo un valor dentro de una ventana superior a la curva del pozo, la cual debe ser superior para evitar todo el tiempo el hinchamiento de las arcillas. No debe ser tan superior como para generar deshidratación de las arcillas, esto produciría reducción de su tamaño y decantación de la misma dentro del pozo, generando cavernas suaves que impactan sobre la velocidad de flujo ascensional, y con esto pérdida de efectividad de limpieza del hoyo. Por otra parte, si la salinidad de lodo es demasiado superior al de los fluídos de formación, podría flocularse el lodo, quedando separadas de esta forma la parte sólida del lodo de la líquida (filtrado), produciendo la decantación tanto de los sólidos provenientes de los ripios, como de los sólidos en dispersión del lodo, generando posibilidades muy altas de pega de tubería, así como pérdida de densidad del lodo por la decantación de su parte sólida, incrementando seriamente la probabilidad de una arremetida. Este problema puede predecirse y evitarse obteniendo la curva de salinidad de las formaciones a atravesar y luego manteniendo una ventana de salinidad del lodo superior a la del pozo o empleando lodos base aceite.

CAPITULO III.indd 49

07/05/11 13:38


Cap. 3

50 Detección de surgencias

El empleo de registros eléctricos de los pozos vecinos y el empleo del registro de SP para determinación de la salinidad por el método de Pickett o el de Resistividad con el método de Resistividad Aparente, ambos pueden permitirnos prever dicha situación.

esto genera una disminución de la tolerancia entre el diámetro del pozo y el de la sarta aumentando con esto exponencialmente el efecto de suabeo en el pozo generando posibles arremetidas. Para evitar ésta situación

La ósmosis es un fenómeno electrolítico generado cuando se encuentran dos soluciones de diferentes cargas electrolíticas (Iones) y normalmente se produce al tener las soluciones con diferentes salinidades. Mediante una membrana semi-permeable, se produce influjo másico e iónico desde la solución con menos y hasta la de mayor cantidad de electrolitos. Todo ello, hasta que se produzca una balance iónico en ambas soluciones de cada lado de la membrana semi-permeable. En tal sentido, cuando se perfora una zona de lutitas o arcillas reactivas al agua como la motmorillonita o arcilitas entre otras, que al estar en presencia de una solución de menor salinidad que la que ellas contienen, se produce un proceso de ósmosis inversa y comienza un proceso de hidratación de las mismas, generando un hinchamiento que puede hacer crecer hasta 20 veces su tamaño, reduciendo originalmente el diámetro del hoyo y posteriormente creando cavernas y derrumbamiento del hoyo, si no se controla a tiempo la precipitación. Estos derrumbes producen dos posibles complicaciones: 1.- Empaquetamiento del BHA por arcillas reactivas en el peor de los casos.

Ambos casos generan dicha ecuación de gradiente de salinidad con muy pequeñas diferencias. Sin embargo el gráfico de Pickett se utiliza en mayor proporción para las operaciones de perforación debido a su continuidad Arena-Arcilla, que no se presenta en el método de resistividad aparente, el cual, muestra discontinuidades en las arenas y continuidad sólo en las arcillas y lutitas.

METODOLOGÍA Y ECUACIONES Curva de Salinidad a partir Resistividad de Agua Aparente 1. Se estima la Rwa • En la figura se observa el gráfico de Pickett obtenida de los registros resistivos, en este caso de un dual Inductions, en la cual, se puede observar un claro gradiente de salinidad a medida que aumenta la profundidad del pozo.

2.- Las arcillas hidratadas generan un incremento en la viscosidad de la arcillas, tornándolas extremadamente pegajosas (llamadas Gumbos) que se adhieren en

CAPITULO III.indd 50

se puede planificar su prevención mediante la determinación del gradiente de salinidad de la formación a partir de los registros eléctricos de resistividad, procesándolos con el método petrofísico de resistividad aparente ó por el método de obtención de la salinidad por la metodología de Pickett.

la sarta de tubería y en el BHA creando una condición conocida en el petróleo como “embotamiento o embolatamiento de la sarta”,

Rwa =

PHIT 2 x RD a

Donde: Resistividad del agua aparente a Tf, Ohmm. PHIT: Porosidad total de la formación, Fracción RD: Resistividad profunda, Ohmm. a: Coeficiente de Cementación, Adimensional. (Se toma como 1 en aeniscas)

07/05/11 13:38


Cap. 3

Detección de surgencias 51

2. Se ajusta Rwa @ Tf hasta 75°F Rwa 7 5°F =

Rwa + 6 , 7 7 75+6,77

3. Se calcula la curva de salinidad de NaCl equivalente a partir de la Rw@75 obtenida

S =10

Rwa 7 5 � 0 , 0 1 2 3 ) �3 , 5 6 2 � log ( � � � 0 , 995 � �

Donde: Resistividad del agua intersticial a 75°F, Ohmm. S: Salinidad del agua equivalente de NaCl, ppm.

Curva de Salinidad a partir Pickett 1. Se escogieron 3 intervalos limpios y acuíferos: uno superior (F3), uno medio (I2L) y uno inferior (L0). 2. Se procedió a computar una curva de Rw75°F bajo como un gradiente, que represente mejor el incremento de sales minerales con la profundidad:

Prevención de problemas de Arremetidas y pegas de tuberías mediante la estimación de la dureza Formación

Es conocido que en el proceso de perforación, pasar de una formación dura a una formación blanda con lo mismos parámetros de perforación, es una situación delicada, por ser proclive a generar desviaciones ( R w 7 5 ° F )( 2 � Rw 7 5 ° F ) 1 C u r v a R w75°F= fuertes que generan problemas geométriT V D 2 �T V D 1 cos (ocasionados por patas de perros o posibles Ojos de Llave) por tener las curvas en 3. Por último, igualmente se calcula la curva la zonas blandas, lo que genera una ranura de salinidad de NaCl equivalente a partir de en la parte inferior de la curva del pozo imla Rw@75 obtenida: posibilitando a la sarta, y en especial al BHA salir del pozo agarrados. Por otra parte, la R w 7 5 � 0 , 01 2 3 ) � 3, 56 2 �l o g ( � generación de éstos problemas geométri� � 0,995 � S =10 � cos, por lo general, incrementan la presión de circulación en forma errática, debido a la reducción de las áreas de flujo. Al ser errátiDonde: cas, generan pulsos de presión que inducen Resistividad del agua intersticial a los pozos con zonas de buena trasmisia 75°F, Ohmm. bilidad generando pérdidas de circulación S: Salinidad del agua equivalente por impacto y no por presión directamende NaCl, ppm.

CAPITULO III.indd 51

te, creando así condiciones idóneas para la ocurrencia de arremetidas por pérdidas de circulación. Se disminuye el nivel de fluído en el pozo y con esto la reducción de presión Hidrostática, provocando así el influjo de la formación hacia el pozo. Para ésta situación lo ideal es extraer una curva a lo largo de la profundidad del pozo que pueda permitir conocer la ubicación de esos contrastes de dureza de formación, para establecer una planificación de parámetros de perforación que disminuyan la ocurrencia de patas de perros y desviaciones no deseadas, empleando técnicas como por ejemplo perforar con poco peso y alta revolución zonas de contrastes de duro a blando. Para poder obtener una curva que nos permita estimar dichos cambios, se pueden emplear varios métodos. 1.- Empleando las ondas de corte de los datos sísmicos, registros acústicos o registros generadores de Coronas ó núcleos electrónicos que nos proporciona el Rockview de los elementos principales de la roca. Con esta información se calcular con bastante

07/05/11 13:38


Cap. 3

52 Detección de surgencias

aproximación la dureza y consistencia de la misma. Se adjunta un ejemplo de uno de estos registros. En el mismo se muestra un Registro mineralógico, el cual incluye los rasgos de tecnología Espectral radioactivas más mineralogía metálicas y no metálicas. En la figura puede observarse los diferentes componentes mineralógicos que conforman cada nivel de roca, y con esto estimar los cambios de dureza de las mismas. Por la naturaleza del material que compone la roca -por otra parte- podemos inferir la dureza de las formaciones de registros de Densidad-Neutrón el cual es corrido ampliamente en los pozos petroleros. En la figura de muestra: un duro detectado por estos registros seguido de una formación blanda, la cual es una zona muy prospectiva a generar problemas de geometría de pozos (Dog Leg’s), la cual, de generarse, produce posible zona de pega de tubería por geometría de hoyo. El trabajo de este tipo de problemas provoca obstrucciones que poseen características erráticas en los torques y tensiones, que en ocasiones originan derrumbes. Estos pueden generar indicios de empaquetamientos que provocan suabeo en el pozo pudiéndose con esto generar una arremetida. Gracias al empleo de estos registros tomados en pozos vecinos, podemos prevenir este tipo de problemas. En conclusión el empleo de los datos de los registros de pozos vecinos y/o los datos procesados de la sísmica, nos permiten predecir los posibles problemas que podemos afrontar y poder tomar las medidas necesarias para la evitar la ocurrencia de las mismas.

CAPITULO III.indd 52

07/05/11 13:38


CAPITULO IV.indd 53

07/05/11 13:41


Cap. 4

54 Teoría de surgencias

Teoría de surgencias Efectos y comportamiento de las surgencias Un influjo es el ingreso del fluido de formación, por la disminución de presión en el fondo del pozo. Si la presión hidrostática del fluido se mantiene levemente por encima de la presión de formación, el influjo no tendrá lugar. Un reventón (blowout) es un influjo descontrolado Si ocurre una surgencia (arremetida, i nflujo) y no se la reconoce o no se la controla, puede transformarse en un reventón. Si el pozo aporta fluido de una zona a otra formación, se produce un reventón subterráneo. El personal debe estar preparado para controlar el pozo en caso de surgencia. Se debe comprender el comportamiento y los efectos de un i nflujo (Surgencia, aporte, fluencia, kick, amago), para poder evitar que se conviertan en reventones. Un i nflujo puede ser de gas o de líquido (petróleo, agua) y su comportamiento es diferente en la boca del pozo. La expansión de un influjo gaseoso debe ser controlado, de manera que la mayor expansión sea cerca de la superficie. Tanto una expansión no controlada, como la falta de expansión del influjo (surgencia, fluencia, amago, a aporte, kick) gaseoso pueden crear problemas que conduzcan a un reventón. El gas migra e incrementa la presión del pozo. Por lo tanto, se deben controlar las

CAPITULO IV.indd 54

presiones de cierre de pozo. Cuando se cierra el pozo, se deben utilizar procedimientos de alivio de presión para permitir la expansión del gas, por lo menos hasta que se i nicie el procedimiento de control.

Determinación de la naturaleza del influjo Es muy importante conocer si el i nflujo es de gas o de líquido (agua o petróleo). Esto se puede lograr calculando la densidad, que en el caso del agua salada es de entre 8,5 y 10,0 lpg (1018 y 1198 g/l) la del gas es de menos de 2,0 lpg (240 g/l.). Si la densidad calculada está entre 2,0 y 8,5 lpg (240 y 1018 g/l), el fluido que ha ingresado será una mezcla de gas, petróleo y agua. Para determinar el tipo de fluido que ha ingresado al pozo, se debe medir con la mayor precisión posible el incremento en barriles (m3) en los tanques de inyección. Esto indica el tamaño de la surgencia. (Se deben excluir todos los volúmenes circulantes de equipos de superficie tales como los de control de sólido y las mezcladoras de inyección, si estaban cerradas antes de la medición del

incremento en los tanques). La longitud de la surgencia se calcula dividiendo la cantidad de barriles (m3) de incremento entre la capacidad anular del pozo, en este caso entre el pozo y los portamechas (drill collars). Partiendo de la longitud de la columna de la surgencia, se puede calcular su densidad. A continuación, detallamos la ecuación y los problemas de ejemplo. SIDPP = 400 psi (27,6 bar); SICP = 600 psi (41,4 bar) Diámetro del pozo = 8 1/2” (216 mm), DE (OD) Portamechas (Drill Collars) 6 1/2” (165 mm) Capacidad del pozo alrededor del portamechas = 0,029 bbls/pie (15,13 l/m). Densidad del Lodo = 11,8 ppg (1414 g/l) Incremento en el nivel de tanques = 15 bbls (2,38 m3)

La comprensión de la diferencia entre el influjo (fluencia, surgencia, aporte, amago, kick) gaseoso y líquido permitirá manejar ciertos problemas de manera diferente. Con el cálculo de la densidad del influjo (surgencia, aporte, kick, fluencia, amago), se puede descubrir si la entrada es de agua, petróleo o gas puros. Sin embargo, se debe tener en cuenta que

07/05/11 13:41


tanto en el petróleo como en el agua puede haber algo de gas. Por lo tanto, todas las surgencias deben ser consideradas como surgencia (arremetida,

influjo) de GAS a menos que los hechos demuestren lo contrario. Para estimar la densidad de una surgencia:

Longitud Estimada(pies)

=

Ganancia (bbls) ÷ Capacidad Anular (bbls/pies)

Longitud de la surgencia m

=

Tamaño de la surgencia (Incremento en piletas) m3 x 1000 l/m3 ÷ Capacidad anular del portamechas l/m

Densidad estimada de la surgencia ppg

=

DENSIDAD ACTUAL DEL LODO (lpg) - ((SICP - SIDPP)÷(LONGITUD DE LA SURGENCIA, pies x 0,052))

Densidad estimada de la surgencia g/l

=

DENSIDAD ACTUAL DEL LODO ,g/l - ((SICP, kg/cm2 - SIDPP,kg/cm2) ÷ (LONGITUD DE LA SURGENCIA ,m X 0,0001))

Surgencias (influjos, arremetidas) líquidas La surgencia (arremetida, influjo) de líquido, de agua salada o de petróleo no se comprime ni se expande de manera apreciable. Si la surgencia de líquido no se expande cuando se lo circula al exterior del pozo, la presión del revestidor (casing) no aumentará, como ocurre cuando se tiene un influjo de gas. Si no hay migración, las presiones de cierre no aumentan (por la migración) como cuando la surgencia es líquida.

Surgencia de petróleo y agua El petróleo y el agua son prácticamente incompresibles. No se presenta una expansión apreciable a medida que se reduce la presión que se les ejerce. Por esta propiedad, la velocidad de bombeo y el caudal de retorno serán esencialmente iguales a medida que se circula la surgencia líquida al exterior del

CAPITULO IV.indd 55

Cap. 4

Teoría de surgencias 55

pozo (siempre que no se permita el ingreso de una nueva surgencia). Con métodos de control de presión de fondo constante, la presión hidrostática en el lado anular sólo cambiará si hay variaciones en la geometría del pozo. También cambiará la presión del revestidor (casing), debido a los ajustes del estrangulador, a medida que el lodo más pesado reemplace al lodo original y al fluido de la surgencia. Estos cambios no son tan pronunciados como con los influjos de gas. Casi todas las surgencias (influjos, arremetidas) de agua contienen algo de gas disuelto que hará que las presiones de superficie sigan el mismo patrón, pero en menor medida, que los influjos de gas. Por lo tanto, toda surgencia debe tratarse como si fuera una surgencia de GAS.

Gas en boca de pozo El gas es un fluido compresible; el volumen que ocupa depende de la presión a que se lo somete. Si la presión aumenta, el volumen

• Reventon Producto de una surgencia gaseosa disminuye. La relación volumen/presión varía con los diferentes tipos y mezclas de gas. Sin embargo, el comportamiento del gas natural se puede tratar utilizando la regla de “proporción inversa”. Esto significa

07/05/11 13:41


Cap. 4

56 Teoría de surgencias

que si se duplica la presión, el gas se comprimirá a la mitad de su volumen original. Si se reduce la presión a la mitad, el gas se expandirá al doble de su volumen original. El gas también es más liviano que los líquidos. Puede haber una migración tanto si el pozo está cerrado como si no lo está. Aunque el gas se puede llegar a separar en burbujas más pequeñas, la mayoría de los estudios describen a la surgencia como una única burbuja de gas. Para un mejor control de las surgencias de gas es importante el entendimiento de las reglas generales

del comportamiento y características del gas.

Ley general de los gases La ley general de los gases indica que la presión en un gas está relacionada con el volumen que se le permite ocupar. Este enunciado se ve modificado cuando hay variaciones de temperatura, o cuando no se aplica a un gas ideal. La ley general de los gases es la siguiente:

P1 x V1 = P2 x V2 T1 X Z1 T2 x Z2 Donde :

P1 V1 T1 Z1 (P,V,T,Z)2

= = = = =

• Es importante saber el tipo de surgencia en el fondo del pozo

CAPITULO IV.indd 56

La presión absoluta original El volumen original La temperatura absoluta original La variación respecto de la compresibilidad del gas ideal en P1 y T1 Valores en cualquier otra condición

La ley general de los gases indica que si no se permite la expansión de un gas, la presión se mantiene igual, si se exceptúan las variaciones producidas por la temperatura y por el factor de compresibilidad (Z). En forma simplificada, esto significa que si una burbuja de gas llega a la superficie desde el fondo del pozo sin que se le permita expandirse, su presión será la misma que la que tenía en el fondo del pozo. Así, el gas presurizado puede presurizar la formación hasta el punto de que pueden ocurrir fallas en el equipo, fractura de la formación, o pérdida de circulación. Es por eso que no se puede controlar una surgencia (arremetida, influjo) de gas manteniendo constante el volumen de las piletas o bombeando un barril (0,159 m3) por cada barril (0,159 m3) que fluye del pozo. El efecto del factor (Z) y la variación respecto

de la compresibilidad del gas ideal, también ayuda a limitar la expansión. Este factor muestra cuánta resistencia a la compresión del gas hay a diferentes presiones. Por ejemplo, el metano se licua a aproximadamente 6000 psi (413,7 bar), y no se comprime mucho más allá de ese punto. Esto queda demostrado cuando se incluye el valor (Z) del metano en la ecuación. En la práctica, las presiones no son tan altas como se podría esperar, debido al efecto de la temperatura. Cuando el gas asciende, se enfría. Este enfriamiento se acentúa cuando se permite la expansión. A medida que el gas se enfría, la presión se reduce. Otro factor no incluido en la ley general de los gases es la solubilidad. Cuando un gas se disuelve en un fluido, se reduce el volumen del gas libre.

07/05/11 13:41


Por lo tanto, las presiones finales en superficie disminuyen. Si el gas sube a la superficie y se expande sin ningún control, ocupará tanto volumen en el espacio anular que impulsará grandes cantidades de fluido al exterior del pozo y reducirá la presión de fondo. Entre los extremos de no permitir ninguna expansión y permitir una expansión libre del gas, se han desarrollado métodos de control de pozo que permiten una expansión controlada.

Expansión de Gas Cuando penetra gas, su efecto en el pozo depende de cómo se lo maneje. Hay varias formas de abordar este problema. El manejo incorrecto de una surgencia de gas puede tener consecuencias peligrosas. Esto es un hecho evidente en toda la historia de la explotación petrolera. Aun en el presente existen muchas prácticas y puntos de vista diferentes acerca de como controlar un pozo. Los siguientes ejemplos muestran como actúa el gas en el

-4 0 PSI Presión de Superficie

pozo e indica la mejor solución para este problema. Por razones de simplicidad, se considerará al gas como una única burbuja, y no se tendrán en cuenta los efectos de temperatura, compresibilidad, tipo de fluido y solubilidad en los siguientes ejemplos:

Cap. 4

Teoría de surgencias 57

lumna de fluido es de 5200 psi (358,5 bar) y el volumen del gas es de 1 barril (0,159 m3).

Si se circula el gas hasta la mitad del pozo, la presión hidrostática sobre la burbuja de gas será de sólo 2600 psi (179,3 bar). Sin embargo, la presión de la burbuja de gas todavía Sin expansión será de 5200 psi (358,5 bar), de acuerdo a la Expansión descontrolada ley general de los gases. La presión anular en Expansión controlada la superficie será de 2600 psi (179,3 bar), que es la diferencia entre la presión de la burbuSin expansión ja de gas y la presión hidrostática sobre la En un pozo de 10.000 pies (3048 m) que con- misma. La presión de fondo de pozo será tiene fluido de 10 ppg (1198 g/l), se suabea igual a la presión de la burbuja más la pre(succiona, swab) un barril (0,159 m3) de gas sión anular de superficie, es decir, 7800 psi durante una conexión. El pozo se cierra, y se (537,8 bar). Cuando la burbuja llegue a la circula la burbuja hacia la superficie mante- superficie, la presión allí será de 5200 psi niendo constante el volumen en los tanques. (358,5 bar), mientras que la de fondo de En otras palabras, no se permite que el gas se pozo será de 10.400 psi (717,5 bar). Esto expanda. Por razones de simplicidad, no se tomarán en cuenta los efectos de la temperatura equivale a un fluido de 20 ppg (2396 g/l). y la compresibilidad, a pesar de que inciden En este caso, seguramente habrá pérdida de circulación antes de que la burbuja llegue a sobre la respuesta. la superficie. La presión de fondo de pozo que ejerce laCcoAPÍTULO 4

1300 PSI

2600 PSI

3900 PSI

5200 PSI

• Sin expansión

0 Pies 1 bbl

2,500 Pies

1 bbl

5,000 Pies

1 bbl

7,500 Pies

1 bbl

10,000 Pies Presión de Fondo

1 bbl

5200 PSI

6500 PSI

7800 PSI

9100 PSI

0 Barriles Ganados

0 Barriles Ganados

0 Barriles Ganados

0 Barriles Ganados

10400 PSI

Tanques

Sin expansión

Entre no permitir que el gas se expanda y permitir la libre expansión del gas, los procedimientos CAPITULO IV.inddde57 control se han desarrollado controlando la

0 Barriles Ganados

la burbuja de gas hacia la superficie (o es circulada hacia la superficie manteniendo el volumen de los tanques constante.) En otras palabras no se

07/05/11 13:41


Cap. 4

58 Teoría de surgencias

T EORÍA D E L AS S URGENCIAS

4-5

Hay dos lecciones a ser aprendidas del ejemplo de migración sin expansión: No trate de controlar un pozo con el método de volumen constante en superficie; y no permita que el pozo permanezca Del ejemplo sin expansión se pueden concerrado por mucho tiempo si las presiones continúan aumentando. Aumento de presiones probablemente cluir dos cosas: signifique que el gas está migrando hacia la superficie. Si la presión aumenta, utilizando métodos de 1. No se apropiados debe tratarende un pozo con vodesahogo el controlar estrangulador, mantenga lalumen presión de tubos constante. constante en los tanques

2. No se debe permitir el pozo permanezca EXPANSIÓN SIN Cque ONTROL cerrado por mucho tiempo si las presiones con-

Lo opuesto a no permitir que el gas se expanda tinúan subiendo. El aumento de la presión proes circularlo sin mantener contrapresión sobre él. Nuevamentesignifica un barrilque (0.159 es bablemente hay m³) gas de en gas ascenso. pistoneado hacia el pozo. Esta vez el pozo no es Si las presiones aumentan, se debe mantener la cerrado y se empieza a circular con las bombas la burbuja del constante pozo. De acuerdo conprocela presiónhacia de lafuera tubería mediante ley de los gases, cuando el gas alcanza la mitad dimientos con(0.318 el estrangudel pozo, seadecuados expande a de dospurga barriles m³.) Alador. tres cuartas partes del camino a superficie, el gas se expande a cuatro barriles (0.636 m³.) En la siguiente mitad desde ese punto hacia arriba, el gas se expande a ocho barriles (1.272 m³.) Una o dos preguntas deben hacerse en este momento: Si la burbuja está expandiéndose y desplazando fluido del pozo, ¿Cuanta presión hidrostática se Lo opuesto a no permitir la expansión del ha perdido?

Expansión descontrolada

0 PSI Presión de Superficie

0 PSI

0 Pies

2,500 Pies 5,000 Pies 7,500 Pies

1.3 bbl

10,000 Pies Presión de Fondo

1 bbl

5200 PSI

5197 PSI

0 Barriles Ganados

.3 Barriles Ganados

¿Ésta pérdida de presión hidrostática puede causar que el pozo fluya? En este momento probablemente esté entrando más gas en el pozo, expandiéndose, desplazando más fluido y gas es circularlo sinrápido. mantener permitiendo un flujo más El pozouna está contraen presión. Nuevamente, se succiona (pistocamino a un descontrol. Con expansión sin control, se dice un 90% la expansión gas ocurrirá nea,queswab) 1 debarril (0,159delm3) de gas al en pozo. el 10% Esta del tope del pozo. vez, no se lo cierra, y la bomba

Siempre se deben monitorear las presiones de cierre; estas pueden aumentar a medida comienza a circular la burbuja al exterior. De Presiones que elengas migra a través del fluido del pozo acuerdo a la ley general de los gases, cuan- aumento en un cuando éste está cerrado. La migración de EXPANSIÓN CONTROLADA cerrado do éste llega a la mitad del pozo, se expande pozo gas puede aumentar las presiones en el a Si 2 barriles (0,318 m3). Cuando recorre tres probablemente pozo hasta se bombea la burbuja de gas con expansión signifiquen que el llegar a la fractura de la formacuartas se partes camino, su volumen está migrando controlada, debe del permitir la expansión del gases de gasción o del equipamiento. Esto puede tener hacia la superficie. manteniendo presión de fondo igual o ligeramente 4 barrilesla(0,636 m3). como resultado un daño en la formación o superior que camino la presión de formación. debe A medio entre ese puntoSey la super- un reventón subterráneo. permitir el incremento del volumen en superficie. ficie, se expande a 8 barriles (1,272 m3). Cuando se utilizan los métodos de control normales A esta altura, presentanConcurrente), una o dos pre- Mantenga la presiones de la tubería o de la (Perforador, Espere se y Densifique, la burbuja se está expandiendo y barra de sondeo dentro de los parámetros se guntas: permite elsiretorno de mayor volumen que el bombeado, permitiendo fluido la expansión del gas.¿cuánta El está desplazando del pozo, establecidos durante la planificación (SIoperador estrangulador perdió? debe mantener una presióndelhidrostática Esta pérdida, DPP; estabilizada, o presiones calculadas), contrapresión que permita una suficiente expansión ¿puede hacer que el pozo comience a fluir? mediante la purga (alivio) de cantidades del gas de tal manera que la presión hidrostática este más momento, es posible más gas pequeñas de fluido con el estrangulador. en En el pozo la contrapresión tengaque un valor esté entrando pozo,deesté desplazando ligeramente superior en a la el presión formación. Los Esto permite una expansión controlada. La métodos de controlynormales permiten la expansión más fluido, esté impulsando el flujo del presión en la tubería es el mejor indicador controlada del gas que está siendo bombeado la pozo más velozmente. El pozo está acamino de los cambios de la presión en el fondo, superficie. (vea el ejemplo en la página siguiente) al reventón. porque contiene un fluido consistente (Verificable), sin contaminación, como ocurre en el espacio anular del pozo. Si no se dispone de presión de tubería (mecha o broca, 0 PSI 0 PSI 0 PSI tubería afuera del pozo, etc.) debe emplearse la presión del revestidor (casing) hasta que se resuelva el problema. Se debe tener en cuenta que si se desea mantener cons350 bbl tante la presión en el revestidor (casing), se 4 bbl deberá aliviar (purgar) un cierto volumen de fluido del pozo. Este volumen debe ser me2 bbl dido cuidadosamente, dado que este fluido estaba contribuyendo a la presión hidrostática. Se debe permitir el aumento de la presión en el revestidor (casing) para compensar esta pérdida. Las siguientes ecuaciones 5170 PSI 5190 PSI ? PSI servirán para resolver problemas de migración de gas y de alivio de presión.

Tanques

• Expansión descontrolada

CAPITULO IV.indd 58

Migración de Gas

1 Barriles Ganados

3+ Barriles Ganados

350+ Barriles Ganados

• Problema 1

Expansión de gas no controlada

Utilice la siguiene i nformación para calcular la pérdida de presión hidrostática. Mientras se mantenía la presión de superficie en los niveles apropiados, se observó

07/05/11 13:41


Cap. 4

Teoría de surgencias 59

un incremento de 6 barriles (0,954 m3) en el tanque de maniobra (trip tank). ¿Cuánta presión hidrostática se perdió? El peso del fluido es de 13,0 lpg (1557 g/l) y el pozo tiene un diámetro de 9 5/8” (244 mm), y con tubería de perforación de 4 ½” (114 mm) (capacidad anular 0,070 bbls/pie [36,52 l/m] )

• Se debe evitar una migracion sin control de la surgencia

Pérdida de Presión Hidrostática = [barriles ganados ÷ capacidad anular] x (Factor de conversión x Densidad del fluido)

• Problema 2 Utilice la siguiente información para calcular la presión que se necesitará para reemplazar la presión hidrostática de un fluido a medida que se alivia (purga) presión del pozo. Se está controlando una migración

ascendente de gas en un pozo de 9 5/8” (244,5 mm) con tuberia de perforación de 4 ½” (114 mm) (capacidad anular de 0,070 bbls/pie [36,51 l/m]). Se aliviaron (purgaron) 10 barriles (1,59 m3) de fluido de 13,0 lpg (1557 g/l).

Pérdida de Presión Hidrostática = [barriles ganados ÷ capacidad anular] x(Factor de conversión x Densidad del fluido

Presión máxima estimada de una surgencia en superficie La máxima presión de superficie estimada que puede esperarse de una surgencia (fluencia, amago, kick, aporte) es casi imposible de determinar, especialmente si se hace un mal manejo del control de la surgencia, precisamente porque la presión se regula con la bomba y con el estrangulador. Si el fluido de la surgencia es gas, y

CAPITULO IV.indd 59

se le permite migrar a la superficie sin liberar presión, la presión de superficie puede alcanzar entre el cincuenta y el noventa por ciento de la presión de la formación que produce el gas (siempre que nada falle pozo abajo o en la superficie). Tanto la solubilidad del fluido del influjo en el sistema de lodo, como la temperatura reducen el tamaño de la surgencia y, por ende, la presión. La composición de la surgencia (arremetida, influjo), solubilidad del lodo y el tamaño exacto de la surgencia no se co-

07/05/11 13:41


Cap. 4

60 Teoría de surgencias

T EORÍA D E L AS S URGENCIAS

nocen con exactitud. En líneas generales, la presión máxima de superficie de una surgencia de gas controlada con el Método del Perforador será mayor que usando el método de Espere y Densifique. A su vez, ésta será algo mayor que la presión de cierre original de la tuberia. La presión máxima obtenida por el método Concurrente estará en un punto intermedio del método del Perforador y Espere y Densifique.

Efectos de la posición de la surgencia Evitar la pérdida de circulación, en control de pozos, es una preocupación fundamental. Durante una surgencia (aporte, amago, kick, fluencia), la presión en cualquier zona débil del pozo es igual a la presión hidrostática por encima del punto mas la presión del revestidor (casing) en la superficie. La zona débil del pozo se encuentra cerca del zapato del revestidor (casing). Si se procede a mantener la presión constante en el fondo del pozo (ya sea cuando se circula una surgencia o cuando se permite que migre el gas) las presiones sobre la zona débil aumentarán sólo hasta que el gas llegue a dicho punto. Cuando el fluido de la surgencia sobrepasa este punto, la presión allí se reduce porque la columna que está por encima generalmente pesa menos, a menos que se trate de agua salada. Si se mantienen presión de fondo y densidad de fluido constante por debajo del punto débil, la presión allí se mantendrá constante a medida que el gas circula hacia la superficie. Si se circula fluido de control por el espacio anular, la presión en el punto débil disminuirá a medida que se circula gas desde allí a la superficie. Si el fluido de control se circula hasta el punto débil y por encima

CAPITULO IV.indd 60

4-9

en superficie. Aumento de la densidad del w Procedimientos inadecuados de circulación fluido en el pozo antes de circular podría ayudar después de haber cerrado el pozo. a minimizar la presión del casing en superficie. w Relación de presión en tubos versus emboladas w La migración de gas mientras el pozo está cerrado en la bomba (caudal de circulación) inadecuado. puede aumentar las presiones de superficie w Gas o lodo saliendo a través del estrangulador. Si la presión de acercándolas a la presión de formación. w Error humano - respuesta incorrecta a problemas fondo permanece wdel Losmismo, márgenes ydeelseguridad y la densidad que eltales pozo reciba más pesadoconstante, sin el gas no ha llegado a la super- mecánicos como lavadoel en fluido los tubos, adicional en el peso del fluido de control taponamientos, etc. peligro de pérduda perderlo. ficie, la presión aumentará levemente. Esta durante las operaciones de control pueden de circulación es afirmación espresiones válida de aun cuando la presión causar mayores circulación. reducido después

que se ha figura ORTES DEsiguiente GAS ilustra este importante de superficie del revestidor (casing) conti- CLa la aspecto para la comprensión de los bombeado pronúeMen aumento hasta que el gas llegue a la surgencia hacia la AS DE UNA SURGENCIA Cortes de gas en el fluido, aunque sean blemas de control de pozos. Una vez tubería que de superficie. Se debe recordar que es la suma aparentemente severos, crean solamente una pequeña revestimiento. Si no se mantiene una presión de fondo se desplaza por bombeo una surgencia al reducción en la presión de fondo del pozo. Un de las presiones contra el punto débil, y no constante apropiada cuando se circula un influjo influjointerior pequeño del fondo del pozo puede cortar del casing, se reduce el peligro de solamente la presión que se advierte hacia fuera, puede ocurrir una segunda surgencia. en la severamente el fluido en la superficie debido a la pérdida de circulación porque presión en superficie, lo que provoca lasdefracturas de Después de haber circulado el fluido control naturaleza compresible del gas que causa una la gran hasta la superficie, la bomba debe ser detenida el zapato del casing se estabiliza o dismiexpansión cerca de la superficie. formación. y el pozo cerrado. Si se observa presión en el Cuando se circula una pequeña cantidad de nuye. casing, hay una posibilidad que haya ocurrido una

gas hasta la mitad del pozo, la presión hidrostática segunda surgencia.comprender Una segunda otro circulación es a básidel fluido será dividida. El volumen de gas se Es necesario aspecto veces necesaria para desplazar un influjo fuera del duplicara, pero prácticamente no tendrá efecto co en cuanto a las presiones en la boca del pozo debido a desplazamiento ineficiente y por sobre la columna total de fluido. Cuando el gas pozo:delacanalización ecuacióndeldel fluido denoahogo efecto influjo. Esto debe sermuesalcance la mitad superior, el gas se duplicará otra vez, confundido un segundo la influjo. pero suElefecto en elmás fondoimportante aun no será significativo. tra comocon reemplazar presión de cierre en factor a recordar acerca Las principales causas de surgencias secundarias Cada vez que el gas es circulado a la otra mitad superficie por el empleo de mayor densidad del tamaño (volumen) de una surgencia son:

Presiones de surgencia

de fluido en el pozo. Esto significa que, si es posible controlar por cierre una surgencia sin perder retorno, también es posible

(arremetida, influjo) es el siguiente: mientras más se tarde en advertirla y en proceder a controlarla, más difícil resultará contro-

Effects of Kick Position

0 0

1600

420

449

477

481

3020

3048

3077

3059

Efecto de la posición de la surgencia

• Efecto de la presión del influjo en el zapato del revestidor larlo. A mayor volumen de de la surgencia (arremetida, influjo), mayor presión en el revestidor (casing). Existen algunas reglas generales para determinar la presión máxima resultante a esperar:

2. Las presiones aumentan acorde a la profundi-

1. Las presiones aumentan acorde a la magnitud y

4. Las presiones son más bajas con el agua salada

el tamaño de la surgencia..

y más altas con el gas.

dad del pozo. 3. Las presiones aumentan acorde a la densidad del fluido.

07/05/11 13:41


5. El método para controlar el pozo afecta la presión de superficie. Aumentar la densidad del lodo antes de circular genera la presión de superficie más baja. 6. La migración de gas cuando el pozo está cerrado puede aumentar la presión de superficie, aproximándola a la de formación. 7. Los márgenes de seguridad y el peso adicional del fluido durante operaciones de control pueden inducir presiones de circulación más altas.

Surgencias múltiples Si no se mantiene la presión de fondo adecuada durante la circulación hacia afuera del pozo (aporte, amago, fluencia, kick), puede producirse una nueva surgencia. Luego de circular el fluido de control a la superficie, se debe parar la bomba y se debe cerrar el pozo nuevamente. Si se detecta presión en el revestidor (casing), existe la posibilidad de que haya ocurrido una nueva surgencia (arremetida, influjo). A veces se requiere una segunda circulación para eliminar la surgencia, debido a un desplazamiento ineficiente por fluido del pozo y la canalización de la surgencia. No se debe confundir este episodio con una nueva surgencia. Las principales causas de surgencias secundarias: 1. Procedimientos inadecuados al inicio de las operaciones de control, luego del cierre. 2. Presión de tubería inadecuada, en relación con las emboladas (estroques). 3. Gas o lodo que “golpean” al estrangulador. 4. Errores humanos: reacción incorrecta a los problemas mecánicos, tales como lavaduras, taponamientos, etc.

CAPITULO IV.indd 61

Surgencias de gas con fluidos base petróleo El comportamiento de una surgencia de gas en estas circunstancias es diferente al que se tiene con los lodos de base agua. El gas que ingresa a un pozo que está con lodo base petróleo se disuelve. Se estima que entre el 60 y el 70 % del gas que entra en un pozo pasa a solución. En consecuencia, se presentan varios problemas: Es más difícil advertir una surgencia en lodos base petróleo. Con fluidos de base agua, el incremento en los tanques refleja el tamaño de la surgencia de gas. Por ejemplo, un incremento en los tanques de 10 barriles (1,59 m3) al cierre de pozo corresponderá a una surgencia (arremetida, influjo) de gas de 10 barriles (1,59m3). Con un fluido de base petróleo, la misma surgencia sólo causará un incremento en los tanques de 2 a 3 barriles (de 0,318 a 0,477 m3). Esto puede ocultar la gravedad de la surgencia. El gas en solución no migra, y presenta la apariencia de una surgencia líquida. Si se está utilizando fluido de base petróleo, no se debe asumir que la surgencia es de petróleo o de agua salada. La surgencia se expandirá durante la circulación solamente cuando se esté aproximando a la superficie. Cuando el gas sale de solución, se expande con mayor rapidez. Si se está circulando el pozo, el resultado será una descarga repentina del fluido que está encima del gas a medida que éste se expanda. Si se está circulando la surgencia con el estrangulador, esta rápida expansión requerirá ajustes del mismo para mantener constante la presión de fondo. El operador del estrangulador debe anticipar el cambio de líquido a gas a medida que la surgencia se aproxima a la superficie, y debe estar preparado para realizar los ajustes necesarios.

Cap. 4

Teoría de surgencias 61

Cortes de gas El corte del lodo con gas (gasificación del lodo), aunque en apariencia puede ser grave, sólo reduce levemente la presión de fondo. La naturaleza compresible del gas origina una gran expansión cerca de la superficie. Una surgencia reducida del fondo del pozo puede cortar severamente al lodo hacia la superficie por la compresibilidad del gas. Cuando se circula una pequeña cantidad de gas hasta la mitad del pozo, la presión hidrostática del fluido se reduce a la mitad. El volumen del gas se duplicará, pero casi no afectará la presión de la columna total. Cuando el gas circula otro trecho equivalente, el volumen se duplica nuevamente, sin afectar todavía la presión de fondo. Cada vez que el gas circula un medio trecho a la superficie desde el último punto alcanzado, su volumen se duplica. Cuando se acerca a la superficie, los tramos se hacen cada vez más cortos, lo que tiene como resultado un rápido aumento del volumen del gas. El efecto total puede ser una severa gasificación del fluido en la superficie, pero los efectos en el fondo son casi imperceptibles. Por ejemplo, en un pozo de 20.000 pies (6096 m), con un fluido de 18 lpg (2157 g/l), la presión de fondo es más de 18.000 psi (1241 bar). Si la gasificación del lodo en la superficie da como resultado un fluido de 9 lpg (1078 g/l), la presión de fondo puede reducirse en 50 a 100 psi (3,4 a 6,9 bar). Esto depende del tipo/tipos de gas Esta reducción por lo general no provoca una surgencia, pero el lodo gasificado advierte sobre la existencia de un problema real o de uno en potencia.

Comportamiento y solubilidad del gas El comportamiento y la solubilidad de dife-

07/05/11 13:41


Cap. 4

62 Teoría de surgencias

rentes gases en fluidos es un tema complejo. Para abordar los aspectos específicos de la solubilidad y el comportamiento de un influjo de gas, es necesario tener en cuenta numerosos factores, tales como tipo de lodo, presión, temperatura, pH, tipos de gases y proporciones encontradas, así como el tiempo durante el cual un volumen de fluido queda expuesto a un volumen de gas. Sin embargo, si el análisis se limita a tipos generales de lodo (aquellos a base de agua, de petróleo, o de petróleo sintético) y un único gas de tipo común (metano, H2S, o CO2), se pueden establecer parámetros generales. 1. Si se ejerce suficiente presión, se puede comprimir el gas hasta la fase de líquido. Si ocurre una surgencia de gas líquido, el fluido del influjo migrará muy lentamente, si es que

lo hace, y no se expandirá en forma apreciable hasta que se lo circule hasta un punto en que el gas deje de ser líquido. Una vez que se transforma en burbuja, se expandirá rápidamente hasta alcanzar el volumen que corresponde. 2. En general, tanto en los lodos de base agua como en los lodos de base petróleo, la solubilidad aumenta si la presión se mantiene constante y la temperatura aumenta, y más aún si se mantiene constante la temperatura y se aumenta la presión. 3. La alcalinidad afecta la solubilidad en los fluidos de base agua. Los gases corrosivos (H2S y CO2) son más solubles en fluidos de mayor pH. 4. El metano y el sulfuro de hidrógeno son mucho más solubles en soluciones de base petróleo que en soluciones de base agua. 5. Los cambios en las condiciones (por Ej., la presión) pueden hacer que el gas se desprenda

de la solución repentinamente, lo cual resultará en una expansión inesperada que puede provocar la expulsión de fluido desde ese punto hacia arriba.

RESUMEN Para evitar que las surgencias (arremetidas, influjos) se conviertan en reventones (blowout), debe conocerse su comportamiento y sus efectos. Las surgencias de líquidos y de gas actúan de manera diferente. Se debe permitir la expansión del gas, en su mayor parte cerca de la superficie. Si no hay expansión, o si no se la controla, se presentarán problemas que pueden desencadenar un reventón (Blowout). Se debe tener en cuenta que el tamaño de las surgencia (arremetida, influjo) es directamente proporcional a la falta de estado de alerta del personal de turno. Las surgencias (arremetidas, influjos) grandes generan presiones más altas, y pueden afectar el procedimiento de controlar el pozo. Se debe recordar que el gas migra pozo arriba, por lo que se deben controlar las presiones de cierre, y no se debe cerrar el pozo por períodos prolongados. Se debe permitir la expansión mediante purga hasta que se comience a controlar el pozo. Si se utilizan fluidos de base petróleo o de petróleo sintético, el influjo de gas es más difícil de detectar, debido a que gran parte de la surgencia (arremetida, influjo) entra en solución en el lodo. Se deben hacer controles de flujo más prolongados cuando se deja de perforar que cuando se utilizan lodos a base de agua. Se deben ajustar las alarmas de los tanques de lodo con la máxima sensibilidad posible, y asumir que un incremento en los tanques es una surgencia, hasta que se haya demostrado lo contrario.

• Cortes de Gas

CAPITULO IV.indd 62

07/05/11 13:41


CAPITULO V.indd 63

07/05/11 13:27


Cap. 5

64 Procedimientos

Procedimientos INTRODUCCIÓN

Este capítulo abarca varios procedimientos y temas con sus correspondientes ejemplos. Se notará que sólo abarca aspectos generales y no temas específicos. Los procedimientos para un caso real se deben de ser escritos en cada pozo y de acuerdo al tipo de equipo disponible y operación. Las tareas asignadas al personal pueden variar de acuerdo a numerosos factores y detallarse, sobre la base del tipo de operación.

Cierre de pozo

4. Permitir el registro de las presiones de cierre:

Una vez detectada la surgencia (arremetida, influjo), el pozo debe controlarse siguiendo los procedimientos adecuados. Los procedimientos de cierre de pozo se basan en el sentido común; el problema son las personas. En situaciones de emergencia debe reinar un estricto control y disciplina en el equipo. Los ejercicios de simulacro de surgencia, la planificación de procedimientos y la estricta supervisión son las claves para un control de pozo exitoso. Una vez que sea detectada la surgencia, debe cerrarse el pozo tan pronto como sea posible. Los procedimientos de cierre de pozo están destinados a:

(Presión de cierre en el revestidor).

1. Proteger al personal y equipo. 2. Detener el ingreso de fluido de formación hacia del pozo. 3. Brindar la oportunidad de organizar el procedimiento para controlar el pozo.

CAPITULO V.indd 64

SIDPP (Presión de cierre en la tubería) y SICP.

No existen “surgencias pequeñas” o “surgencia leves”. Cualquiera de ellas puede derivar en un reventón (blowout). Todo ingreso de fluido debe considerarse como un reventón (surgencia) en potencia. En caso de existir duda si el pozo está surgiendo, éste debe cerrarse. Los procedimientos de cierre de pozo podrán variar de acuerdo con la política de la compañía, tipo de equipo y personal asignado. No obstante, los principios básicos para el cierre de un pozo son comunes a todos. Debe cerrarse el preventor para detener la surgencia. Hay discusiones respecto de qué método es el más apropiado: cierre duro o blando, o una modificación de ambos. No es la intención de este manual recomendar uno u otro por cuanto todos los pozos son diferentes y, en consecuencia, los procedimientos deberán decidirse, informarse, conocerse y prac-

• La deteccion rapida puede evitar reventones ticarse según el pozo o actividad en cuestión.

Procedimientos de verificación (chequeo) de flujo La verificación de flujo es el proceso por el cual se observa el pozo, estando las bombas de lodo apagadas, para determinar la existencia de de una surgencia (arremetida, influjo). La verificación de flujo se efectúa a discreción del perforador en base a los cambios observados de los parámetros de perforación (Ej. Velocidad de penetración (ROP), caudal, incremento en nivel de tanques de lodo, etc.), por política de la compañía (Ej. momentos durante la extracción de tubería tales como antes de empezar a sacar, al llegar al zapato del revestidor (casing) y antes de extraer los drill collars) o a pedido del representante de la compañía operadora, jefe de pozo, encargado de control de lodo (Mud Logging) u otros miembros del personal de turno que detectaran indicios de influjo. La profundidad, el tipo de fluido, la permeabilidad de la formación, el grado

07/05/11 13:27


Cap. 5

Procedimientos 65

de desbalance y otros factores influyen en la frecuencia de verificación. La verificación del flujo deberá prolongarse lo suficiente como para asegurarse, que no haya duda, si el pozo está estático o fluyendo. Las verificaciones de flujo podrán efectuarse por observación directa, mediante equipo sensor de flujo o mediante control volumétrico. Una vez determinado que el pozo está en surgencia, deberán iniciarse de inmediato los procesos de cierre de pozo.

VERIFICACIÓN DE FLUJO DURANTE LA PERFORACIÓN

VERIFICACIÓN DE FLUJO DURANTE LA BA-

1. Alertar al personal de turno

1. Alertar al personal de turno

2. Detener la rotación

2. Colocar las cuñas de modo que la última unión

3. Levantar el vástago hasta que la unión de la herramienta quede 3 pies sobre el piso de

JADA O SACADA DE TUBERIA

de la herramienta quede a nivel (3 pies) normal

perforación

de trabajo sobre el nivel del piso de perforación.

4. Parar las bombas

3. Colocar la válvula de seguridad de apertura

5. Observar si hay flujo en el pozo

plena en la posición de abierta. 4. Observar si hay flujo en el pozo Nota: Realizar la verificación de flujo antes de ex-

Cierre con tubería en el fondo del pozo A continuación, se detallan los procedimientos de cierre de pozo a seguir en caso de verificar la presencia la una surgencia (arremetida, influjo) durante la perforación

CIERRE MODIFICADO (ESTRANGULADOR CERRADO)

traer el Conjunto de fondo de pozo (BHA)

1. Cerrar el (BOP) designado

P ROCEDIMIENTOS

2. Abrir la válvula de la línea del estrangulador

Cierre Duro

del conjunto de BOPs (HCR) 3. Notificar al personal de la compañía operado-

2

ra.

CIERRE BLANDO (ESTRANGULADOR ABIERTO) 1. Abrir la válvula de la línea del estrangulador del conjunto de BOPs (HCR)

Cerrar

Cerrar

3 Monitor & Controlar y registrar

Abrir 1

Pozo Cerrado

4. Leer y registrar SIDPP y SICP cada minuto. Cierre Modificado

CIERRE DURO (ESTRANGULADOR CERRADO)

1

3. Cerrar el estrangulador verificando que la pre-

1. Abrir la válvula de la línea del estrangulador

sión no exceda el límite que el revestidor puede

del (BOP)

soportar

2. Cerrar el (BOP) designado

4. Notificar al personal de la compañía operadora

3. Notificar al personal de la compañía operadora

5. Leer y registrar SIDPP, SICP cada minuto

4. Leer y registrar SIDPP y SICP cada minuto

Cerrar

Abrir 2

2. Cerrar el (BOP) designado

Cerrar

Cerrado

Cerrado

Los pro de de per gen cam •P per •P •G • Le p

3 Controlar y registrar

Abierto

Cierre Blando 2

Cerrar

Abrir 1

Cerrar mientras se controla la presión

3

4 Una vez que se cierra el estrangulador, controlar y registrar

• Cierre con tuberia CIERRE DURO CIERRE MODIFICADO en el fondo (ESTRANGULADOR CERRADO) (ESTRANGULADOR CERRADO) 1. Abra la válvula de línea del conjunto bop (la hcr) 2. Cierre el preventor de reventones designado 3. Notifique al personal de la compañía operadora. 4. Lea y registre la presión de cierre en tubería de perforación (sidpp) y presión de cierre en tubería de revestimniento (sicp) cada minuto

CAPITULO V.indd 65

Procedimientos De Cierre Con La Tubería En El Fondo

1. Cierre el preventor de reventones designado 2. Abra la válvula de la línea del estrangulador del conjunto BOP (la HCR) 3. Notifique al personal de la compañía operadora. 4. Lea y registre la presión de cierre de tubería de perforación (SIDPP) y presión de cierre en tubería de revestimiento (SICP) cada minuto

CIERRE BLANDO

(ESTRANGULADOR ABIERTO) 1. Abra la válvula de línea del conjunto bop (la hcr) 2. Cierre el preventor de reventones designado 3. Notifique al personal de la compañía operadora. 4. Lea y registre la presión de cierre en tubería de perforación (sidpp) y presión de cierre en tubería de revestimniento (sicp) cada minuto

07/05/11 13:27


Cap. 5

66 Procedimientos

CIERRE BLANDO (ESTRANGULADOR ABIERTO)

Cierre del pozo al bajar o sacar tuberia

1. Instalar la válvula de seguridad de apertura

A continuación, se detallan los procedimientos de cierre de pozo a seguir en caso de detectar una surgencia durante un viaje de tuberia:

plena en posición abierta. Cerrar la válvula 2. Abrir la válvula de la línea del estrangulador del conjunto de BOPs (HCR) 3. Cerrar el (BOP) designado 4. Cerrar el estrangulador verificando que la presión no exceda el límite que el revestidor puede soportar.

1. Instalar la válvula de seguridad de apertura

CIERRE MODIFICADO (ESTRANGULADOR CERRADO) 1. Instalar la válvula de seguridad de apertura plena en posición abierta. Cerrar la válvula.

5. Notificar al personal de la compañía operado-

plena en posición abierta. Cerrar la válvula

ra.

2. Abrir la válvula de la línea del estrangulador

6. Levantar y enrroscar el vástago o cabeza de

del conjunto de BOPs (HCR)

del (BOP)

circulación, abrir la válvula de seguridad de aper-

3. Cerrar el (BOP) designado

4. Notificar al personal de la compañía operado-

4. Notificar al personal de la compañía operado-

ra.

ra.

5. Levantar y enroscar el vástago o cabeza de cir-

la válvula de seguridad

5. Levantar y enrroscar el vástago o cabeza de

culación, abrir la válvula de seguridad de aper-

7. Leer y registrar SIDPP y SICP cada minuto

circulación, abrir la válvula de seguridad de aper-

tura plena. Si no se tiene una válvula de retención instalada en la tubería, asegurarse de que el equipo de superficie esté lleno antes de abrir

C APÍTULO 5 Procedimientos de cierre, durante la bajada o sacada de la tubería

emas con adores de erficie (Top tilizan una de segure apertura na (FOSV) erada por emoto que mpre está cada en el o rotor de superficie.

CIERRE DURO (ESTRANGULADOR CERRADO)

1

3

Cerrado

Cierre Duro

Cerrado 4 Monitorear y Anotar

Cerrar el Pozo

Open 2

tura plena Si no se tiene una válvula de retención instalada en la tubería, asegurarse de que el

2. Cerrar el (BOP) designado 3. Abrir la válvula de la línea del estrangulador

tura plena. Si no se tiene una válvula de retención instalada en la tubería, asegurarse de que el equipo de superficie esté lleno antes de abrir la válvula de seguridad

equipo de superficie esté lleno antes de abrir la

6. Leer y registrar SIDPP (PCTP) Y SICP (PCIR)

válvula de seguridad

cada minuto

6. Leer y registrar SIDPP y SICP cada minuto 1

2

Cerrado

Cierre Modificado Cerrado

Cerrado

Abierto 3

1

Cerrado

Abierto

Cierre Blando Cerrar Mientras Se Monitorear La Presión

3

Close

Abierto 2

4 Monitorear y Anotar

4

• CIERRE DURANTE LA BAJADA CON ROTOR DE SUPERFICIE (TOP DRIVE)

5 Una Ves Que El Choke Fue Cerrado Monitorear Y Anotar

• Cierre durante un viaje de Tuberia PROCEDIMIENTOS DE CIERRE MIENTRAS SUBE O BAJA LA COLUMNA La ilustración de arriba y el cuadro en la página siguiente, asumen ambos que una surgencia se ha notado durante una maniobra , en la secuencia de control de flujo y se requiere cerrar el pozo.

CAPITULO V.indd 66

Modificaciones a los procedimientos de cierre

MODIFICACIONES A LOS PROCEDIMIENTOS DE CIERRE

El vástago (“kelly”) no se usa en taladros (equipos)que están equipados con rotor superficial (TOP DRIVE) Una vez cerrado el pozo, se debe instalar una tuberia de per-

foracion corta (pup joint) o una tuberia de perforacion común entre el rotor de superficie (top drive) y la válvula de seguridad de apertura plena, y luego abrir la válvula. Si el flujo que sale a través de la tubería impide la instalación de la válvula de seguridad, el rotor de superficie se podría enrroscar directamente a la tuberia en la boca de pozo porque en el top ride esté incorporada una válvula de seguridad.

Bajo determinadas circunstancias, se necesitarán hacer modificaciones a los procedimientos estándar de cierre. Se dan a continuación ejemplos de algunas de estas circunstancias.

07/05/11 13:27


Procedimientos de espaciamiento y suspensión No es lo ideal cerrar una válvula del preventor de surgencias (BOP) alrededor de una junta de herramienta (unión , cupla o conexión). Para evitar esto, es necesario conocer la distancia desde el piso del equipo hasta cada uno de los preventores que podrían cerrarse. Asimismo, debe conocerse el largo promedio de los tubos. El perforador y el personal deben conocer el largo necesario aproximado de la tubería que debe salir de la mesa rotaria para evitar que el preventor anular y las esclusas (rams) se cierren alrededor de la junta ( unión, cupla, conexión) de la herramienta. Una recomendación práctica es que esta dimensión debe ser de 3 pies sobre la mesa o piso de perforación. Deben utilizarse largos exactos si se necesita dejar colgada la tubería.

• Conjunto de preventores (BOP) Submarinos El espaciamiento en operaciones desde unidades flotantes puede presentar más de un problema. Las grandes profundidades de agua, y el movimiento del mar complican el espaciamiento y las tareas de colgar tuberia, especialmente, porque muchos sistemas de preventores (BOP) submarinos son más largos que la longitud promedio de la tubería utilizada. Es fundamental la medición precisa de cada tubo y tiro (stand, pareja, eslinga, parada). En general, el preventor (PDS; BOP) anular superior se utiliza para cerrar el pozo. Una vez cerrado, si no se conoce el espacio exacto debido al movimiento, o cualquiera de los factores antes mencionados, se debe extraer la tubería lentamente, verificando el indicador de peso y el medidor de caudal del acumulador. El peso sufrirá un leve

CAPITULO V.indd 67

Cap. 5

Procedimientos 67

incremento a medida que se extrae la tuberia a través del empaque anular, y una vez atravesado el anular requerirá de una mayor cantidad de fluido hidráulico para mantener la presión de cierre contra el cuerpo de la tubería. A continuación, podrá calcularse el espaciamiento. Una vez verificado el espaciamiento, cerrar las esclusas (rams); realizar el proceso de colgar tuberiautilizando el compensador de aparejo y cerrar los seguros de cierre de esclusa (ram). De ser posible, aliviar la presión atrapada entre la el RAM cerrado y el empaque anular, y luego abrir el preventor (BOP) anular.

Cierre sobre drill collars Uno de los momentos más críticos al cerrar un pozo es cuando se extraen los drill collars a través de la rotaria. Se utiliza por lo general el preventor (BOP) anular, sin embargo, deben resolverse las complicaciones que pueden presentarse en el proceso de cierre, tales como drill collars con espiral, ausencia de válvula de contrapresión o válvula flotadora interior, y la probabilidad de que el influjo esté cerca de la superficie. A menudo, los drill collars tienen otro tipo de rosca; por eso debe contarse con la conexión (adaptadora) apropiada, enrroscada a una válvula de seguridad de apertura plena y lista para su instalación. El método para levantar y enrroscar este conjunto deberá planificarse. Se deberá discutir un plan de acción y responder una serie de preguntas, tales como: a.¿Es más seguro extraer los drill collars remanentes en el pozo o instalar el conjunto de válvula de seguridad/reducción? b. Al cerrar el pozo, si los drill collars son

• Bajada de casing de 18 pulgadas

sacados del pozo, se usará un estrangulador para aliviar la presión por debajo del anular?. (Recordemos que esta acción puede permitir que entre mas fluido de formación al pozo) c .Si a los drill collars se les tiene que dejar caer, dentro del pozo, ¿cómo se procedería? Una consideración importante respecto de cualquier maniobra de bajada o sacada de tuberia es la ubicación de los drill collars en la torre. Los drill collars deberán apoyarse de modo de no obstruir a la tubería, en caso de tener que volver a bajarse éstas al pozo.

Cierre durante la bajada de casing El objetivo principal en una secuencia de cierre del pozo es siempre cerrar primero el

07/05/11 13:27


Cap. 5

68 Procedimientos

paso de flujo de menor tamaño y más fácil de cerrar. El diámetro interno de una tuberia o drill collars es, típicamente de menor diámetro comparativamente con el espacio anular y, en consecuencia, se cierran en primer lugar. Ocurre lo contrario cuando se está revistiendo el pozo, donde el espacio anular debe ser cerrado primero. Antes de bajar casing (revestimiento), los preventores (PDS; BOP) deben equiparse con esclusas (rams) de revestidor (casing) y luego someterse a una prueba de presión. Deberá disponerse de una cabeza de circulación enrroscada a una válvula de alta presión/bajo torque en el piso del equipo. Este conjunto deberá instalarse de inmediato luego de cerrar los preventores (BOP) en caso que falle el collar flotador. Los equipos montados en unidades flotantes deberán contar con un adaptador desde el revestidor (casing) a la tuberia de perforación para permitir que la columna de revestimiento (casing) pueda quedar colgada en los preventores (BOP) de ser necesario. Deberá verificarse la presión de cierre en los preventores (BOP) anulares respecto de la presión de colapso del revestidor (casing) y realizar los ajustes que sean necesarios. Una alternativa a este último en equipos de preventores (BOP) de superficie es posicionar un caño frente al anular, aliviar (purgar) toda la presión con el regulador de presión del anular e ir incrementando, en forma gradual, la presión de a 100 psi (6,9 bar) por vez hasta lograr el cierre alrededor de la tuberia. A partir de ese momento, 100 - 200 psi (6,9 - 13,8 bar) adicionales serían suficientes para formar un sello. Una vez más, antes de agregar presión de “sellado”, verificar que no ocurra un colapso. Si se necesitara presión adicional para obtener un “sellado”, debería ajustarse una vez cerrado.

CAPITULO V.indd 68

Cierre sobre cables de perfilaje

sello de alta presión contra grasa que se inyecta

En operaciones con cables de perfilaje (toma de registros eléctricos) por lo general se emplea un lubricador ante la posibilidad de presión en superficie durante la operación. El conjunto del lubricador consiste en una caja prensaestopa (caja de engrasado), inyectores de grasa, extensiones o tubos del lubricador, preventor (BOP) para cable de perfilaje y una válvula (alta presión/ bajo torque) de alivio (purga) o de bombeo. El equipo puede ser conectado de diversas formas, dependiendo de su aplicación. El equipo puede ser:

trenzado.

1. Montado a un preventor anular 2. Asegurados dentro del preventor anular o de preventores tipo RAM. 3. Conectados a la brida superior (válvula coro-

entre los dos preventores (BOP) cerrados, para formar un sello de grasa viscosa sobre el cable 4. Notificar a los supervisores que se ha cerrado el pozo. 5. En caso de ser necesario se cortaría el cable

(deben

preverse

los

medios

para

hacerlo). Esto podrá efectuarse con un corta cables hidráulico común accionado por una bomba hidráulica manual (disponible en el piso de trabajo del equipo) o por el empleo de esclusas (rams) de corte o de corte y cierre total instaladas en el preventor (BOP). No se deben utilizar las válvulas de seguridad (Ej. válvula de seguridad de apertura plena o una válvula maestra) porque no están diseñados para este tipo de trabajos.

na) en un árbol de producción. En caso de detectar una surgencia (arremetida , influjo) durante una actividad de registros eléctricos (perfilaje): 1. Notificar al operador de cables de perfilaje que detenga la operación. 2. Por lo general, el perforador cierra la válvula de alivio (purga) o bombeo. 3. Los (BOP) para cable de perfilaje se cierran en forma manual o mediante bomba hidráulica manual. El perforador deberá designar operarios de boca de pozo para llevar a cabo esta tarea. Debe tomarse en cuenta que pueden utilizarse dos preventores (BOP) tipo RAM para cable de perfilaje, preventor inferior de forma invertida. El preventor (BOP) inferior se utiliza aquí como un

• Perfilaje de un pozo

07/05/11 13:27


Surgencias cuando se ha retirado la tubería fuera del pozo Cuando se detectan surgencia (arremetidas, influjos) en esta etapa, debe tomarse de inmediato la decisión de cerrar el pozo y recurrir a técnicas volumétricas para su control o cerrarlo y utilizar técnicas de bajada de tubería contra presión, o bien intentar bajar algunos parejas de tubería dentro del pozo antes de cerrarlo. Si el pozo no está fluyendo en forma importante, y el peligro de gas en superficie es mínimo, deberá considerarse la idea de bajar la tubería dentro del pozo. No obstante, debe recordarse que podrían estar algunas parejas (tiros, paradas, stands, lingadas) un ingreso adicional de fluidos al pozo si la presión de la formación fuera superior a la presión hidrostática del lodo en el pozo. Al iniciar la bajada, la surgencia podría cobrar impulso producto de un alguna surgencia adicional, migración de gas, y desplazamiento del influjo hacia arriba por efecto de desplazamiento al meter la tubería dentro del influjo. Debe tenerse en cuenta que si el pozo tiene que cerrar durante la bajada, podría no haber suficiente peso de revestimiento (casing) para soportar la fuerza del influjo. Esto puede resultar en que el pozo empuje al revestidor hacia afuera. En esas situaciones deberá apelarse al “sentido común”. Bajo ninguna circunstancia deberá bajarse el revestidor de nuevo al pozo si el caudal de flujo es alto o si existe riesgo de gas en superficie. La mayoría de las compañías operadoras siguen la política de cerrarel preventor tipo RAM de cierre total (ciego; blind ram) cuando se ha retirado la tubería del pozo y controlar si hay flujo o aumento de presión usando el estrangulador. Antes de abrir la esclusa (Ram), verificar que no haya presión

CAPITULO V.indd 69

Cap. 5

Procedimientos 69

atrapada. Esto puede lograrse abriendo previamente el estrangulador remoto o manual y aliviando presion convenientemente convenientemente. Asimismo, antes de abrir el preventor ripo RAM se debe alejar al personal de la boca del pozo.

Surgencia de gas En caso de una surgencia debe alertarse a todo el personal en el equipo, dada la posibilidad de presencia de gases tóxicos y explosivos. El personal asignado debe revisar el buen funcionamiento de los detectores de gas y de todos los dispositivos de respiración y alarmas. Una vez cerrado el pozo el personal responsable debe revisar el cabezal del pozo, las válvulas, el múltiple del estrangulador (Choke manifold), líneas de control, etc. Los equipos costa afuera (offshore) deben instalar un detector de gas en los alrededores del equipo. Durante la operación de control de pozo, estos elementos deben inspeccionarse con frecuencia. Si se observa una pérdida de gas, ésta deberá informarse de inmediato -no intentar detenerla sin antes notificar a los supervisores y asegurarse de que el gas no es tóxico. En caso de ser necesario reparar una pérdida mediante el ajuste de alguna conexión, se deben utilizar las herramientas adecuadas especiales para evitar chispas. Es importante dirigir el flujo desde el estrangulador al separador de gas, verificando su correcto funcionamiento y que se controlen los incrementos de la presión y evitar el reingreso del gas al sistema (Blowby); inspeccionar el funcionamiento del desgasificador, y que el proceso de apertura y cierres de compuertas y válvulas en los tanques haya sido efectuado correctamente y asegurarse de que se utilicen las líneas de venteo y quemado. De ser necesario quemar gas, asegurarse de que el quemador sea el apro-

• Blowout (Reventón) de gas piado. Si se utiliza venteo por la torre, tomar precauciones con los fluidos o gases pesados que puedan ser tóxicos y explosivos, se ventilen y no se asiente en la plataforma de trabajo. Además verificar que todas las fuentes de ignición sean apagadas: interrumpir actividades de soldadura y equipamiento que no es necesario para la operación.

Procedimientos de derivación durante la perforación El desviador (Diverter) es un componente similar a un BOP , del tipo anular que está diseñado para proteger al personal y equipo de surgencias someras. Se usa para desviar del equipo fluidos peligrosos, reduciendo así la posibilidad de incendios y evitando que se forme un cráter alrededor del revestidor conductor. El exceso de codos, curvas y empleo de líneas (de gran magnitud) de diámetro interior reducido pueden ocasionar la falla del sistema y producir resultados muy lamentables. Las señales de advertencia de surgencia de gas superficial son:

07/05/11 13:27


Cap. 5

70 Procedimientos

1. Aumento en el flujo de retorno de gran magnitud 2. Lodo que sale por encima del niple campana(bell niple) y/opiso del equipo. 3. Disminución de la presión de bombeo en la tubería (stand pipe) e incremento de emboladas (estroques) de las bombas. Todo esto sucede muy rápido, por eso el proceso de derivación debe ser iniciado sin demora.

• Procedimiento: 1.No parar las bombas (la pérdida de lodo a medida que el pozo descarga fluido, disminuye la DEC (ECD en inglés) (densidad equivalente de circulación) y reducirán aún más la presión en el fondo del pozo, que ocasionará una aceleración del vaciado de lodo del pozo). 2. Trabar o encadenar el freno. 3. Abrir la línea de desvío (descarga) al campo a favor del viento. 4. Cerrar el empaque del diverter. En muchos equipos, la línea de descarga y el diverter están integrados en una misma unidad, para garantizar una secuencia de cierre correcto. 5. Bombear al máximo caudal posible fluido de perforación o de agua de mar (operaciones marinas), lodo densificado o lodo del tanque de reserva. Si se toma la decisión de

utilizar fluido de perforación, recordar que puede agotarse rápidamente, por lo que se deberá poder pasar a usar agua de mar (operaciones marinas) u otro fluido disponible. 6. Designar personal que vigile el sistema de derivación para detectar cualquier indicio de fallas. Designar personal que vigile indicios de la formación de cráteres alrededor del equipo. Antes de iniciar la perforación del pozo, el procedimiento de derivación deberá ser explicado a los encargados de turno (perforadores), personal de boca de pozo y encuelladores (enganchadores) de modo de asegurarse que todos conozcan el procedimiento, tanto como su rol de tareas y responsabilidades. No se debe comenzar a perforar hasta tanto el personal no esté perfectamente capacitado para este procedimiento a través de simulacros.

Procedimientos de derivación durante los viajes de tuberia • Procedimiento: 1. Abrir la línea de descarga a favor del viento. 2. Instalar la válvula de seguridad de apertura plena en posición de abierta, luego cerrarla. 3. Cerrar el preventor (puede utilizarse uno de tipo RAM en lugar de uno de tipo anular para evitar la expulsión de la tubería hacia afuera). 4. Instalar el vástago, unión articulada giratoria (chicksan), o el top drive. 5. Abrir la válvula de seguridad. 6. Bombear lodo con el máximo régimen, o cam-

• Diverter de 30 pulgadas

bie a agua de mar (operaciones marinas), lodo densificado o lodo de la pileta de reserva.

CAPITULO V.indd 70

Procedimientos con cabezal rotatorio El cabezal rotatorio se utiliza a menudo para perforaciones con aire, en zonas con presencia de grandes cantidades de gas superficial y para aplicaciones en perforaciones en las que la presión de la formación es menor que la presión hidrostática del fluido en el pozo (perforaciön en bajo balance, UBD). El cabezal rotatorio nos permite perforar o circular mientras se separa y quema el gas y se retorna el fluido a los tanques. El siguiente es un procedimiento para derivar el pozo: 1. Incrementar la presión de cierre (lo necesario y depende del tipo de pozo) 2. Acelerar las bombas para incrementar la densidad equivalente de circulación (DEC), tomando la precaución de no producir demasiada “contrapresión” en el pozo que podrían sobrepasar las limitaciones de presión del sistema.

Responsabilidades Muchos factores, tales como el tipo de operación, tipo de taladro (equipo) y obligaciones contractuales, afectan al número de personas en cada turno. Cada miembro debe conocer su lugar a ocupar y sus responsabilidades en los trabajos de control de pozo. Para determinadas actividades se requieren la presencia de “especialistas”; como para bajar el revestimiento, cementación o personal de perfilaje, que se suman a la nómina de personal propio del taladro (equipo) y se alternan la asignación de responsabilidades. La principal responsabilidad de cada miembro es la de mantener líneas de

07/05/11 13:27


• Coordinar las operaciones de control del pozo con el representante de la compañía.

• Representante de la compañía operadora (company man)

• BOP Rotatorio comunicación continuas y claras. Las responsabilidades individuales que se mencionan a continuación son un ejemplo de lo que debe hacerse y de la persona que, por lo general, desarrolla tales tareas. Lo que sigue es sólo un ejemplo y de ningún modo intenta ser una norma o una política a seguir, sino mas bien una recomendación o sugerencia.

• Perforador • Detectar la surgencia y verificarlo. • Cerrar el pozo. • Notificar al supervisor. • Organizar al personal de turno, para la operación de control de pozo. • Permanecer en la consola de perforación para operar el equipo y la bomba de perforación durante la operación de control.

• Jefe de pozo / Supervisor de equipo • Responsable del equipo y del personal. • Verificar el cambio de turno y que los relevos se hagan de manera correcta y notificar al ingeniero de operaciones o al capitán del barco sobre las operaciones de control del pozo. • Puede ser responsable de operar el estrangulador o de designar a otro para su operación.

CAPITULO V.indd 71

• Organizar las operaciones de control del pozo. • Tiene la responsabilidad general, salvo que el equipo cuente con un gerente de instalaciones costa afuera (offshore: OIM). • Dar las instrucciones al personal, supervisar las operaciones y asegurarse de que el personal conozca sus obligaciones. • Notificar y mantener la comunicación abierta con la oficina central del operador. • Puede ser responsable de operar el estrangulador o designar a otra persona.

• Ingeniero de Operaciones Marítimas • Notificar de las operaciones a los buques de apoyo. • Permanecer en la cabina de control a la espera de instrucciones. • Monitorear la transferencia de fluidos.

• Encuellador (enganchador/ chango) /ayudante del perforador • Dirigirse al área de tanques de lodo y disponer la adecuada secuencia de operación del separador de gas, el desgasificador y los compartimientos de los tanques. • Ponerse a las órdenes del ingeniero químico para supervisar al personal encargado del agregado y mezcla de productos de lodo y asegurar que el equipo y las bombas mezcladoras funcionan correctamente.

• Personal Boca de Pozo (según designación) • Reportar a su lugar asignado para el

Cap. 5

Procedimientos 71

control del pozo (piso de perforación del equipo, bombas de lodo, consola de estrangulador, etc.). • Seguir las instrucciones del Perforador.

• Electricista/mecánico • Colaborar con el mecánico/encargado de motores de ser necesario. • Permanecer a la espera de órdenes.

• Encargado/Ingeniero de Lodos • Dirigirse a los tanques. • Supervisar operaciones de densificación. • Ocuparse de mantener la densidad del fluido y las propiedades constantes.

• Ayudantes • Dirigirse al lugar de las bombas y seguir las instrucciones del enganchador.

• Encargado de motores • Apagar todos los equipos innecesarios • Ocuparse de asegurar el suministro de la potencia necesaria durante toda la operación. • Permanecer a la espera de órdenes y de parar totalmente el equipo.

• Cementador • Reportar a la unidad de cementación. • Se alista para bombear cemento. • Permanecer a la espera de órdenes

• Ingeniero de Operaciones Submarinas (operaciones de unidades flotantes) • Ubicarse en el piso de trabajo para la inspección del panel de equipo submarino. • Revisar para detectar posibles problemas

07/05/11 13:27


Cap. 5

72 Procedimientos

• Permanecer a la espera de órdenes del supervisor de equipo.

• Personal de Servicio • Dirigirse a su lugar asignado para las operaciones de control de pozo. •Permanecer a la espera de órdenes.

Procedimientos de prueba del acumulador y (BOP) Es muy importante que el acumulador funcione correctamente. En los preventores de superficie, el sistema de cierre debe permitir cerrar cada preventor tipo RAM dentro de los 30 segundos y no debera exceder los 30 segundos en preventores anulares menores a 20 pulgadas (508 mm), o 45 segundos en aquellos con más de 20 pulgadas (508 mm). En el caso de preventores submarinos, cada preventor de tipo RAM debe cerrarse dentro de los 45 segundos y los preventores anulares dentro de 60 segundos. Los procedimientos que se detallan a continuación (extractados de API RP 53) constituyen lineamientos generales y no intentan cumplir con ninguna reglamentación en particular. Con respecto a los procedimientos de prueba específicos referirse siempre a la instrucciones del fabricante y las reglamentaciones pertinentes.

a. Posicionar una tuberia de perforacion (o tubing) en el interior del conjunto (BOP). b. Aislar el acumulador de la unidad de cierre del múltiple (manifold), cerrando las válvulas necesarias. c. Si las bombas funcionan con aire, aislar éstas del sistema de aire del equipo. Debería utilizarse un tanque de reserva de aire de la unidad de cierre o un banco de cilindros de nitrógeno para proveer de energía a las bombas durante este ensayo. Si se utiliza un sistema de energía dual, ambas fuentes de energía deberán probarse por separado. d. Activar simultáneamente la válvula de control del preventor anular en posición de cierre y la válvula de control para la válvula de accionamiento hidráulico del estrangulador (HCR) en posición de abierto. e. Registrar el tiempo en los segundos que tardan las bombas en cerrar el preventor anular, en abrir la válvula de accionamiento hidráulico (HCR) y la presión remanente (200 psi, 13,8 bar sobre la presión de precarga). API recomienda que esto no debería demorar más de dos minutos. f.Cerrar la válvula de accionamiento hidráulico (HCR) y abrir el preventor anular; abrir el sistema de acumulador de presión a la unidad de cierre; cargar al sistema de acumulador a la presión apropiada de operación

Requerimientos de capacidad de cierre de la unidad de bombeo del acumulador La prueba de capacidad de cierre de la unidad de bombeo del acumulador deberá realizarse en cada pozo antes de efectuar la prueba de presión del preventor (BOP). Una prueba típica incluye:

CAPITULO V.indd 72

y registrar el tiempo que se ha tardado para esta operación.

Prueba de capacidad de cierre del acumulador Este ensayo deberá efectuarse al menos una vez en cada pozo antes de probar el conjunto de preventores (PDS; BOP). Un ensayo típico incluye: a. Colocar una tubo de perforación o tubing en el interior del conjunto del preventor (BOP). b. Cortar la energía a las bombas del acumulador. c. Registrar la presión inicial del acumulador. Ajustar el regulador de presión del preventor anular a 1500 psi (103,5 bar ) o a la presión designada. d. De acuerdo con la política, efectuar las operaciones de cierre que sean requeridas (Ej. API requiere como estándar mínimo cerrar el preventor anular, un preventor tipo RAM de tubería y la válvula de accionamiento hidráulico del estrangulador (HCR)) e. Registrar el tiempo que demoró el acumulador en cumplir con esas funciones. Registrar la presión final del acumulador. No debería ser inferior a 200 psi (13,8 bar) sobre la presión de precarga. f. Luego de abrir los preventores, recargar el sistema del acumulador con la presión apropiada para la operación y registrar el tiempo total para un encendido completo.

Inspección y prueba del los BOPs

• Prueba de Acumuladores

Realizar las verificaciones que siguen cada vez que se realice el ensayo hidráulico del preventor: a. Verificar el tipo de cabeza de pozo y la pre-

07/05/11 13:27


sión nominal de trabajo. b. Inspeccionar si está colocado el niple protector de la cabeza de pozo (buje de desgaste). c. Verificar el tipo de preventor y su presión nominal de trabajo. d. Verificar los carretes de perforación (drilling spool), espaciadores, tipos de válvulas y sus presiones nominales de trabajo. e. Verificar la ubicación de los preventores tipo RAM en los preventores y la dimensión del RAM de la tubería. f. Verificar la dimensión y tipo de conexiones de la tubería en uso. g. Abrir la válvula del revestidor durante el ensayo, salvo que se intente presurizar el revestidor o el pozo. h. La presión de prueba no debe exceder la presión de trabajo nominal indicada por el fabricante para los cuerpos o sellos del conjunto que se esta probando. i. La presión de prueba no debe sobrepasar los valores de resistencia a la tensión, colapso y presión de estallido tabulado apropiados para la tubería/tubing en uso. j. Verificar el tipo y capacidad de presión del probador de preventor a utilizarse.

1) Desgaste, corrosión, y/o daño del casquete o

Preventores tipo RAM y carretes de circulación Como mínimo las inspecciones y pruebas deben incluir, lo siguiente: a. Inspección visual del cuerpo y las ranuras de los aros (vertical, horizontal o calibre del ram) por evidencias de daños, desgaste y corrosión. b. Verificar que los pernos y tuercas sean de dimensiones adecuadas. c. Revisar la dimensión y tipo de los aros empaquetadores (o-ring) d. Inspeccionar en forma visual los preventores tipo ram para detectar:

CAPITULO V.indd 73

Cap. 5

Procedimientos 73

áreas de sello de compuerta o ranuras de alojamiento de las esclusas, vástagos de conexión y de operación de las esclusas. 2) Desgaste de las empaquetaduras, rajaduras y dureza excesiva. 3) Medición de las esclusas (rams) y cavidades para verificar el máximo espacio vertical de acuerdo a las especificaciones del fabricante. El

• Preventor tipo RAM

espacio depende del tipo, dimensión y ajuste del preventor.. observando los orificios de las líneas de apertu4) En caso que el preventor cuente con sellos

ra. La presión de cierre debe ser equivalente a la

secundarios, revisarlos y quitar los tapones a

presión recomendada por el fabricante, para el

fin de exponer los orificios de inyección plásti-

sistema hidráulico de los preventores.

ca usados para fines de sello secundario. Quitar

4) Aliviar la presión de cierre, retirar las líneas de

el tornillo plástico de inyección y la válvula de

cierre y conectar líneas de apertura.

retención de este orificio. Algunos preventores tipo ram tienen una válvula reguladora de ali-

5) Verificar que no haya pérdidas a través de los

vio de empaquetadura que debe de ser sacada.

sellos de la cámara de apertura, aplicando pre-

Examinar la empaquetadura a fin de asegurar

sión de apertura para abrir los arietes y verificar

que este suave y que no este energizando el se-

si se visualizan pérdidas de fluido observando

llo. Si fuera necesario, sacar y reemplazar la em-

los orificios de las líneas de cierre. La presión

paquetadura.

de apertura debe ser de la magnitud de presión

e. Ensayar hidráulicamente con agua según se indica a continuación: 1) Conectar las líneas de cierre al los preventores 2) Instalar la herramienta de prueba en la tube-

recomendada por el fabricante para el sistema hidráulico de los preventores. 6) Liberar la presión de apertura y volver a conectar las líneas de cierre.

ria de perforación/tubing por debajo de los preventores, si se va a probar los preventores con

7) Probar a baja presión: Verificar si aparecen

esclusa de tubería (pipe ram).

pérdidas en la empaquetadura de los arietes a baja presión, cerrando las esclusas con una pre-

3) Verificar pérdidas a través de los sellos de la

sión operativa de 1500 psi (103,5 bar) (o según

cámara de cierre, aplicando la presión de cierre

procedimiento del fabricante) y aplicar 200 a

de esclusas (ram) y verificar pérdidas de fluido

300 psi (13,8 a 20,7 bar) de presión a al ariete

07/05/11 13:27


Cap. 5

74 Procedimientos

con el probador de preventor instalado (Si la

12) Probar los arietes (rams) ciegos del mismo

7) Controlar que el aro empaquetador (o-

prueba contiene esclusa de tubería). Mantener

modo que para los arietes (ram) de tubería, con

ri ng)sea del tipo y condición necesarias.

la presión el tiempo previsto. Verificar si existen

tapón de prueba colocado y sin la tuberia de per-

fugas. Si las hubiera, controlar desgaste en la

foración (tubing) de prueba.

empaquetadura y reemplazarla si es necesario. Si el preventor estuviera equipado con un dispositivo de seguro de cierre automático, verificar el mismo de acuerdo a las especificaciones. Continuar la prueba hasta obtener resultados

sa-

tisfactorios.

b. Prueba hidráulica: 1) Conectar la línea de cierre al preventor.

Anulares y diverter Las inspecciones y pruebas deberán incluir como mínimo: a. Inspecciones Visuales de: 1) La parte superior del preventor para detectar

8) Ensayo de Alta Presión: Verificar si aparecen

corrosión, desgaste y daño, especialmente en las

pérdidas en la empaquetadura del ariete al ir in-

ranuras de los aros del empaque y los orificios de

crementando lentamente la presión del preventor

pernos y tuercas

hasta alcanzar la presión de trabajo correspondiente. Aguardar el tiempo requerido. Verificar si

2) El cuerpo en general para apreciar desgaste y

existen pérdidas. Si las hubiera, controlar el des-

daños.

gaste en la empaquetadura y reemplazarla. Si el preventor estuviera equipado con un dispositivo

3) Condición del orificio vertical por desgaste

de seguro de cierre automático, verificar el mis-

o daño provocado por el pasaje de tuberías y

mo de acuerdo a las especificaciones. Continuar

herramientas.

2) Posicionar el probador del preventor a la tubería dfe perforación (tubing) por debajo del preventor. 3) Probar los sellos entre la cámara de cierre y el pozo y entre la cámara de cierre y la cámara de apertura aplicando la presión de cierre recomendada. Si hubiera otras cámaras entre el pozo y la cámara de operación, estos sellos también, deben ser probados. 4) A.- Si se mantiene la presión, pasar al punto 13. B.- Si la presión no se mantiene, y no circula fluido hacia fuera de la abertura de la cámara de

la prueba hasta que se tenga resultados satisfac4) Por corrosión y desgaste del cuerpo del

torios.

manguito ranurado i nterior. Mirar a través 9) Verificar la resistencia adecuada de ten-

de las ranuras del mismo para ver si hay re-

sión

aplican-

cortes de perforación (cutti ng) atrapados en

do presión según las recomendaciones del

el i nterior del preventor que pueden impedir

fabricante, con los arietes cerrados y aplicando

el movimiento completo del pistón.

del

vástago

de

operación

presión de trabajo del BOP por debajo de las esclusas .

5) Por desgaste, rajaduras, dureza excesiva de la empaquetadora, y composición de elas-

10) Purgar la presión de apertura y la presión rete-

tómero (empaque) del tipo adecuado.

nida debajo de las esclusas . 6) Empernado: tuercas y pernos, para veri11) Repetir los procedimientos del 1 al 8 para cada conjunto de los arietes

CAPITULO V.indd 74

ficar que sean del tipo, tamaño y condición necesarios.

• Preventor tipo Anular

07/05/11 13:27


Cap. 5

Procedimientos 75

apertura, existe una pérdida por el sello entre la

la. Además instalar un manómetro en la parte de

20) Aliviar (purgar) la presión de apertura y

cámara de cierre (u otra cámara) y el pozo. Pasar

la unidad de cierre de la válvula y abrirla. Si éste

reemplazar los sellos según sea necesario. Pasar

al punto 11.

sello pierde, la línea de cierre tendrá una presión

al punto 22.

C.- Si circula fluido hacia fuera de la abertura de

menor a los 1000 psi (68,95 bar).

la cámara de apertura, señal de que hay pérdidas

Atención! Si la línea de cierre no tiene una válvu-

21) Purgar la presión de apertura, reconectar la

por el sello entre la cámara de cierre y la cámara

la instalada, no deberá desconectarse mientras

línea de cierre y reemplazar los sellos necesarios.

de apertura, pasar al punto 5.

haya presión atrapada en la cámara de cierre. 22) Si la línea de cierre tuviera una válvula insta-

5) Aliviar (purgar) la presión de cierre.

14) Aliviar (purgar) la presión en el pozo.

lada, asegurarse de que la válvula esté abierta al finalizar el ensayo. NOTA: Este procedimien-

6) Instalar un tapón ciego en la abertura de la

15) Aliviar (purgar) la presión de cierre.

cámara de apertura. En su defecto, si la línea de

to sirve para probar todos los sellos, excepto el sello entre el pozo y la cámara de apertura. Ese

apertura está equipada con una válvula, conectar

16) A. Para probar los sellos entre la cámara de

sello debe probarse en el preventor anular infe-

la línea y cerrar la válvula.

apertura y la de cierre y entre la cámara de aper-

rior, en caso de utilizarse dos preventores anula-

tura y el pistón, aplicar la presión de apertura

res si se acopla un conjunto de preventores sobre

7) Probar los sellos entre la cámara de cierre,

recomendada. Si la presión se mantiene, pasar

un preventor anular (para operaciones de bajar

cámaras de operación, y el pozo aplicando la

al punto 21.

de tubería contra presión, etc.). Puede ser pro-

presión de cierre recomendada. Observar si se

B. Si la presión no se mantiene y no circulan flui-

bado a la presión de trabajo nominal, por medio

mantiene la presión.

dos hacia fuera de la cámara de cierre abierta, el

del empleo de una barra de ensayo y un tapón,

sello entre la cámara de cierre y el pistón tiene

cerrando una válvula del preventor superior,

pérdidas. Verificar a simple vista. Pasar al punto

desconectando la línea de apertura, y aplicando

21.

una presión máxima, en el conjunto del preven-

9) Quitar el tapón de la cámara de apertura e ins-

C. Si sale fluido de la cámara de cierre abierta,

tor, de 1500 psi (103,5 bar), o bien cerrando un

talar la línea de apertura o abrir la válvula de la

significa que hay pérdidas en el sello entre la cá-

preventor superior y el preventor

línea.

mara de apertura y la de cierre, pasar al punto

conectando la línea de apertura y presurizando la

17.

presión entre los dos preventores.

8) Aliviar (purgar) la presión de cierre.

anular, des-

10) Aplicar 1500 psi (103,5 bar) de presión de cierre.

17) Aliviar (purgar) la presión de apertura.

11) Aplicar 1500 psi (103,5 bar) de presión de pozo. (usar presión baja para equipos de presión

18) Conectar la línea de cierre y bloquear el flujo

baja).

(cerrar válvula en línea de cierre, si la hubiera).

12) Aliviar (purgar) la presión de cierre hasta

19) Aplicar 1500 psi (103,5 bar) de presión de

1000 psi (68,9 bar).

apertura. Si la presión no se mantiene, entonces

13) Para probar el sello entre el pozo y la cámara

el sello pierde entre la cámara de apertura y la

de cierre, se debe cerrar la válvula de la línea de

tapa del preventor. Verificar visualmente.

cierre y desconectar la línea de cierre de la válvu-

CAPITULO V.indd 75

Una vez que estos sistemas han superado con éxito todas las pruebas requeridas, asegurarse de controlar los reguladores del manifold de distribución y de la presión del preventor anular. La mayoría de los sistemas requieren 1500 psi (103,5 bar) de presión de manifold. La presión inicial de cierre regulada para el anular depende de numerosos factores. Si las presiones indicadas son incorrectas, los reguladores deben de ser ajustadas. Esto puede efectuarse por control remoto en algunos sistemas, y ma-

07/05/11 13:27


Cap. 5

76 Procedimientos

nualmente en otros.

Prueba del árbol de producción Los árboles de producción se clasifican de acuerdo a factores tales como la presión nominal de trabajo, corrosión, gas H2S, y proximidad a otros equipos presurizados. Según la clasificación, pueden requerirse ensayos hidrostáticos únicamente o hidrostáticos y de gas antes de poner el pozo en línea de producción. Si se utilizan componentes de diferentes presiones combinados, el árbol deberá probarse en base a las presiones inferiores. En general, el ensayo consiste en varios períodos de mantenimiento de presión con requisitos de tiempo de prueba que varían de acuerdo con la clasificación del árbol, las reglamentaciones y las políticas. Deberá probarse el cuerpo del árbol, de entradas y salidas, así como todos los sellos. Asimismo, deberán probarse ambos lados de las válvulas bi-direccionales del árbol, de a un lado por vez.

• Arbol de Producción

CAPITULO V.indd 76

En el caso de válvulas tapón, mientras la presión de ensayo está a ambos lados del tapón, éste debe accionarse dos o más veces. Las válvulas unidireccionales deben recibir presión en la dirección indicada en el cuerpo, excepto las válvulas de retención que se probarán a presión en el sentido contrario de circulación y con el extremo de entrada abierta hacia la atmósfera.

Planificación y simulacros La planificación y simulacros son necesarias para enfrentar situaciones tanto esperadas como inesperadas. La planificación debe incluir todas las operaciones que se prevé realizar y la diagramación de un plan de acción para el control del pozo. Con frecuencia suceden hechos inesperados, por lo que deben preverse escenarios inusuales, y definir un plan de acción. Una vez definido este plan, el personal debe familiarizarse con el mismo, y deben diseñarse simulaciones para asegurar que todas las personas involucradas conozcan sus responsabilidades. A menudo surgen complicaciones que alteran los procedimientos planeados. Por ejemplo, un ejercicio con el diverter suele requerir que el encargado de turno lleve a cabo las acciones necesarias, se dirija a la consola del diverter y, sin cerrar el pozo, explique al supervisor el procedimiento para abrir el sistema de la línea de derivación a favor del viento y cerrar el empaquetador del derivador (diverter), luego dirigirse al control de la bomba de lodo, y explicar el proceso de preparación de la bomba para acelerarla a su máxima capacidad de emboladas. Otros ejercicios, como ser con los tanques, podrán iniciarse levantando el flotador del sensor de volumen o la paleta del sensor de la línea de salida de flujo. En este caso se debe registrar el tiempo de reacción y llegada del personal a los puestos indica-

dos. Las simulaciones se deben realizar con seriedad Los ejercicios pueden o no anunciarse previamente y, en general, se efectúan tratando de no poner en riesgo la actividad que desarrolla el taladro (equipo) en ese momento. Los ejercicios de evacuación rara vez incluyen al encargado de turno si la mecha (broca, trepano) está en el pozo y a menudo son preanunciadas de modo de no crear situaciones de pánico y heridas entre el personal. Con frecuencia se practican si-

• Simulacros mulaciones durante las maniobras con sondeo, pero nunca antes de que el conjunto de sondeo de pozo haya sido levantado hasta el zapato del revestidor.

RESUMEN Una vez detectada una surgencia (arremetida, influjo), debe cerrarse el pozo conforme a los procedimientos indicados. Estos procedimientos deben conocerse antes de iniciar cualquier operación. Toda modificación a estos procedimientos se realiza de acuerdo con el caso en cuestión. Será el sentido común el que dicte la solución aplicable cuando falle alguno de los componentes del proceso. Los procedimientos de seguridad deberán

07/05/11 13:27


elaborarse, conocerse y practicarse. En caso que el conjunto del preventor se encuentre en un área confinada, o en un ante-pozo donde puedan acumularse gases tóxicos, deben usarse protectores de respiración si se trabaja en esa área o cercana a la misma. Las condiciones climáticas, cambios en los miembros del personal, fluidos tóxicos y modificaciones en el equipamiento de un trabajo a otro pueden determinar la necesidad de efectuar cambios en las condiciones y procedimientos de cierre de pozo. Estos cambios deben conocerse y practicarse hasta que el personal esté supremamente familiarizada y capacitada para realizar sus tareas. Las consecuencias de un pozo fuera de control, incendio, contaminación, gases tóxicos, así como la perdida de recursos, tiempo y vidas en juego, convierten a la detección de influjos y procesos de cierre de pozos en una de las prioridades principales durante cualquier operación. Deben aplicarse tanto el ejercicio de “que pasaría si” como la del debido entrenamiento resultante. En el supuesto que alguna persona no estuviera presente en su tarea asignada o que alguna parte del equipo no funcionara correctamente o fallara completamente, o si surgiera cualquier otra complicación, deben pensarse y ponerse en práctica planes y cursos de acción alternativos para el control de pozos, y hasta el más mínimo detalle debe discutirse entre todo el personal involucrado en la operación. El temor a lo desconocido causa pánico, el miedo a lo conocido conduce a tomar acciones prudentes y decisivas. Cuando las personas se trasladan de un equipo a otro y los contratistas trabajan para diferentes compañías, los procedimientos de cierre y control de pozo, y procesos en general pueden diferir drásticamente. Se debe tomar conciencia de esta realidad, y todas las partes involucradas deben discutir y comprender los procesos adecuados para cada una de las actividades en el pozo. Si bien se abarcaron en esta sección los procedimientos básicos de cierre de pozo, se debe considerar que con mucha frecuencia se agregan pasos extras de

CAPITULO V.indd 77

Cap. 5

Procedimientos 77

acuerdo a la seguridad, tipo de equipo y política de la compañía. Un ejemplo claro de lo anterior es un equipo con un conjunto de preventores submarino. En estos equipos las válvulas de prevención de reventones, son generalmente de mayor tamaño y requieren de más fluido para cerrar. El conjunto está ubicado fuera de la vista en una ubicación remota, y no es sencillo comprobar si el preventor efectivamente se cerró. Esto puede derivar en mayores surgencias y la posibilidad de gas en el espacio anular y línea de salida. Para ayudar a asegurarse de que se cerró la válvula, se mide el volumen de fluido bombeado para cerrarla y se verifica según las especificaciones. Es posible, según las condiciones del mar, cerrar sobre una junta de herramienta, obstaculizando el cierre completo del preventor. Asimismo, debe minimizarse el movimiento a través del preventor, salvo aquel para que la tubería quede suspendida de un preventor tipo ram luego de ser espaciada debidamente para conocer la ubicación de una unión. También se suspende la tubería para minimizar la cantidad de gas que puede quedar atrapada en la válvula del preventor submarina. En virtud de estas complicaciones se cierra el pozo toda vez que se dude sobre la existencia de una surgencia (arremetida, influjo). A menudo, tanto las escuelas como compañías, ponen énfasis en “apurarse y cerrar el pozo lo más pronto posible”. Si está frente a un pozo en surgencia, actúe, pero no de manera precipitada. Tome un tiempo extra para hacer las cosas bien. Se podrian permitir el ingreso de sólo unos pocos barriles más. Sin embargo, esto es preferible a que el pánico y/o el apuro puedan derivar en procedimientos de cierre inapropiados, errores o accidentes. SE DEBEN PRACTICAR EJERCICIOS DE SIMULACROS HASTA LOGRAR LA EFICIENCIA Y HABILIDAD DE ACTUAR EN FORMA RÁPIDA Y DECIDIDA CUANDO LLEGUE EL MOMENTO DE CERRAR EL POZO.

07/05/11 13:27


CAPITULO V.indd 78

07/05/11 13:27


CAPITULO VI.indd 79

06/05/11 20:14


Cap. 6

80 Principios básicos de Control de Pozos

Principios básicos de control de pozos INTRODUCCIÓN

• REVENTON DE POZO

Métodos de circulación manteniendo presión de fondo constante Una vez que se cierra un pozo y se detiene el ingreso del fluido de la formación, la presión de fondo rápidamente se iguala con la presión de formación. Se debe mantener una presión adicional para evitar que ingrese más fluido de la formación mientras se circula la surgencia (arremetida, influjo). Al mismo tiempo, se debe evitar una presión de fondo de pozo excesiva para no generar una pérdida de circulación. Si se tiene que circular y retirar una surgencia del pozo, se necesita circular manteniendo una presión de fondo constante. Los procedimientos para lograr este objetivo se denominan METODOS DE CIRCULACION MANTENIENDO

CAPITULO VI.indd 80

Para todas las operaciones de CONTROL DE POZOS (Control de surgencias) se necesita la aplicación de una matemática básica, sencilla y directa. Las operaciones más comunes son: suma, resta, multiplicación, división y lo más complicado sería el obtener el cuadrado de una cifra. Todos los cálculos a efectuarse sirven para entender PRESION DE FONDO CONSTANTE. Existe la posibilidad de elegir: cuándo se va a circular la surgencia (arremetida, influjo) y cuándo se va a densificar. Cualquiera de las dos cosas puede hacerse primero, o se pueden hacer las dos cosas al mismo tiempo, pero la presión de fondo de pozo debe mantenerse siempre igual o un poco por encima de la presión de la formación. Los métodos, sea cual fuere la elección, son básicamente iguales. En base al orden de circulación de la surgencia y densificación, los los métodos de circulación manteniendo presión de fondo constante son: ·Método del perforador - se circula la surgencia y luego densifica el lodo en todo el sistema

mejor los procedimientos de control de surgencias. Los cálculos y principios matemáticos ayudan a encontrar soluciones a todos los problemas que se tiene cuando un pozo esta en SURGENCIA. Para simplificar los cálculos, que se necesitan para controlar una surgencia, esta sección nos llevará paso a paso al manejo y llenado de una planilla (hoja).

(tanques y pozos) ·Método “espere y densifique” - se densifica el volumen de lodo necesario en todo el sistema y luego circula la surgencia, manteniendo la densidad del lodo de control. ·Método concurrente - se circula la surgencia y se densifica al mismo tiempo

Estos métodos tienen sus ventajas y desventajas, que se describirán posteriormente. Cada uno de los métodos debe de ser entendido antes de ser seleccionados.

Información Pre-Registrada Para controlar un pozo con éxito, se debe tener un registro previo de información esencial.

06/05/11 20:14


Esta información debe ser lo más precisa posible. Además, se deben hacer cálculos, con el Ejercicio WCS para el capítulor

fin de encontrar otra información para la operación de control. La hoja de control es de seguimiento fácil y de uso muy simple.

Cap. 6

Principos básicos de Control de Pozos 81

C APÍTULO 6

Volumen en la Línea de Superficie 3.5 barriles

BOMBA

Bomba Duplex de 6" x 16" Rendimiento - 0.157 bbls/emb Bomba Duplex de 5 1/2" x 16" Rendimiento - 0.126 bbls/emb Presión Máxima de la Bomba 3950 psi

ANNULAR

RAM

PIT

Presión de trabajo del conjunto BOP: 10000 psi

RAM HCR

Volumen en Piletas Activas: 500 bbls

RAM

Volumen de Línea en Superficie: 3.5 bbls Densidad Actual del Lodo :12.5 ppg Densidad del Lodo en la Pileta de Reserva :14.7 ppg

TUBERÍA DE REVESTIMIENTO Diámetro Exterior: 9 5/8", Diámetro Interior: 8835" Peso: 40 lbs/pie, Grado: N-80 Resistencia Interior (100%) : 5750 psi Longitud Vertical (TVD): 5000 pies, Longitud Medida (MD): 5000 pies

TVD 5000 pie, MD 5000 pie

TUBERÍA DE PERFORACIÓN Diámetro Exterior: 4.5", Diámetro Interior: 3.826" Peso: 16.6 lbs/pie�

Integrity/Leak-off Test Mud Weight 9.1 ppg Integrity/Leak-off Test Pressure 1570 psi

Capacidad 0.01422 bbls/pie Largo Total 9000 pie

Depth of Test (Shoe or Weak Zone) TVD 5030 pie PORTAMECHAS Diámetro Exterior: 6 1/2", Inside Diameter 2.8125" Capacidad .00768 bbls/pie Largo Total 1000 pie Profundidad del Pozo: Profundidad Vertical (TVD) 10000 pies

ría tener a un registro formación al para las nes donde e controlar un pozo.

• Datos del ypozo Si preliminares se va a circular retirar una surgencia

del pozo, se requiere que se circule manteniendo la presión en el fondo del pozo constante. Los procedimientos para hacer esto se llaman Métodos de Presión de Fondo de Pozo Constante. CAPITULO VI.indd Hay 81 que elegir cuándo circular o sacar la

Diámetro del Pozo, trépano de 8 ½"

siguientes son los Métodos más comunes para mantener Constante la Presión de Fondo del Pozo: w El Método del Perforador - circular la surgencia hasta sacarla del pozo y luego densificar piletas y pozo w El Método de Esperar y Densificar - densificar

06/05/11 20:14


Cap. 6

82 Principios básicos de Control de Pozos

F UNDAMENTOS

DEL

C ONTROL

DE

P OZOS

MÉTODOS DE NO CIRCULACIÓN, DE PRESIÓN DE FONDO DEL POZO CONSTANTE Caudal y presiones varias técnicas que relacionan la presión deHay con elcontrol volumen de fluido liberado del pozo. Dos de las técnicas que proveen control en el fondo sin circulación son la ¨Volumétrica¨ la ¨Inyección La determinación de la presióny reducida de ylas Purga¨. bombas es muy importante para el con-

trol de surgencias. Para muchas situaciones de control de surgencias, no solo se debe prevenir el ingreso de fluido al pozo, sino también, debe de estar preparado para cir-

DATOS Nombre del Pozo

6-3

INFORMACIÓN PREVIAMENTE REGISTRADA Hay que mantener un registro de la información

cular la surgencia delopozo a la superficie. esencial para ahogar mantener el control de Para se debe conexacto la un esta pozo.operación Este registro debe registrar ser lo más posible.la Sevelocidad deben hacerdecálculos parade encontrar bomba, régimen bombeootra las operaciones de control de la y información un régimenpara de presión de control.

presión y control del pozo. Las hojas de registro de control de pozo de WCS son fáciles de seguir y Lausar. presión de circulación o régimen de preEsto quizás podría parecer demasiado simple sión de control se conoce con muchos nom-más a veces, pero es probablemente el enfoque bres tales como: presión reducida, presión completo.

de circulación baja, régimen de bombeo bajo, pero todos se tratan de lo mismo. Esta

DEL

POZO

Completado por:

TUBERÍA DE PERFORACIÓN

PULGADAS Diámetro Exterior

PULGADAS Diámetro Interior

PIES

BBLS/PIES Capacidad por Pie

LBS/PIES Peso

MD PIES Largo Total de la Sarta de Perforación (DP más DC)

PIES

BBLS/PIE Capacidad por Pie

PULGADAS Diámetro del pozo

TVD PIES Profundidad Vertical Verdadera (al trépano)

Largo

PORTAMECHAS / DIÁMETRO DEL POZO

PULGADAS Diámetro Exterior

PULGADAS Diámetro Interior

Largo

REVESTIMIENTO

PULGADAS Diámetro Exterior

PULGADAS Diámetro Interior

TVD PIES Profundidad Vertical Verdedera

MD PIES Profundidad Medida

Peso y Grado

PSI @ 100% Resistencia Interior

X

X BBLS/STK Rendimiento__%EFF

LINER X STROKE BOMBA #2

BBLS/STK Rendimiento__%EFF

PSI Presión Máxima de la Bomba

BBLS Volumen de la Línea de Superficie

PPG Densidad del Lodo en Reserva

PPG de Admisión o Integridad/ Peso del Lodo del ensayo

PSI Prueba del Presión de ensayo de Admisión o Integridad

TVD PIES Profundidad de la Prueba (Zapato o Zona Débil)

BBLS Volumen en Piletas Activas

LODO

PPG Densidad Actual del Lodo

• Planilla con información preliminar del pozo

CAPITULO VI.indd 82

información para las operaciones de EL RégIMEN DE PRESIóN DE CONTROL controlar la presión (PRESIóN REDUCIDA) SE DEbE REgISTRAR y ahogar el pozo. EN LOS SIgUIENTES CASOS:

• Cambio de densidad del lodo o cambio de propiedades de flujo • Si se han hecho cambios en la mecha (broca, trepano) (tamaño de boquillas, jets), cambio en arreglo de fondo (BHA), o cambios en el peso del total de la sarta de trabajo. • Después de perforar 500 o mas pies (152 m) de hoyo nuevo ( o lo que sea política de cada empresa). • Cada cambio de guardia (turno). • Después de reparaciones en la bomba. Existen diferentes criterios para registrar esta presión. Algunos toman entre un sexto (1/6) a un medio (1/2) del total del régimen de bombeo (estroques) utilizados durante la perforación. Otro método es usar el mínimo de velocidad de régimen de bombeo y luego incrementar progresivamente.

BOMBAS Y LÍNEAS DE SUPERFICIE

Diámetro x Carrera BOMBA # 1

es la presión requerida para sobrepasar la fricción en el sistema de circulación, a un determinado régimen de bombeo. El régiLospresión cálculos de control puede ser afectamen de utilizando los datos do por las propiedades del lodo, de manera previamente que este registro se debe realizar en condiregistrados cionesproveen regulares. la

En muchos taladros (equipos) de perforación solo registran la presión correspondiente a: 20, 30 y 40 estroques (emboladas) por minuto (stk/min, emb/min). Mientras que otros requieren determinar el régimen de bombeo para 200, 300, 400 psi, etc. (113.8, 20.68, 27.6 bar, etc.). La velocidad de bombeo es muy crítica. La presión de la bomba depende de ése régimen y un pequeño cambio en la velocidad

06/05/11 20:14


el perforador encuentre la velocidad de la circulación a una presión específica (por ejemplo, 200, 300, 400 psi, etc. [10.0 20.0 30.0 bar; etc.]). La velocidad de la bomba es crítica. La presión de la bomba depende de esta velocidad y un cambio Principos de Control Pozos 83 pequeño en básicos la velocidad biendepuede afectar la presión de circulación en forma drástica. La mayoría de los equipos de perforación usan contadores de golpes de las bombas, los cuales miden también la velocidad de la bomba. Las bombas que no usan contadores de golpes deberían registrar los engranajes y rpm utilizados para tomar la KRP y determinar el volumen bombeado por minuto. Cap. 6

de circulación a una velocidad de bombeo dada (lenta). Debido a que los propiedades del lodo (fluido) y otros parámetros del pozo pueden afectar las presiones de la tasa de control de pozo, es muy importante que las tasas de control de pozo y las presiones de la tasa de control de pozo se tomen regularmente. Se deben tomar las presiones de la tasa de control de pozo: w Si cambia la densidad del fluido o las propiedades del flujo;

Tasas de control de pozo (Velocidad de Bomba Lenta) y Presiones de la Bomba (3 Velocidades Diferentes) Mida al inicio de cada turno, después de perforar 500 pies y después de cada cambio en el peso del lodo y la viscosidad.

BOMBA #1

BOMBA #1

BOMBA #1

= STKS/MIN

PSI

Velocidad de la Tasa de control de pozo

Presión de la Tasa de control de pozo de la Bomba

= STKS/MIN

PSI

Velocidad de la Tasa de control de pozo

Presión de la Tasa de control de pozo de la Bomba

= STKS/MIN

PSI

Velocidad de la Tasa de control de pozo

Presión de la Tasa de control de pozo de la Bomba

BOMBA #2

BOMBA #2

BOMBA #2

= STKS/MIN

PSI

Velocidad de la Tasa de control de pozo

Presión de la Tasa de control de pozo de la Bomba

= STKS/MIN

PSI

Velocidad de la Tasa de control de pozo

Presión de la Tasa de control de pozo de la Bomba

= STKS/MIN

PSI

Velocidad de la Tasa de control de pozo

Presión de la Tasa de control de pozo de la Bomba

• Velocidad de régimen de control y presiones podría afectar drásticamente en la presión de circulación. La mayoría de los taladros (equipos) de perforación y de terminación utilizan contadores de estroques (emboladas), que sirven, también, para controlar el régimen de bombeo. Las bombas que no usan contadores de estroques (emboladas) deben poder calcular el volumen bombeado por minuto de alguna manera.

CAPITULO VI.indd 83

Presión de cierre de tubería Cuando se cierra el pozo, la tubería y/o “tubing” (tubería de producción) es simplemente el conducto de medición de un manómetro que llega hasta el fondo del pozo. Este es un manómetro de superficie que registraría la presión de fondo si la tubería estuviera vacía. Pero como la tubería no está vacía, el manómetro registra la diferencia entre la presión de fondo del pozo y la presión hidrostática ejercida por la columna de

lodo en la tubería. Matemáticamente la presión de cierre en la tubería ( SIDPP) esta representada de la siguiente manera: Es muy importante la precisión del registro de la presión de cierre de la tubería (SIDPP) (Presión de cierre del Tubing, (SITP) o presión de cierre en tubería flexible (SICT) para calcular la presión de formación, la densidad de control y la presión de circulación inicial (PIC, ICP).

06/05/11 20:14


Cap. 6

84 Principios básicos de Control de Pozos

Presión de Cierre en Tubería (SIDPP) =

Presión de formación – Presión hidrostática de la tubería

Una advertencia con respecto a las presiones de cierre de la tubería: Se asume que la presión de cierre de la tubería (SIDPP) es correcta, y que en general debe ser inferior a la presión de cierre del interior del revestidor (SICP). Es posible registrar lecturas de presión de cierre en la tubería mayores que la presión de cierre en el revestidor si la densidad total del lodo en el anular es mas pesado que en la tubería. SI LA PRESIóN DE CIERRE DE LA TUbERíA PARECE DEMASIADO ALTA O bAjA SIN RAzóN APARENTE, SE PUEDE DEbER A ALgUNA DE LAS SIgUIENTES RAzONES: • Con una surgencia (arremetida, influjo) grande, la tubería tendría un efecto de tubo en “U”, quedando parcialmente vacía. • Presión atrapada • Válvula de contrapresión (flotadora) en tubería • Lectura de presiones muy rápida, antes de su estabilización • Lecturas de presión tardías, afectado por la migración de gas. Algunos operadores tienen procedimientos estándar de aliviar (purgar) una mínima cantidad de lodo (Aproximadamente ¼ de bbl, 0.04 m3 o menos) del anular, para verificar presiones atrapadas. En caso de tener presión atrapada, la respuesta será que la presión de la tubería disminuya por debajo de la lectura original (lectura incorrecta). Pero si la presión de tubería regresa a la cantidad, entonces la lectura la presión de cierre en la tubería (SIDPP) era correcta. La presión de cierre en el revestidor (SICP) des-

Presión de Cierre en Casing (SICP)

CAPITULO VI.indd 84

=

pués de una caída inicial, puede ser un poco mayor como consecuencia de la expansión del gas o que esta permitiendo otro influjo.

Presión de cierre en el revestidor (CASING) La determinación de la presión de cierre en el revestidor (SICP) o presión de cierre en el cabezal del pozo (SIWHP) es complicado. Si ocurre una surgencia (arremetida, influjo), el fluido de formación ingresa al pozo. Generalmente el fluido de la formación es más liviano que el lodo que está en el espacio anular, por esta razón la presión del anular se reduce. La presión total del anular es típicamente menor que la presión hidrostática de la tubería (sarta, sondeo), por el hecho de que el lodo en el anular esta contaminado o cortado y a su vez la longitud de la columna de lodo también es disminuida, por lo tanto la efectividad del peso del lodo es reducido, como la longitud de la columna del lodo. La presión de formación actúa sobre las dos columnas (tubería y anular). Como la presión hidrostática del anular es menor, la lectura en el anular será mayor. Pero, si la hidrostática del fluido del anular (recorte más gas), es mayor, que en la tubería, entonces la lectura en el revestidor será considerablemente menor. Matemáticamente, la presión de cierre en el revestidor, será:

Presión de formación – Presión hidrostática anular - Presión hidrostática de la surgencia

06/05/11 20:14


Densidad de lodo de control Esta es la densidad o peso de lodo que se necesita para balancear la presión hidrostática del pozo con presión de formación. UNDAMENTOS DEL El lodo densificado de control debe circular

F

C

por el pozo antes de que se reinicien las operaciones de perforación. El momento de ser bombeado el lodo densificado dependerá del método a ser usado (Perforador, Espere y densifique o Concurrente). Más abajo ONTROL DE ejemplo OZOS se muestra la ecuación, y los problemas para determinar la densidad de lodo

P

Cap. 6

Principos básicos de Control de Pozos 85

de control. La respuesta esta expresada en lpg (libras por galón)(g/l), y se aproxima al orden de un decimal (decena). Ejemplo: Si el cálculo de la densidad del lodo de control es de 13,07lpg (1566 g/l) la densidad a preparar será de 13,1 lpg (1570 g/l).

Consideraciones sobre el Lodo de Control y la Presión Peso Requerido para el Lodo de control

÷ PSI

÷

0.052

+ TVD

SIDPP

=

FT

PPG

Profundidad Vertical Verdadera (al Trépano o Zona de Amago o de Surgencia)

Peso Actual del Lodo

PPG Peso del lodo de control

• Cálculo densidad de control

Densidad del Fluido de Control • Ejemplo:

÷

Datos: Presión de Cierre en Tubería PSI(SIDPP) Profundidad vertical Verdadera (TVD) Presión de la Formación Densidad de Lodo Actual

0.052 = = =

DENSIDAD DE LODO DE CONTROL (lpg)

PROBLEMA 5

÷

300 psiPVV (20,69 bar) FT 10.000 pies (3048 m) Profundidad a las o 12,5 lpg ( Perforaciones 1498 m3/m) Punzados, Superior, Medio, Fondo

= = = =

PPG

=

Densidad del Fluido de Control

( SIDPP ÷0,052 ÷ TVD) + Peso de Lodo Actual (ppg) (300 ÷ 0,052 ÷ 10.000) + 12,5 (0,57) + 12,5 NICIAL DE 13,07 lpg, redondeadoRESIÓN a 13,1 lpg

Calcule la densidad del fluido de ahogo. Problema SIDPP = 300 psi (20.69 bar)

P I CIRCULACIÓN

La presión inicial de circulación (ICP) es la la presión de cierre en la tubería más la presión que se necesita para circular el fluido a una velocidad dada. Es la presión de cierre de la tubería de perforación la que se necesita para detener la formación que está surgiendo, más la presión de la tasa de06/05/11 bomba que 20:14

Calcular la densidad de control con los siguientes datos: combinación de Presión Cierre en (3048 Tuberïa m) (SIDPP) = 400 psi (27,58 bar) TVD =de10.000’ Profundidad Vertical Verdadera (TVD) = 10.000 pies (3048 m) de perforación Densidad de Lodo Actual = 13,5 lpg ( 1617,8 m3/m)

Peso Actual del Lodo = 12.5 ppg (1498 Kg/m³)

Peso del lodo de control = _______ ppg (______Kg/m³) CAPITULO VI.indd 85


Superior, Medio, Fondo

5

Cap. 6

PRESIÓN INICIAL DE densidad del fluido de ahogo. CIRCULACIÓN 86 Principios básicos de Control de Pozos

MA

00 psi (20.69 bar)

000’ (3048 m)

ual del Lodo = 12.5 ppg (1498 Kg/m³)

odo de control = _______ ppg (______Kg/m³)

idad de ahogo calculada es de 13.07 66 Kg/m³) se debe tomar 13.1 ppg (1570

Densidad de Lodo de Control (lpg)

CULACIÓN PARA OGAR EL POZO

evitar un influjo adicional mientras está do el pozo, la presión en el fondo del pozo be mantenerse un poco por encima de la e la formación. Adicionalmente, es más hacer circular el influjo hasta que sale. nación de varias presiones - hidrostática, or fricción dePresión circulación enCirculación el anular(psi) y Inicial de n que se mantiene en el estrangulador n el control del pozo durante este tiempo. entender cuál es la presión que hay que y la relación de la circulación de diferentes es de fluidos.

La presión inicial de circulación (ICP) es la combinación de la presión de cierre en la tubería de perforación más la presión que se necesita para circular el fluido a una velocidad dada. Es la presión de cierre de la tubería de perforación la que se necesita para detener la formación que está surgiendo, más la presión de la tasa de bomba que se necesita para transportar el fluido. =

(SIDPP ÷0,052 ÷ TVD ) + Densidad de Lodo Actual (lpg)

PROBLEMA 6

Calcule la presión inicial de circulación. es la suma de la presión de cierre en la

Presión Inicial de Circulación

ICP = SIDPP KRP La presión inicial+ de circulación (PIC; ICP)

tubería (SIDPP), con la presión del régimen de control

Presión de caudal de ahogo = 1000 psi (68.95 bar)

Problema SIDPP = 300 PSI (20.69 bar) Calcular la presión de circulación inicial (PIC; ICP) con los siguientes datos: ICP = ________ psi (________bar) Presión de caudal de Control (presión reducida) Presión de Cierre en Tubería (SIDPP)

=

= =

1000 psi (69 bar) 300 psi (20,7 bar)

Presión de Cierre en Tuberia (SIDPP) + Presión de caudal de control (psi) Presión inicial de circulación (ICP)

+

= PSI

PSI SIDPP

Presión de Caudal de Ahogo

ICP

PSI Presión inicial de circulación

• Calculo de presion de circulacion inicial (PIC, ICP)

Presión de circulación final La presión de circulación final (PFC; FCP) es la presión de control corregida por el uso de un lodo de mayor peso (lodo de control)..

CAPITULO VI.indd 86

Esta presión debe mantenerse desde el momento que el fluido de control llega a la mecha (broca, trepano) hasta que el espacio anular se llene de lodo de control.

06/05/11 20:14


Cap. 6

Principos básicos de Control de Pozos 87

Problema Calcular la presión de circulación inicial (PIC; ICP) con los siguientes datos: Presión a Caudal de Control Profundidad Vertical Verdadera (TVD, pies) Presión de Cierre en Tuberia (SIDPP) Densidad de lodo actual

= = = =

Presión de Circulación Final (PCF, FCP)

6-16

=

1000 psi (69 bar) 10.000 ft (3048 m) 300 psi (20,7 bar) 12,5 ppg (1500 g/l)

Presión a caudal de control x Densidad de Lodo de Control ÷ Densidad de Lodo Actual

Presión Final de Circulación (FCP)

x

÷

PSI Presión de Caudal de Ahogo

PPG Peso del lodo de control

= PPG

FCP

Peso Actual del Lodo

PSI

Presión Final de Circulación

• Cálculo presión de circulación final (PCF; FCP))

PRESIÓN FINAL DE CIRCULACIÓN

Gráfico de disminución Si la velocidad de de presión la bomba es

te del margen izquierdo del gráfico y en la línea derecha el valor de la presión de circulación final FCP). La(PCF,presión final de circulación (FCP) es la

El gráfico deconstante, presión de circulación, al usar presión de la velocidad de circulación o control elpodemos método de espere y densifique, muestra esperar 2. Una los dos puntos y obtendrá la línea de prelo que sucede con la presión de tubería o de (ahogo) que se corrige matemáticamente para un que la presión de siones teórica para el control del pozo. barras de sondeo, al bombear lodo de confluido más pesado. Esta presión se debería mantener trol. circulación se Este gráfico muestra que la presión de cir- 3.elUna vez que ha llegado lodo de a desde momento en elque elcontrol fluido de control está reduzca culación inicial cambia gradualmente hasta la mecha (broca, trepano), la presión de circua medida que el en el trépano hasta que el espacio anular está lleno llegar a la presión de circulación final en el lación debe mantenerse constante hasta que el fluido de control periodo necesario de emboladas de con la su- el fluido de ahogo. anular se llene del lodo de control. perficiese a labombea broca. al

trépano.

Durante la operación de controlar el pozo, PROBLEMA 7 es mejor mantenerse 50 a 100 psi por enci-

1. Para preparar el gráfico de disminución de la presión, anotar el valor de la presión de circula-

ma de la presión calculada, esto evitará que Calcule la presión final de circulación: ingrese mas fluido de formación al pozo.

ción inicial (PCI, ICP) en el punto correspondien-

Presión a Velocidad de Control = 1000 psi (68.95 bar) TVD = 10000’ (3948 m) CAPITULO VI.indd 87

fricción. Uno esp se incrementaría de control en e efecto de colocar en la presión hi generalmente se presiones de circ control empieza a

REPRESEN LA CAÍDA

Se requiere representaciones circulando un flui de Circulación m tubing o de la c intervalo de tiem peso nuevo y más gráfico muestra q gradualmente se Circulación a lo la (emboladas) que se

1. Para preparar Inicial de Cir 06/05/11 20:14 izquierdo del


con el fluido de ahogo.

PROBLEMA 7 Cap. 6

ontrol ea al ano.

Calcule la presión final de circulación: 88 Principios básicos de Control de Pozos

Presión a Velocidad de Control = 1000 psi (68.95 bar) TVD = 10000’ (3948 m) SIDPP = 300 psi (20.69 bar) Peso Actual del Lodo = 12.5 ppg (1298 kg/m³) FCP = _____ psi (_____ bar)

PRESIONES INTERMEDIAS Presión Inicial de Circulación (PIC, ICP ) = Presión Final de Circulación (PFC, FCP) = ¿Qué le sucede a la presión de-laMecha bomba cuando= Estroques (emboladas) Superficie (broca) Régimen Control circula un de fluido con una densidad diferente? Los=

fluidos más pesados generalmente requieren más presión para circular debido a un incremento en la

2000

peso nuevo y más pesado hacia abajo por la sarta. El gráfico muestra que la Presión inicial de circulación gradualmente se convierte en la Presión Final de Circulación a lo largo del período de tiempo y/o golpes (emboladas) que se requieren para desplazar la sarta. 1. Para preparar el gráfico, marque la Presión Inicial de Circulación en el punto del margen izquierdo del gráfico. 2. Llene la cantidad de golpes de la bomba debajo de cada intervalo de cinco minutos en la parte inferior del gráfico, hasta alcanzar la cantidad de tiempo o golpes o emboladas que se requieren para desplazar la sarta. Multiplique la velocidad de los golpes (spm) por los minutos para 900obtener psi (62,1elbar) total de golpes. 648 psi (44,7 bar) 3. Dibuje una línea vertical en el gráfico, basado 886 emb 30 en emb/min (Stks/min) el tiempo y/o golpes de la bomba que se necesitan para desplazar la sarta tal como se muestra en la línea inferior del gráfico.

PROGRAMA DE PRESIÓN DE LA TUBERÍA DE PERFORACIÓN

1000

ICP Golpes Tiempo

1300 0 0

1257 150 5

1215 300 10

1172 450 15

1130 600 20

1087 750 25

1048 886 29.5

FCP

• Gráfico de Presión

Tabla de Presión ALgUNOS OPERADORES PREFIEREN UNA TAbLA DE PRESIONES DE CIRCULACIóN vERSUS TIEMPO O ESTROqUES (EMbOLADAS). Para preparar una tabla: 1. La tabla consiste en 5 columnas: ·Primera columna corresponde a las estro-

CAPITULO VI.indd 88

ques (emboladas), desde superficie a la broca y desde la mecha (broca, trepano) hasta superficie. ·La segunda columna es referente a la disminución de la presión de inicial de circulación (ICP) hasta la presión de circulación final (PFC; FCP) ·La tercera columna corresponde a los valores leídos en el manómetro de la tubería a medida que es bombeado el lodo de control. Se trata entonces de la presión actual en la

tubería. Esta presión debe de ser 50 a 100 psi más que la calculada, de esta manera se evita un nuevo ingreso de fluido de la formación al pozo. · La cuarta columna se trata de las presiones que se registran en el manómetro del revestidor a medida que se realiza la operación de control. ·En la última columna se registra el volumen del influjo que va en aumento por la expansión del gas.

06/05/11 20:14


F UNDAMENTOS

DEL

C ONTROL

DE

Cap. 6

Principos básicos de Control de Pozos 89

P OZOS

Cuadro de Presión Presión Teórica de la Tubería de perforación

Emboladas (Golpes) o Volumen

Presión Real de la Tubería de perforación

Presión de la Tubería de revestimiento

Desvío del Volumen en las Piletas

ICP

0

FCP

Trépano

÷ 10 = Golpes de la Superficie al Trépano

Golpes por Etapa

Presión Inicial de Circulación

Presión Final de Circulación

÷ 10 =

PSI por Etapa

• Tabla de presiones

4. En la línea que ha dibujado, trace la Presión Final de Circulación. 5. Conecte los puntos que representan la Presión CAPITULO VI.indd 89 Inicial y Final de Circulación

CUADRO DE PRESIÓN Algunos operadores prefieren mantener06/05/11 un 20:14

U l v p u c f ( c s s


Cap. 6

90 Principios básicos de Control de Pozos

ESTROQUES SUPERFICIE A LA MECHA (BROCA, TREPANO) PRESION INICIAL DE CIRCULACION (PIC, ICP) PRESION FINAL DE CIRCULACION (PFC, FCP)

= = =

886 stk (emb) 900 psi (62,163 bar); 648 psi (44,7 bar)

Consideraciones de Presión Anular Algunas regulaciones y procedimientos en el taladro estipulan que se debe colocar en un lugar visible y cerca del perforador, la presión máxima que soporta un conjunto de prevención de surgencias (BOP). Esta se debe calcular para cada uno de los revestidores (casing) subsiguientes. Las consideraciones de presión están basadas sobre una de las siguientes presiones: 1. Presión de estallido (presión interna de fluencia) del revestidor (casing). 2. Presión máxima del conjunto de (BOP) 3. Presión que puede producir daños en la formación.

Si el revestidor (casing) o el conjunto de preventores de reventones (BOPs) limitan la presión que se puede ejercer contra el pozo, el personal debe extremar las precauciones para no exceder esos valores. Rara vez se llega a estos límites porque los programas de pozos, generalmente, requieren que tanto el revestidor (casing) como los BOPs soporten cualquier presión que se pueda presentar. Sin embargo, se debe tener en cuenta que, en el uso de campo, el revestidor (casing)

CAPITULO VI.indd 90

y el equipamiento están sujetos a desgaste, fatiga y daños por corrosión, que pueden afectar el desempeño óptimo y bajar los límites de presión. Durante el procedimiento de control de pozos, puede existir la posibilidad de dañar a la formación, causar perdidas de circulación o generar un descontrol subterráneo si se excede la presión de integridad de la formación. Esto es solo una estimación de la presión en superficie (un punto de referencia para tomar decisiones, no un punto límite absoluto). Todos los esfuerzos de control de pozos deben basarse en las condiciones particulares da cada pozo. Esta consideración de presión puede ser afectada por factores tales como profundidad del revestidor (casing), presión de integridad de la formación, densidad del lodo presente y del fluido de control, posición del influjo y presiones de superficie impuestas. La presión de prueba conseguida durante la prueba de admisión (LOT), en control de pozos se considera como LA MAXIMA PRESION ADMISIBLE EN SUPERFICIE (MASP). Esta presión nos refleja el límite a la que la formación puede fracturar. Debemos tomar en cuenta que difícilmente se va a mantener o seguir perforando con la misma densidad de lodo con la que se ha realizado la prueba. A medida que se profundiza el pozo, la densidad de lodo va en aumento, este incremento afecta considerablemente a la máxima presión admisible en superficie (MASP).

06/05/11 20:14


Cap. 6

Principos básicos de Control de Pozos 91

• Ejemplo: Datos de pozo Profundidad de prueba Densidad del lodo actual Densidad de Lodo de Prueba Presión de prueba Presión de estallido revestidor Presión de Prueba del conjunto de BOPs

= = = = = =

5030 pies (1533 m) 12,5 lpg (1497 g/l) 9,1 lpg (1092 g/l) 1570 psi (108,25 bar) 5750 psi (400,7 bar) 10.000 psi (697 bar)

a.- Calcular la densidad de integridad estimada:

Densidad de integridad estimada

= = = =

(Pres. de prueba psi ÷ 0,052 ÷ Prof. Vertical Prueba ft) + densidad de lodo actual, lpg (1570 ÷ 0,052 ÷ 5030) + 9,1 (6,0) + 9,1 15,1 lpg

b.- Calcular la nueva Máxima presión admisible en superficie (MASP) con:

Densidad de lodo actual Profundidad del pozo

Máx. Pres. admisible en superficie psi

= =

=

= =

10,8 lpg (1296 g/l) 9800 pies (2987 m)

(densidad de integridad estimada, lpg - densidad de lodo actual, lpg) x 0,052 x profundidad de prueba, pies

(15,1 – 10,8) x 0,052 x 5030 1125 psi

• Nota: De los cálculos anteriores se puede observar que con el incremento de la densidad de lodo de 9,1 a 10,8 ppg, al llegar a la profundidad de 9.800 pies (2987 m), la Máxima Presión Permitida en Superficie (MASP) a disminuido de 1570 psi a 1125 psi.

CAPITULO VI.indd 91

06/05/11 20:14


Cap. 6

92 Principios básicos de Control de Pozos

F UNDAMENTOS

DEL

C ONTROL

DE

P OZOS

Consideraciones sobre la Presión Estimated Formation Integrity/Leak-off/Fracture Fluid Density (Mud Weight) = Densidad Estimada de Integridad

PSI

÷

0.052

÷

TVD

PIES

+

Profundidad de la Prueba (Zapato o Zona Débil)

Densidad Estimada de Fractura (Peso del Lodo) Estimada para la Formación

PPG

=

Peso del lodo de Prueba de Integridad/Leak-off

PPG

Densidad Estimada del Fluido de Integridad

Presión Estimada de Integridad de la Formación (Con el Peso de Lodo Actual)

PPG

Densidad Estimada del Fluido de Integridad

PPG Peso Actual del Lodo

x

TVD

PIES

Profundidad de la Prueba (Zapata o Zona Débil)

x

0.052

=

PSI

Presión Estimada de Integridad

Resistencia Interna de la Tubería de revestimiento

PSI @ 100%

Resistencia Interna de la Tubería de revestimiento

x

= Factor de Seguridad (.70 or less)

Presión de Prueba del BOP

PSI

Resistencia Interna Ajustada para la Tubería de revestimiento

=

PSI Presión de Prueba del BOP

• Presión anular

o línea, un reventón subterráneo, si es que se sobrepasa se pone la bomba en la bomba para el control, el operador del esProcedimiento de puesta CONSIDERACIONES DE que LAmientras PRESIÓN presión de fondo de pozo se debela mantener trangulador debe mantener constante la presión de integridad estimada. Esto es sólo una en línea de la bomba constante. presión de de cierre del revestidor (SICP), A NULAR EN P ERFORACIÓN estimación de la presión en la superficie A. La comunicación entre el operador de manipulando adecuadamente el estrangu- (un punto (Inicio de la Circulación) la bomba y el operador del estrangulador lador,para hastatomar que se alcance los estroques de referencia decisiones, no un punto de debe ser muy fluyente. El que tiene la voz de por minuto (stk/min) establecidos para el Controlar una surgencia puede ser más Muchas veces los reglamentos requieren que detención absoluto) y cada esfuerzo para controla complicada que lo que uno puede imaginar, mando en estas circunstancias, es la perso- control.. Se deben monitorear y corregir las la presión máxima en la superficie por debajo de las un pozo debe estar las condiciones única presiones de basado acuerdo alen programa de premás aún si el personal no esta debidamente na que esta en el panel del estrangulador. sión de la tubería BOP estén indicadasconcerca del puesto del perforador. entrenado o familiarizado los procedide ese pozo. Las bombas deben ser mientos. A continuación algunas La misma se debetenemos calcular paraB. cada sección depuestas en líneaLalo profundidad de la tubería de revestimiento recomendaciones para que los primeros más lentamente posible, o por etapas. Tiempo tuberíadede revestimiento. la integridad de de la retraso formación, la densidad actua minutos la operación de control Esta resul- consideración sobre C. A medida que se pone en marcha la ten menos complicados. Se debe recordar la presión, generalmente se basa de uno de tres y del fluido defácil control, la posición Resulta imaginar que el sistema dedel cir- amago de valores diferentes: reventón (surgencia) y las presiones impuestas en la superficie son todos factores que afectan esta  Presión de Reventón de la Tubería de Revestimiento consideración sobre la presión. CAPITULO VI.indd 92 06/05/11 20:14  Límites del Conjunto de la BOP


culación de un pozo es un tubo en “U”. Esto significa que la presión del interior del revestidor y la de la tubería son interactivas, y que las señales, las variaciones en la presión o en los caudales de circulación se manifiestan en todo el sistema. Este es un concepto importante para el control de pozos. Las presiones de tubería (barras de sondeo) repercuten en la presión de fondo de pozo. Si la presión de tubería se modifica respecto a los valores planificados (el de mantener “constante la presión de fondo de pozo”), se la debe corregir. Esto se logra modificando la cantidad de presión de estrangulador en la superficie. Cuando se modifica la contrapresión con el estrangulador, se desencadena una “onda de presión” que afecta a todo el sistema de circulación. La respuesta no se advertirá instantáneamente en el manómetro de presión de tubería, sino que habrá un “retraso”. Este retraso debe ser tomado en cuenta antes de intentar una nueva modificación de la presión de tubería. Se puede aplicar una regla práctica: se deben esperar aproximadamente dos segundos por cada mil pies (304 m) de tubería que haya en el pozo. En un pozo de 10.000 pies (3048 m), por ejemplo, una modificación de la presión en el estrangulador tardará aproximadamente 20 segundos en manifestarse en el manómetro de tubería. Esto significa aproximadamente diez segundos para que se manifieste la modificación en el extremo inferior de la tubería, y diez segundos más para su repercusión en el interior de la tubería desde el extremo hasta su regreso

Cap. 6

Principos básicos de Control de Pozos 93

a la superficie. En pozos más profundos, la modificación puede tardar un tiempo considerable en manifestarse en todo el sistema. Si se hacen modificaciones adicionales, sin tomar en cuenta este “retraso”, se puede originar una “sobre-corrección” (contrapresión baja o alta), que puede generar o, peor aún, una pérdida de circulación. El tiempo de retraso es solamente aproximado. Una vez que se realiza una corrección, se debe registrar aproximadamente cuánto tarda en manifestarse, y se debe tomar nota de la diferencia. Al tiempo de retraso pueden afectar muchos factores. La compresibilidad del gas, caudal de circulación, el tipo de lodo, la compresibilidad del lodo, etc. El objetivo es darse cuenta de que las respuestas no son instantáneas, pero se manifestarán por todo el sistema si se les da tiempo.

• Pozos en Lago de Maracaibo

Estroques (emboladas) de superficie a la mecha (broca, trépano) En todos los métodos de control de pozos es necesario conocer el tiempo o la cantidad de estroques (emboladas) necesarias para que el lodo densificado de control llegue a la mecha (broca, trepano). El número de estroques (emboladas) es más preciso, porque una bomba de lodo es una bomba de desplazamiento positivo. A continuación se muestran los pasos a seguir para calcular los estroques (emboladas):

• Cálculos: Para calcular capacidad por pie (bbl/pie)

Capacidad bbl/ft

CAPITULO VI.indd 93

=

Diámetro interno al cuadrado ÷ 1029,4

06/05/11 20:14


= 0.01422 × 9000

Cap. 6

= 128 bbls = Capacidadm³/m × Largom 94 Principios básicos de Control de Pozos

Volumem³

= 0.00742 × 2743.2 = 20.35 m³

PROBLEMA 2 ¿Cuánto volumen hay en 6000 pies (1828,8 m) de tubería? (use la tubería del Problema No. 1). Para las columnas que tienen diámetros interiores de diferentes dimensiones, se harían los cálculos anteriores para determinar la capacidad y el volumen para cada tamaño, luego se sumarían. Si se bombeara una densidad diferente de fluido, se debería incluir la capacidad de la línea en superficie (que generalmente se conoce o se • NOTA: lo dan) en el volumen total de la columna. 1029,4 = viene de: [(π x D2 ÷ 4) x (12 plg/ft ÷ 231 plg3/gal ÷ 42 gal)]

Volumen de la Sarta = Volumen en la Tubería de Perforación/Tubería Capacidad = (DImm ÷1000)+2 xVolumen 0.7854 en los Portamechas + Volumen en m3/m la Línea en Superficie • Ejemplo

TIEMPO/EMBOLADAS AL TCual RÉPANO /FINAL LA TUBERÍA es la capacidad por pie DE (ft; m) de TP (DP) DE = 4,5” (114,3 mm); DI = 3,826” (97,18 mm): En todos los métodos de ahogo, que involucran incrementar la densidad del fluido, se debe conocer la cantidad de tiempo o las emboladas desde la bomba hasta el trépano o al final de la tubería (EOT). (Las Diámetro interno unidades Capacidad que usan bbl/ft las bombas=pequeñas pueden mediralelcuadrado volumen÷ 1029,4 bombeado en barriles o metros cúbicos = DI² ÷ 1029,4 por minuto en vez de emboladas o golpes por minuto). En realidad, el uso de golpes o emboladas hasta = 3,8262 ÷ 1029,4 el trépano es más exacto, dado= que una bomba de lodo es una bomba de desplazamiento positivo. Abajo 0,01422 bbl/pie tenemos la ecuación y un problema de muestra.

CAPACIDADES ANULARES, VOLÚMENES Y ESTROQUES (EMBOLADAS)

Cuando u métodos requiere increment densidad, debe det el volume columna trabajo.

lante el procedimiento de control de una

Emboladas hasta el Trépano/EOT = Volumen de la Columna ÷ Producción (desplazamiento) de la Bomba surgencia.

Después de averiguar los volúmenes (bbl;

Emboladas hasta el Trépano/EOT = Volumen de la Columnabbls ÷ Producción (desplazamiento) de la Bomba m3) de cada sección, acorde bbls/stk a la geometría

El cálculo de la capacidad anular (bbl/pie; del pozo, se convertirán a estroques (en su m3/m) es muy importante para llevar ade- caso a tiempo), las mismas que sirven para Emboladas hasta el Trépano/EOT = Volumen de la Columnam³ ÷ Producción (desplazamiento) de la Bombatm³/emb

Volumen de la Columna de Perforación y Cálculo de los Golpes o Cantidad de Emboladas Volúmenes de la tubería de perforación, y Portamechas

x Pies Largo de la tubería de perforación

= BBLS/FT Capacidad por Pie en Barras de Sondeo (DP)

=

x BBLS Volumen en Barras de Sondeo

BBLS/Pies

Pies

BBLS Volumen en Portamechas

Capacidad por Pie en Portamechas

Largo de los Portamechas

Golpes o Emboladas ¨ Superficie al Trépano¨

+ BBLS Volumen en Barras de Sondeo

=

+ BBLS Volumen en los Portamechas

BBLS Volumen de Línea en Superficie

=

÷ BBLS Volumen en Sarta de perforación

BBLS/emb Producción de la Bomba

emb Emboladas de Superficie a Trépano

• Estroques (emboladas) de superficie a la mecha (broca, trepano)

CAPITULO VI.indd 94

06/05/11 20:15


controlar el desplazamiento del fluido invasor y del lodo de control. Las siguientes ecuaciones muestran la forma de calcular las capacidades anulares en

Cap. 6

Principos básicos de Control de Pozos 95

barriles por pie (litros por metro), los volúmenes en barriles (metros cúbicos) y el tiempo/estroques (emboladas) necesarias para desplazar dicho volumen.

• Ejemplo: Calcular el volumen anular y las emboladas requeridas para circular un fondo arriba. Diámetro Interno del Casing = 8,835” (224,4 mm);

long = 5.000 pies (1.523,93 m)

Diámetro externo Tubería de Perforación = 4,5” (114,3 mm); Diámetro Externo drill collars = 6,5” (165,1 mm);

long = 9.000 pies (2.743,2 m)

long = 1.000 pies (304,8 m)

Diámetro del pozo (hoyo)

= 8,5” (215,9mm)

Profundidad Medida

= 10.000 pies (3048 m)

Desplazamiento de la bomba

= 0,157 bbl/emb (0,02496 m3/emb)

Régimen de bombeo

= 30 emb/min (stk/min)

En este ejemplo se observan 3 secciones anulares (de arriba para abajo): A. Sección anular 1:entre el revestidor y la tubería de perforación; longitud medida = 5.000 pies (1.523,93 m) B. Sección anular 2:entre pozo abierto y tubería de perforación; Longitud = Long tubería – Long medida del revestidor Longitud = 9.000 – 5.000 = 4.000 pies Longitud = 2.743,2 – 1523.93 = 1219,2 m C. Sección anular 3: entre pozo abierto y drill collars; longitud = 1.000 pies (304,8 m)

CAPITULO VI.indd 95

06/05/11 20:15


Cap. 6

96 Principios básicos de Control de Pozos

• Seccion anular 1 (Casing - Tuberia de Perforación):

Capacidad anular (bbl/pie)

= = = = =

(DI2rev – DE2TP) ÷ 1029,4 (8,8352 – 4,52) ÷ 1029,4 (78,05 – 20,25) ÷ 1029,4 57,80 ÷ 1029,4 0,05616 bbl/pie

Para determinar el volumen anular en la sección multiplicar la Capacidad Anular en bbl/pie por la profundidad (longitud) medida de la sección: Volumen Anular (bbl/pie)

= = =

Capacidad anular (bbl/pie) x Longitud tuberia de perforación (pies) 0,05616 bbl/ft x 5.000 ft 280,8 bbl

Para obtener los estroques (emboladas), se debe dividir el volumen calculado entre el regimen de bombeo Estroques (emboladas)

= = =

Volumen anular (bbl) ÷ Regimen de bombeo (bbl/stk) 280,8 ÷ 0,157 1789 estroques

Capacidad anular m3/m

= [(DI ÷ 1000)2 – (DE ÷ 1000)2] x 0.7854 = [(224,4 ÷ 1000)2 – (114,3÷ 1000)2] x 0.7854 = [(0,05036 – 0.01306) x 0.7854 = 0,0373 x 0.7854 = 0,02928 m3/m

Para determinar el volumen anular multiplicar la Capacidad Anular en bbl/pie de la sección multiplicar por la profundidad medida (longitud) Volumen Anular m3 = Capacidad Anular (m3/m) x Longitud drill collars (m) = 0,02928 m3/m x 1523,93m = 44,6 m3

CAPITULO VI.indd 96

06/05/11 20:15


Cap. 6

Principos básicos de Control de Pozos 97

• Seccion Anular 2 (Hoyo Abierto - Tuberia de Perforación):

Capacidad anular(bbl/pie)

= = = = =

(DI2pozo – DE2TP) ÷ 1029,4 (8,52pozo – 4,52TP) ÷ 1029,4 (72,25 – 20,25) ÷ 1029,4 (52) ÷ 1029,4 0,05051 bbl/pie

Para determinar el volumen anular en la sección multiplicar la capacidad anular (bbl/pie) por la profundidad (longitud) medida de la sección: =

Vol An bbl

= =

Capacidad Anular (bbl/pie) x Longitud de Tuberia en hoyo abierto (bbl/pie) 0,05051 bbl/ft x 4.000 pies 202 bbl

Para obtener los esreoques (emboladas), se debe dividir el volumen calculado entre el regimen de la bomba Estroques

= = =

Vol An bbl ÷ regimen de la bomba (bbl/stk) 202 ÷ 0,157 1287 estroques

Capacidad anular m3/m = [(DI ÷ 1000)2 – (DE ÷ 1000)2] x 0.7854 = [(215,9 ÷ 1000)2 – (114,3÷ 1000)2] x 0.7854 = [(0,04661 – 0.01306) x 0.7854 = 0,02634 m3/m

Para determinar el volumen anular multiplicar la Capacidad Anular de la sección (bbl/ pie) por la profundidad medida (longitud) Volumen anular m3 = Capacidad anular m3/m x Longitud de tuberia en hoyo abiertom = 0,02634 m3/m x 1291,13 m = 32,1 m3

CAPITULO VI.indd 97

06/05/11 20:15


Cap. 6

98 Principios básicos de Control de Pozos

• Sección Anular 3:

Capacidad Anular (bbl/pie)

= = = = =

(DI2pozo – DE2DC) ÷ 1029,4 (8, 52pozo – 6,52DC) ÷ 1029,4 (72,25 – 42,25) ÷ 1029,4 30 ÷ 1029,4 0,02914 bbl/ft

Para determinar el volumen anular en la sección multiplicar la capacidad anular (bbl/pie) por la longitud (profundidad medida) de la sección: Volumen Anular (bbl/pie)

= = =

Capacidad Anular (bbl/pie) x Longitud d edrill colars (pie) 0,02914 bbl/ft x 1.000 ft 29,1 bbl

Para obtener los estroques (emboladas), se debe dividir el volumen calculado entre la eficiencia el regimen de bombeo (bbl/stk) Estroques (emboladas)

= = =

Volumen Anular(bbl) ÷ regimen de la bomba (bbl/emb) 29,1 ÷ 0,157 185 estroques (emboladas)

Capacidad anular m3/m = [(DI ÷ 1000)2 – (DE ÷ 1000)2] x 0.7854 Capacidad anular m3/m = [(215,9 ÷ 1000)2 – (65,1 ÷ 1000)2] x 0.7854 Capacidad anular m3/m = (0,04661 – 0.02726) x 0.7854 Capacidad anular m3/m = 0,1935 x 0.7854 Capacidad anular m3/m = 0,01519 m3/m

Para determinar el volumen anular multiplicar la Capacidad Anular (m3/m) de la sección por la longitud de la sección (profundidad medida).

Volumen Anular (m3) = Capacidad Anular m3/m x longitud de drill collars m = 0,01519 m3/m x 304,89 m = 4,6 m3

CAPITULO VI.indd 98

06/05/11 20:15


Cap. 6

Principos básicos de Control de Pozos 99

C APÍTULO 6 Cálculos de Volumen Anular y Emboladas o Golpes Capacidades y Volúmenes Anulares A. Volumen Anular entre la tubería de perforación (DP) y la Tubería de Revestimiento (CSG)

CSG

ID2

DI (diam. int.) de la Tubería de revestimiento al Cuadrado

DP OD2 DE (diam. ext.) de la DP al Cuadrado

1029.4 =

÷

. __ __ __ __BBLS/FT

x

Capacidad por Pie entre el DP y el CSG

FT

=

Largo del DP en el CSG (Profundidad Medida)

BBLS A Volumen entre el DP y el CSG

B. Volumen Anular entre la Tubería de perforación (DP) y el Hoyo Abierto (OH)

OH2 Diámetro del Hoyo al Cuadrado

DP OD2 DE (diam. ext.) del DP al Cuadrado

1029.4 =

÷

. __ __ __ __BBLS/FT

x

Capacidad por Pie Entre la DP y el OH

FT Largo del DP en OH

=

B

BBLS Volumen entre DP y OH

C. Volumen Anular entre los Portamechas (DC) y el Hoyo Abierto (OH)

arriba: se tiliza para el tiempo mboladas mba, que eren para er el fluido e el fondo o hasta la uperficie.

OH2 Diámetro del Hoyo al Cuadrado

DC OD2 DE (diam. ext.) del DC al Cuadrado

1029.4 =

÷

. __ __ __ __BBLS/FT

x

Capacidad por Pie Entre la DC y el OH

FT Largo del DC en el OH

=

C

BBLS Volumen entre DC y OH

D. Volumen Anular Total

A

+

BBLS Volumen entre DP y CSG

B

BBLS Volumen entre DP y OH

+

C

BBLS Volumen entre DC y OH

+

BBLS Volumen entre DP y OH

+

C

BBLS Volumen entre DC y OH

÷

BBLS/STK Producción de la Bomba

BBLS

=

Volumen en Línea del Estrangulador (sólo submarina) (Ver dorso de la hoja de registro de control de pozo)

Golpes Trépano a Zapato de Revestimiento

B

D

=

E

BBLS Volumen Anular Total

STKS

Golpes desde Trépano al Zapato de Revestimiento

Golpes Trépano a la Superficie

E

BBLS Volumen Anular

÷

BBLS/STK Desplazamiento de la Bomba

=

STKS Golpes Trépano a la Superficie

Total de Golpes Superficie a Superficie

STKS Golpes de la Superficie al Trépano

+

STKS Golpes del Trépano a la Superficie

=

STKS Golpes de la Superficie a la Superficie

JEMPLO 4 • E Cálculo volúmenes y emboladas en el anular Calcule el volumen anular y las emboladas requeridos para circular desde el fondo hacia arriba. DI (diam. int.) de la Tubería de revestimiento = 8.835” (224.4 mm), largo = 5000’ (1523.93 m)

CAPITULO VI.indd 99

06/05/11 20:15


C APÍTULO 6

Cap. 6

6-22

Presión Máxima Final Estimada en la Tubería = Presión Estimada Integridadde de Pozos Formación 100 Principios básicos dede Control (Presión de Fractura) - Hidrostática del Fluido de Ahogo

Se puede preparar un cuadro para documentar el volumen versus la presión. Este cuadro (p. 116) es tan fácil de completar como el cuadro de la presión de perforación. Antes de las operaciones, también hay que completar los cálculos del volumen hasta el punto de matar el pozo. Se preparan los cálculos del volumen y un sobre desplazamiento (si es necesario).

Se incrementa la fricción de la circulación a medida que se bombea el fluido de control por la sarta. Esto incrementa la presión en la superficie y la presión adentro de la tubería. Incrementos repentinos de la presión pueden hacer estallar la tubería o ser un indicio de complicaciones que se están desarrollando. Mantenga buenas anotaciones. Esté preparado para parar si ocurre algún problema. Se podrían necesitar cálculos más complejos en un pozo crítico, incluyendo los efectos de la fricción de circulación.

Requerimientos Estimados de Barita Volumen Total en el Sistema Activo

+ BBLS Volumen en las Piletas Activas

+

+

BBLS Volumen de la Sarta de Perforación

BBLS Total Volumen Anular

Bolsas por cada 100 Barriles

35

= BBLS Volumen entre DP y Tubo Conductor (Submarina Solamente)

BBLS Volumen Total en el Sistema Activo

= PPG Peso del Lodo de Control

– PPG Peso del Lodo de Control

x

14.7

PPG Peso Actual del Lodo

÷

= SXS/BBL Bolsas por Barril

Total Barita Requerida

=

x BBLS Volumen Total en el Sistema Activo

SXS Total Barita Requerida

SXS/BBL Bolsas por Barril

Incremento en el Volumen a raíz de Agregar la Barita

÷ 1500 libras de barita que se agregan al sistema incrementarán el volumen en aproximadamente un barril.

SXS Total Barita Requerida

14.7

= BBLS Incremento en el Volumen

Velocidad de Mezclado Requerido

x SXS/BBL Bolsas por Barril

= BBLS/MIN Velocidad de Circulación

SXS/MIN Velocidad de Mezclado Requerido

Disolución de Lodo de Reserva con Agua

– PPG Peso del Lodo de Control

8.33

– PPG Peso de Lodo en la Pileta de Reserva

=

x PPG Peso del Lodo de Control

÷ BBLS Volumen en la Pileta de Reserva

= BBLS Volumen de Agua que hay que Agregar

• Requerimiento de baritia(baritina)

CAPITULO VI.indd 100

06/05/11 20:15


Requerimiento de Barita (Baritina) Para controlar un pozo en surgencia es importante saber la cantidad de barita que se tiene en la locación o en su caso si se

cuenta con un tanque de reserva con una densidad conocida. La preparación del lodo de control se facilita si se tiene los materiales en locación. En base al volumen del sistema se debe calcular la cantidad de barita requerida de la siguiente manera:

1. Volumen tanques activos

=

600bbls (95,4 m3)

2. Volumen anular total

=

509 bbls (80,9 m3)

3. Volumen en tubería

=

139 bbls (22,1 m3)

4. Densidad de lodo actual

=

12,5 lpg (1498 g/l)

5. Densidad de lodo de control

=

13,1 lpg (1569 g/l)

6. Den. lodo tanque de reserva

=

14,7 lpg (1761 g/l)

7. Volumen tanque de reserva

=

150 bbls (23,8 m3)

8. Régimen (caudal) de control

=

4,1 bbls/min (0,748 m3 /min)

9. Emboladas Sup. A la broca

=

886 stk.

10. Régimen de bombeo

=

30 stk/min

RESUMEN Los principios básicos de control de pozos no son tan complicados o difíciles de entender, pero son de vital importancia. Un punto de partida muy importante en circunstancias de surgencia es que no se debe asumir nada. Para esto es necesario la comunicación permanente entre todo el personal

CAPITULO VI.indd 101

Cap. 6

Principos básicos de Control de Pozos 101

involucrado de la operación. Es recomendable hacer ejercicios de simulación, por lo menos una vez por semana, por turno; reuniones de seguridad y tratar temas sobre los procedimientos de cierre en las diferentes operaciones son de mucha valía, para completar con éxito el control de una surgencia. Cuanto más se sabe acerca de una surgencia, condiciones de cierre, y equipamiento, mayo-

res son las probabilidades de un control positivo y en el tiempo más corto. La organización y la dirección se deben realizar antes de que ocurra una surgencia. Los boletines en los puestos de trabajo y las responsabilidades de cada uno son componentes vitales de toda operación en un equipo.

06/05/11 20:15


CAPITULO VI.indd 102

06/05/11 20:15


CAPITULO VII.indd 103

06/05/11 20:48


Cap. 7

104 Métodos de Control de Pozos

Métodos de control de pozos INTRODUCCIÓN

Existen diversas técnicas o métodos para controlar y/o circular un pozo en surgencia, independientemente si el influjo ha ocurrido durante la perforación, en un pozo en producción o que un pozo este totalmente descontrolado. Estos métodos mantienen una presión de fondo a un rango determinado, igual o un poco mayor que la presión de formación, para evitar futuros ingresos de fluido de formación al pozo. En pozos donde el

Existen dos formas básicas de evitar un influjo adicional. La primera se trata de agregar suficiente “contrapresión” sobre la columna de fluido como para igualar la presión de la formación. La segunda consiste en mantener una “contrapresión” considerable y reemplazar el fluido que está en el pozo por otro suficientemente pesado como para dominar la presión de formación. Este

CAPITULO VII.indd 104

descontrol es total, no es recomendable ahogarlo, sino manejar la presión en una escala segura. Algunas técnicas proveen fluidos para circular, para retirar el influjo del pozo y dejar al pozo con presiones tolerables que garanticen seguridad.

Otras técnicas de bombeo permiten la inyección de un fluido de control al pozo sin retorno (Bullheading). Las técnicas con ausencia de bombeo permiten controlar la presión para realizar deslizamiento (stripping) de herramienta hacia el o fuera del pozo con presión. Todos los métodos tienen un fin común: Controlar el influjo del fluido de formación y evitar una pérdida de circulación. La diferencia entre estos métodos está en que se incrementa el peso del lodo o no y si el pozo será circulado.

capítulo abarca diferentes métodos de presión de fondo constante para controlar un pozo.

(PCTPR; SITP) y presión de cierre en tubería flexible (coiled tubing) (PCTF; SICT) todos se refieren a la presión que se registra en la parte de la presión de la bomba (directa) del tubo en “U”, mientras que la presión de cierre en el revestidor (PDCR; SICP) y presión de cierre en el cabezal esta relacionado con la presión en el anular del tubo en “U”. El uso de cada uno de los términos dependerá

• Nota: Presión de cierre en tubería (PCTP; SIDPP), Presión de cierre en tubería de producción

06/05/11 20:48


de la operación que se esta realizando en el campo, vale decir, si están en perforación o en producción. Adicionalmente las técnicas presentadas en esta sección asumen el conocimiento correcto de presiones de cierre y que se han implementado los procedimientos adecuados para el control hasta que la operación de control en si se inicie.

Documentación de control de pozos Durante cualquier operación de control de pozo la recolección y documentación de datos es de mucha importancia, ayudara a la organización de la operación y proporcionara confianza en el trabajo a desarrollarse. El personal tendrá conocimiento sobre lo que esta ocurriendo en el campo y estará preparado para enfrentar la situación. Si la documentación no esta bien hecha puede ser, en vez de una ayuda, un conflicto negativo para con al operación. Los registros de pa-

CAPITULO VII.indd 105

rámetros y variables deben de ser concisos, claros y correctos para asegurar el mantenimiento de una presión adecuada y las tendencias (negativas o positivas), puedan ser identificadas y evaluadas sin contratiempos. Todas las ocurrencias inusuales deben ser documentadas. La solución a muchas complicaciones será menos complicada, si se tiene registros que ilustren mejor el problema. Presiones de circulación, volúmenes bombeados (expresados en emboladas), propiedades del lodo (peso, viscosidad, etc.), cambios de volumen en los tanques y la posición del estrangulador deben de ser registrados con el mayor cuidado posible. La siguiente tabla nos muestra lo mínimo que se necesita registrar, para encaminar una buena operación de control.

Técnicas de circulación Los métodos de control de pozos como:

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 105

Método del perforador, Método de espere y densifique y el Método concurrente son métodos de circulación de fondo constante. La diferencia entre cada uno de ellos esta en: cuando se circula el influjo fuera del pozo, y cuando se bombea el lodo de control, al momento de decidir de controlar el pozo en surgencia. Estos métodos se caracterizan por mantener una presión de fondo igual o suficientemente alta a la presión de formación. Si a esto se complementa el evitar la perdida de circulación o que un equipo se malogre, el pozo será controlado sin permitir otro influjo. Es muy importante el conocimiento de los siguientes puntos antes de iniciar o aplicar alguna de las técnicas de control. Estos datos serán usados en los ejercicios del capítulo, excepto se haya indicado otra tarea.

06/05/11 20:48


Cap. 7

106 Métodos de Control de Pozos

M ÉTODOS P ARA C ONTROLAR P OZOS

7-3

EN ESTE CAPÍTULO SE USARÁN ESTOS DATOS DEL POZO A NO SER QUE SE INDIQUE LO CONTRARIO. BOMBA

1. USE LA BOMBA #1 VELOCIDAD DE LA TASA DE CONTROL DE POZO – ________ spm

BOMBA #1 – 6” × 16” Duplex BARRILES POR EMBOLADA – 0.157 bbls/stk

PRESIÓN DE LA BOMBA – ________ psi

BOMBA #2 – 5-1/2” × 16” Duplex BARRILES POR EMBOLADA – 0.126 bbls/stk

2. GOLPES PARA DESPLAZAR LA TUBERÍA – 905 stks 3. GOLPES DESDE FONDO HACIA ARRIBA – 3323 stks

PRESIÓN MÁXIMA DE LA BOMBA – 3950 psi ANNULAR

4. GOLPES, CIRCULACIÓN TOTAL – 4228 stks BOMBA #1

A

VELOCIDAD LENTA

SPM

USE

BPM

16 24

2,50 3,75

32

5,00

LA

BOMBA #1

A

DE

BOMBEO

PRESIÓN (PSI) 350 770

RAM

Pileta

RAM HCR

RAM

MÁXIMA PRESIÓN

1.350

24

SPM

DEL

CONJUNTO BOP – 10000 psi

VOLUMEN

EN

PILETAS ACTIVAS – ? bbls

SIDP – 520 psi

VOLUMEN

EN

LÍNEA

SICP – 820 psi

PESO ACTUAL

ICP – 1290 psi

PESO

DEL

DEL

LODO

DE

SUPERFICIE – 3.5 bbls

LODO – 12.5 ppg

EN LA

PILETA

DE

RESERVA – 11.7 ppg

FCP – 832 psi VOLUMEN DE LA SURGENCIA O GANANCIA – 16 bbls TUBERÍA DE PERFORACION DIÁMETRO EXTERIOR – 4-1/2” DIÁMETRO INTERIOR – 3.826” PESO – 16.6 lbs/pie CAPACIDAD – 0.01422 bbls/pie LARGO – 9450 pie

PRUEBA DE INTEGRIDAD/ADMISIÓN O FRACTURA PESO DEL LODO DURANTE LA – 10.0 ppg PRUEBA DE INTEGRIDAD/ADMISIÓN PRESIÓN DE PRUEBA – 1600 psi

O

FRACTURA

PROFUNDIDAD DE LA PRUEBA (ZAPATA O ZONA DÉBIL) TVD – 5030 pie

TUBERÍA DE REVESTIMIENTO DIÁMETRO EXTERIOR – 9-5/8”

PORTAMECHAS DIÁMETRO EXTERIOR – 6-1/2” DIÁMETRO INTERIOR – 2.8125” CAPACIDAD – 0.00768 bbls/pie LARGO – 550 pie

DIÁMETRO

DEL

POZOZ – 8-1/2” trépano con tres jets de 10/12¨

DIÁMETRO INTERIOR – 8.835” PESO – 40 lbs/pie GRADO – N-80 RESISTENCIA INTERNA (100%) – 5750 psi LARGO TVD (PROF. VERTICAL) – 5000 pie LARGO MD (PROF. MEDIDA) – 5000 pie PROFUNDIDAD

DEL

POZO

TVD (Prof. Vertical) – 10000 pie MD (Prof. Medida) – 10000 pie

CAPITULO VII.indd 106

06/05/11 20:48


Respuesta del estrangulador (CHOKE) El entendimiento de lo que se esta esperando es de suma importancia para cualquier operación de control. La presión que se mantiene o que circula por el estrangulador, controla la presión en todo el pozo. Respuestas inadecuadas puede permitir influjos adicionales e inducir fracturas en la formación y fallas en el equipo. Existen varios puntos críticos al decidir la acción apropiada: • Inicio de bombeo: Al conectar la bomba en línea se impone un incremento de presión en todo el sistema. Inmediatamente se pone en marcha la bomba se debe abrir el estrangulador, con la finalidad de mantener la presión de cierre en el revestidor constante. Si la presión de pozo incrementa demasiado, ocurrirán daños a la formación

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 107

o pérdidas de circulación. Si la presión disminuye por debajo de la presión de cierre se permitirá otro influjo. Más adelante se detallará este tema. • Ajuste apropiado del estrangulador (Choke): Cuando ya se tiene el régimen de bombeo de la bomba correcto, se deben propiciar ajustes en el estrangulador para mantener las presiones de circulación apropiadas. Si la presión en la tubería es demasiado alto, determine el exceso, lo mas exacto posible. Esta es la cantidad presión que se debe drenar del anular con ajustes del estrangulador. Determine la cantidad de presión a drenar de la presión del revestidor (casing), con miras a que se tenga una circulación adecuada. La determinación puede ser calculada, puede tomarse el incremento en el manómetro o memorizar. Cuando se conoce esta cantidad será más sencillo el ajuste de apertura en el estrangulador a la posición abierta. Si la presión de circulación es muy baja, se

C APÍTULO 7

Determine el Ajuste del Estrangulador

Determine el Ajuste Determine C hoke del Estrangulador A djus tement

PUMP

Ajuste el Estrangulador A djus t C hoke S lowly por by Lentamente Determined Determined P res s ure la Presión Determinada PUMP

• Determinación ajustes en el estrangulador

CAPITULO VII.indd 107

• Panel de estrangulador remoto

Asegúrese que se Make S ure C hange hace el Cambio T rans its

PUMP

Cómo determinar el ajuste del estrangulador

Hay varios momentos críticos en los que se debe 06/05/11

20:48


Cap. 7

108 Métodos de Control de Pozos

C APÍTULO 7

ocidad de bombeo siado alto esultar en brepresión ormación punto de dañarla o acturarla.

en cuenta este retraso en el tránsito antes de tratar de cambiar nuevamente la presión en la tubería de perforación. Se puede aplicar una regla general: Espere aproximadamente dos segundos por cada 1000’ (304.8 m) de largo de la sarta que está en el pozo. Por ejemplo: en un procedimiento, pozo de 10000’ (3048 m) , esta toma usa el mismo solo que aproximadamente veinte segundos antes de aque vea vez el estrangulador será regulado la se poun cambio de presión en el medidor de la tubería de sición de cierre. perforación, hecho en el estrangulador o tubería de revestimiento. Esto es aproximadamente diez segundos • Elque peor los errores queelcomúnmente para el de cambio viaje desde estrangulador se por es fijarse la la posición dellaindicador elcomente espacio anular hasta punta de tubería de perforación y otros diez segundos para quevez suba por del estrangulador y asumir que cada que lasetubería de ese perforación de ajustará regreso a la la presión superficie. ejecuta paso se En los pozos más profundos, puede pasar un buen en la misma dimensión. Recordemos régirato antes de sentir el cambio en todo el sistema. Si decambios flujo y caída de presión tienen semen hacen adicionales duranteno este tiempounde comportamiento lineal. agrandarresultando (abrir) retraso, puede haber una sobreAlcorrección, en influjo del adicional o la pérdida de circulación. elun orificio estrangulador o disminuirlo Esta es la unescala regla general, una aproximación para (cerrar), en elesmanómetro del inestablecer el tiempo de retraso. Una vez que se haya dicador de la posición del estrangulador, hecho la corrección, encuentre el tiempo aproximado nolarepresenta el ajuste de demora enestablecer ver el cambio, haga de unaprenota sión. El indicador solo muestra la posición de la diferencia en el tiempo. Se debería señalar de abierto cerrado. Loseste ajustes presión que muchas ocosas afectan tiempodede retraso. La del cuidadosamente, gas demorará este tiempo secompresibilidad deben realizar con lade respuesta. factores tales como la velocidad ayuda deAlgunos manómetros de presión y el indi-de la circulación, el tipo de fluido y la compresibilidad cador. del fluido también tendrán un efecto. El punto es • debemos Gas en darnos el estrangulador Tipo que cuenta que las (Choke): respuestas no son de fluido, régimen de flujo, y dimensiones instantáneas.

de estrangulador están relacionados para

9 El cambio en la presión se registra en el medidor de la bomba después del tiempo de trá nsito

BOMBA

3 � � � �

CONECTANDO UNA BOMBA Se pueden cometer errores cuando se elige la velocidad de la bomba para circular y sacar una surgencia. El procedimiento para arrancar la bomba es también un momento crítico. Recuerde que una velocidad de bombeo más lenta resulta en menos mantener las presiones de circulación co- reemplazado por líquido. Esto implica confricción anular y minimiza la presión contra la rrectas. Si un fluido diferente por el y la secuentemente un incremento de presión formación.circula A medida que disminuye el diámetro estrangulador, su coeficiente de fricción y en capacidad hidráulica entre la tubería de perforación y la tubería. Determine la cantidad de inrégimen dede flujo, aumentatambién o disminuye. Ese la cremento en la presión, para regular la pola tubería revestimiento, debería hacerlo de la bomba. demasiada alta es velocidad el caso cuando sale Una gas velocidad por el estrangusición de apertura del estrangulador, para puede resultar en una sobrepresión sobre la formación lador, se advierte una caída abrupta de pre- regresar la presión de la tubería al valor hasta el punto de dañarla o fracturarla. Y cuando sión. Si esto ocurre la presión disminuirá en planeado. Este paso es posible que se tenga el gas llega a la superficie, los equipos separadores todo el ocasionando virtualmente que repetir varias veces, durante la circulapuedensistema, llegar a sobrecargarse. El tiempo de circulación otro influjoaen el pozo. más lentas bien podría valer ción del gas por el estrangulador. adicional velocidades la pena cuando se compara con las complicaciones resultar. • que Las podrían presiones deben de ser registradas • Fluido que sigue al gas a través del estranAbajo hay algunas sugerencias para simplificar los durante toda la operación. Si la presión gulador: El gas requiere una apertura del primeros minutos de una operación de control de un disminuye muy rápido, consulte las presioestrangulador lo mas pequeño posible, para amago. Recuerde que debemos mantener una presión nesconstante pre-registradas para ese tramo y ajuste mantener la misma presión que cuando se en el fondo del hoyo mientras conectamos la bomba. inmediatamente la posición del estrangu- circula liquido. Cuando el fluido que le sigue

lador, hasta que se obtenga valor 1. Comunicaciones. Asegúreseelque las corres- al gas alcanza el estrangulador se advierte comunicaciones los operadores de la de bombaun incremento abrupto de fricción y origina pondiente. Se debeentre de esperar el tiempo y delcorrespondiente estrangulador son buenas hayan retardo para lay que profundiuna presión alta, para evitar daños a la forhablado acerca de cómo van a reaccionar ante las dad y luego ajustar nuevamente el estran- mación, inmediatamente consulte las preoperaciones del otro. gulador, si es necesario. siones planificadas y haga los ajustes necesarios de la presión en el anular con ayuda • Cuando el gas (cuya densidad es muy de la posición adecuada del estrangulador. baja) sale por el estrangulador (Choke) es Espere el tiempo de retardo correspondiente y luego haga los ajustes nuevamente, si es necesario.

El cambio en la presión se registra en el medidor de presión del manifold de control 1 Cambio de la posicióndel estrangulador

8

4 2 Pulso de Presión, � va en dirección � opuesta

7

4 - 8

El cambio en la presión transita por el sistema

6 Ajuste del estrangulador

• Ajuste del estrangulador y tiempo de tránsito

CAPITULO VII.indd 108

5

• Apagar la bomba: Si el pozo esta todavía en acción (Por ej.: no se ha bombeado aún el lodo de control) y el pozo debe ser cerrado, el objetivo debe ser el de no entrampar presión de bomba excesivo o el de no permitir el ingreso de otro influjo al pozo. Cuando el régimen de bombeo disminuye, la presión de circulación decrece, y el flujo por el estrangulador, también, disminuye. Si la presión del revestidor (anular) comienza a caer, ajuste el estrangulador a la posición cerrado, para mantener constante la presión en el revestidor que corresponde al valor antes de iniciar el proceso de apagar la bomba. La presión en el revestidor va a disminuir, cada vez que se el régimen de bomba decrece, por lo tanto al finalizar esta operación, la presión en el anular y la presión en la tubería deberían de quedar en la misma presión, es decir, en la presión

06/05/11 20:48


de circulación. Si la presión del revestidor no se mantiene en los valores planificados, puede suceder dos cosas: si es menor a lo planificado, se tendrá otro influjo y si es mayor ocasionará daños a la formación.

Tiempo de retraso/Tránsito Nos debemos imaginar que el sistema de circulación en el pozo tiene un efecto de tubo en “U”. Esto significa que la presión en el anular y la tubería están estrechamente relacionados y las señales de presión y cambios en el régimen de bombeo se advierten en todo el sistema de tubo en “U”: Este concepto, en control de pozos, es de mucha importancia. La presión en la tubería o tubería de producción representa la presión del fondo. Si la presión de tubería cambia, con relación a lo panificado ( De mantener la presión de fondo constante), se debe corregir. Esto implica la variación de la presión en el anular en superficie. Si la presión del anular (revestidor) es alterada, se genera una onda de presión que se advierte en todo el sistema de circulación. No se tendrá una inmediata repercusión o respuesta de esta presión en el manómetro de la tubería, por el tiempo de retraso. Este retraso del recorrido o transito se debe tomar en cuenta, antes de realizar cualquier ajuste en al presión de la tubería. Una regla práctica nos dice que debemos esperar dos segundos por cada 1.000 pies (304,8 m) de la longitud de herramienta (sarta, tubería mas porta mechas) que se tiene en el pozo. Por ejemplo en un pozo de 10.000 pies (3048 m) de profundidad, se debe esperar aproximadamente 20 segundos, para registrar el cambio de la presión en la tubería, generada por el ajuste de presión en el estrangulador. Significa que toma aproximadamente 10 segundos, para

CAPITULO VII.indd 109

llegar con el cambio de presión al fondo del pozo y necesita otros 10 segundos para transitar, por la tubería, desde el fondo del pozo hasta la superficie. En pozos mas profundos el tiempo de retardo será aún mayor, antes de registrar el cambio de presión en al tubería. Si en estos casos se han realizado otos ajustes de presión, la corrección inadecuada, podría ocasionar otro influjo o generar perdidas de circulación. La regla práctica es sólo una aproximación al tiempo de retraso. Una vez se ha realizado la corrección, encuentre el tiempo de retardo que necesita para ver el cambio en el manómetro correspondiente y anote la diferencia de tiempo. Hay muchos factores que afectan al tiempo de retraso. La compresibilidad del gas hará que este tiempo sea más lento. Factores como el régimen de circulación, tipo de fluido y la compresibilidad del fluido tendrá, también, su efecto. Se debe entender que la repercusión de algún cambio de presión en el anular, no es instantáneo en el manómetro de la tubería.

Inicio de bombeo Se puede cometer muchos errores al seleccionar el régimen de bombeo para circular el influjo. El procedimiento de iniciar el bombeo es muy crítico. Recuerde, un régimen de bombeo bajo implica una presión de fricción, también, baja y minimiza la presión contra la formación. Al decrecer el diámetro hidráulico y la capacidad, entre el revestidor y la tubería, así debería de ser el régimen de bombeo. Un régimen alto genera una sobre presión a la formación hasta tal punto que puede dañar o causar una fractura. Cuando el gas alcanza la superficie, el equipo de separación puede tener una sobre carga. El tiempo de circulación extra con régimen de bombeo lento, puede ser importante, al tomar en cuenta las complicaciones que se pueden suscitar.

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 109

• Panel de Control del Perforador Mas abajo encontrará algunas sugerencias para simplificar los primeros minutos de inicio de una operación de control. Recuerde se debe mantener una presión de circulación constante en el fondo del pozo, al iniciar el bombeo. 1. Comunicación: La comunicación entre el operador de la bomba (perforador) y el responsable del panel de control (choke panel) debe ser de la mejor manera posible y que ellos se hayan puesto de acuerdo sobre los diferentes puntos a seguir en la operación de control y reaccionar en caso que esto no este funcionando. 2. Iniciar bombeo gradualmente: Las bombas deben de ser operadas en forma gradual o por etapas hasta alcanzar el régimen de bombeo. Este proceso tomará varios minutos y deberá ser discutido antes de iniciar con el bombeo. Equipos o taladros con bombas mecánicas o equipos de perforación que no tienen bombas hidráulicas, corren el riesgo potencial de dañar a la formación y tener problemas con el equipo. En los taladros con bombas mecánicas, la bomba no puede ser arrancada gradualmente. Su régimen de bombeo reducida esta en carga muerta, la misma que se usa como régimen de control. Si se usa un estrangulador manual, es muy posible que no se pueda abrir o cerrar rápidamente, durante el inicio

06/05/11 20:48


Cap. 7

110 Métodos de Control de Pozos

M ÉTODOS P ARA C ONTROLAR P OZOS del bombeo. El procedimiento de inicio de bombeo, en cualquier caso, es que se debe abrir rápidamente el estrangulador antes de que se ponga en marcha la bomba. Esto permite que el pozo fluya y puede ocasionar otro influjo, pero es preferible disipar a la formación de una presión de surgencia descontrolada. Después que la bomba ha alcanzado el régimen de bombeo, la presión en el revestidor (casing, anular) debe ser ajustado a la presión original de cierre. Otra posibilidad es de equipar a la tubería parada (standpipe) con un estrangulador de desviación (bypass choke). Este será abierto antes de que la bomba arranque.

Comunicaciones

BOMBA

Controlador de la Bomba Conecta la bomba lentamente o en etapas, según las indicaciones

La Bomba se pone en marcha y el estrangulador de desvío, podrá ser cerrado graArranque lentamente la bomba.deSe cierre) debe dualmente para desviar mas fluido a la 2.constante (a la presión hasta ir incrementando la velocidad de las bombas tubería. Esto controla el flujo del fluido alcanzar el régimen de bombeo. La exceplentamente, o por etapas. Este proceso debería similar a los taladros, donde las bombas ción de varios este caso se ydebe tomar en los casos tomar minutos se debería haber hablado son colocadas en línea con régimen alta / donde acerca se de ello antes de arrancar bomba. tiene alta presiónlaanular/Choke/ Los equipos de perforación que tienen baja como sea necesario, para minimizar línea de control ( kill line). Este bombas caso será mecánicas, bombas de velocidad constante o presiones de surgencia o la reducción en discutido en la sección de complicaciones. equipos de perforación sin un estrangulador la presión se desarrolla en todo el pozo. hidráulico corren un riesgo adicional de tener Sifallas la presión del revestidor se deja que disen la formación o los equipos. En los equipos al de poner perforación que tienen bombas 3. Inicialmente mantenga la presión del re- minuya, la bomba en el régimen de mecánicas, se puedeen conectar la bomba vestidor constante: La presión en el reves- bombeo, lano presión el fondo sufre, tamlentamente. Su velocidad más lenta está en la tidor (casing, anular ) se debe mantener bién, un decremento. Esto puede ocasionar marcha en vacío, que muchas veces es la velocidad del control. Si se usa un estrangulador manual, quizás éste no se pueda abrir o cerrar con suficiente rapidez durante el arranque de la bomba. En cualquiera de los casos, el procedimiento del arranque es de abrir el estrangulador inmediatamente antes de arrancar la bomba. Esto puede permitir que el pozo fluya y que haya otro influjo, pero es preferible a derrumbar la formación debido a oleajes de presión incontroladas. Después de que la bomba haya alcanzado su velocidad, se debe volver a ajustar la presión de la tubería de revestimiento al valor que tenía antes del arranque de la bomba. Otra posibilidad es la de equipar el standpipe con un bypass y un estrangulador. Este se abriría antes de arrancar la bomba. Luego se

• Inicio de bombeo y presión en el estrangulador

CAPITULO VII.indd 110

Operador del Estrangulador Mantiene la presión del estrangulador según el valor apropiado.

conectaría la bomba y el estrangulador se cerraría

un mayor influjo de fluido de formación al gradualmente para desviar más fluido por la sarta. pozo. Si al iniciarellaflujo puesta en marcha de la Esto controlaría del fluido de manera similar los abre equipos de perforaciónelque pueden bomba, noa se rápidamente estranguconectar una con adecuadamente, la lentitud / velocidad lador o no se habomba operado se deseada para minimizar las fluctuaciones o generará un incremento en al presión hacia reducciones en la presión que se sienten en todo la formación que puede derivar en perdida el pozo. de circulación y daño al equipamiento. Se 3. Al inicio hay que mantener la presión en debe, en lo posible evitar ambas cosas, pero la tubería de revestimiento constante. Se debe mantener laregistrar presión de un la tubería de revestimiento es preferible segundo influjo a (estrangulador) (en el valor y correcto de tener problemasconstante con la formación el equimientras que la bomba alcanza la velocidad po. cierre) Recuerde presión en el revestidor es una de la tasa de control de pozo. La excepción de esto contrapresión. es en los casos donde existen presiones elevadas por fricción en el anular/estrangulador/línea de

control. Se hablase deha estealcanzado caso en la sección de Inmediatamente el régimen Complicaciones. permite que presión de de bombeo, ajusteSilase presión dellarevestidor la tubería de revestimiento disminuya mientras a la que presión original de lectura. la bomba alcanza su velocidad, también disminuirá la presión en el fondo del hoyo. Esto

4. Lapodría presión de en circulación resultar más influjoobservada por el amagoen el de la surgencia. la bomba se y elcomo manómetro de laSitubería, seconecta conoce estrangulador no se abreinicial o no se(PCI; opera con presión de circulación ICP). Se suficiente rapidez, un incremento rápido en la tratapresión de lapodría sumallevar de alala presión registrada, falla de la formación al momento de cerrar el pozo ( y/o equipos del pozo. Se debe evitarSIDPP), cualquieraen de estos y hechos, pero un que amagocorresponde secundario es al la tubería la presión, preferible que una fallacontrolar de la formación o del régimen de antes bombeo para el pozo equipamiento del pozo. (KRP). En otras palabras es una combinación de presiones que permite la circulación del influjo fuera del pozo a un determinado

Si se perm la presión tubería d revestimie disminuya mientras bomba a velocidad programa presión e fondo de también disminuirá

06/05/11 20:48


régimen y evitar que el pozo se descontrole. Matemáticamente se puede expresar como: PCI (ICP) = (SIDPP) + (KRP). Si se han usado los procedimientos adecuados de bombeo y si se observa diferencias significativas entre las presiones calculadas y las que observa, se debe tomar una decisión de continuar con el régimen actual o cerrar el pozo y evaluar nuevamente. 5. Mantener régimen de bombeo: Un vez se ha seleccionado el régimen de bombeo para el control, no debe de ser cambiado. Si se cambia el régimen de bombeo, los cálculos de presión de circulación inicial, presión de circulación final y las presiones de control en la planilla, deben de ser cambiados.

METODO DEL PERFORADOR El método del perforador es una técnica que se utiliza para circular fluidos de formación fuera del pozo sin llegar a controlar el pozo. Con frecuencia se usa para eliminar influjos succionados durante la sacada de la herramienta en una maniobra. Este método es simple y directo.

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 111

o en su caso que no se dispone del material para densificar. Finalmente se usa para eliminar influjos de gas, donde las velocidades de migración altas pueden ocasionar problemas de cierre. Se puede utilizar, también en casos donde se tiene limitaciones con la experiencia de personal y suministro de equipo. Este método, si n embargo, no se comúnmente usado en zonas donde se anticipan o se esperan, perdidas de circulación. En el método del perforador, primero se circula o elimi na el i nflujo. Luego, después que el pozo esta desbalanceado, reemplace el fluido del pozo con otro fluido que debe ejercer mayor presión que el anterior contra la formación. El procEdimiEnto dEl método dEl pErforador Es El siguiEntE: 1. Pozo se cierra después de verificar el i nflujo 2. Registrar las presiones de cierre estabiliza-

Es muy importante el entendimiento de la técnica e ideas usadas en el método del perforador, por el simple hecho de que otros métodos de control de pozos, incluyen muchos de sus principios.

das, tanto en la tubería (PCTP; SIDPP), como en el revestidor (PDCR; SICP) 3. El i nflujo es i nmediatamente circulado fuera del pozo.

Sin embargo en ciertos casos el método del perforador origina presiones anulares muy altas, en comparación con otros métodos y se requiere de mucho más tiempo para controlar el pozo. Este método es ideal para aplicar en las maniobras. Una vez se regresa al fondo del pozo el fluido del anular es circulado y retirado el influjo. Se usa también, en situaciones, donde no se necesita tener preparado el lodo de control

CAPITULO VII.indd 111

4. Después de termi nar con la circulación, el pozo será cerrado por segunda vez. 5. Si es necesario, se densifica el lodo 6. Se circula por segunda vez el pozo, con lodo nuevo denso (pesado) para recuperar presión hidrostática.

06/05/11 20:48


Cap. 7

112 Métodos de Control de Pozos

• EJEMPLO Se cierra el pozo luego de verificar un influjo y se registran la PCTP (SIDPP), PDCR (SICP) y el volumen de la surgencia. Usar los datos de pozo de la página 4 y la siguiente información explicará el método del perforador. Régimen de control (RDC;KRS)

=

24 epm

Presión de control (PDC; KRP)

=

770 psi (53.09 bar)

Bomba:

=

6 x 16” (152.4 mm x 406.4 mm) duplex

Densidad de lodo en el pozo (actual)

=

12,5 ppg (1498 kg/m3)

PDCTP (SIDPP)

=

520 psi (35.85 bar)

PDCR (SICP)

=

820 psi

• Mantenga presión del revestidor constante al poner en mancha la bomba

CAPITULO VII.indd 112

06/05/11 20:48


Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 113

Inicio de circulación Llevar la bomba al régimen de bombeo para controlar (24 epm), manteniendo la presión del revestidor (anular; casing) o “contrapresión” constante. (o presiones con valores planeados versus régimen de bombeo, para operaciones marinas y pozo de diámetro reducido). Esto mantendrá una presión de fondo constante, evitará que el pozo fluya y minimizará los riesgos de daño a la formación. En este ejemplo, después de poner a la bomba en el régimen de control, la presión en el revestidor se debe ajustar a 820 psi. (56.64 bar).

Primera circulación Una vez que la bomba alcanza el régimen de bombeo para el control (RDC), y se ha ajustado la presión del revestidor (casing), con el estrangulador, para volver a la presión que tenía cuando se cerró el pozo, el control se desplaza al manómetro de presión de tubería. La presión de tubería en este caso se denomina, Presión de Circulación (PC), que es la combinación de la PCTP (SIDPP; SITP) y la presión de bomba correspondiente al régimen de control (PRC; KRP) (En el método de Espere y Densifique esta presión se trata de la Presión de Circulación Inicial (PCI; ICP), En este ejemplo, la presión de circulación será de 1290 psi (88,95 bar). La Presión de Circulación se debe mantener constante, con ayuda del estrangulador. Otro valor que se debe mantener constante es el régimen de control de la bomba hasta que el influjo sea circulado fuera del pozo. Si el influjo es gas, los ajustes de presión serán necesarios para mantener la circulación de presión adecuada. Generalmente la expansión del influjo, desplazará cierta cantidad de fluido, consecuentemente la presión hidrostática decrece, que será compensada incrementando la presión en el anular.

CAPITULO VII.indd 113

• Una vez que la bomba alcanza el régimen, se observa la presión de circulación. Mantener esta presión

Ajuste de la presión Mientras se circula el influjo, se debe mantener la presión de tubería en los valores planeados.

La presión necesaria debe ser agregada o disminuida de la presión del revestidor (contrapresión). Es recomendable tomar en cuenta el tiempo de retraso, para observar el cambio de presión en el manómetro de la

Si la presión de tubería es incorrecta, debe ajustarse al valor adecuado. Para ello, se debe determinar la cantidad de presión (alta o baja), que debe corregirse. No se deben realizar cálculos estimados. No se deberán tener en cuenta variaciones de menores a 50 psi (3,4 bar), a menos que la presión, ya sea alta o baja, esté en un punto crítico.

tubería. Recuerde que la regla de dedo, para este tiempo de retraso, es de esperar aproximadamente dos segundos por cada 1.000 pies (305 m) de profundidad del pozo. Muchos factores afectan a este tiempo de “retraso”, por lo que se debe esperar el tiempo necesario antes de efectuar otra corrección, en caso de no advertir cambio

06/05/11 20:48


Cap. 7

114 Métodos de Control de Pozos

alguno.

Influjo de la superficie Con i nflujos de gas, la presión en el revestidor (casi ng) será la primera que dismi nuya, luego la presión en tubería (después del tiempo de retardo, para

cambios de un manómetro a otro), también sufrirá un decremento, al momento de pasar el i nflujo por el estrangulador. El estrangulador debe de ser ajustado rápidamente, para que la presión del revestidor vuelva al valor origi nal. Es recomendable llevar un registro de las presiones en el revestidor como referencia. Después de ajustar la presión en el

revestidor a su valor origi nal y después de esperar la estabilización de las presiones en el sistema, entonces centre su observación nuevamente sobre el manómetro de la tubería y ejecute los ajustes necesarios. Cuando el fluido que sigue al i nflujo pase por el estrangulador, se advertirá un i ncremento en la presión del revestidor.

• Si la presión disminuye por debajo de lo planeado, se debe hacer ajustes

CAPITULO VII.indd 114

06/05/11 20:48


Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 115

Influjo circulado fuera del pozo

1. Para realizar ajustes de presión, primero determine la cantidad de presión necesaria

Si se va a preparar el lodo con peso de control, después de circular el i nflujo fuera del pozo, se tiene dos opciones. Primero volver a cerrar el pozo. El punto de control gira nuevamente al manómetro de la presión del revestidor (casi ng), mientras se apaga gradualmente la bomba, la misma que se debe mantener constante, mientras se apaga y cambia el régimen de bombeo. Si se permite que esta presión disminuya, del valor estipulado, se ocasionará otro influjo (si el pozo esta sub-balanceado). Si se ha circulado todo el influjo fuera del pozo, la presión hidrostática, tanto en el anular, como en la tubería, deben de ser aproximadamente iguales. Si las presiones no son parecidas, es posible que haya ingresado otro influjo al pozo. Controle los cambios de presión en el anular.

2. Luego ajuste la presión en el revestidor, sólo a esa presión

3. Espere el tiempo de retraso, y re-evalúe

CAPITULO VII.indd 115

La segunda opción es mantener la circulación. Si las condiciones permiten poner en línea un tanque pequeño, mientras se densifica el lodo. Esta técnica evita que la herramienta de aprisione, por el movimiento continuo del fluido. En cualquiera de los casos se debe realizar, por lo menos, dos circulaciones: el lodo de control y las emboladas hasta la broca. Si se mantiene la presión de fondo constante, al bombear el lodo de control hasta la broca, la presión de circulación va a cambiar. Para determi nar que presión de circulación se mantiene, se debe preparar una tabla con las emboladas de bomba y la presión. Esto requiere más cálculos. Una vez que el lodo de control alcanza la broca (fondo del pozo) , la presión de circulación se debe mantener constante durante el resto del tiempo de

06/05/11 20:48


Cap. 7

116 Métodos de Control de Pozos

la operación.. Por esta razón se denomi na Presión de circulación fi nal (PCF; FCP). Los cálculos serán explicados en capí-

tulo de Conceptos básicos de control de pozos. En este ejemplo la presión de circulación fi nal (PCF; FCP) es de 832 psi (57.37 bar) y la densidad de control de

13,5 ppg (1618 kg/m3). El peso de lodo en los tanques (piletas, pits) activos se debe densificar a 13,5 ppg (1618 kg/ m3), antes de la segunda circulación

• En el momento en que el gas pasa por el estrangulador, se observa cambio en la presión del revestidor

CAPITULO VII.indd 116

06/05/11 20:48


Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 117

1. Si se permite que la presión en el revestidor disminuya abruptamente. 2.Presión en la tubería expresa el tiempo de retardo. 3. Para evitar que eso suceda, si la presión el revestidor comienza a cambiar, rápidamente, ajuste el estrnagulador. 4. Si se reaccipna rápidamente, la fluctuación de la presión en tubería va a ser mínima

Segunda circulación El procedimiento de inicio de bombeo para la segunda circulación es idéntico al que se ha practicado en al primera, excepto el valor de la presión en el revestidor. Si no se ha tenido un influjo adicional, la presión de cierre en el revestidor (PDCR; SICP) debería de ser igual a la presión de cierre original, en desbalance a la presión de cierre de la tubería (PCTP; SIDPP). Una vez se ha alcanzado el peso de lodo de control, la circulación se inicia manteniendo constante, nuevamente, la presión en el

CAPITULO VII.indd 117

revestidor, que es de 520 psi (35.85 bar). Cuando la bomba ya esta con el régimen de control (24 epm) y si se mantiene la presión del revestidor constante, al mismo tiempo, se desplaza el lodo liviano de la tubería. Es muy importante hacer el seguimiento de la caída de presión de circulación en al tubería, acorde a la tabla preparada (emboladas vs. presión) y realizar los ajustes necesarios. Esto evitará el ingreso de otro influjo al pozo durante la circulación del lodo de control. Si ha ingresado otro influjo, se debe mantener las presiones correctas.

Una segunda opción es mantener la presión en el revestidor constante (solo si esta seguro, que no se tiene otro influjo) hasta que el lodo de control alcance la broca . En este ejemplo tomará 905 emboladas. La presión en tubería va a cambiar, mientras se desplaza el lodo del pozo por el lodo de control. En este caso no mantenga la presión de la tubería constante, esta presión de circulación va a ir cambiando, por dos razones: uno la presión de fricción y el incremento de la hidrostática, mientras se desplaza el lodo original por el lodo de control. Los valores de cambios de presión deben de estar relacionados con los valores de la tabla prepara-

06/05/11 20:48


Cap. 7

118 Métodos de Control de Pozos

Mantenga la presión del revestidor constante al iniciar bombeo

Si el pozo va a ser cerrado, mantenga la presión del revestidor, por lo menos igual a la presión de cierre original

da. (emboladas vs. presión)

El fluido de control llega a la broca Cuando la tubería está llena de fluido de ahogo (905 emboladas), la presión de circulación varia gradualmente de la presión de circulación original (Presión de circulación inicial, PCI) hasta la presión de circulación final (PCF; FCP). La presión en este ejemplo es de 832 psi (57.37 bar). La PCF (FCP) se mantiene hasta que el lodo

CAPITULO VII.indd 118

de control llegue a la superficie. Al momento de bombear el lodo de control por el anular, el incremento de presión hidrostática causa un aumento de presión en la tubería. Los ajustes con el estrangulador son realizados acorde a las exigencias del momento, para mantener la PCF.

30 minutos, la presión continua en cero, se entiende que el pozo esta controlado. Abra el estrangulador, para verificar si se tiene flujo. Si las presiones no bajan a cero o se ha constatado flujo, circule el pozo nuevamente.

Gradualmente, todas las contra-presiones van siendo retiradas, a medida que el lodo de control circula por el anular (incremento en la presión anular). Una vez se tiene el lodo de control en superficie, se cierra el pozo por tercera vez. La presión en la tubería y el anular será cero. Si, después de 15 a

Puede ser que se tenga otro influjo o en su caso no se ha usado la cantidad suficiente de lodo de control. Aún cuando el pozo este controlado, se debe tener cuidado con las presiones atrapadas con preventores de surgencia cerrados. Mucho cuidado al abrir los (BOP)

06/05/11 20:48


Cap. 7

M茅todos de Control de Pozos 119

Mantenga la presi贸n apropiada, mientras se bombea el lodo de control a la broca

CAPITULO VII.indd 119

06/05/11 20:48


Cap. 7

120 Métodos de Control de Pozos

Cuando el anular esta lleno con lodo de control, se observa una tendencia

Las emboladas para circular el lodo de control hasta la superficie, puede

gradual de ajuste del estrangulador, para mantener presiones de circula-

ser mas de lo calculado y solo después de que suceda esto, las bombas se

ción correctas. Presión en anular declina hasta un valor despreciable, pero

apagan y elpozo se cierra, monitoreando las presiones. Si no se registra

que no permite otro influjo.

presión alguna, se considera que el pozo esta controlado.

RESUMEN MÉTODO DEL PERFORADOR 1. Se cierra el pozo 2. Se registran las presiones de tubería y revestidor ( casing ) y volumen de la surgencia 3. Inicia circulación manteniendo constante la presión del revestidor (casing) hasta que la bomba alcance el régimen de control. 4. Cuando la velocidad de la bomba está con el régimen de control, registre la presión de

CAPITULO VII.indd 120

tubería y mantenga constante, con ajustes del estrangulador de acuerdo a las exigencias del momento. La presión de la tubería debe de ser la suma de la presión de cierre en tubería (PCTP; SIDPP) y la presión correspondiente al régimen de control de bomba (PDC; KRP). 5. Mantener constante, tanto la presión de tubería, como el régimen de control, hasta que el influjo sea circulado fuera del pozo.

reanuda la circulación. La disminución de presión de la tubería se controla con la tabla preparada (emboladas vs. presión) o se mantiene la presión del revestidor (asumiendo que no se tiene otro influjo), hasta que la herramienta (tubería y porta mechas) se haya llenado con el nuevo lodo pesado. 8. Cuando la tubería está llena de lodo pesado, mantener PCF (FCP) hasta que el anular sea desplazado con el lodo de control (pesado).

6. Luego se cierra el pozo (o se circula) y se densifica el lodo. 7. Se prepara lodo de control (pesado) y se

06/05/11 20:48


Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 121

• Cuando el anular esta lleno con lodo de control, se observa una tendencia gradual de ajuste del estrangulador, para mantener presiones de circulación correctas. Presión en anular declina hasta un valor despreciable, pero que no permite otro influjo.

CAPITULO VII.indd 121

06/05/11 20:48


Cap. 7

122 Métodos de Control de Pozos

• Las emboladas para circular el lodo de control hasta la superficie, puede ser mas de lo calculado y solo después de que suceda esto, las bombas se apagan y el pozo se cierra, monitoreando las presiones. Si no se registra presión alguna, se considera que el pozo esta controlado

CAPITULO VII.indd 122

06/05/11 20:48


Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 123

MÉTODO ESPERAR Y DENSIFICAR El Método esperar y densificar es un resumen de los diferentes métodos de presión de fondo constante. Este método desplaza al influjo en el menor tiempo y mantiene la presión en el pozo y superficie mas bajo que cualquier otro método de presión de fondo constante. Requiere buena disponibilidad de equipos para la mezcla y densificación de lodo de control, turno completo y una supervisión adicional, para llevar adelante la operación. Todas las facilidades están disponibles en operaciones marinas y en pozos profundos o donde se espera presiones de formación anormales. Para algunas compañías este es el método preferido para controlar un pozo. En el método de espere y densifique, el pozo se cierra luego de haberse registrado un influjo. Se registran las presiones estabilizadas y el volumen de la surgencia. Se densifica el fluido antes de comenzar la circulación (espere y densifique). Luego se circula el fluido por el pozo, manteniendo las presiones y la densidad correctas mientras dura el control del pozo. En la práctica, es casi imposible controlar un pozo con una sola circulación, porque el fluido no se desplaza de manera eficiente por el espacio anular. Esto sucede con todos los métodos de control.

• Mantener la presión en el revestidor constante, al alinear la bomba flujo 2. Registrar las presiones de cierre estabilizadas, tanto en la tubería (PCTP; SIDPP), como en el revestidor (PDCR; SICP)

siones preparada, la circulación del lodo, en el pozo.

3. Preparar tanques con lodo, esperando el calculo del nuevo peso

Se cierra el pozo luego de verificar un i nflujo y se registran la PCTP (SIDPP), PDCR (SICP) y el volumen del i nflujo. Usar los datos de pozo de la pági na 4 y la siguiente i nformación, para desarrollar, el método de espere y densifique (pese).

El procEdimiEnto dEl método dE EspErar y dEnsificar Es El siguiEntE:

4. Una vez es densificado el lodo en las piletas, se inicia la circulación

1. Pozo se cierra después de verificar el in-

5. Se monitorea en base a la tabla de pre-

CAPITULO VII.indd 123

• EJEMPLO

06/05/11 20:48


Cap. 7

124 Métodos de Control de Pozos

Régimen de control (;KRS)

=

24 epm

Presión de control (; KRP)

=

770 psi (53.09 bar)

Bomba:

=

6 x 16” (152.4 mm x 406.4 mm) duplex

Densidad de lodo en el pozo (actual)

=

12,5 ppg (1498 kg/m3)

(SIDPP)

=

520 psi (35.85 bar)

(SICP)

=

820 psi

Emboladas de Sup. a la broca

=

905 emb (stk)

Emboladas (stk) de la broca a superficie

=

3.323 emb (stk)

Emboladas de superficie a superficie

=

4.228 emb (stk)

Poner la bomba en línea Una vez que se elige el régimen de control, no se la debe modificar. Si se cambia la velocidad de la bomba, también se deben modificar cálculos tales como presión de circulación inicial y presión de circulación final. En este ejemplo, la presión en el revestidor (casing) es de 820 psi (56,54 bar). Esta presión se de debe mantener, mientras se lleva la bomba hasta el régimen de bombeo, para el control del pozo. Si se permite que disminuya la presión del revestidor (casing) cuando se está llevando la bomba al régimen de control, la presión en el fondo del pozo también, caerá. Esto tendrá como resultado un aumento del influjo de fluido de formación al pozo. Si se pone la bomba en línea y no se abre el estrangulador, o no se ha operado con la suficiente rapidez, entonces se produce aumento brusco de la presión provocando una fractura de la formación y/o una falla del equipamiento. Obviamente, es preferible un segundo influjo a una fractura o a una falla del equipamiento. ¡RECUERDE! La presión del revestidor (casing) es “contrapresión”. Tan pronto como la bomba este en línea y funcionando al régimen de control, se debe volver a la presión correcta.

• Una vez que la bomba ha alcanzado el regimen de control, registre la Presión de Circulación inicial

CAPITULO VII.indd 124

Método alternativo: En los equipos que trabajan con bombas mecánicas, o en los que no cuentan con un estrangulador hidráulico, se corren un riesgo adicional de fracturas o fallas. En los equipos que emplean bombas mecánicas, no es posible poner la bomba en línea lentamente. El valor mínimo es “ velocidad en vacío” (idle speed), la cual suele ser la velocidad de caudal de ahogo. Los equipos que tienen estranguladores manuales alejados pueden no responder con la velocidad necesaria cuando se abre el estrangulador durante el arranque de la

06/05/11 20:48


bomba. En estos casos, debe abrirse el estrangulador en primer lugar, se debe poner la bomba en línea, y se debe reajustar el casing al valor de “contrapresión” previo al arranque de la bomba.

tubería, y hasta que se controle el pozo, la presión que indica el manómetro de la presión en tubería debe ajustarse de acuerdo a las circunstancias del momento y siguiendo los valores de la tabla: emboladas vs. presión.

Inicio circulación

Si la presión de tubería es incorrecta, debe ajustarse al valor adecuado. Para ello, se debe determinar la cantidad de presión (baja

Una vez que la bomba alcanza el régimen de control y la presión del revestidor (casing) se ha ajustado, con ayuda del estrangulador, para volver a la presión que tenía cuando se cerró el pozo, el monitoreo se centra en el manómetro de la presión de tubería. La presión de tubería se denomina, en este caso, Presión de Circulación Inicial (PCI ICP). Esto es simplemente la combinación entre la PCTP (SIDPP) y la presión de bomba al régimen de control (PDC; KRP). En el ejemplo precedente, la PCI es de 1290 psi (88,95 bar).

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 125

o alta), que debe corregirse. No se deben realizar estimaciones. No se deberán tener en cuenta variaciones menores de 50 psi [3,5 bar], a menos que la presión, ya sea alta o baja, esté en un punto crítico. La cantidad de presión necesaria deberá ser sumada o restada de la presión del revestidor (casing; contrapresión). Debe considerarse el tiempo de retraso, para que el cambio de presión se refleje en el

Programa de presión En el tiempo o el número de emboladas que tarda el fluido de control (ahogo) en llenar la tubería, la presión de tubería deberá disminuir desde la Presión de circulación inicial (PCI; ICP) hasta la Presión de circulación final (PCF; FCP). Cuando la tubería está llena de fluido de control (905 emboladas), el manómetro indicador de presión de tubería deberá mostrar Presión de circulación final (PCF; FCP) (832 psi. [57,37 bar]). Mantener esta presión constante en el manómetro de presión de tubería hasta que todo el fluido de control haya circulado todo el pozo y paren las bombas, después de finalizar la operación de control.

Ajuste de presión

• Es su responsabilidad, el de mantener la presión de circulación correcta, al momento de bombear el lodo de control hasta la broca (PCI y PCF) y cuando este en el anular, manteniendo la PCF. Los ajustes de presión se deberán realizar acorde a las exigencias

Mientras se bombea lodo de control por la

CAPITULO VII.indd 125

06/05/11 20:48


Cap. 7

126 Métodos de Control de Pozos

manómetro de la tubería. Un método práctico para (regla de dedo) estipula que se debe esperar aproximadamente dos segundos por cada 1.000 pies (305 m) de profundidad del pozo. Muchos factores afectan a este retraso, por lo que se debe esperar un tiempo prudencial antes de efectuar una corrección, si acaso no se advierte ningún cambio.

• Si la presión cae por debajo de lo establecido, se debe realizar un ajuste. Determine cuanta presión se necesita para el ajuste

• Ajuste presión en revestidor, sólo la cantidad necesaria

Surgencia en la superficie Con influjo de gas, primero la presión del revestidor (casing), y luego la presión de tubería (después del tiempo de retraso transcurrido, para el cambio de presión de un manómetro a otro), disminuirán a medida que la surgencia pase a través del estrangulador. El estrangulador debe ajustarse rápidamente, hasta obtener la presión del revestidor (casing) al valor que tenía antes de que el gas alcanzara el estrangulador. Es aconsejable llevar un registro de la presión del anular (casing), para utilizarlo como referencia. Una vez que se tiene la presión del revestidor (casing) con el valor correcto, y transcurrido un lapso que permita la estabilización de la presión en todo el sistema, se debe volver a monitorear el manómetro de presión de tubería, y realizar las correcciones necesarias. Si detrás de la surgencia llega fluido al estrangulador, la presión del revestidor (anular) tenderá a aumentar. Nuevamente, se debe ajustar la presión del revestidor al último valor registrado. En nuestro ejemplo, tratamos de estabilizar la presión del revestidor (casing) en 1200 psi (82,74 bar) para mantener una presión de tubería de 832 psi (57,37 bar).

Continuar la circulación • Espere el tiempo de tránsito y evalúe nuevamente

CAPITULO VII.indd 126

Una vez que el influjo esta fuera del pozo, mantener la presión de circulación final (PCF;

06/05/11 20:48


FCP), 832 psi [57,37 bar] ) hasta que el lodo de control llegue a la superficie.

Volver a cerrar el pozo Si las presiones de circulación no cayeron por debajo de los valores planificados y se logró

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 127

circular influjo, se puede volver a cerrar el pozo. Las presiones de tubería y del revestidor (anular; casing) deberían estar en cero (esperar entre 15 a 30 minutos). Si la presión es igual a cero, el pozo está controlado. Si la presión no es cero, se debe comenzar a circular nuevamente. El problema puede estar en que

• Al momento que el gas sale por el estrangulador, se observa cambios en la presión del revestidor.

CAPITULO VII.indd 127

06/05/11 20:48


Cap. 7

128 Métodos de Control de Pozos

No permita que ésto suceda: si la presión del revestidor decrece, La presión en tubería cambió.

• Acción correcta previene un influjo adicional: si la presión en revestidor comienza a cambiar, rápidamente ajuste el estrangulador. Si se reacciona apropiadamente, las fluctuaciones de presión en tubería, serán mínimas.

el fluido densificado no es consistente en todo el pozo, o tal vez hay otra influjo. Si el pozo está controlado, y se va a abrir el (BOP), se debe tener presente que puede haber presión atrapada.

RESUMEN METODO ESPERE Y DENSIFIQUE 1. Se cierra el pozo luego de verificar el influjo, se registran las presiones estabilizadas en la tubería ( SIDPP), del revestidor (SICP) y el volumen del influjo. 2. Primer cálculo será la densidad de lodo

CAPITULO VII.indd 128

para controlar. 3. Completar la hoja de trabajo, con el resto de parámetros a monitorear, mientras se densifica el fluido en las piletas. 4. Cuando está todo listo para circular, se debe llevar la bomba al régimen de control, manteniendo la presión adecuada en el revestidor (casing, contrapresión), con el estrangulador. 5. Mantener la presión de la tubería de acuerdo a la tabla: emboladas vs. presión. Todos los ajustes de la presión deben comenzar con el ajuste de la presión del revestidor (casing) o “contrapresión”, desde el estrangulador.

Registre cada ajuste de presión. 6. Cuando el lodo pesado ha llegado al trépano (broca, bit, mecha), se debe mantener la presión de tubería en los niveles de la Presión circulación final (PCF; FCP) hasta que el lodo densificado de control alcance la superficie. 7. Cuando el gas, o lodo que sigue al gas, circula a través del estrangulador, se debe estabilizar la presión del revestidor (anular; casing) en el último valor registrado. Una vez que se estabilizan las presiones, se debe ajustar y mantener la presión de la tubería en el valor apropiado hasta que se haya controlado el pozo.

06/05/11 20:48


Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 129

• Al llenarse el anular con el lodo de control, se debe registrar la tendencia gradual de ajuste del estrangulador, para mantener la presión correcta de circulación, presión en el revestidor debería decrecer hasta un valor despreciable, que no permite otro influjo

CAPITULO VII.indd 129

06/05/11 20:48


Cap. 7

130 Métodos de Control de Pozos

• Las emboladas para circular el lodo de control hasta la superficie puede ser mas de lo calculado y solo después que suceda esto, las bombas se deben apagar, se debe cerrar el pozo y monitorear cambios en la presión. Si no se observa cambios de presión, el pozo esta controlado.

CAPITULO VII.indd 130

06/05/11 20:48


MÉTODO CONCURRENTE El método Concurrente implica densificar el fluido presente mientras se circula. Es más complejo que otros métodos y ofrece pocas ventajas con respecto al método de Espere y Densifique, por esta razón no se lo utiliza con mucha frecuencia. Por otro lado se tienen dos o más densidades de fluido en la tubería a diferentes intervalos, dificultando la determinación de la presión de fondo. Su principal ventaja reside en que puede comenzar la operación de control, tan pronto como se registran las presiones de cierre, o cuando se determina que puede llegar a sobrepasar la Máxima Presión Admisible en Superficie ( MASP). Para la ejecución del método concurrente se requieren mantener ciertas anotaciones y cálculos adicionales. Por que algunos cálculos se

deben realizar sobre la marcha y por esta razón el personal en operación optan por el método, ya sea Espere y densifique o del Perforador, desechando el método concurrente por ser muy complicado. La siguiente discusión y ejemplo demuestra como la acumulación de datos y cálculos subsecuentes pueden simplificar la operación. Normalmente el mantenimiento de datos se centraliza en el panel de operación del estrangulador. La recolección de datos necesarios es una prueba de una herramienta muy valiosa, que puede ayudar a organizar la operación de control del pozo y dar confianza en el trabajo. En suma, se puede saber que esta ocurriendo y sentir el control de la situación. Dos columnas de datos adicionales son incluidos en la tablas normales de control (Cambios de presión requeridos, junto

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 131

al cambio de peso del lodo versus cuando entra el lodo diferente a la tubería y que llega hasta la broca (trepano, mecha, bit)). Algunos operadores requieren datos del método concurrente, aun cuando ellos entienden el uso de los métodos del Perforador y/o Espere y Densifique. En el sentido que, con los datos necesarios siempre disponibles, el método Concurrente puede ser usado, en el momento que se tenga problemas de densificar el lodo, sin necesidad de cerrar y restablecer la circulación (la perdida de circulación o el ingreso de otro influjo, ocurre durante el inicio y cierre de la operación)- Por lo tanto en base a la ventaja potencial del método Concurrente, se recomienda mantener registros de datos adecuados, durante el proceso de circulación de cualquier influjo. Se usara una planilla de trabajo y tomaremos como guía.

• EJEMPLO Nota: El procedimiento que a continuación se detalla, es para pozos verticales, donde la profundidad medida (PM; MD) es esencialmente la misma que la profundidad vertical (PV; TVD). Los procedimientos especiales, para los métodos de Espere y Densifique y Perforador, para pozos altamente desviados, se desarrollaran mas adelante. Se usaran los mismos datos de pozo y de influjo, que se utilizaron para los métodos de Espere y densifique y Perforador. 1. El pozo fue cerrado después de verificar un influjo. Se registraron el volumen del influjo y las presiones de cierre estabilizadas de la tubería (PDTP; SIDPP) y del revestidor (PDCR; SICP), anotados luego en la planilla de trabajo. Hasta el momento se tiene disponible una serie de datos para los cálculos estándar de control de pozos.

Lodo de control (LDC; KMW)ppg

Lodo de control (LDC; KMW)kg/m3

CAPITULO VII.indd 131

= = =

(PCTP (SIDPP)psi /PV (TVD)ft / 0,052) + Peso lodo Actual (PLA; OMW)ppg (520 / 10.000 / 0,052) + 12,5 13,5 ppg

=

(PCTP; SIDPPbar / PV (TVDm / 0.0000981) + Peso lodo actual (PLA; OMW)kg/m3

=

(35,85 / 3048 / 0,0000981) + 1498

=

1618 kg/m3

06/05/11 20:48


Cap. 7

132 Métodos de Control de Pozos

A. Presión Circulación Inicial (PCI; ICP)psi

= = =

PCTP (SIPP) psi + PDC (KRP) psi 520 + 770 1290 psi

Presión Circulación Inicial (PCI; ICP) bar

=

PCTP (SIPP)bari + PDC (KRP) bar

=

35,85 + 53,09

=

88,08 bar

= = =

PDC (KRP) psi x LDC (KMW) psi / PLA (OMW) ppg 770 x 13,5 / 12,5 832 psi

=

PDC (KRP) bar x LDC (KMW)kg/m3/ PLA (OMW) kg/m3

=

53,09 x 1618 / 1498

=

57,34 bar

B. Presión Circulación Final (PCF; FCP)

Presión Circulación Final (PCF; FCP)

C- Volumen interno de la tubería (expresado en emboladas) D- Presión de circulación en tubería debe ser ajustado (corregido) de PCI (ICP) a PCF (FCP), al momento de ser bombeado el lodo pesado hacia la broca (trepano, mecha, bit). Los ajustes de presión son calculados como psi por punto de lodo pesado.

Densidad/ajuste de corrección de presión psi/pt = = =

Densidad/ajuste de corrección de presión bar/10kg/m3

CAPITULO VII.indd 132

{PCI (ICP) – PCF (FCP)} / {(LDC (KMW) – PLA (OMW)) / 10}

(1290 - 832) / {(13,5 -12,5) / 10 } 45,8 psi/pt

=

{PCI (ICP) – PCF (FCP)} / {(LDC (KMW) – PLA (OMW)) / 10}

=

(88,08 – 57,34) / {(1618- 1498) / 10 }

=

0,023 bar/10kg/m3

06/05/11 20:48


evitar un incremento excesivo en la presión de la superficie debido a la migración de gas que podría ocurrir durante el tiempo que se necesita para pesar el fluido de las piletas para el Método de Esperar y Pesar. w La circulación puede continuar a lo largo de Métodos Control de Pozos 133 la operación de control dado que no de se requiere ningún período de cierre para incrementar el peso del fluido en las piletas. Esto podría ser beneficioso en aquellos pozos donde la circulación ayuda a mantener la tubería libre y ayuda a evitar que el hoyo se empaque alrededor de la sarta de perforación.

Cap. 7

describe resultará algo de contrapresión adicional por encima de la requerida para equilibrar la presión poral de la formación. Esto se debe a que no se permite ninguna disminución en la presión de la tubería de perforación en tanto el fluido más pesado alcanza el trépano. En la mayoría de los casos, esto no debería ser un problema porque sólo alcanza 100 psi (6.89 bar) o menos. Sin embargo, si se puede incrementar el peso de fluido rápidamente, o en el caso de los pozos profundos, quizás sea deseable controlar la tasa del incremento en el peso del fluido para limitar la cantidad de contrapresión. En el problema del ejemplo, si todos los incrementos que se requieren en el peso incrementado estuviesen adentro de la sarta antes de que fuese tiempo de hacer un ajuste en la disminución de la presión, el exceso de la contrapresión alcanzaría a aproximadamente 275 psi (18.96 bar). Una manera de evitar este exceso de contrapresión sería el de

w No hay ningún apagado ni arranque de bombas programados (como lo hay en otros métodos) reduciendo así la probabilidad de una surgencia secundaria o el ejercer una contrapresión excesiva que podría resultar en una pérdida de circulación. Cuadro de presión para el método concurrente.

Presión de 1300 Circulación Inicial = 1290 1200

1100

1000

900

Presión de Circulación Final = 832

800 Nuevo Peso del Lodo en ppg Nuevo Peso del Lodo @ Emboladas

12.5

12.6

0

50

Nuevo Peso del Lodo @ Trépano -

905

955

Presión DP - Nuevo Peso del Lodo

1290

1244

12.7

12.8

12.9

13.0

290 1195 1198

1153

1107

1061

13.1

13.2

530

770

1435

1675

1015

969

13.3

924

13.4

13.5

890

1010

1795

1915

878

832

• PLANILLA DE PRESION, METODO CONCURRENTE

NoTa: La tendencia de la presión de tubería se puede expresar gráficamente, como se muestra mas abajo. 2. La circulación se inicia bombeando el lodo con peso actual, tomando retornos por el estrangulador, que es controlado, así como se mantiene constante la presión del revestidor, como fue detallado en los métodos anteriores, al iniciar la operación. 3. Una vez que la bomba ha llegado al régimen de control deseado con una contrapresión del estrangulador que mantiene estable la presión de cierre del revestidor, registre la presión de circulación inicial (PCI ;ICP). Compare con el

CAPITULO VII.indd 133

calculado y si tiene una diferencia mas de 50 psi (3,45 bar), investigue. 4. Manteniendo la presión de la tubería, una PCI (ICP) estable y el régimen de control, acorde al punto 3, inicie la densificación de lodo en las piletas. Cada punto densificado (un punto igual a un décimo de ppg), que esta a la entrada de la tubería, debe ser notificado al operador del panel de control del estrangulador. El tiempo y el total de emboladas contadas con el nuevo lodo pesado, que ingresa, debe de ser registrado en la planilla. La cantidad de emboladas que corresponde al recorrido de este lodo pesado hasta la broca (mecha, trepano, bit), debe ser calculado (sumando al total de la capacidad

de la tubería, expresada en emboladas, al registro total de emboladas, cuando el nuevo lodo pesado, llega a la broca (trepano, mecha, bit), donde el estrangulador debe ser ajustado acorde a la presión por punto calculado, que para este ejemplo es de 45,8 psi/pt (0,023 bar/10 kg/ m3). El ajuste del estrangulador descrito en el punto 4, se repite para cada punto que densifique al lodo y que ha llegado a la broca (trepano, mecha, bit). Después que el lodo de control (LDC; KMW) llega a la broca, la presión de la tubería, debe ser la presión de circulación final (PCF; FCP) calculada, la misma que debe mantenerse hasta que el lodo de control llegue a la

06/05/11 20:48


Cap. 7

134 Métodos de Control de Pozos

superficie. Con el pozo lleno de lodo de control, verifique si el pozo esta controlado. Usando el método concurrente, como se ha descrito, se obtiene una sobre presión extra, por encima de lo que se necesita para balancear a la presión de formación (poro). Esto se deb a que no se permite la dismi nución de la presión de la tubería. En muchos casos esto no significa mayor problema, por que solo se trata de 100 psi (6.89 bar) o menos. Si n embargo, si el lodo se puede i ncrementar rápidamente, o en pozos profundos, seria recomendable controlar la velocidad de mezcla del lodo, para limitar la sobre presión.

En este ejemplo, si todos los i ncrementos de peso requeridos estarían dentro de la tubería, antes de que el ajuste de presión dismi nuya, el exceso de la contra-presión será aproximadamente 275 psi (18,96 bar). Una forma de evitar este exceso será el de densificar parcialmente, vale decir hasta 12,8 ppg (1534 kg/ m3), luego mantenga este peso entrando, hasta que la broca este limpia. La presión de circulación apropiada será entonces 1.060 psi (73,87 bar) y el exceso de la contra-presión se limitara a 100 psi (6,89bar) . la vEntaja dEl método concurrEntE sE rEsumE así:

• La circulación puede ser iniciada, inmediatamente después de haber determinado presiones estabilizadas en superficie. Esto mantendrá a la tubería libre y además previene la utilización del método volumétrico, para evitar presión excesiva en superficie por la migración del gas, durante el tiempo que tome la densificacion del lodo de control, por ejemplo, en el método de espere y densifique. • La circulación puede continuar durante todo el proceso de control, pues no son necesarios, periodos de cierre del pozo, para el incremento de la densidad. Esto puede ser muy beneficioso para pozos, donde la circulación ayuda a mantener libre la tubería y evita el empaquetamiento alrededor de

• En el método concurrente es necesario el registro de la información

CAPITULO VII.indd 134

06/05/11 20:48


Consideraciones pozos desviados/horizontales Con el avance tecnológico en herramientas e instrumentos, la perforación horizontal es muy común en algunas áreas. Sin embargo, por muchos años los problemas de control de pozos, asociados con pozos dirigidos con ángulos pronunciados, han sido ignorados. La física en sí de control de pozos no cambia, pero existen ciertas consideraciones que se deben tomar en cuenta, cunado se procede a controlar un influjo en pozos con ángulos de desviación pronunciados.

• PRESIONES DE POZOS VERTICALES VERSUS POZOS DE ANGULO PRONUNCIADO

la tubería. • No se planifica parada y arranque de bombas (como ocurre en otros métodos), reduciendo la probabilidad de un nuevo influjo o generación de una sobre-presión, que puede derivar a una perdida de circulación. • El método concurrente proporciona un método sistemático de manejar lodo con variación de peso, tanto liviano, como pesado, sin interrumpir la circulación. Estas técnicas puede ser aplicadas en los métodos: espere y densifique y perforador, especialmente, para regular la cantidad de contrapresión que se debe mantener, para evitar un nuevo influjo y/o perdida de circulación. Esto será muy positivo en los equipos (taladros), donde las facilidades de mezcla, para el incremento de peso de lodo en 1 ppg o mas, son limitadas.

CAPITULO VII.indd 135

Estas son algunas dE las considEracionEs a tomar, al momEnto dE procEdEr a controlar En pozos dirigidos:

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 135

dos cosas: El primero es que la longitud de la columna del lodo de control (LDC; KMW) aumenta en la misma proporción, para cada incremento de las emboladas. Esto es correcto, si el diámetro interno de la sarta (TP; BP; PMe - DP; HW; DC) no cambia. Segundo la altura vertical de la columna del lodo de control (LDC; KMW) aumenta en la misma proporción que el incremento de las emboladas. Esto será verdad, si el pozo es vertical y que la primera asunción es correcta. Si se usa la planilla normal de control del método espere y densifique, para con los pozos con alto grado de desviación, los cálculos podrían imponer como resultado, una contra-presión mas alta, que la requerida para balancear la presión de formación. En algunos casos, esto puede llegar a mas de

• Los cálculos de presión de fricción en base a la profundidad medida (PM; MD). • Los cálculos de presión hidrostática en base a la profundidad vertical (PV; TVD). • Selección del mejor método de control. El método de espere y densifique usa una planilla con valores calculados, para la predeterminación del cambio de presión en la tubería, durante el bombeo del lodo de control de superficie a la broca (mecha, trepano, bit). Estos cambios están relacionados, principalmente, por dos variables: • Aumento del peso de lodo al ingresar a la herramienta (sarta, tubería), que a su vez hace que la presión disminuya. • Incremento adicional de la presión de fricción (resistencia a fluir) al circular por la tubería el lodo de control densificado. En un pozo vertical se requieren cálculos básicos, para graficar la disminución de presión con relación a las emboladas, cuando se esta elaborando la planilla. Se asumen

06/05/11 20:48


Cap. 7

136 Métodos de Control de Pozos

500 psi (34,48 bar). La planilla estándar del método de espere y densifique, predice los cálculos de la presión, a partir de los valores de PCI (ICP) y PCF (FCP), basado en la emboladas (volumen con la profundidad medida), tomando el incremento de la presion hidrostática y de fricción, como una simple relación lineal. Esto significa, que el cambio de presión es constante para cada aumento de volumen bombeado de la superficie a la broca (mecha, trepano, bit). En pozos con alto grado de desviación y horizontales la relación de la hidrostática y la fricción se debe manejar por separado. La fricción basado a la profundidad medida (PM; MD) y la hidrostática con la profundidad vertical (PV; TVD). Es posible obtener resultados finales en la presión hidrostática al bombear cientos de emboladas, pero que aun queda por bombear lodo de control a la broca (mecha, trepano, bit),(y su aumento en la presión de fricción). Si esta presión extra no es

aceptable, se debe usar un cuadro de compensación de presión, para los pozos direccionales. En los pozos con ángulos de desviación pronunciados y horizontales el diagrama de presiones va tener una presión lineal en la parte vertical, de superficie al punto de desviación (KOP). Luego del KOP a la broca, los cálculos de desarrollan con los datos de PV (TVD) y PM (MD) direccionales. En pozos horizontales el diagrama de presiones tiene un cambio de presión lineal para la sección vertical, un diagrama para el radio del KOP a la horizontal y un cuadro lineal de presión del punto horizontal a la broca (mecha, trepano, bit). Los cálculos se complican, si se usa varias series de datos direccionales y longitudes medidas. cálculos nEcEsarios:

1.- Calcular el incremento del gradiente de fricción de circulación (psi/ft; bar/m)

Incremento en fricción psi/ft

= {PCF (FCP) psi – PDCO (OKRP) psi} / longitud de la sarta ft

Incremento en fricción bar/m

=

{PCF (FCP) bar – PDCO (OKRP) bar} / longitud de la sarta m

2.- Calcular el incremento del gradiente de la presión hidrostática (psi/ft; bar/m)

Incremento en fricción psi/ft

CAPITULO VII.indd 136

=

{PCF (FCP) psi – PDCO (OKRP) psi} / longitud de la sarta ft

06/05/11 20:48


Incremento en hidrostática bar/m

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 137

= {PCTP (SIDPP) bar / PV (TVD) m del pozo O

Incremento en hidrostática psi/ft = {LDC (KMW) ppg – PDL act (OMW) ppg } x 0,052

Incremento en hidrostática bar/m

= {LDC (KMW) kg/m3 – PDL act (OMW) kg/m3} x 0.0000981

Los cálculos anteriores toman valores redondeados del lodo de control o usar lodo mas pesado que el calculado. 3.- Calcular la presión de circulación (PC; CP) a una determinada profundidad {se necesita ambas PM (MD) y PV (TVD)}

PC psi =PCI (ICP)psi + {Incremento fricción psi/ft x PMft (MD)} – {Incremento hidrostática psi/ft x PVft (TVD)}

PC bar =PCI (ICP) bar + {Incremento fricción bar/m x PM m (MD)} – {Incremento hidrostática bar/m x PV m (TVD)}

Repetir punto 3 para varias longitudes iguales, a lo largo de la curva del pozo direccional, para graficar que presión de circulación se tiene. (Esto sirve, también, para profundidades verticales, horizontales y de tubería flexible (coiled tubing)) Usted notara cuando la longitud horizontal es significativo (tan largo, como/ largo que la parte vertical del pozo), que la PC KOP (CP) este por debajo de la PCF (FCP) y luego incremente a la PCF (FCP), como consecuencia del incremento de la fricción. Esto sucede por el incremento de la hidrostática por encima de la profundidad vertical (PVV; TVD), sin el aumento de fricción del KOP a la broca (mecha, trepano, bit) sobre la sección horizontal. Sobre esta discusión, se tienen las siguientes preguntas: Las etapas extras son realmente necesarias?, el método de espere y

CAPITULO VII.indd 137

densifique es la mejor opción?. Si la diferencia de presión entre las emboladas al punto de desvío, en una tabla estándar de control y la presión calculada, como PC KOP (CP), es mas de 100 psi (6,89 bar), entonces probablemente es justificado. Si la diferencia es menor de 100 psi (6,89 bar), entonces será mejor usar solo el método estándar, donde se calcula las presiones de control, a no ser que se encuentre muy cerca de la máxima presión admisible en superficie (MASP), o que se pueda tener complicaciones con perdida de circulación. Factores como el volumen del influjo, MPAS y presión de cierre en el anular ( SICP), serán las que determinan las presiones a graficar y ser agregados cuidadosamente. La tabla que se presenta mas abajo, muestra las diferencias, si la graficación de presión estándar o de un pozo vertical (PCI; ICP a PCF; FCP) es seguida acorde a las presiones

06/05/11 20:48


Cap. 7

138 Métodos de Control de Pozos

M ÉTODOS P ARA C ONTROLAR P OZOS De este diálogo, surgen algunas preguntas. ¿Son A continuación hay un método sencillo para necesarios los pasos adicionales? y ¿el Método de determinar la disminución que se requiere en la Esperar y Pesar es la mejor selección? Si la diferencia de presión para equilibrar o exceder apenas la presión presión entre los golpes hasta el punto de arranque en de la formación mientras bombea el fluido de control un programa de presión estándar y la presión calculada desde la superficie hasta el trépano en un pozo en la CPKOP es más psi los (6.89que bar), entonces desviado. La solución gráficaantes queque seelofrece en la la por el anular, gas alcance en otros casos se requiere una cantidad requeridas por cálculo. En de este100 ejemplo probablemente justificado. Si es de menos de 100 página 143 simplifica lo que dees otra manera requeriría superficie. Esto un incremento en la precálculos. cálculos de cambioesté de presión con desviapsi (6.89 bar), quizás sea mejor usar sólo el método numerosos cálculos detallados. sión hidrostática y por lo ción especial, no son necesarios, si el ánguestándar para calcular el programa de presión, a no Primero es necesario graficar la ICP y la FCP tanto requiere presión baja en superfiPrimero es necesario graficar la PCI (ICP) lo promedio es menor a 60ª y/o la intensiser que esté cerca a la MASP (Máxima Presión de vs. los golpes (o volumen) en una papel gráfico. Después, cie (contrapresión), para balancear la prey PCF (FCP) vs. emboladas (o volumen) en dad el influjo es menor que 1 ppg (120 kg/ Superficie Permisible), o quizás tenga complicaciones hay que determinar cuál es la mayor discrepancia. de pérdida de circulación. Factores tales como el Esto ocurrirá alrededor del final del incremento o m3). Generalmente cuanto mas grande sea un papel. Luego determine la mayor discre- sión de formación. En pozos horizontalesen tamaño la surgencia, la MASP SICP Esto podrían ángulo. Eldel cálculo # 3 pronunciado, en la página 144 predecirá de ángulo el efecto de aumenocurrirá en el la proximidad el ángulo de de desviación y/o incrementa el y pancia. indicar que se cuanto grafiquen la CP. De3 la graficar el la presióndeterminar hidrostática,yno se realiza final exactitud de formarseyel ángulo. Calculo de MD, la tosedepueden peso del influjo, mayorlas serápresiones la nece- con se adhiera estrictamente a las mismas. volumen y los golpes. Luego se puede determinar la de circula- hasta que el lodo de control no entra en la sidad El de llevar una tabla de presiones deta- página 35, predice la PC (presión cuadro de abajo muestra las diferencias diferencia en la presión. zona vertical del pozo, esto por encima ción). De la PM (MD) se puede determinar y principales llado, para evitar la sobre-presión del pozo. siguiendo una grafica estándar o recta para la presión Una de las ventajas del es Método de punto HOP). Si el votantopor el volumenEsperar y las emboladas. del pozo (ICP a FEP) versus la presióngraficar, requerida y Pesar esdel que en horizontal los hoyos(PHO; rectos resulta en los cálculos. este ejemplo no se presiones más endela superficie lumen la tubería, mas elanular volumencuando anular, Luego se cálculos puede determinar la diferencia de bajas Lo que sigue esEn un método simple para de-requieren especiales para cambiar la presión desviada cuando el el fluido de control pesado sube por el espacio desde la profundidad total al PHO (HOP), es terminar la disminución de presión necesa- presión. ángulo promedio es menos de 60º y/o la intensidad anular antes de que un influjo de gas llegue a mayor que el volumen anular del PHO (HOP) ria, para balancear o exceder un poco la predel amago es menos de 1,0 ppg (130 kg/m³). En la superficie. Esto resulta en un incremento de la a la anular superficie, influjorequiere será cirLa mayor ventaja del método de espere y sión de formación, durante el bombeo del general, mientras más elevado sea el ángulo y/o el presión hidrostática y, entonces por lo el tanto, culado que el lodo de control inicieen a densifique esta,es en sus resultados y la pre- en lodo de controlen desde la superficie hasta la pesado, incremento el fluido de control mayor menos presión la antes superficie (contrapresión la necesidad por un cuadro de presión detallado para en el elanular, estrangulador) para equilibrar lapresiones presiónde en la el anular. Las supermínima ejercida en pozos equilibrar broca en un pozo desviado. La solución grá- sión evitar sobre delsimplifica, pozo. formación. En los horizontales, o (como los que ficie pozos alcanzarán su valor máximo en verticales, cuando el lodo de control sube fica queuna se ve en la presión página 137,

COMPARACIÓN DE LA MÁXIMA DISCREPANCIA EN LA PRESIÓN VS LA GRÁFICA DE PRESIÓN PARA POZOS RECTOS Y CON ÁNGULO PRONUNCIADO PRESIÓN DE CIRCULACIÓN CALCULADO A EOB INTENSIDAD ÁNGULO PROMEDIO MÉTODO DEL POZO MÉTODO DE POZO SI ES MÉTODO DE DEL AMAGO EN GRADOS RECTO PTO. A DESVIADO PTO. B POZO RECTO, A - B

MD

TVD A EOB

PIES

PIES

PPG

DEGREES

12000

7654

1.0

60

878

825

5786

1.0

75

804

721

83

3910

1.0

90

738

622

116

7654

2.0

60

1156

1051

105

5786

2.0

75

1008

841

167

3910

2.0

90

876

643

233

7654

3.0

60

1435

1276

159

5786

3.0

75

1212

961

251

3910

3.0

90

1014

659

355

9154

1.0

60

959

900

59

6563

1.0

75

828

757

95

3910

1.0

90

738

583

155

9154

2.0

60

1319

1200

119

6563

2.0

75

1104

914

190

3910

2.0

90

876

635

241

9154

3.0

60

1679

1500

179

6563

3.0

75

1356

1071

285

3910

3.0

90

1054

652

402

15000

LOS

CÁLCULOS USAN

CAPITULO VII.indd 138

11,5

PPG PARA EL FLUIDO ORIGINAL,

PSI

3º/100

PSI

PIES DE TASA DE INCREMENTO EN EL ÁNGULO,

PSI

53

2000

PIES A

KOP.

06/05/11 20:48

El tam ama reve SICP indic grafi presi exac adhi estric mism


Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 139

el método del perforador). En este caso el primer beneficio del método de espere y densifique es la posibilidad de controlar un pozo, con una sola circulación. Otras ventajas, tales como la mínima presión superficial, que en el método del perforador, posiblemente no se obtenga o en su caso es muy despreciable. El método del perforador se debe considerar como una opción viable, desde el momento en que el lodo de control no esta en la zona vertical del pozo, antes que el influjo sea circulado a superficie. El método del perforador es aplicable para controlar pozos horizontales. Ofrece simplicidad sobre otros métodos. Minimiza, también, el tiempo de cierre y retira el influjo en tiempo mas corto, que con el método de espere y densifique y sobre todo sin mayores complicaciones de cálculos previos. Con relación a que método de circulación de control de pozos se usará (Espere y densifique, perforador o concurrente) o en su caso se usa la aplicación de pozo desviado, la PCI (ICP) y la PCF (FCP) será la misma. La diferencia entre los cálculos para controlar pozos verticales y pozos desviados/horizontales se establece con la mayor discrepancia entre PCI (ICP) y la PCF (FCP) al final de la formación de ángulo. Los cálculos para pozos desviados/horizontales serán muy similares a las presiones de circulación que se tendrá en al segunda circulación del método del perforador. Los pozos de ángulos pronunciados y horizontales pueden tener un comportamiento inesperado, después de que el influjo ha sido circulado. Esto esta relacionado con el lavado de las paredes del pozo o ensanchamientos en las zonas arcillosas, mientras que en las secciones arenosas se mantiene el calibre (por la formación de revoque,

CAPITULO VII.indd 139

• POZOS HORIZONTALES PUEDEN CEAR COMPLICACIONES frente a zona permeable). Estas secciones irregulares de lavado pueden formar paquetes de acumulación de gas, de la circulación del influjo. Con regimenes mínimos de circulación el gas migra hacia estas secciones. Una vez que se piensa que el pozo esta controlado es muy común abrir los (BOP) y circular fondo arriba, para limpiar el pozo. Esto se realiza con régimen alto de circulación (flujo turbulento). Esto genera un trabajo eficiente de barrido del gas de las zonas lavadas. El gas se expandirá libremente y llegará rápidamente a la superficie indicando: • Incremento en el retorno de fluido en el sensor de flujo • Incremento de volumen en los tanques • Fluido severamente cortado con gas

Es de suponer, que en esta condiciones, el pozo debe de ser cerrado y circulado a través del estrangulador y le separador fluido – gas. Es muy posible que este gas sea suficiente, como para inducir otro influjo de la formación, sino se cierra y controla adecuadamente. Desde el momento en que el lodo, todavía esta con el peso correspondiente, se debe usar el método del perforador para

controlarlo. No intente incrementar el peso del lodo. Otra circulación con régimen de bombeo alto ayudara a terminar de limpiar los paquetes de gas . En el control de pozos horizontales se debe considerar la diferencia entre la PVV (TVD) y PM (MD) y como puede afectar, la sección horizontal, en la detección del influjo, los cálculos y el procedimiento en si del control, tal como se ilustra en párrafos anteriores. Esto incluye: • Con mayor exposición de una zona de producción, incrementa tremendamente el potencial de flujo. Esto puede contraer un influjo muy largo, aumentando los riesgos de perdida de circulación y complicaciones con los equipos de superficie. • La detección de influjo en la zona horizontal es muy complicado, cuando ocurren por primera vez. La única defensa esta en la sección vertical del pozo. Las condiciones del pozo debe de ser monitoreadas constantemente, minuto a minuto. El perforador debe de estar atento a los quiebres de penetración (drilling breaks), a los cambios de presión de la bomba, etc. La cantidad de influjo será mucho mayor de lo que se espera. • La diferencia entre la (SIDPP) y (SICP), será mínimo , a no ser que el volumen del sea mayor que el volumen horizontal, o en

06/05/11 20:48


Cap. 7

140 Métodos de Control de Pozos

su caso si el influjo se extiende a la sección vertical. • Existe la posibilidad de que el influjo ingrese a zonas débiles o fracturas a lo largo de la zona horizontal del pozo, de manera que no de lugar a lecturas reales de presión en superficie. Al ser cerrado el pozo se debe monitorear las fluctuaciones o disminución en la las lecturas de (SIDPP) o en (SICP). La perdida de circulación se puede presentar inmediatamente se haya detectado el influjo y puede inducir a una descontrol interno y que la herramienta se aprisione en la sección horizontal. • Es posible que el gas no migre o que la migración sea muy lenta en la parte horizontal, que en la sección vertical y la parte curva del pozo. De la misma manera, al circular el influjo, mientras se mantiene en la parte lateral, no ocurrirá una expansión (generando una presión de fondo constante). Una vez se encuentra en la sección vertical, la expansión y los ajustes para mantener constante la presión de fondo serán mas frecuentes. • En la sección horizontal, el gas puede situarse en la techo o tope del pozo, especialmente si la sección tiene cavidades para atrapar gas en la parte superior. Es muy posible que este gas no sea circulado fuera del pozo, generando un problema en las maniobras (TRIPI) e introduciendo este gas a la parte vertical. • El orden de la herramienta en un pozo horizontal será a la inversa que en la perforación convencional. Esto significa, que los dril collars (DC) se colocarán cerca de la superficie, las barras pesadas (HWDP, heavy weight ), por debajo de los dril collars, la tubería y las herramientas junto a las barras pesadas. Todo esto afecta a los volúmenes y velocidades anulares, durante la circulación del influjo, con régimen de bombeo altas (y expansión potencial).

CAPITULO VII.indd 140

• El gas será desplazado, en primera instancia, de forma muy débil, debido a la horizontalidad y cavidades del pozo. Una vez llegue a la sección vertical, especialmente alrededor de los portamechas (DC), el influjo se alarga, por el espacio reducido entre el hueco y los portamechas. La velocidad a través del estrangulador puede incrementar muy rápidamente, aumentando a su vez, la presión en el estrangulador (choke). En este caso se debe realizar los ajustes necesarios con el estrangulador, para mantener la presión en el fondo adecuada y minimizar la presión en el zapato del revestidor y zonas débiles del pozo. • Para calcular la densidad o peso de control, es muy importante tomar la profundidad correspondiente. Aun cuando la profundidad medida (PM; MD) del pozo sea mas largo (cientos o miles de pies), que la parte vertical, para determinar la densidad de control, se debe usar la profundidad vertical (PV; TVD), mientras que la profundidad medida (PM;MD) se usa para los cálculos de volúmenes, en cualquier tipo de pozo (Vertical, desviado, horizontal). De acuerdo a lo anterior pareciera que todo es fácil, cuidado lo simple, puede conllevar a un descontrol. • Si se presentan problemas durante el control del pozo, tales como perdida de circulación u otro tipo de problemas, es recomendable parar el proceso, re-evaluar las condiciones y encontrar el mejor método de control. La seguridad de todo el personal debe ser lo más importante, en la planificación y ejecución de controlar el pozo. • Los pozos que se perforan en bajo balance (underbalanced) o producir, mientras se perfora están prácticamente en surgencia. Ahogar este tipo de pozos, puede dañar a la futura producción. Sin embargo, el pozo puede ser cerrado y es posible calcular la

densidad de control. Si el pozo tiene fracturas verticales, el pozo seguirá fluyendo, mientras que el lodo de control ingresara a las fracturas que están vacías o depletadas.

Perforación en bajo balance( UBD) / Producir mientras se perfora (PWD) Perforar en des-balance o producir, mientras se perfora, difiere de la metodología estándar de control de pozos, por que se deja todo a un equipo pesado de superficie para mantener el control, en vez de la Presión Hidrostática de la columna del fluido . En estos casos, se permite que el pozo fluya y ese flujo tiene su rango de tolerancia. Se debe hace notar que esta técnica, no es aplicable en todas las áreas. Pozos con mucho potencial de flujo o con altas presiones y temperaturas, deben de ser perforadas y controladas con técnicas convencionales. Perforar en des-balance y producir mientras se perfora, tiene muchas ventajas: • Proporciona información directa de la producción y del reservorio • Minimiza la presión hidrostática potencial • Reduce o elimina complicaciones de perdida de circulación en zonas potencialmente sub-normales o de poca compactación. La base para perforar en bajo balance o perforar durante la producción (pozo surgiendo), se ha encontrado en la técnica de perforar un pozo con aire. El procedimiento de perforar en desbalance y durante la producción es de mantener un desbalance, combinación de hidrostática y presión de circulación, menor que la presión de formación. En algunas áreas se requieren el uso de fluidos de menor densidad, tales como agua, salmueras, o diesel. En formaciones subnormales se puede inyectar gas (usual-

06/05/11 20:48


Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 141

mente nitrógeno) en el sistema de circulación , para reducir la efectividad de la presión hidrostática. La perforación continua después de ingresar a la zona productiva, amenos que las presiones o régimen de producción sean muy altas. En estos casos el pozo será controlado con los métodos convencionales. Con la introducción de equipos para perforar en bajobalance , perforar durante la producción de un pozo se hace realidad para muchos pozos horizontales.

Perforar sin retorno Perforar sin retorno es muy común en muchas áreas, tales como Austin Chalk, por caracterizarse de tener formaciones fracturadas. En algunas zonas las fracturas son tan largas, que el perforar sin retorno o retorno limitado durante dos a tres días, es muy rutinario. El uso de salmuera parece que fuera el fluido preferido, por que se puede almacenar en el tanque de reserva o tanques de lodo. Si la salmuera es muy baja, el régimen de bombeo y el de perforación se pueden disminuir hasta que se obtenga el peso de salmuera adecuada y reanudar la perforación.

Separador de gas – lodo inadecuado Los separadores de gas – con lodo en pozo bajobalance y perforar durante la producción , algunas veces pueden ser recargados y generar una explosión en el interior de los tanques de separación. La apertura del estrangulador se debe disminuir hasta que el gas asome a la línea de flujo del separador. Si las condiciones se tornan problemáticas, entonces cierre el pozo y tomo decisiones para controlarlo.

CAPITULO VII.indd 141

• Sala de control de perforación

Produciendo mucho crudo Producir mucho crudo en pozos en bajobalance y perforar en pozos productores, puede tener complicaciones, pero en sí no es problema. El pozo puede ser cerrado hasta que se tenga mayor cantidad de material de control en locación o en su caso llevar el crudo fuera, para su comercialización.

Fuga en cabeza rotatoria Una fuga en la cabeza rotatoria es muy serio y debe de ser reparado. El pozo puede o no puede ser cerrado. Si no se cierra, sede dejar de perforar hasta que el preventor sea reparado. (las bombas pueden seguir trabajando a un ritmo moderado). El preventor anular o el ram de tubería (o ambos), deben ser cerrados y la presión entre la ca-

beza rotatoria y la parte cerrada del (BOP) alivianada. Luego la cabeza rotatoria puede ser reemplazada. Recuerde que el pozo esta produciendo y que la presión esta presente con (BOP) cerrado. La posibilidad de una explosión con (BOP) cerrados y la existencia de fluidos inflamables es latente.

Perforar a través del preventor anular Si se alcanzado al limite de la presión de la cabeza rotatoria, se pue seguir perforando, usando el preventor anular, del mismo modo que con cabeza rotatoria. Mantenga la tubería lubricada y la presión de cierre con el mínimo posible, para obtener un sello. Sin embargo se debe tener en cuenta que la vida útil del empaque (goma)va a disminuir y si falla, el resto del conjunto de preventores, debe adecuarse para controlar el pozo.

06/05/11 20:48


Cap. 7

142 Métodos de Control de Pozos

Sacando herramienta Para sacar herramienta en condiciones de des-balance o perforando con producción, se tiene dos posibilidades. La primera sería usando una unidad de “Snubbing”, para sacar herramienta (sarta, tubería) con pozo presurizado o cuando el pozo aún sigue fluyendo. La segunda opción requiere que el pozo este estático. Además se debe considerar si la herramienta va a ser sacada de la parte curva o vertical del pozo, y que la circulación se realizará con lodo, que tenga una densidad suficiente, como para mantener o evitar que el pozo siga fluyendo. Si se registra un influjo, durante la maniobra, desde este punto, regresar la tubería hasta el fondo del revestidor, circular con un lodo pesado. Otra técnica es de bombear el influjo a la formación con lodo pesado (Bullhead) al fondo del revestidor, por encima del hueco abierto y chequear el fujo. Si la columna hidrostática en el revestidor es adecuada, para equilibrar la presión de formación , entonces se puede continuar la

Equipos para perforar bajo-balance

• Conexiones de tubería maniobra (sacando tubería). Si el pozo no se estabiliza, entonces se debe aplicar métodos convencionales de control de pozos.

Conexiones de tubería

Un equipo básico consiste en un separador lodo – gas , línea de desfogue, líneas de flujo, tanques de separación y bombas para desplazar el petróleo a tanques de almacenamiento y circular fluido de regreso a los tanques para seguir usando. Una unidad de gas natural comprimido (GNC) puede ser usado para su almacenamiento, en vez de quemarlo. La iluminación del campo por la noche es muy importante, El ayudante de pozo trabaja con el tanque separador, de manera que se necesita una buena iluminación.

Si se permite que el pozo fluya, se debe usar dispositivos de protección de contra-flujo. Generalmente se usan una serie de válvulas de contra-presión (VDCP; BPV). Si falla una, se tiene otra para evitar la surgencia del fluido de formación hacia la superficie. Durante las conexiones es posible que se tenga incremento de presión y se registre una surgencia y esto puede exceder los limites de seguridad. Si solo se usa una válvula de contrapresión (VDCP/BPV), la tubería o parada (tiro, pareja, stand) dbe tener una válvula de seguridad hasta se haga la conexión.

Técnicas de inyección

• El area amarilla esla zona productiva. Pozo horizontal corta mas a la zona productiva,una buena razon para perforar pozos horizontales.

CAPITULO VII.indd 142

En algunas regiones es muy común inyectar gas, espuma o fluidos livianos, para reducir la presión hidrostática y conseguir altas penetraciones y/o daño a la formación. Esto se hará inyectando la tubería en el revestidor o en su caso tuberías parásitas dentro del revestidor. El régimen de inyección puede variar, para controlar la presión y el flujo en superficie.

• Equipo de Perforación Bajo Balance

06/05/11 20:48


TÉCNICAS DE INYECCIÓN En algunas regiones es normal inyectar gas, espuma o fluido de peso liviano para reducir la presión hidrostática para lograr tasas elevadas de penetración y/o para evitar daños a la formación. Esto se puede hacer inyectando por la sarta, en la tubería de revestimiento, o por las sartas secundarias de la corrida de tubería, sartas de tubería de revestimiento. Las tasas de inyección se pueden variar para controlar la presión y la tasa de flujo en la superficie.

en cuenta los vientos prevalecientes cuando están ubicando las líneas de quema. Es importante el acceso de los camiones cisternas - se debe construir un lugar para que puedan dar vuelta para tener acceso a los tanques de Métodos almacenamiento de de fluidos petróleo. de Control Pozosy 143 Deben haber caminos para todo tipo de clima cuando el pozo entra en la parte horizontal. En algunas áreas, esto quizás no sea una preocupación seria. A continuación hay una norma y la disposición de la ubicación de UBD/PWD. Cap. 7

pueda ser conectado y armada.

Fosa de Reserva

Zarandas

Tanque De Separación

Bombas Pwd

Fosa De Quema

Torre De Perforación Trailer Para El Jefe De Equipo

Lugar Para Dar Vuelta Los C

Tanque Petróleo Fresco

Tarimas Para Tubería

Tanque Petróleo Fresco

Tanque Petróleo Fresco

Pasarela

Pasarela Del Separador De Gas

Generador Control Geológico

Sistema De Trailer Del Estrangulación O Comandos Del Choke Jefe De

Retorno Agua Dulce

Motores Del Malacate Trailer Para El Consultor

Trailer Del Operador Direccional Y Mwd

Pileta O Fosa Doble De Reserva

Torre De Perforación

Zarandas

Equipo

Tanque de Combustible

Bomba Para La Fosa De Reserva Válvula De Cambio

Ubicación Estándar

Los equipos para perforar en desbalance y produciendo pueden ser montados con ciertos agregados, como zaranda, equipos de control de sólidos, separadores de gas, líneas múltiples a la fosa, flotadores automáticos e indicadores en los tanques y luces de señales de emergencia. Las regulaciones de Estado dictaran lo mínimo necesario, pero las regulaciones de seguridad dictaminan lo máximo de equipos necesarios. Estos equipos dan la apariencia de una refinería en miniatura. Cuando el operador esta diseñando la locación o especifica el equipo necesario, debe considerar las direcciones de viento para la colocación de líneas de desfogue. El acceso para la entrada de los remolques (traileres) a los tanques de almacenamiento de combustible y aceite, es muy importante, por otro lado se debe dis-

CAPITULO VII.indd 143

Combustible

Generador

Trailer Del Consultor Lugar Para Dar Vuelta Los C

Tanque De Salmuera De 10 Libras

Agua dulce

Tanque De Salmuera De 10 Libras

Generador

Agua Para Lavar En Este Lugar.

Agua Dulce

Bombas De Lodo

Ubicación Con Unidad Pwd

poner de un lugar para maniobrar o girar los traileres. Todas las rutas temporales deben estar en locación, cuando se va a perforar un pozo horizontal. En algunas áreas no es muy importante estos requerimientos.. El gráfico de arriba muestra esquemas de una locación estándar y. otro de perforar produciendo.

Cabezal rotatorio y de control El cabezal rotatorio ha sido diseñado originalmente para perforar con aire, que conlleva límites muy bajos de presión (menores a 500 psi (34,48 bar). Si la presión incrementa, entonces se deberá continuar trabajando usando el anular. El aumento de perforar en desbalance ( UBD), en pozos produciendo ( PWD) y horizontales se

han creado cabezales rotarios y de control, que puedan controlar la presión durante el proceso de perforación en des-balance. Se han registrado muchos accidentes al imponer mucha presión en el empaque (goma) del cabezal. Esta y otras necesidades han motivado para el mejoramiento de de los cabezales rotarios y de control, que se usan actualmente y varios modelos tienen capacidad de hasta 5.000 psi (344,75 bar) de presión estática. Estas son las consideraciones especiales para un buen rendimiento de cabezal rotatorio y de control. Al ordenar una cabezal, se debe tomar en cuenta el tipo del vástago (kelly). Se debe tener como reserva un juego completo de repuestos de sello para el cabezal en locación, todo el tiempo, en caso sea necesario su reparación. Es recomendable que la unidad de cierre, para el cabezal

06/05/11 20:48


Cap. 7

144 Métodos de Control de Pozos

• Cabezal Rotatorio

ha demostrado, primero que muy difícil de tener un buen sello usando este tipo de vátagos.

Gomas de empaque • Los empaques de goma natural son usadas para perforar con lodos aireados, gas y lodos base agua. Se pueden conseguir para trabajar en alta o baja presión. • Empaque con goma de “Poliuretano” están diseñados para trabajar con lodos base aceite. • Otros componentes expansibles pueden ser diseñados de acuerdo a las exigencias y condiciones de operación.

Pruebas de presión Las pruebas (ensayos) de presión deben de ser realizados, inmediatamente después de las pruebas del cabezal a cargo del fabricante. rotatorio, debe ser independiente de la unidad primaria de cierre.

Tipo de Kelly • Kelly tri: El kelly triangular, puede ser el tipo de kelly mas recomendable, pues tiene tres lados y esquinas suavemente redondeadas, que garantiza una larga vida del empaque (stripper).

Doble anular Al iniciar la perforación horizontal, los cabezales rotatorios, no son los adecuados para manejar las presiones, de manera que los operadores se ven obligados a usar doble anular. Con los adelantos de perforar con cabezal rotatorio, el uso de este equipo a dismi nuido. Por otro lado

• Kelly hexa: El kellyo hexagonal es mas conocido y común que el tri. Con la desventaja que las esquinas son mas afiladas y desgastan más rápidamente al empaque del cabeza, acortando de esta manera su vida útil de la goma. • Kelly Cuadrangular : El Kelly cuadrangular es el menos deseado en este tipo de trabajos. La experiencia de trabajo en el campo

CAPITULO VII.indd 144

• Kelly

• Pozo horizontal el anular doble esta restri ngido por la altura de la subestructura del equipo.

• Consideraciones epseciales para pozos de ángulos pronunciados/ Horizontales, en bajo- balance yproduciendo El representante de la operadora debe tener, a todo el personal, debidamente entrenado, antes de perforar la curva. Ellos necesitan entender que el pozo puede ser cerrado en cualquier momento y muchas veces no es tan sencillo como suele aparentar. Los equipos de superficie tiene que ser probados, antes de perforar la curva (adicional a las pruebas de rigor) y el personal de turno debe estar capacitado y consabido de que el equipo de preventores de surgencias (PDS; BOP) tiene que funcionar. Es aconsejable mostrarles los documentos de prueba y enseñarles como se llenan los reportes. Todos deben conocer su posición y sus responsabilidades. Se debe programar reuniones periódicas de seguridad con cada turno. Las tareas para el personal de turno para la perforación de pozos horizontales son similares que para pozos verticales en la mayoría de lo procedimientos de seguridad y las condiciones de alarmas durante un i nflujo son las mismas.

06/05/11 20:48


Por ejemplo en la mayoría de los pozos en des-balance y produciendo, el representante de la operadora (Company Man) se hace cargo del estrangulador, el perforador esta en el freno y el jefe de equipo (tollpusher) esta ubicado en los controles del acumulador. El ayudante de pozo se ubica en los tanques de separación, para bombear lodo o aceite, de acuerdo a las necesidades y para reportar cualquier problema al perforador. La posición del maquinista es estar junto a las bombas y cerca de la válvula del lodo de control en casos de emergencia. El personal de apoyo o de playa debe colaborar a los

áfico Estándar ICP a FCP versus la distribución actual de la presión.

ayudantes de pozo o al maquinista, revisar fugas alrededor del equipo de prevención de surgencias y reportarse al perforador. Si se tiene un químico en el pozo él puede ayudar al ayudante de pozo en el manejo de las válvulas de aceite y fluido de perforación en las bombas. Asegúrese que los números de emergencia estén colocados en diferentes lugares y que todos los que trabajan en el pozo conocen donde están ubicados. Sería una terrible experiencia que cuando CAPÍTULO 7

• Dog House ocurre el primer influjo, con surgencia de gas y petróleo a la superficie, el taladro estrepitosamente vibrando, las líneas de salida rebotando arriba y abajo y una llamarada en el aire. Un entrenamiento apropiado sería la mejor preparación para solventar este de tipo de experiencias.

1300

ICP 1,290psi

1200

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 145

Esquema de presión en DP por método estándar (ICP-FCP) / Total de Emboladas al trépano = psi/100 stks

PRESION DE LA BOMBA

100

E los pozos en bajo balance y produciendo se recomienda tener en servicio dos representantes de la operadora (Company Man; ), trabajando cada uno un turno de 12 horas. Esto se debe, sencillamente, por que los pozos en surgencia requieren una supervisión adicional en plataforma, casi todo el tiempo.

1100

1000

ICP = 1290 FCP = 832 A = 814 B = 788 C = 831 D = 833

CDPP Min. para Equilibra FBHP Ajustado por: CDPP=ICP-Incremento Hidrostático + Incremento en Fricción

900

800

0

FCP 832psi

A

Lodo de control hasta parte superior de los portamechas o drill collar

B

Lodo de control hasta el Trépano

C

Lodo de control después que pasó por el trépano

C

to

D

200

B

Lodo de control llenando el espacio anular

400

600

D

C

A

800

1000

1200

EMBOLADAS DE LA BOMBA Disparidad Máxima en B = 44psi (Demasiada contrapresión)

• Gráfico de ICP vs. FCP emergencia estén colocados en varias ubicaciones y que todo el mundo en el sitio sepan dónde están. Cuando ocurre el primer amago o kick, con el CAPITULO VII.indd petróleo y gas que145 fluyen a la superficie, tiembla el

Modificaciones en la planilla de presión Los cálculos de presiones en la planilla y el tratamiento de la PCI (ICP) y la PCF (FCP) son sobre simplificados en relación a lo que realmente esta ocurriendo durante la circulación. En muchos casos, esto significa mantener una presión suficientemente alta, con relación a la presión de formación, mientras se bombea el lodo de control a la broca (bit, trepano, mecha). Los factores que no se toman en cuenta en

de control al trépano. Los factores que generalmente no se toman en cuenta en las hojas de trabajo para controlar pozos son: w Las diferencias en el ID para la fricción de la

06/05/11 20:48


Cap. 7

146 Métodos de Control de Pozos

las planillas de control son: • La diferencia del Diámetro interno (DI; ID), para la fricción de circulación (BHA), tubería en disposición telescópica, etc.) Una pequeña diferencia del diámetro interno puede incidir en un cambio sustancial en la fricción. • Los cálculos de cambios de presión asumen que cada embolada desplaza al lodo en una misma longitud. Si en el arreglo de fondo se tiene una herramienta con DI reducido, que la tubería que se encuentra mas arriba, cada embolada desplazará mayor longitud que en la parte de diámetro más grande • La fricción a través de los motores, herramientas y la broca (trepano, mecha, bit). La caída de presión por fricción en los motores de fondo, dispositivos electrónicos son documentados con régimen de bomba optimo, pero no así, con régimen de bombeo de control (lento) Los cálculos se hacen, posiblemente para no tomar en cuenta estas caídas de presión por fricción, que tienen como resultado menor psi/ft, cuando se esta bombeando el lodo de control. Es obvio que si se toman en cuenta todas las consideraciones arriba mencionadas, se tendría que elaborar una planilla sofisticada que acredite un beneficio mayor, que la planilla normal. En casos muy complicados se recomienda desarrollar planillas tomando en cuenta las consideraciones anteriores.

limitados a tipos de unidad. Dependiendo de la geometría del pozo y tipo de unidad, las modificaciones en los cálculos, no son necesarios. Sin embargo este no es el caso con la unidad de, Tubería flexible (Coiled tubing), con la tubería sobre el carrete en superficie. Si se emplea o aplica el método de espere y densifique, se debe usar la fórmula, para determinar presión de circulación, en cualquier punto. Va tardar muchos barriles o muchas emboladas, antes de que se observe un incremento en la presión hidrostática con el lodo de control bombeado, en la parte vertical. Como resultado se observará un incremento en la fricción de circulación dentro de la tubería en el carrete y el resto de la tubería flexible. El incremento de la presión hidrostática no observará hasta que el lodo de control sea bombeado a la tubería flexible que esta en el pozo. Se puede usar la siguiente fórmula para calcular la presión de circulación en varios puntos: Presión de circulación (PC) = PCI (ICP) + (i ncremento de fricción psi/ft, bar/m x PM (MD)) – (Incremento en hidrostática psi/ft, bar/m x PVV (TVD))

Método volúmetrico

Consideraciones de tubería flexible (Coiled Tubing) Las técnicas de control de pozos y sus principios discutidos anteriormente, no están

CAPITULO VII.indd 146

• Equipo de Coiled Tubing

de control de pozos El método volumétrico se puede describir como la expansión controlada del gas, durante la migración. Este método puede ser usado, inmediatamente se ha cerrado el pozo hasta que se haya determinado el método de circulación para controlar y se puede ser usado para llevar el influjo hasta la superficie, sin utilizar las bombas. Así como los otros métodos que mantiene una presión de circulación constante, el método volumétrico esta basado en la Ley de Boyle (Ley del gas). Se imprime una presión por volumen a un tiempo apropiado, para mantener la presión de fondo que debe ser igual o ligeramente mayor que la presión de formación, sin que exceda la presión de fractura de la formación. El método volumétrico, no se debe entender como un método que controla el pozo, pero que sirve, para controlar la presión en el fondo y la superficie, mientras se determine el método de circulación, para su control final. Se usa, también, en caso que se genere un influjo por succión, para llevar el influjo, hasta la superficie. Finalmente se puede usar para reemplazar el gas por lodo y condicionar nuevamente al pozo para controlar Los efectos de la migración del gas hacia la superficie se han descrito en el capítulo de teoia de las surgencias. Fundamentalmente se debe considerar que la migración del gas puede generar aumentos de presión en superficie, en el fondo y en todo el pozo, consecuentemente, se puede ocasionar fallas en los equipos de superficie, en el revestidor y/o fracturar en la, conllevando problemas de perdida de circulación y un posible descontrol interno.. El método volumétrico reduce las altas presiones por medio de un sistemático drenaje de lodo, para permitir la expansión del gas.

06/05/11 20:48


El método volumétrico sE puEdE utilizar En los siguiEntEs casos: • Tubería (sarta, herramienta) fuera del pozo • Bombas inoperables, por problemas mecánicos o eléctricos. • La sarta esta bloqueada • Periodos largos de espera. Densificación de lodo para el método espere y densifique, reparaciones de equipos de superficie (estrangulador, líneas, mezcla de fluidos, etc.) • Fuga o lavado en la tubería, que evita el desplazamiento del influjo, por alguno de los métodos de circulación. • Sarta (tubería, sondeo, herramienta) a una distancia considerable del fondo y que el influjo se encuentra por debajo de la sarta. • Desarrollo de presión anular en un pozo de producción o de inyección, por problemas de fuga en el tubing o empaque. • Durante las operaciones de deslizamiento de tubería con pozo presurizado.

La necesidad de usar o no el método volumétrico, se puede determinar en base a la observación de la presión de cierre del revestidor. Si la presión en el revestidor no observa aumento alguno, después de 30 minutos, es muy probable que el influjo no esta asociado con gas. (excepto si se esta trabajando con lodos base aceite o pozos horizontales, donde la solubilidad o ángulo de desviación evita o frena la migración del influjo.. Si la presión en el revestidor continua incrementando, por encima de la presión de cierre, entonces el influjo tiene gas. Otra posibilidad del uso de éste método es cuando los tiempos de inicio de la primera circulación, observan retrasos. sE rEquiErEn tomar En cuEnta algunas considEracionEs básicas, para llEvar adElantE, corrEctamEntE, El método volumétrico. 1. Ley de gas. La Ley de Boyle es usado con propósitos de controlar un pozo (ignora los efectos de temperatura y facto-

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 147

res de compresibilidad). La Ley de Boyle describe la relación entre la presión y volumen del gas. Si el gas se expande (aumento de volumen), la presión dentro del gas dismi nuye. Esto es precisamente lo que se efectiviza con el método volumétrico. Se deja que la burbuja de gas se expanda, purgando un volumen de lodo, cuidadosamente medido a la superficie, dismi nuyendo la presión en el pozo. 2. Teoría de burbuja simple. Usado en la discusión de control de pozos por simplicidad. Se asume que el i nflujo viene de la profundidad total del pozo. El i nflujo aparecerá en forma de muchas burbujas, a lo largo de miles de pies o metros, en sentido de que se ha permitido una considerable expansión del gas, al momento de cerrar el pozo. Esto significa una menor presión de cierre en el revestidor ( SICP).

LEY DE BOYLE P1 V1 = V1 P2 Donde P1 = Presión en posición 1; V1 = Volumen en posición 1; P2 = Presión en posición 2 y V2 = Volumen en posición 2

NoTa: La densidad del gas esta, entre 1,25 a 2,75 ppg (150 a 330 kg/m3), con 2,2 ppg (264 kg/m3) para pozos de 10.000 ft. Si el se expande, su densidad disminuye. algunos gases someros podrían tener densidades menores a 0,25 ppg (30 kg/m3)

CAPITULO VII.indd 147

06/05/11 20:48


Cap. 7

148 Métodos de Control de Pozos

• Nomenclatura:

BHP= Presión de fondo , psi (bar) HP = Presión hidrostática, psi (bar) SITP = Presión de cierre en la tubería,psi (bar) SCIP = Presión de cierre en casing , psi (bar) MW= Peso de lodo , lpg L = Altura de la columna de lodo por encima del gas , pie (m) H=Altura de la burbuja de gas , pie (m) Hm = Altura de lodo debajo del gas, pie (m)

asdfsa

Ptg= Presión encima del gas , psi (bar) Pbg = Presión en el fondo del gas ,psi (bar) TVD = Profundidad vertical verdadera,pie (m)

M ÉTODOS P ARA C ONTROLAR P OZOS

7-35

Condiciones iniciales 520

Perfil típico de la presión de la tubería de revestimiento cuando se puede usar la SIDP para controlar la FBHP y geometría del hoyo uniforme

820 Ann. = 0.05618 bbl/pie

12.5 ppg

5000' Ann. = 0.0503 bbl/pie

Presión Del Estrangulador, psi

2000

Purgar el lodo del espacio anular a una tasa (Velocidad reducida de bombeo), como para mantener la SIDP entre 620 a 670 psi El incremento en la presión del estrangulador es igual a la disminución en la presión hidrostática.

50 psi de Margen para Trabajar

1500

100 psi de sobre equilibrio

1000

Presión mínima del estrangulador para equilibrar la FBHP 820 SICP

7450' Amago o Kick de gas

500

10000' FBHP = 7020 psi

20

40

60

80

100

Tamaño De La Burbuja De Gas, Barriles (Kick De Gas + Expansión)

3. Determinación de la Presión en el Fondo del Hoyo.

(1) BHP = HPlodo - HPinflujo del amago o kick + SICP

CAPITULO VII.indd 148

06/05/11 20:48


Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 149

3. Determi nación de la presión de fondo 1) PDFpsi (BHP) = PH lodo + PH i nflujo + PDCR (SICP).

PDF psi (BHP) = [(PVV (TVD) – H) x MW ppg x 0,052] + (H ft x Den gas ppg x 0,052) + PDCR (SICP psi) PDF = [(PVV – H) x MW kg/m3 x 0,0000981) + ( H m x Den. Gas kg/m3 x 0,0000981) +PDCR (SICP) bar El ascenso de la burbuja de gas se puede tratar como una superficie, con respecto al fluido que se encuentra por debajo. Este concepto se puede considerar para la determinación de presiones en la burbuja de gas o presiones

de fondo. La presión de fondo (PDF) es la suma de la presión en el fondo de la burbuja de gas (Pbg) y presión hidrostática del fluido de la columna, por debajo de la burbuja de gas.

PDF psi (BHP) = Pbg psi + HP ps ifluido debajo del gas o PDF psi (BHP) = Pbg psi + (Hm ft x MW ppg x 0,052)

PDF bar (BHP) = Pbg bar + HP bar fluido debajo del gas o PDF bar (BHP) = Pbg bar + (Hm m x MW kg/m3 x 0,0000981)

• Nomenclatura: BHP= Presión de fondo , psi (bar) HP = Presión hidrostática, psi (bar) SITP = Pr esión de cierre en la tubería,psi (bar) SCIP = Presión de cierre en casing , psi (bar) MW= Peso de lodo , lpg L

= Altura de la columna de lodo por encima del gas , pie (m) H=Altura de la burbuja de gas , pie (m) Hm = Altura de lodo debajo del gas, pie (m) Ptg= Presión encima del gas , psi (bar) Pbg = Presión en el fondo del gas ,psi (bar) TVD = Profundidad vertical verdadera,pie (m)

CAPITULO VII.indd 149

06/05/11 20:48


Cap. 7

150 Métodos de Control de Pozos

C APÍTULO 7 Método Volumétrico Durante El Deslizamiento De La Sarta (Stripping) (deslizamiento continuo - no se detiene)

100 psi

1200

in arg gm n i ork fw it o rgin m i l ma per ing k p r U wo t of P imi l BH r e ce F l n Low a al bb to b psi/ ead 16.41 r ure @ ess ate .pr lcul csg Ca

100 psi

Sin Expansión Use el Tanque de Maniobras para el Control del Volumen. Se permite que la presión de la tubería de revestimiento incremente debido a la migración por medio de purgar sólo la cantidad de lodo que sea igual al desplazamiento total de la tubería (No se permite la expansión de gas)

1400

100 psi

6.1 bbls.

1000

Expansión Use para el Control, la Presión de la Tubería de Revestimiento Mantenga la presión del estrangulador constante mientras purga 6,1 bbls de lodo del espacio anular, permitiendo que la expansión del gas neutralice los efectos de la migración.

100 psi

6.1 bbls.

100 psi

Presión de la Tubería de Revestimiento

1600

800 100 psi de margen de trabajo 723 psi para equilibra la FBHP

100 psi ¸ 6.1 bbl = 16.39 psi/bbl 1.0 bbl ¸ 0.03962 = 25.241/bbl

100 psi sobre equilibrio

1

25.24 X 12.5 ppg X 0.65 = 16.41 psi/bbl

600

Presión Del Fondo Del Hoyo

7.53 bbls

7800

Expansión

7700 7675 psi 100 psi margen de trabajo

7600

7575 psi 100 psi sobre equilibrio

7500

Sin Expansión

FBHP

7400 7300 10

10

20

30

40

50

Expansión de Gas Permitida (Bbls purgados durante el desplazamiento de la tubería)

Cada barril ( o m³ ) de fluido que se purga del CAPITULO VII.indd 150 espacio anular hace que:

tasa que permita mantener la presión en la tubería de revestimiento constante. La presión de la tubería 06/05/11 de

20:48


UNA VÁLVULA DE CONTRAPRESIÓN Cap. 7

Ésta es la aplicación más sencilla del Método Volumétrico porque se puede usar la presión de la de Control de Pozos 151 tubería de perforación Métodos / tubería cerrada para controlar directamente la presión en el fondo del hoyo. No se necesita hacer ningún cálculo. El medidor de la presión del tubo vertical o la tubería de perforación será la guía para el control.

de

ga

se

ne

l fo

nd

Gas en la superficie1505 psi

uj

a

o

2000

1000 820

Gas en la superficie con la BHP equilibrado en = 1400 psi SICP & 79.5 bbls

75.0 bbls Mantener 150 psi encima de la FBHP

rb

3000

30

40

50

60

70

80

90

Tamaño del amago del reventón, bbls (incluyendo la expansión) • Perfil de presión para estimar la máxima expansión de gas y su presión

Arriba: se pueden generar perfiles de presión a escala para estimar la

Etapa 2. Purgue fluido (manteniendo constante,técnica solo, cuando se purga el flui-- expansión Abajo: volumétrica controlada para mantener u do, mientras tanto se debe permitir que i ncremente, reflejando la migración del gas Condiciones Iniciales El control volumétrico esta acompañado 520 de una serie de etapas que causa aumento y dismi nución de la presión de fondo sucesivamente.

820

Etapa 1. Deje migrar12.5 al ppg gas y el i ncremento de la presión en el pozo. Espacio anular = .05618 b/ft

presión del revestidor constante) y dismi nución de la presión del pozo. Estas etapas se repiten hasta que el gas Gas migraapara para establecer llegue la establecer superficie o Gas se migra aplique otro sobre equilibrio 100 psi De margen trabajo =la 50 psi método de =control. esta de manera presión de fondo se debe mantener en a verificar) (empiece 620 670 un rango de valores suficientemente alto que no permita el i ngreso de otro i nflujo, pero tan bajo que genere presiones 885 916 que fracturen a la formación.. Los siguientes ejemplos ilustran, las si-

LOT = 4290 CAPITULO VII.indd 151

estr SID per mig imp la f infl peq

osc está dife esti pre bar pro bar que déb

i ibrio de 150 ps r el sobre equil para mantene to ien im est ería de rev rida en la tub Presión reque r la FBHP @ 11.57 psi/bbl o para equilibra iento requerid ería de revestim Presión de la tub

16 20

D. Presión del anular en superficie debería mantenerse el mismo (Mantener constante, purgando por el estrangulador) La cantidad de fluido a ser purgado esta directamente relacionado con el volumen de expansión del gas que sea necesario para mantener la presión del fondo mas el sobre-balance requerido. Es recomendable el uso de un estrangulador manual. Por otro lado la medición del volumen, es muy critico en este método. En lo posible, el fluido que retorna del separador de gas , debe ser conducido a un tanque pequeño debidamente cubicado. Es muy importante tener en cuenta que el fluido a purgar del anular, tiene que realizarse a un régimen que permita mantener la presión del revestidor constante. La presión en el revestidor se mantiene

bu

C. Disminución de las presiones en el pozo

4000

la

B. Disminución de la presión hidrostática en el anular

de

A. Expansión de un barril de gas (m3)

5000

ón

cada barril (m3) dE fluido purgado (drEnado, dEsfogado, alivianado) dEl anular causa:

6000

si Pre

3) Fluido a drenar (purgar, desfogar): El método volumétrico permite la expansión controlada del gas, de manera que no tenga otro i nflujo y que las presiones se mantenga, por debajo de las de fractura. Esto es realizable, en la manera de purgar un a cantidad de fluido del anular, cuidadosamente medido.

7000

Presión De La Tubería De Revestimiento, psi

2) Perfil presión anular: La presión anular se comportará , durante la ejecución del método volumétrico, casi similar que en la primera circulación del método del perforador.

y se la f esta se p el p pre Lub

5000'

4070 psi

06/05/11 20:48

Ga


de

la

4000

bu

rb

de

ga

3000

se

ne

l fo

nd

Gas en la superficie1505 psi

uj

a

Gas en la superficie con la BHP equilibrado en = 1400 psi SICP & 79.5 b

75.0 bbls Mantener 150 psi encima de

ón

Presión De La Tubería De7 Revestimiento Cap.

si Pre

5000

152 Métodos de Control de Pozos o

2000

erida Presión requ

1000 820

en la tubería

ría Presión de la tube

16 20

psi ilibrio de 150 r el sobre equ para mantene de revestimiento

equilibrar la FBHP requerido para

@ 11.57 psi/bbl

40

60

de revestimiento

30

50

70

80

90

Tamaño del amago del reventón, bbls (incluyendo la expansión)

influjo de la formación y para compensar por los pequeños al operar el estrangulador. La cantidad de sobre equilibrio generalmente oscila entre 50 a 200 psi (3.45 a 13.79 bar). La selección está influenciada por la tolerancia permitida por la diferencia entre la SICP y la presión de integridad estimada que se calculó (MASP). Por ejemplo, si la presión de integridad estimada es de 1.050 psi (72.4 bar) y la SICP es de 800 psi (55.16 bar), entonces probablemente no se permitiría más de 100 psi (6.89 bar) de sobre equilibrio, a no ser que fuese seguro que partes del influjo estuviesen encima de la zona débil.

Arriba: se pueden generar perfiles de presión a escala para estimar la máxima expansión del gas y su presión. Abajo: técnica volumétrica - expansión controlada para mantener una BHP constante.

Condiciones Iniciales 520

Gas migra para establecer sobre equilibrio = 100 psi

Gas migra para establecer margen de trabajo = 50 psi

620

670

Gas por encima de DC

(empiece a verificar)

Parte superior del gas en la zapata

670

Parte inferior del gas en la zapata

Parte superior del gas en la superficie

Si FBHP está equilibrada

670

520

670

670

asdfsd

820 849

1504

972

979

73.22 bbls

1534 psi

Espacio anular = .05618 b/ft

4070 psi

5000'

4135 psi

4166 psi

4099 psi

Espacio anular = .05053 b/ft

26.56 bbls

6779 psi @ 9124'

Espacio anular = .02915 b/ft

16 bbls Gas = 57 psi = 549'

10000'

6,970 psi

9846'

7,020 psi

7020 psi @ 9769'

154' Migration

231' Migration

6973 psi @ 9317'

BHP = 7120 psi

BHP = 7170 psi

3770 psi

6812 psi @ 9450'

451' 47 psi

484' 50 psi

6963 psi

16.5 bbls

9362'

3920 psi

3920 psi

4262 psi @5526'

326' 33 psi

MASP =1040 9450'

4229 psi @ 5000' 526'

5000'

510'

28.65 bbls

79.80 bbls

1441 psi

3890 psi

LOT = 4290

1411 1420'

12.5 ppg

916

1303'

885

550' 358 psi

BHP = 7170 psi

BHP = 7170 psi

FBHP = 7020 psi

BHP = 7170 psi

BHP = 7170 psi

BHP = 7020 psi

• Técnica Volumétrica –expansión controlada para mantener presión de fondo constante tuaciones más comunes, donde el método volumétrico es usado. Se asume que en el i nflujo se tiene gas y que las presiones en superficie han i ncrementado, al momento de la migración del gas.

Sarta en el fondo, sin válvula de contrapresión Esta es la aplicación más simple del método volumétrico, donde la presión de cierre de la tubería/tubi ng, puede ser usado directamente para monitorear la presión de fondo. No se necesitan cálculos. El manómetro de la presión de la tubería será usado como guía de control. Teóricamente el líquido puede ser purgado del anular , de manera que la PCTP (SIDPP) sea la misma. La presión anular en superficie aumenta por la presión hidrostática que se purga. Este proceso se conti núa hasta que el gas alcance la superficie. Una vez que el gas esta en superficie no se debe purgar gas, a me-

CAPITULO VII.indd 152

nos que la presión de cierre de la tubería i ncremente. Si la presión de cierre de la tubería (PCTP; SIDPP) no aumenta, y se purga gas, esto puede ocasionar un nuevo i nflujo al pozo. Con el gas en superficie y la PCTP (SIDPP) estable es todo lo que se puede hacer, hasta que se determi ne el método de control a usar. (por ejemplo métodos de presión de circulación constante o el método de i nyectar y purgar, que se discutirá mas adelante). Desde el momento en que es prácticamente imposible operar el estrangulador , de manera que mantenga la presión de cierre en la tubería (PCTP; SIDPP) exactamente durante la purga se impone un factor de seguridad, para permitir el i ncremento de la PCTP (SIDPP) /PDCR (SICP) con la migración del gas. El sobrebalance garantiza suficiente presión en el fondo sobre la presión de formación, para evitar nuevos i nflujos de fluido de formación al pozo y compensa demás, los errores mínimos que se suscitan en este tipo de operaciones, con el estrangula-

dor. El sobre-balance varía de 50 a 200 psi (3,45 a 13,79 ba). La selección esta relacionada por la tolerancia permitida entre la diferencia de la PDCR (SICP) y la presión calculada de la MPAS (Máxima presión admisible en superficie). Por ejemplo, si la presión de i ntegridad es de 1050 psi (72,4 bar) y la PDCR (SICP) es de 800 psi (55,16 bar), entonces el sobrebalance no de pasar de los 100 psi (6,89 bar), a no ser que se ha constatado, que la porción de i nflujo estaría por encima de la zona débil.

Sarta fuera del pozo o tapada En esta situación no es posible usar la presión de cierre de la tubería/tubi ng (PCTP; SIDPP), para monitorear las las condiciones del fondo del pozo, entonces se utilizará la presión del revestidor (anular).

06/05/11 20:48


Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 153

• EJEMPLO = MÉTODO VOLUMÉTRICO Datos del pozo Profundidad

=

11.500 ft (3505,2 m)

Revestidor

=

7 5/8’’ (193,67 mm.) a 10.000 ft (3048 m) 24 lbs/ft; (0,017 kg/m), 0,04794 bbl/ft (0,025 m3/m) capacidad.

Tubing

=

2 7/8” (73.03 mm) 10,4 lbs/ft , (15,48 kg/m), 0,00353 bbl/ft (0.00184 m3/m) desp, 0,00449 bbl/ft (0.00234 m3/m) capacidad

Fuera de fondo, influjo pistoneado por debajo del tubing Densidad del Fluido

=

12.5 ppg (1498 kg/m3)

PDCR (SICP)

=

600 psi (41,37 bar)

Ganacia en los tanques, después del cierre 52,25 bbl (8,3 m3). Presión de formación

=

7.475 psi (515,4 bar).

Mientras se espera por instrucciones, la presión en el revestidor sube de 600 a 700 psi (41,37 a 48,27 bar). Desde el momento en que el pozo se ha mantenido cerrado y no se ha movido el tubing, se puede asumir que el

influjo a comenzado a migrar hacia arriba. La presión total del fondo es ahora 7.475 + 100 = 7575 psi (515,4 + 6,89 = 522,3 bar). La distancia de migración se puede estimar de la siguiente manera:

Gradiente del lodo psi/ft (GDLodo)=Densidad de lodo ppg x 0,052 GD Lodo = 12,5 X 0,052 Gd LODO = 0,65 PSI/FT Gradiente del lodo bar/m

=

Densidad lodo kg/m3 x 0,0000981

GD lodo

=

1498 kg/m3 x 0,0000981

GD lodo

=

0,14695 bar/m

Distancia de migración ft (DDM) = Incremento presión psi ÷ Gradiente lodo psi/ft DDM = 100 ÷ 0.65 DDM = 154 ft

Distancia de migración m

=

Incremento presión bar ÷ Gradiente lodo bar/m

DDM

=

6,89 ÷ 0,14695 bar/m

DDM

=

46,9 m

CAPITULO VII.indd 153

06/05/11 20:48


Cap. 7

154 Métodos de Control de Pozos

Esto representa la distancia del fondo del pozo al fondo del influjo. La presión de fondo, puede ser estimado sumando la presión dentro del gas mas la presión hidrostática del lodo debajo del influjo. La presión hidrostática del influjo contribuye a la presión

de fondo, por esta razón se debe tomar en cuenta. La Ley de Boyle se puede usar para utilizar para demostrar que el incremento de los 100 psi (6,89 bar), es equivalente a mas o menos 0,71 bbls (0,113 m3) de lodo en el anular como sigue:

P1V1 = P2V2 7.475 psi x 52,25 bbl = (7475 – 100 psi) x V2 V2 = 52,96 bbl gas La cantidad de expansión será: 52,96 – 52,25 = 0,71 bbl P1V1 = P2V2 515,4 bar x 8,3 m3 = (515,4 bar – 6,86 bar) x V2 V2 = 8.413 m3 gas La cantidad de expansión será: 8,3 m3 – 8,413 m3 = 0,113 m3

La presión del revestidor debe ser compensado por la purga de lodo del pozo. Si se permite que la presión de fondo regrese a la presión original (7475 psi; 515,5 bar), se debe purgar 0,71 bbl (0,113 m3), para compensar la presión del lodo purgado. La presión hidrostática de 0,71 bbl (0,113 m3) de lodo que ha ingresado al pozo ha ejercido una presión de 15 psi ( 1 bar). Entonces, la presión del revestidor ahora será de 600 psi (41,37 bar) mas los 15 psi (1bar), luego se leerá 615 psi (42,4 bar), si se permite que la presión del revestidor regrese a los 600 psi (41,37 bar), sin compensar la perdida de presión hidrostática por la expansión, entonces la presión de fondo disminuye, permitiendo la entrada de un influjo adicional. Al abrir el estrangulador para purgar fluido, dos cosas ocurren simultáneamente: 1) . La burbuja de gas se expande y 2) el influjo migra. Ambos afectan a la presión hidrostática en el pozo y se debe tomar en cuenta al aplicar el método volumétrico en el campo.

CAPITULO VII.indd 154

Deslizamiento/Movimiento de tubería y consideraciones volumétricas Vamos a suponer que en un ejemplo dado, el personal de turno ha recibido ordenes de regresar la tubería (deslizar) al fondo, antes de de ser im elementado un método de circulación. Durante la operación de deslizamiento (strippi ng), la tubería es movida , posiblemente le gas ha migrado, y se ha purgado fluido por el estrangulador. Para la realización la operación con seguridad, se debe diseñar un programa o desarrollar presiones de deslizamiento. Asuma que el pozo se ha cerrado con 600 psi (41,37 bar) en el revestidor. En la programación de purgar se se selecciona un margen se seguridad y un margen de trabajo. En este ejemplo se usará 100 psi (6,89 bar), tanto de seguridad, como de trabajo. Significa que el estrangulador no será abierto hasta que la

06/05/11 20:48


Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 155

OZOS

7-39 MÉTODO VOLUMÉTRICO MIENTRAS SE DESLIZA (Haciendo stripping)

1600

in arg gm n i k or fw it o rgin m i l ma g er n p rki Up wo t of i P m i FBH er l nce bl Low a l ba si/b d to 1 p rea 16.4 e @ ur ess ate .pr lcul csg Ca

1400 No Hay Expansión

100 psi

Use el Tanque de Maniobras para el Control del Volumen Se permite que la presión de la tubería de revestimiento incremente debido a la migración, por

1200

100 psi

medio de purgar solamente la cantidad de lodo que sea igual al desplazamiento total de la tubería. (No se permite la expansión de gas)

100 psi

7.4 bbls.

1000

Expansión Use el Control de la Presión de la Tubería de Revestimiento

7.4 bbls.

100 psi

Mantenga la presión del estrangulador constante mientras purga 6,1 bbls de lodo del espacio anular, permitiendo que la expansión del gas neutralice los efectos de la migración.n

100 psi

drilla ando do de ento, una s del n en para

Presión de la Tubería de Revestimiento

S

800

100 psi de margen de trabajo 723 psi para equilibrar la FBHP 100 psi sobre equilibrio

600

quier lente

7.53 bbls

Presión del fondo del hoyo

una iento scoge bajo. bar) rá el r que 0 psi endrá 700 a

7800

Bleed

7700 7675 psi 100 psi Working Margin

7600

7575 psi 100 psi sobre equilibrio

7500

Migrate

FBHP

7400

CAPITULO VII.indd 155

7300 10

10

20

30

40

50

Se permite la expansión del gas (Bbls purgados a lo largo del desplazamiento de la tubería)

06/05/11 20:48


Cap. 7

156 Métodos de Control de Pozos

presión en el revestidor llegue a los 800 psi (55,16 bar). Durante la primera purga, la presión en el revestidor se mantendrá entre 700 y 800 psi (48,27 y 55,16 bar) Es necesario medir con mucho cuidado todo fluido purgado, para estimar su presión hidrostática equivalente. La tubería de producción (tubing) será acoplado con, por lo menos, una válvula de contra-presión, de manera que el desplazamiento total corresponde al total del diámetro externo. 0,00802 bbl/ft x 90 ft = 0,72 bbl/pareja (stand) 0,00413 m3/m x 27,43 m = 0,113 m3/ pareja (stand)

Presión equivalente del fluido en el revestidor abierto 0,65 psi/ft ÷ 0,00479 bbl/ft = 13,6 psi/bbl 0,14695 bar/m ÷ 0,0025 m3/m = 5,88 bar/m3

Presión equivalente en el anular revestidor – tubing 0,65 psi/ft ÷ 0,04441 bbl/ft = 14,6 psi/bbl 0,14695 bar/m ÷ 0,0231 m3/m = 6,34 bar/m3

Con esta información se crea una planilla de trabajo, para el deslizamiento y purga Usando la planilla, los siguientes pasos describen el procedimiento del deslizamiento continuo de la tubería al pozo. 1. Deslice la tubería (empuje) al pozo, sin drenar fluido hasta que la presión del revestidor incremente en 200 psi (13,79 bar), es decir: 100 psi (6,89 bar), como margen de seguridad y otros 100 psi (6,81 bar), como margen de trabajo, de 600 psi (41,37 bar) a 800 psi (55,16 bar) 2. Una vez que la presión en el revestidor ha alcanzado los 800 psi (55,16 bar), se usa como guía para el régimen de purga. Mientras se mueva la tubería al pozo, continúe

CAPITULO VII.indd 156

purgando con un régimen que permita mantener la presión en el revestidor entre 700 y 800 psi (48,27y 55,16 bar). Después de purgar el equivalente a 100 psi (6,89 bar) de presión hidrostática de fluido, por encima del desplazamiento de la sección transversal (13,6 psi/bbl; 100 psi ÷ 13,6 psi/bbl = 7,35 bbl), permita el incremento de 100 psi (6,89 bar) en el manómetro del revestidor. 3. En este punto interrumpa el uso de la presión del revestidor como control. Al momento que se desliza la tubería al pozo, purgue cuidadosamente, solo lo que corresponde al desplazamiento de la tubería (0,72 bbl (0,15 m3)), por cada 90 ft (27,4 m) por parada (stand, tiro, pareja). Se permite que la presión en el revestidor aumente. Si la presión del revestidor no ha incrementado en 100 psi (6,89 bar), después que la parada ha sido deslizado y puesto en cuña, cierre el estrangulador (Chone) y conecte la siguiente parada. Continúe purgando solo lo que corresponde al desplazamiento de la tubería, durante el deslizamiento de la nueva parada (stand, tiro, pareja). 4. Cuando la presión del revestidor ha llegado a los 900 psi (62,06 bar), el control se concentra nuevamente en la presión del revestidor (casing). Al continuar con el deslizamiento, mantenga la presión del revestidor entre 800 y 900 psi (55,16 y 62,06 bar) hasta que se haya registrado una ganancia de 7,35 bbl (1,13 m3). En este punto, cambie nuevamente el control a la medida del desplazamiento de la tubería. Se repiten los pasos hasta que el tubing haya llegado al fondo o el gas ha llegado a la superficie.

Posición del influjo No es una buena práctica tomar en cuenta, para la mayoría de las técnicas volumétricas., los diferentes, cambios de la geome-

tría del pozo. La simplicidad y un margen prudente de seguridad y de trabajo, mejorará la posibilidad de realizar un buen trabajo. Al deslizar tubería al pozo, se debe tener en consideración, que va a suceder si el BHA inca al cuerpo principal del gas. Cuando el gas es desplazado o migra alrededor del BHA, su longitud vertical incrementa y puede tener como resultado una disminución efectiva de la presión hidrostática. Muchos operadores simplifican usando el anular entre el tubing y el revestidor para los cálculos de psi/bbl (bar/m3).. Esto puede generar presiones ligeramente mas altas, si se tiene una sección abierta muy larga., recordemos que la mayor expansión del gas ocurre cerca de la superficie.

Presión equivalente del fluído en el pozo En el ejemplo anterior se ha usado el volumen abierto del revestidor para ilustrar el equilibrio de fluido purgado del pozo con la perdida de presión hidrostática. Una forma más conservativa sería el de usar el anular entre el revestidor y el tubing (tubería de producción). La decisión va a depender de las especificaciones y características del pozo, tal como ocurre con los márgenes de seguridad. Algunas consideraciones requeridas eran la estimación de la posición de la burbuja, la máxima presión admisible en superficie (MASP), cantidad de pozo abierto con relación a la sección revestida, geometría del pozo y las dimensiones del tubular a ser deslizado.

Selección de márgenes de seguridad y trabajo La elección de márgenes de seguridad y de

06/05/11 20:48


trabajo deben de estar directamente relacionados con las especificaciones y características del pozo. Por ejemplo: presión de integridad de formación es de mucha importancia. Si en el ejemplo anterior la presión de integridad de formación hubiera sido 1200 psi (82,74 bar), la selección de 200 psi (13,79 bar) como margen total, garantiza la seguridad, pues: 1200 – 800 = 400 psi (82,74 – 55,16 = 27,58 bar), demuestra una amplia tolerancia. Si la presión del revestidor no incrementa, después de deslizar unas paradas (tiros, parejas, stands) (después de tres paradas, como en el ejemplo), puede estar relacionado con una perdida de circulación y que la presión de fractura ha sido sobre pasada. Una vez se ha establecido que el pozo esta tomando lodo, se debe continuar con el deslizamiento, purgando solo lo que corresponde al desplazamiento de la tubería. En esta situación se forzará menos fluido a la formación y puede que la perdida de circulación se controle, una vez que el influjo se encuentra por encima del punto de perdida.

Deslizamiento con tubulares de menor dimensión El procedimiento de deslizamiento (stripping) esta diseñado para manejar tubería con diámetros grandes y volúmenes de influjo de 50 bbl (5,95 m3). Si se tiene tubulares con diámetros menores a 2 3/8” (60,33 mm), con influjos mayores a 50 bbl (7,95 m3), el procedimiento, con pequeñas diferencias, puede tener éxito (más simple). Usando el mismo ejemplo: 1. Determine los márgenes de seguridad y de trabajo como en el anterior caso 2. Purgue un volumen de fluido (que en este caso se usa el más conservativo, de 6,1 bbl

CAPITULO VII.indd 157

(0,97 m3) del pozo que sea el equivalente a la perdida de presión hidrostática del margen de trabajo (100 psi (6,89 bar), margen de trabajo), manteniendo la presión en el revestidor constante en 800 psi ( (55,16 bar) 3. Cierre el estrangulador, continúe con el deslizamiento sin purgar (desfogar, alivianar), hasta que la presión en el revestidor (anular) llegue a los 100 psi (6,89 bar), que es el margen de trabajo. El incremento de la presión en el anular se debe al efecto de migración y la compresión del gas, por el volumen de la tubería que se esta deslizando al pozo. Esto elimina la necesidad de de coordinar, la purga con el movimiento de la tubería y la medición del volumen purgado, con la finalidad de compensar el total de volumen desplazado por la tubería. 4. Después que la presión de cierre en el revestidor ha llegado a los 900 psi (62,06 bar), reinicie la purga de fluido del pozo, a un régimen que permita mantener la presión del revestidor, dentro de los límites de margen de seguridad, (800 a 900 psi) y hasta que se tenga los 6,1 bbl de desplazamiento en superficie. Repita los pasos 3 y 4 hasta que el tubing (tubería de producción) se encuentre en el fondo del pozo o que el gas ha alcanzado al superficie.

Inyección y purga El método de lubricar y purgar es prác-

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 157

ticamente una conti nuación del volumétrico y se utiliza cuando el fluido de la surgencia llega a la cabeza del pozo. Se usa, también, cuando los punzados (perforación, canoneo, baleo) o las aberturas de circulación del tubing (tubería de producción) están tapadas; cuando hay un tapón de arena, tubería esta bloqueada, donde no se puede realizar circulación; o donde las altas presiones de pozo están por alcanzar los valores admisibles de presión de la cabeza de pozo. En el método de Inyección y purga, se bombea fluido al interior del pozo y se permite que “caiga” al anular. Se debe dejar pasar el tiempo suficiente como para que el fluido comience a ejercer la presión hidrostática. Desde el momento que se ha agregado presión hidrostática al pozo, se obtendrá una “contrapresión” o purgar una cantidad igual al incremento de la presión hidrostática. Para comenzar la inyección y purga, se debe bombear fluido al pozo. Este fluido debe ser medido cuidadosamente. Si se conoce el número de emboladas, o si se está bombeando desde un tanque medido, se puede calcular la longitud del fluido bombeado dentro del pozo. Una vez que se conoce esta longitud, se puede estimar el incremento de presión hidrostática, y este será el valor a purgar en la superficie.

• EJEMPLO La Presión de Superficie [SICP] es de 4650 psi (320,6 bar) Diámetro interno del revestidor (Casing) = Diámetro externo de la Tubería (DE) = Densidad del lodo (MW) =

6,004 ’’ (152,5 mm) 2 7/8’’ (73,03 mm) 9,0 ppg (1078 kg/m3)

La Bomba es una Gardner Denver PZ9, de 0,044 bbl/emb (0,007m3/emb)

06/05/11 20:48


Cap. 7

comience a purgar fluido nuevamente del pozo a una tasa que permite mantener firme la presión de la tubería de revestimiento dentro de los límites del margen de trabajo (800/900 psi) hasta 6.1 bbls por encima de la sección cruzada. Repita los pasos 3 y 4158 hastaMétodos que la tubería está en el de fondo o el gas de Control Pozos está en la superficie.

hidrostática. Este valor es lo que se purgará en la superficie.

EJEMPLO

Presión en la superficie (SICP) es de 4650 psi (320.62 El método de bar) lubricar y purgar ID de la tubería de revestimiento = 0.004” (152.5 a menudo es una mm) continuación al NYECTAR URGAR OD de la tubería = 2-7/8” (73.03 mm) método Peso del fluido = 9.0 ppg 1078 kg/m³ UBRICACIÓN volumétrico. La bomba es una Gardner Denver PZ9 con una producción o rendimiento de 0.044 bbl/stk (0.007 El Método de Inyectar y Purgar a menudo es una m³/stk) continuación del Método Volumétrico y se utiliza una En este ejemplo, prenderíamos la bomba lo vez que el fluido del amago de reventón llega al cabezal suficiente como para superar un poco las presiones del pozo. También se usa si las perforaciones o los del hoyo. Esto requiere una bomba de alta presión. puertos giratorios de la tubería están taponados o La bombase hace el fluido entre en bbl/ft el pozo, 8,58 bbl ÷ 0,027 = 318loft En este ejemplo, la bomba se alineará para momento. Sin embargo, debe que esperar la tubería está llena de arena o taponada, y no es cual incrementa las presiones. Por lo tanto, se deben superar ligeramente la presión del pozo. hasta que el fluido caiga por el espacio anufactible circular porque las presiones se elevarían en m3 ÷ 0,01408 m3/m = 97,9 m Para esto se necesita una bomba de alta lar, antes de purgar la presión de inyección limitar la presión y el fluido1,365 inyectado normalmente el pozo yLacomenzarían a alcanzar losintevaloresdemáximos presión. bomba impulsa fluido al 200 psi (13,8) y llevar nuevamente la psi (137.9 bar) por encima a un incremento de 200 clasificados el cabezal del pozo. rior del pozo,para consecuentemente se observa presión del revestidor (casing)dea cierre. 4650 psi Ahora calcular el incremento de presión hide la presión En el Método de Lubricar el fluido un incremento en las presiones. Por ylo Purgar, tan- (320,6 bar). Si no se Cuando da tiemposesuficiente inyectó eldrostática: fluido, hizo falta 195 se bombea en el pozo y se ypermite que caiga el to, se debe limitar la presión la cantidad parapor el descenso del fluido, es posible que la presión en la tubería de golpes para incrementar espacio Se debe dar suficiente tiemposepara quefluido (y su presión hidrostática) 9,0 ppg x 0,052 X 318 = 149 psi (aprox 150 psi) de fluidoanular. inyectado, típicamente un increpierda revestimiento en 200 psi (13.79 bar): a 4850 psi (334,4 el fluido empiece a afectar la exterior presióndel pozo, cuando se inicie a purmento de 200 psi (13,8 bar) por(incrementar) encima de al bar). Se puede calcular el volumen bombeado en el la presión deen cierre, será suficiente en este El tiempo de espera para que el fluido 1078 kg/m3 x 0,0000981 x 97,7 m = 10,3 hidrostática el espacio anular. Dado que segar. le agregó pozo: caso. descienda una presión hidrostática al pozo, se puede sacar oen el pozo, depende de la geo- bar metría del pozo, tipo de lodo, y sección por purgar una contrapresión que sea igual al incremento 195 stks x 0.044 bbl/stk bbls El fluido se i nyectó con 195 emboladas, donde debe bajar. Esta espera puede ser de= 8.58 Los 150 psi (10,3 bar) de presión hidrostátipor la hidrostática. para Para aumentar la presión en el revestidor 15 ase30 minutos, o más, dependiendo ca ganados se resta de la presión actual del empezar a lubricar y purgar, el entre fluido 195pozo stksyxel0.007 m³/stk m³ (casi ng) a 200 psi (13,8 bar) hasta alcan- de la geometría del tipo de lodo.= 1.365 revestidor (casing)4650 psi (320,62 bar) y debe bombear al pozo. Este fluido debe medirse zar 4850 psi (334,4 bar).. Luego, podemos calcular la cantidad de luego purgar hasta llegar a esta presión. cuidadosamente. Del número de golpes de la bomba El volumen bombeado se calcula así: presión hidrostática ganada, al bombear o deemb la medición del volumen se puede 195 x 0,044 bbl/emb = 8,58 bombeado, bbl fluido al pozo y purgar la cantidad equi- 4650 psi – 150 psi = 4500 psi calcular la altura del fluido cuando está en el hoyo. 195 emb x 0,007 m3/emb = 1,365 m3 valente de la contra presión. 320,62 bar – 10,3 bar = 310,32 bar Una vez que se conoce la altura, se puede determinar Primero calcular la longitud del volu- El procedimiento -inyectar fluido, esperar el debe incremento que se excesivas ha generado por la presión Se evitar presiones en todo men bombeado: Proceso de lubricar a que alcance la presión hidrostática, luego y

I (L

YP

)

purgar

Bombee (Inyecte) fluido al pozo

Permita que el fluido caiga

Purgue presión de la bomba

Purgue el incremento en la presión hidrostática

Presión hidrostática ganada.

• Proceso de Lubricar y purgar

CAPITULO VII.indd 158

06/05/11 20:48


purgar el incremento- se repite hasta que el espacio anular esté lleno de fluido y el valor de la presión del revestidor sea 0. Si el pozo estaba en situación de desbalance, el espacio que el gas ocupa en el pozo debe ser reemplazado por un fluido lo suficientemente pesado como para compensar el desbalance de presión. (esto no se puede predecir).

tubería al fondo del pozo. El reingreso de la tubería al pozo, y que presión se debe mantener, versus el volumen ganado, será complicado con tubería de diferente diámetro y geometría del pozo variable. Una vez en el fondo, la circulación fondo arriba, puede ejecutarse usando el método del perforador, para recuperar el control hidrostático en el pozo.

Influjo con tubería fuera del pozo

Lo que no se recomienda, al regresar la tubería por etapas al pozo, es que la densidad del lodo debe ser lo suficientemente denso, que permita el sobre-balance de la zona presurizada. Se debe tener en cuenta la profundidad donde se realizará la circulación y el efecto en la densidad equivalente de circulación (DEC) en el zapato del revestidor o zonas débiles del pozo. Después de circular lodo pesado, el pozo debe mantenerse estático con la hidrostática adicional. En esta situación, normalmente se abren los preventores, para bajar una cantidad predeterminada de material tubular al pozo. El procedimiento de circular lodo denso (pesado) y reingresar tubería hasta una determinada profundidad, es repetida, hasta se tenga toda la tubería en el fondo del pozo. Cada circulación utiliza lodo de menor densidad hasta que en el fondo se obtenga la densidad propiamente calculada.

Este el peor de los descontroles que se puede tener, durante una maniobra (viaje). Si la densidad del lodo fue suficientemente pesado, como para evitar influjo, entonces se ha succionado (pistoneado; swab) un influjo y la primera señal de esto es que al llenar el pozo el volumen tomado fue menos al calculado. Los influjos, durante las maniobras (viaje, son el resultado de fallas en la detección de una succión (suabeo). Una vez se ha determinado que se tiene un influjo en el pozo (por el mal llenado o no detección de flujo) y se ha cerrado el pozo, las presiones registradas deben ser bajas. Después de cerrar , para controlar el pozo se usa el deslizamiento de la tubería (Striping) o descenso de tubular por etapas , incorporando la corrección volumétrica, para compensar el mantenimiento de la presión, durante la circulación o deslizamiento de la tubería al fondo del pozo. Las correcciones volumétricas, para compensar la longitud del influjo, cambia con el cambio de la geometría y lo relacionado al desplazamiento de fluido fuera del pozo, por la expansión del gas. Si se ignoran estas consideraciones, es muy probable que la presión hidrostática disminuya , tanto que permite el ingreso de influjo adicional al pozo.. Si es posible, la mejor opción es regresar la

CAPITULO VII.indd 159

Se puede suscitar muchas complicaciones al regresar la tubería por etapas . Primero: el pozo no puede ser controlado, hasta que el influjo (surgencia, aporte, amago, kick), este fuera del pozo y que todo el fluido en el pozo este totalmente condicionado. Segundo: si el influjo es gas, se expandirá, migrará, y desplazará fluido del pozo, disminuyendo la presión, permitiendo el ingreso de un influjo adicional. Por otro lado si se baja mucha tubería, el lodo denso desplazado ocasiona una caída de la presión hidrostática, consecuentemente el pozo puede fluir. Si la tubería es deslizada

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 159

(stripping in), hasta que se notifique que el pozo esta surgiendo, se tendrá mas influjo, y las altas presiones de cierre , pueden contraer mayores complicaciones. Si el influjo es gas y se encuentra por debajo de la tubería , manteniendo presiones de circulación planificadas, sin usar correcciones volumétricas, por la expansión del gas, entonces ingresará mas fluido de la formación y las consecuencias pueden ser muy complicadas. Se debe enfatizar que los aumentos de volumen en los tanques es probablemente por la migración y expansión del gas ( no por el desplazamiento de la tubería, material densificante, o substancias químicas, para condicionar el lodo)

Deslizamiento (STRIPPING) Deslizar (stripping) es el movimiento de la tubería hacia o fuera del pozo con pozo presurizado. Recuerde, un influjo adicional y/o presión excesiva, puede ocurrir, sino se monitorea la presión y si no se corrige debidamente los volúmenes por desplazamiento de la tubería y la expansión del gas. Tenga cuidado al deslizar tubería. Si por necesidad, no se mantiene el peso de la tubería, la herramienta puede ser expulsada del pozo. (bajar o sacar herramienta con pozo presurizado). Las complicaciones, al deslizar la tubería, pueden ocurrir, si algunos preventores ya han trabajado con presiones, antes de la operación. Otro factor que influye en los problemas, es que los elementos de sello, ya observan cierto desgaste, permitiendo fugas de presión a la superficie. Si en el preventor se observa el desarrollo de una fuga , esto conllevará a rápido desgaste de los elementos de sello, comprometiendo la operación. Existe la posibilidad, también, de no haber abierto el preventor indicado, por hacer las cosas rápidas, olvidando la seguridad. Todas las operaciones de deslizamiento (stripping) deben de ser

06/05/11 20:48


Cap. 7

160 Métodos de Control de Pozos

desarrolladas atendiendo todas las medidas de seguridad y con el personal que este familiarizado con sus responsabilidades. Las reglas y los procedimientos para el deslizamiento (stripping) de la tubería varían. Los procedimientos, aquí señalados, cubre elementos esenciales de deslizamiento de tubería, con equipamiento que normalmente esta disponible en el taladro (rig), pero es mejor trabajar con personal debidamente entrenado para este tipo de operaciones.

peso, pero necesitan una fuerza de empuje /tensión. La fuerza requerida para empujar la tubería al pozo contra la presión del pozo y la fricción en el preventor, se puede estimar de la siguiente manera: F = (P x D2 x 0,7854) + FFric

mucho cuidado al iniciar con el deslizamiento de la tubería. Si la tubería no tiene el peso suficiente para bajar contra la presión del pozo, es necesario mantener a la tubería compresionado, todo el tiempo, hasta que se tenga el peso necesario, para sobre pasar la fuerza del pozo.

Donde:

Al realizar deslizamiento al o fuera del pozo, es necesario instalar una válvula P = Presión de cierre en el revestidor flotadora o “inside BOP”, en la tubería. D2 = Diámetro externo mayor de la tubería (Tool Es muy importante, también, montar una válvula de seguridad en la parte abierta, joint) para cuando se desliza al o fuera del pozo. Dependiendo de la presión de cierre, es muy FFric = Fuerza de fricción aproximada, al deslizar Se debe usar 2 válvulas de seguridad. Una posible que se deslice, la tubería (TP; DP), debe estar en al tubería y la otra cuando los dril collars (portamechas; DC) y juntas contra la goma del anular. se esta sacando o en el próximo tubo a ser de ÉTODOS tubería, sinPtomar cuenta su propio M ARA en C ONTROLAR P OZOS NOTA: Tipo de preventor, tipo de elemento, deslizado. Estas válvulas7-43 deben de estar área total del elemento sellador de la tube- en la mesa, en caso que fallen las otras ría, presión cierre, presión del(S pozo, tipo válvulas (flotadora, inside BOP), de maFuerza DdeESLIZAMIENTO TRIPPING ) de fluido (lodo), lubricación, condiciones nera que se pueda cerrar la tubería. Las de la tubería y elementos del preventor, válvulas de seguridad deben permanecer Deslizamiento es mover una tubería hacia adentro todosoafectan a ladefuerza necesaria para del abiertas, hacia afuera un pozo contra la presión pozo de tal manera que la tubería no deslizar tubería, a través preventor. presurice sin advertencia. cuando la fuerza de esadel presión es menos se que el Por ejemplo, una que mínima presión de Recuerde peso de lacon tubería se está deslizando. puede haber del un influjo y/o presiones cierreque y sin presión pozo, adicional se necesiLos principios de desplazamiento, en las excesivas si la presión no(907,2 se controla y se corrige para ta, por lo menos, 200 lbs kg) para operaciones de deslizamiento dentro o Fuerza del el desplazamiento de la tubería que se está deslizando mover tubería de 5”de diámetro, a través fuera del pozo, son los mismos que en una preventor y la expansión del gas. de reventones de preventor HYDRILL de 13 5/8” cerrado. maniobra (viaje), con excepción de la precontra la Tenga cuidado cuando está deslizando [la tubería]. Tubería sión. Cuando se desliza al pozo, desplaza Si no se mantiene el peso de tubería necesario El peso de la tubería debe ser mayor que fluido (al maniobrarlo hacia adentro o hacia afuera bajo del pozo y cuando se desliza hacia la fuerza, paralaempujar o sacarsalir , que la re- delfuera presión), tubería puede disparada pozo.del pozo, se debe bombear lodo al BPV querida. La ecuación muestra, elcon porelque Pueden haber complicaciones deslizamiento pozo. Todos los equipos y dispositivos a quede algunos preventores son ayudados de la debido necesidad comenzar el deslizaparaeneste trabajo, deben ser probados, varios gradosa por la(ariete; presión en el hoyo.de Asimismo, miento de ram ram esclusa) anteselde proceder con la operación. El Área factor deparadas, desgaste en de selladoobservar puede el desplazamiento es de mucha las primeras en los vezelementos del preventor llevar a una falla de elemento y el venteo de la presión anular. Si se usa la técnica de deslizar tu- importancia, por que si falla el desplazahasta la plataforma del equipo de perforación. Si bería ocurre ram a una ram fuga (ariete; junta en elesclusa), preventor, la esto podría miento llevar a puede originar, una perdida de de la una tubería nunca esta en el preventor circulación o el aumento del influjo y puefalla rápida de un elemento de sellado y/o del anularpreventor . Basado en la ecuación, va aser de, también ocurrir ambas situaciones. y podría perjudicar la operación. También existe la posibilidad se abracoel preventor muy complicado deslizarde losque primeros la velocidad a la precaución. llares,equivocado si se tienesipresión en elexcede anular. Las operaciones de deslizamiento requieSe debe ejecutar toda la operación de deslizamiento Presión Los bloques o poleas viajeras se han usado ren muy buena comunicación, entre el cuidadosamente, informando a todo el personal sobre el para empujar la tubería. Esto es muy, peli- operador del estrangulador y el perforaFuerza es igual al área x presión mismo y familiarizándolos con sus responsabilidades. • Fuerza = Presión x Area groso, porLas que la tubería puede resbalar y dor. Al momento que el tubo se acerca a políticas y los procedimientos varían para los hacia Se debe tener la mesa Pueden surgir varias complicaciones de bajar porser descargada deslizamientos. Losfuera. procedimientos que se dan aquí , el perforador debe comunicar al F = Fuerza necesaria para empujar la tubería

etapas hasta el fondo. Primero, no se puede controlar el pozo hasta que el amago de reventón esté fuera del hoyo y se acondicione toda la columna de fluido. Segundo, si el influjo es gas, migrara, se expandiría CAPITULO VII.indd 160 y desplazaría el fluido del pozo, resultando en una

cubren los elementos esenciales del deslizamiento con equipos que normalmente están disponibles en los equipos de perforación, aunque por lo general es mejor conseguir una cuadrilla regular de deslizamiento

06/05/11 20:48


operador del estrangulador, que va ir frenado y parar la tubería. El encargado del estrangulador debe regular la velocidad del movimiento de la tubería todo el tiempo, para tratar de mantener las presiones cerca de las requeridas.

ta que el preventor muestre una leve fuga, al mover la tubería, para su lubricación. Recuerde cualquier fluido cualquier fluido drenado del pozo hacia el empaque del lubricador, debe ser acumulado en un tanque de maniobra (viaje).

Algunos operadores cierran el banco del acumulador y deslizan la tubería usando las bombas del acumulador, para la presión. Esto es una mala técnica, por las bombas se usan en forma errática.. Un mejor procedimiento sería el de cerrar una mitad del banco y mantener esto como reserva o apagar un de las bombas, eléctrica o neumática, reservando una de ellas, para emergencias.

Las características de los preventores varían, las presiones de cierre recomendadas por el proveedor, deben ser tomas en cuenta, para ajustar las presiones, sino se ven los topes del preventor. Si se tiene gas, por debajo de los preventores, se debe efectuar un cierre hermético.

Deslizamiento con preventor anular El preventor anular es el cabezal más satisfactorio para realizar deslizamientos de tubería, que existe en el taladro. Es fácil de usar, es rápida, que los arietes (ram) o combinación de ambos. Se debe tomar en cuenta algunos límites y consideraciones especiales, que deben de ser revisados, antes de usar el preventor anular.

Antes de usar preventores anulares 1. Revisar reserva de fluido en el acumulador 2. Si no esta presente el gas, la presión de cierre del preventor debe ser relajado, has-

CAPITULO VII.indd 161

3. Asegúrese que el regulador de presión del preventor se recupera a través de la válvula. Esta válvula es la clave para el movimiento del empaque del preventor alrededor de la tubería. Debe trabajar evitando el desgarre del empaque. 4. Las líneas de cierre del anular deben ser cortas en longitud y grandes en diámetro, para permitir el flujo del fluido de cierre. El uso de un botellón de acumulador pequeño, en la línea de cierre, cerca del preventor anular, es un buen acierto en prevención del desgate durante el deslizamiento. 5. Los preventores anulares pueden permitir el paso con protectores de goma. Estos protectores de tubería, debe ser apartados, cuando se realiza el deslizamiento al pozo. Cuando se desliza hacia fuera, con la técnica de anular a ariete (ram), se recomienda el uso de estos protectores, para prevenir fugas (cuando se deslizan tubulares con diseño acanalado).

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 161

6. Velocidad límite de tubería. La tubería debe pasar muy despacio por el preventor. Un segundo por pie, sería un régimen recomendable y pase aún más despacio, cuando este por pasar la junta (cupla, box) propiamente de la tubería. De cualquier manera el operador del estrangulador debe dar la pauta sobre la velocidad del movimiento de la tubería. 7. Esquinas, partes afiladas o ásperas de la tubería ocasionan un desgaste muy rápido de los elementos del anular. 8. Use un lubricante en caja sobre la parte superior del preventor anular, para deslizar al pozo. Aceite soluble y agua, suspensión de bentonita y aceite y agua son buenos lubricantes para la tubería.

Deslizar al pozo con preventor anular Si se desliza al pozo, se debe liberar fluido del pozo, en la misma cantidad que corresponde al total del área transversal (desplazamiento y capacidad) de la tubería. La forma más sencilla es mantener la presión del anular constante, mientras se desliza la tubería al pozo, de manera que la tubería desplaza la cantidad de fluido correcta, excepto para desplazamientos extras de influjos o migración de gas. Controle la cantidad de fluido desplazado en un tanque de maniobra (viaje). Si el volumen desplazado, no corresponde al calculado, se deben realizar ajustes en las presiones.

06/05/11 20:48


Cap. 7

162 Métodos de Control de Pozos

• Desplazamiento típico con el Procedimiento Anular

PaSo 1: arme el niple de tope y la válvula de contrapresión. Instale una válvula de seguridad abierta encima de la tubería.

PaSo 2: Baje lentamente la tubería en el hoyo. Pase cuidadosamente cada rosca de unión por el preventor. Verifique la válvula de regulación anular en el acumulador para estar seguro de que está funcionando y que la presión regulada al acumulador se mantiene constante. a medida que empieza a incrementar la presión de la tubería de revestimiento (o anular), purgue la presión en exceso (encima de la de inicio) (método volumétrico).

Si la presión del estrangulador se mantiene constante, antes de purgar, cuando la tubería entra en el influjo, la longitud del influjo aumenta, por la reducción del espacio anular, entre el pozo y la tubería. Por lo tanto, la presión del estrangulador debe ser corregido. Esta corrección ha sido explicado, con un ejemplo, en el método volumétrico. Como una recomendación práctica, si la operación de deslizar la tubería va demorar muchos días o las presiones anulares son muy altas, entonces será mejor ignorar, las

CAPITULO VII.indd 162

PaSo 3: asiente y llene la tubería. Instale una válvula de seguridad en una parada nueva, retire la válvula de seguridad de la parada en las cuñass, arme la tubería. Repita la secuencia nuevamente empezando con el Paso 2.

correcciones volumétricas. El potencial de error o problema a presentarse será mayor, si se trata de sobre corregir las presiones anulares , que si se los ignora, las correcciones volumétricas.

Deslizar fuera del pozo con preventor anular Si se esta usando una válvula flotadora, este seguro de conectar, antes de iniciar la operación. Recuerde, mantenga las válvulas

abiertas cuando se esta sacando la tubería, de manera que si el flotador falla, no se tendrá presión en la tubería. Al sacar o deslizar tubería del pozo, se tiene que bombear lodo al anular, para mantener el pozo lleno. Existen varias formas de realizar esto, pero la mejor forma es instalar, para poder circular por el conjunto de preventores, desde la línea de ahogo a la línea del estrangulador. Una bomba cementera trabaja mejor que la bomba del equipo. La contrapresión, que es de 100 psi (6,89

06/05/11 20:48


Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 163

• Desplazamiento típico hacia afuera con el Procedimiento Anular

PaSo 1: Empiece a circular a través del hoyo con 100 psi más de presión que la presión en cerrada. Instale la válvula de seguridad y empiece a jalar la tubería lentamente.

bar), a un principio, mayor que la presión del anular, se debe mantener desde el estrangulador, En el momento que la tubería es sacada, el llenado por circulación, a través del tope, debe ser automático. El fluido debe ser bombeado desde un tanque, debidamente cubicado, y que tenga un sistema de medición. Después de cada parada (tiro, pareja, stand), el desplazamiento total de la tubería, debe ser comparado con el fluido que esta tomando el pozo. La presión en el revestidor debe mantenerse constante y las correcciones de volumen bombeadas al pozo, se puede realizar ajustando el estrangulador. Las bombas debe trabajar ininterrumpidamente, durante toda la operación. Al deslizar del pozo, la presión del revestidor debe disminuir, al momento que salen

CAPITULO VII.indd 163

PaSo 2: Verifique par aasegurar que el preventor anular no tiene fuga y que el hoyó está recibiendo lodo. Pase las roscas de unión cuidadosamente pro la goma. Verifique el regulador anular.

los dril collars(collares, DC, botellas, portamechas) del fluido invasor. Sin embargo, la migración hacia arriba del gas y algunos arrastres tienden a que la presión en el anular incremente. Nuevamente, la corrección a la presión del anular se realiza acorde al método volumétrico. Cada 3 o 4 parejas (tiros, stands, lingada), va a ser necesario usar los arietes (ram) de tubería, para deslizar las gomas de la tubería, a través del anular abierto. Si es posible libere la presión entre el ariete de tubería (pipe ram) y del preventor anular, antes de abrir el preventor. Nuevamente se debe tener una muy buena comunicación entre el operador del estrangulador y el perforador.

PaSo 3: asiente la tubería en las cuñas. Verifique el desplazamiento del lodo y la presión anular. Saque la parada o tiro e instale la válvula de seguridad. Repita la secuencia e nuevo, empezando con el paso 1.

Al deslizar fuera del pozo, en algún punto no se tendrá peso de tubería suficiente, para que la tubería se mantenga en el pozo contra la presión del pozo. Realice las previsiones necesarias y emita avisos para proteger al personal.

Deslizamiento al pozo con ariete de tubería (PIPE RAM) Para llevar adelante el deslizamiento de tubería ariete a ariete (ram a ram), se utiliza conjuntos de preventores de alta presión, especialmente preparados para estas operaciones. Los arietes de tubería, pueden deslizar tubería, en gran manera, como con los preventores anulares, con la excepción que en este caso se debe usar dos arietes (ram),

06/05/11 20:48


Cap. 7

164 Métodos de Control de Pozos

• Procedimiento típico afuera con arietes para tubería

PaSo1: estando el pozo cerrado con un ariete ciego, baje la tubería hasta que el ensamble BPV/LNesté justo por encima del ariete ciego. Use una válvula de seguridad abierta en cada parada, mantenga la presión del espacio anular constante por medio de liberar lodo por el estrangulador.

PaSo 2: cierre el ariete de deslizamiento superor. Utilizando bombas, incremente la presión entre los arietes, hasta la presión del pozo.

PaSo 3: abra el ariete ciego. baje la siguiente rosca de unión a la columna hasta que esté justo por encima del ariete de deslizamiento superior.

para que pase un tubo. El empaque en los bloques del arietes (ram) es adecuado para periodos largos de deslizamiento, garantizando el sello de los mismos. La presión en la parte de cierre del ariete debe ser reducido para las operaciones de deslizamiento, para evitar contratiempos y desgaste rápido de los empaques. No existen reglas específicas para con las presiones de cierre en los arietes, pero se usa muy a menudo 400 psi (27,58 bar). Otros recomiendan usar entre 100 a 500 psi (6,89 a 34,48 bar)

mantiene como válvulas maestras o de seguridad, entonces el deslizar ariete a ariete necesitará un conjunto de 4 ariete o en su caso un preventor anular con un juego de arietes.

monitoreado con el cálculo volumétrico periódicamente (después de unas cuantas paradas), si es necesario o si así lo determina las regulaciones de la compañía. Los cálculos a realizarse. Aún si se tiene solo 100 psi (6,89 bar) de presión en el pozo, una tubería de 4 ½” (114,3 mm), 16,6 lbs/ft de peso (24,6 kg/m) y de una longitud de 93 pies, no bajara al pozo, con su propio peso.

Al usar ariete para deslizar, entonces el ariete superior se debe usar como referencia al desgaste. Si los arietes inferiores se

CAPITULO VII.indd 164

Los arietes para deslizar deben de estar debidamente espaciados, de manera que la tubería no interfiera en alguno de los arietes, cuando ambos están cerrados. Esto requiere un ariete sencillo con un espaciador en el conjunto. Los conjuntos de arietes dobles o triples, no se deben usar para con los deslizamientos. Utilice, todo el tiempo, válvulas de seguridad, y manténgalas abiertas. La presión anular constante puede ser

Deslizar afuera del pozo con ariete de tubería (PIPE RAM) El ariete superior se tomar como referencia

06/05/11 20:48


PaSo 4: cierre el ariete de deslizamiento inferior. Pugue la presión entre los dos arietes. abra los arietes superiores.

PaSo 5: baje la tubería hasta que la unión de rosca estéjusto por debajo del ariete de deslizamiento superior.

de desgaste al realizar el deslizamiento de tubería fuera del pozo. Inicie la operación, confirmando que la válvula flotadora, trabaja apropiadamente.. Mantenga abierta la válvula de seguridad al final de la tubería . Cada parada (tiro, pareja, stand) o periódicamente, revise el desplazamiento de acuerdo a la tabla y compare con el volumen desplazado. Si se encuentra diferencias significativas del volumen tomado por el pozo, entonces se pude usar los cálculos volumétricos para hacer las correcciones de desplazamiento.

tubería hacia o fuera contra la presión existente en el pozo, en el caso que el peso de la tubería, a ser deslizada, es mayor que la fuerza del pozo. Inserción (“Snubbing”) es forzar la tubería hacia o fuera del pozo, contra la presión existente en el pozo, que es suficiente como para expulsarla. Todo esto esta complementado con un conjunto especial de insertadotes y gatos hidráulicos en las unidades de inserción y los eyectores de tubería de las unidades de tubería flexible. La presión se mantiene controlada, por un conjunto de instrumentos y equipos, especializados de inserción.

Técnicas concéntricas Unidades como el de la tubería flexible y las de inserción son especializadas y aventajan en los principios de deslizamiento de tubería con pozo presurizado. Ambas unidades pueden deslizar tubería hacia o fuera del pozo. Deslizar (“Stripping”) es mover la

CAPITULO VII.indd 165

Una unidad de inserción (Snubbing) puede trabajar con presiones mayores a las presiones de trabajo de los preventores de surgencias (PDS; BOP). La única limitación es la fuerza de inserción del área trasversal de la tubería y la presión del pozo. Unidades grandes, son, a veces, requeridas para

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 165

PaSo 6: cierre los arietes superiores y el estrangulador, utilizando bombas, incremente la presión entre los arietes hasta la presión del pozo.

PaSo 7: abra el ariete inferior y baje la tubería hasta que la rosca de unión esté justo por encima del ariete de deslizamiento superior y repita la secuencia empezando con el Paso 4.

06/05/11 20:48


Cap. 7

166 Métodos de Control de Pozos

• Procedimiento típico para deslizar hacia afuera con arietes para tubería

PaSo 1: circule por la columna manteniendo la presión del pozo en el estrangulador. Utilizando el ariete de deslizamiento superior, eleve lentamente la tubería hasta que la siguiente cupla inferior esté justo por debajo del ariete de deslizamiento superior. a cmedida que se eleva la tubería, el lodo bombeado por el hoyo debería desplzarse automáticamente por el hoyo.

PaSo 2: detenga la tuberia y cierre el ariete de deslizamiento inferior. apague la bomba y purgue la presión entre los arietees de deslizamiento.

PaSo 3: abra el ariete superior, levante o saque la cupla por encima del ariete superior.

PaSo 5: abra el ariete de deslizamiento inferior. Repita la secuencia, empezando con el paso 1.

PaSo 4: ciere al ariete de deslizamiento superior. Incremente la presión; utilizando bombas, circule el área entre los arietes hasta la presión del pozo.

CAPITULO VII.indd 166

06/05/11 20:48


manejar tuberías largas, contra altas presiones del pozo. Una se tiene suficiente peso de tubería en el pozo, se deja la inserción y comienza el deslizamiento. Equipos de deslizamiento se usan, también en trabajos de reparación, primero por su tamaño, su facilidad de transporte y que además, puede manejar sin problemas, presiones inesperadas. Estos equipos pueden ser útiles en casos que la tubería se aprisiona o cuando la herramienta a sufrido algún deterioro por un influjo y lavar tuberías bloqueada, durante una operación de control. Estas unidades son suficientemente compactas, como para montarlas, casi en todos los equipos de perforación y proporcionan una seguridad extra por traer mas preventores de surgencia. Una unidad de tubería flexible,(coiled tubing) puede deslizar hasta mas de 5000 psi (344,75 bar) de presión en condiciones normales. TF (tubería flexible) es operada con una o más válvulas de contrapresión en la tubería. En alguna situación, desde el momento en que la TF se cierra con las válvulas de la bomba, toda el área trasversal de la tubería sea expuesta a la presión del pozo, al considerar la fuerza de deslizamiento requerida. .La cabeza del inyector de la TF (tubería flexible; Colied Tubing) proporciona la fuerza necesaria para mover la tubería hacia o fuera del pozo presurizado. Unidades de Deslizamiento y TF pueden deslizar la tubería dentro del tubing o de la tubería de perforación (TP). Esto tiene muchas aplicaciones. En las reparaciones de pozo, es posible insertar tubería dentro de la tubería de producción y controlar el pozo. En pozos donde no se puede circular en la TF o tubería de perforación (taponamiento con arena, tubería boqueada o boquillas), en estos casos, estas unidades pueden insertar dentro

CAPITULO VII.indd 167

de la tubería, limpiar las obstrucciones y luego controlar la TF, tubería y el pozo. Todo el personal debe estar involucrado en las operaciones de inserción y de tubería flexible. Personal que no esta autorizado (certificado) debe mantenerse fuera del área de actividad. Como en todas las operaciones especializadas, es requerida una supervisión adecuada. La compañía de servicio esta en la obligación de proveer personal entrenado y de experiencia para llevar adelante las operaciones, sin embargo si se tiene complicaciones o se están usando técnicas inapropiadas e inseguras, la operación debe `parar hasta que se solucionen las complicaciones. Unidades pequeñas de tubería, también, pueden deslizar tubería al pozo. La sarta o tubería, también, conocido como tubería “Macaroni”, se utiliza como sarta de trabajo, dentro de la tubería de producción. Con propósitos prácticos, la tubería pequeña no es posible insertar (stripping) al pozo. dEpEndiEndo dEl tipo dEl pozo, las técnicas dE dEslizar, puEdE sEr garantizada. ExistE cuatro EscEnarios básicos: • Pozos que producen gas o que están surgiendo al momento de maniobrar (viaje). En estas situaciones, la técnica volumétrica, se aplica muy poco. En el momento en que entra el desplazamiento del material tubular, el estrangulador de producción permite la compensación de presión. Si se genera presión en exceso, la velocidad de maniobra (viaje), se debe disminuir o parar la operación, hasta obtener niveles de acción aceptables. • Cierre de pozo con gas. Estos pozos no ofrecen problemas al momento de reali-

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 167

zar inserción de tubería. Al momento de desplazarse la tubería comprime al gas, el exceso de presión generada, inyecta al gas de regreso a la formación. Si esto es aceptable, entonces no es necesario el control de volumen en superficie. Si esto no es aceptable, cuando la presión incrementa, el exceso de presión (gas) es purgada por el estrangulador, para mantener un nivel determinado. Una condición inaceptable se presentará, si el gas se separa, causando daños a la formación, si se bombea de regreso a la formación. Nuevamente, se mantiene una presión predeterminada, al momento en que la tubería es maniobrada, purgando el exceso de presión. • Cierre de un pozo con petróleo. Si la formación nativa de petróleo contiene asfalteno u otros elementos finos y que pueden dañar a la formación (bloquear, formar puentes), si se reinyecta a la formación, entonces es necesario el control volumétrico y aplicación de técnicas de inserción, para mantener la presión constante. • Pozos llenos de lodo. Si el procedimiento de control de un pozo no es bueno, se puede insertar una tubería hasta el fondo para condicionar el lodo o en su caso reemplazar por otro lodo de control. La inserción de tubería al fondo del pozo, se debe controlar con las técnicas de deslizamiento y volumétrico, de esta manera los daños a la formación serán mínimas. Los escenarios anteriormente detallados requieren una información detallad de las condiciones y características del pozo, así como del fluido en producción. Si se van a utilizar las técnicas volumétricas y de deslizamiento, entonces se deben mantener presiones predeterminadas y los niveles de líquidos, deben de ser controla-

06/05/11 20:48


Cap. 7

podría causar daños a la formación (por ejemplo, En algunas áreas, hacer bullheading taponamiento o ponteo) si se vuelve a inyectar en (regresar fluidos de la formación, se pueden usar técnicas volumétricas la formación a la / de deslizamiento para mantener la presión formación) es una relativamente constante. forma común 168 Métodos de wPozo Control dedePozos lleno fluido. Si al tratar de controlar un para controlar los pozo y no tiene éxito, se puede deslizar una sarta de pozos antes de control hasta el fondo y acondicionar o reemplazar reacondicionarlos. el fluido con otro (es decir, fluido de control o de terminación). Al deslizar la tubería de vuelta al fondo se debería usar técnicas volumétricas / de deslizamiento si la minimización de posibles daños a la formación es una preocupación.

Consideraciones para hacer bullheading

Presión / velocidad de la bomba

BOMBA

Presión

C W M M Condición Del Espacio Anular

Tipo(s) de fluido(s) producido(s) FOSA

Nivel del fluido

¿Tiene suficiente fluido? ¿Tiene suficiente peso? Condición de la tubería

Condición del empaque Tasa de migración del gas ¿Punto de control?

Baleos / formación vs Velocidad del Inyector

¿Sobre desplasamiento? ¿Fractura de la formación?

• Bullheading

CAPITULO VII.indd 168

fluido producido. Si se usarán técnicas volumétr / de deslizamiento, entonces se deben mantener presiones predeterminadas y se debe controlar de c el nivel de líquido en los tanques. Se deberían h las correcciones en la presión correspondiente a cambios en el nivel del tanque según los cálculo decir, incremento o pérdida).

BULLHEADING (REGRESAR LO FLUIDOS AL RESERVORIO)

En algunas áreas, el bullheading, llamado tam deadheading, es una manera común para controla pozo en reacondicionamiento. Esta técnica func doscuando con mucho Las correcciones no cuidado. hay obstrucciones en ladetubería y se pu presión se deben realizar de acuerdo a los lograr la inyección en la formación sin exceder ning cambios de nivel de los tanques. limitación de presión. Al hacer el bullhead se bombean los fluidos del pozo de vuelta el reservorio, desplazando la tubería o la tub Inyección de fluído sin de revestimiento con suficiente cantidad de flu retorno (BULLHEADING) de control. El bullheading se aplica en algu circunstancias de perforación, principalmente s Esta es una de control, toma un técnica amago habitual de reventón de H2S. Aquí qu en pozos de terminación o de reparación sea preferible bombearlo de nuevo a la formación (workover) en algunas áreas. Conocido, lugar de traerlo a la superficie. también, como “DEADHEAD””. Este método En operaciones de reparación, funciona, si no se tiene obstrucción alguna el bullhead tiene aplicaciones limitadas y estáel sujeto a muc en la tubería y se puede lograr inyectar, problemas, comoalos siguientes:sin exfluido de producción, la formación ceder los límites de presión.

wLos fluidos de la formación que tenga una alta viscosidad podrían ser difíciles de empujarlos y En este procedimiento, los fluidos del pozo, tomar mucho tiempo para son bombeados nuevamente al regresarlos. interior

delwSe reservorio, desplazando tubería las o elpresiones de deben conocer y nolaexceder revestidor (casing) con una cantidad sureventón de la tubería de revestimiento. Al empu ficiente de fluido de control. Esta técnica el fluido por la tubería, quizás haya que aplicar se puede aplicar, también, en ciertas conalgo de presión en la tubería de revestimiento pa diciones de perforación, principalmente si tubería no reviente y además ocurreque unalasurgencia de H2S. En este caso, verificar la hermeticidad denuevamente la zona de empaque. es preferible bombear al interiorwEl de la en vez deuntraerla a la serio de gasformación, podría presentar problema superficie. migración. Si sucediera un problema con la

migración de gas, generalmente se recomienda

En las opEracionEs dE rEacondicioagregar viscosificadores al fluido de control. namiEnto, El método dE inyEcción sin rEtorno (“bullhEading” aplicawUna baja permeabilidad) su en el reservorio podría ción necesitar tiEnE ciErtas limitacionEs, y Estáde fractura. que se exceda la presión sujEto a problEmas talEs como: 1. Fluidos de formación con alta viscosidad. La aplicación de esta técnica será muy complica, y tomar mucho tiempo 2. Se deben conocer las presiones de estallido de la tubería y del revestidor (casing), y no se debe exceder. Para evitar el abombamiento o estallido de la tubería de producción, al inyectar el fluido de regreso a la formación, es necesario aplicar cierta presión

06/05/11 20:48


Cap. 7

las provisiones o ubicación de formación. Dado que el fluido de perforación se entre el Dispositivo de Cont bombea en la formación, el costo es un factor y la columna de preventores importante en la selección del fluido óptimo de aliviar la presión atrapada. Se in perforación. Otro factor es la compatibilidad con los contrapresión sin puertos en l fluidos de la formación. A menudo se usan fluidos hacia Métodos de Control Pozos 169dentro de la tuberí claros con una densidad y viscosidad mínimas. Sin deflujo lo general se corre un mínimo embargo, con una torsión excesiva o acumulación esfera o tipo dardo por debajo de recortes, quizás sea necesario incrementar la MWD/LWD, moneles o moto viscosidad del fluido de perforación. Se debe seleccionar tomar en cuenta las propiedad cuidadosamente los polímeros y agentes de abrasión de estos accesorios. viscosificación (por ejemplo, la bentonita) dado que Al maniobrar, es común qu ambos pueden causar daños irreversibles de matriz a de presión atrapada llamado ch las formaciones fracturadas. dispositivos de control giratorio tan severo como en la perfor Cubierta de lodo El chorro es el resultado • Mud Cap las elementos de goma, de Drilling Bomba alrededor de las ranuras e mientras están maniobrand Fluidos atrapados se liberan RCD extrae la cupla o junta por de sellado. La cantidad de está en directa proporció debajo del dispositivo RCD Top Hat u otro dispositivo arriba de estos tipos de R Columna líquidos, gas o H2S alejánd Línea del del BOP del equipo de perforación. S estrangulador de un elemento de sellado, Bomba chorro, dado que eso ocurr Algunos equipos y consid Línea de Matar (de inyección) son los siguientes: w Las cuplas o uniones n tener bandas ásperas / filosos o ranuras múlt portamechas con dise los componentes del B equipos de sellado de recomienda su uso. w Use un BHA corto par fuera del hoyo (recogi el BHA durante las m w Las maniobras son una Punto De deberían usar trépano Convergencia minimizar las maniob

al interior del revestidor (casing). 3. El gas puede generar serios problemas de migración. Si se tiene problemas de migración de gas, se recomienda agregar viscosificantes al fluido de control. 4. Una baja permeabilidad del reservorio puede requerir que se exceda la presión de fractura.

Procedimiento

PUMP

1. Con el pozo cerrado determine la presión de la tubería de producción (tubing) (si la inyección va a ser por debajo del revestidor, determine la presión del revestidor (casing). 2. Desarrolle una planilla de trabajo de presión, utilizando emboladas versus presión de bomba. Inicie con “0” emboladas y la presión de cierre de la tubería de producción (SITP),. en el encabezado de la planilla. A medida que arranca la bomba, con una presión, lo suficiente como para vencer la presión del pozo, el fluido comenzará a comprimir los gases y fluidos del pozo, hasta que la formación los admita Esta presión puede ser varios cientos de psi (bar) por encima de la SICP (Presión de cierre de revestimiento). Tenga cuidado en no exceder ni nguna presión máxima Bombear con los valores planificados Normalmente, la bomba se pone en línea lentamente; luego, una vez, se estabiliza la i nyección, se la lleva al régimen deseado, y luego se vuelve a bajar la velocidad a medida que se estima que el fluido de control se acerca a la formación. Al inyectar los fluidos en producción a la formación, la presión en la tubería de per-

CAPITULO VII.indd 169

foración va a disminuir, por la hidrostática del fluido de control bombeado. Registre los valores actuales de presión en la planilla, acorde a su volumen o intervalo de embolada, hasta que se alcance el final de la tubería de producción.

3. Una vez que el fluido de control comienza a ingresar a la formación, y que generalmente no del mismo tipo de fluido, se observará un incremento de presión en la bomba. Detenga la bomba y, a menos que se haya aprobado un sobre-desplazamiento, cierre

06/05/11 20:48


Cap. 7

170 Métodos de Control de Pozos

el pozo y observe.

Ventajas de perforar con capa de lodo (MUD CAP DRILLING) • Elimina pérdida de tiempo y costos en controlar perdidas de circulación. • Reduce presión anular en superficie • Menos complicado que perforar con circulación • Elimina los hidrocarburos, H2S en superficie. • Minimiza los requerimientos de equipos para procesar fluidos en superficie • Requiere menos planificación ambiental que para perforar en desbalance o pozos en surgencia.

Desventajas de perforar con capa de lodo (MUD CAP DRILLING) • Mayor planificación que para perforar convencionalmente • Se incrementan los requerimientos logísticos que para perforar normalmente. • Perforación y manipuleo de la herramienta más complicado que perforando normal. • Requerimiento equipo de rotación de alta presión que en perforación convencional o en desbalance. • Requerimiento de bombas de alta presión, que en algunos casos será necesario modificaciones de las existentes o alternar con bombas seleccionadas. • Implica la incorporación de personal debidamente entrenado y competente. • Incrementa potencialmente la posibilidad de aprisionamiento de la herramienta, en el punto de inyección, ya sea por presión diferencial o por empaquetamiento. • Incrementa potencialmente el daño a la

CAPITULO VII.indd 170

formación. • Recortes y muestras de fluido, no se pueden obtener en superficie. Existen varios tipos de perforación con capa de lodo, presurizado o sin presión. En el presurizado se mantiene una presión de 150 a 200 psi (10,34 a 13,79 bar) en el anular. La capa de lodo presurizado permite el monitoreo (control) de la presión anular, para conocer los cambios pozo abajo. La presión se mantiene contra un preventor de cabezal rotatorio, a menudo referido a un dispositivo de control rotatorio (DCR). En la técnica sin presión, la presión en el anular se mantiene en cero. Esto no permite el control de la presión anular. Se puede esperar que los fluidos en el anular suban y caer el progreso de la perforación. La presión hidrostática de la capa de lodo se mantiene, variando la densidad y la altura de la capa de lodo en el anular y es posible que se requiera bombar lodo pesado y viscoso al anular. En la técnica de capa de lodo flotante, ocurre la pérdida de circulación, pero la perforación procede con fluido descendiente en el anular, en equilibrio. La capa de lodo flotante es el nivel de equilibrio de la profundidad de perforación. En la técnica previamente descrita, la capa de lodo, es usualmente lodos con propiedades tixotrópicas y una densidad suficiente para encontrar una presión hidrostática de la presión poral de la formación. La viscosidad debe ser alta para minimizar la migración del gas y tener la capacidad de mantenerla dentro del anular. La capa de lodo se coloca, generalmente, en el anular de la parte revestida del pozo. Se espera que la capa de lodo ingrese a la zona de pérdida, por esta razón, el diseño de este fluido no tiene que dañar a la formación.

El lodo que se inyecta a la tubería es usualmente un fluido claro, que ejerce una presión hidrostática menor que la presión de formación. Como en este caso, el lodo es bombeado a la formación, la selección del tipo de lodo es muy importante, para reducir costos de operación. Otro factor importante es la compatibilidad con el fluido de la formación. . Los fluidos claros, livianos y de menor densidad son los más preferidos. Sin embargo a raíz de alto torque y la acumulación de recortes, puede ser necesario incrementar la viscosidad del fluido de perforación. Polímeros y materiales viscosificantes (bentonita) deben de ser cuidadosamente seleccionados, porque ambos materiales pueden dañar irreversiblemente a la matriz y fracturar la formación. Los equipos que se utilizan en la técnica de perforar con capa de lodo son de alto rango de presión. El revestidor y el cabezal deben ser fijados con la máxima presión de superficie estimada, agregando, además, suficiente presión aplicable en superficie para inyectar los fluidos de formación a la formación, con agua dulce. Otras consideraciones de presión, incluye la provisión o instalación de líneas de drenaje entre el dispositivo de control rotatorio (DCR) y el preventor de surgencias ( BOP), para alivianar presiones atrapadas. Se incorporan válvulas de contrapresión sin puerto a la tubería, para evitar flujo dentro de la tubería. Generalmente se colocan dos válvulas del tipo es fera o dardo por debajo de las herramientas MWD /LWD (monitoreo y registro durante la perforación), moneles o motores de fondo. Se debe tener en cuenta la resistencia a las propiedades de abrasión de estas válvulas. Al maniobrar la herramienta es muy común la formación de una presión atrapada, llamada “chorro” al usar algunos dispositivos de control giratorio (DCR), que no son tan severos como en la perforación con flujo (retorno). Chorro es una consecuencia de

06/05/11 20:48


la incapacidad de las gomas de sellar completamente alrededor de las ranuras en las cuplas o juntas, mientras se esta sacando la tubería. Los fluidos de pozo atrapados son alivianados, cuando la junta de la tubería ha sido sacada por encima del elemento sellador. La cantidad de volumen drenado es directamente proporcional a las presiones por debajo del dispositivo de control rotatorio (DCR).Se pueden instalar válvulas Top Hat u otros dispositivos secundarios, por encima de los DCR, para drenar líquidos o ventear gas, H2S, fuera de la plataforma del equipo de perforación. Si los DCR tiene mas de un elemento sellador, generalmente no se forma el “chorro”, como ocurre entre los elementos. Consideraciones adicionales y equipamiento incluye lo siguiente:

usar bactericidas para evitar la formación de H2S del fluido y bacterias que se bombean. • La purga de presiones altas de la tubería es muy preocupante, durante las conexiones. La purga de presiones debe de ser confiable y fácil. • El anular debe de ser continuamente controlado, ya sea por la presión o por el nivel de fluido. • Volúmenes adicionales de lodo de control se debe reservar en locación , debido a la cantidad de inyección involucrada en la operación.

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 171

pérdida de circulación y la imposibilidad de soportar fluido pesado de control. Las maniobras se deben realizar con la mayor atención posible. Las maniobras bajo presión, puede que sean necesarias, por lo tanto se deben realizar cálculos de deslizamiento, para determinar el punto de equilibrio. Las maniobras se realizaran de la síguete manera. • Quitar la presión del espacio anular, mediante la inyección de capa de lodo por el anular , según sea necesario. • Purgue la presión de la tubería. Asegúrese que el flotador esta trabajando. • Controle el anular , mientras se maniobra.

• Las herramientas MWD- LWD y PWD de pulso positivo son los que mejor rendimiento tienen cuando se perfora con la técnica de capa de lodo, que los de pulso negativo.

El control de pozo durante la perforación con capa de lodo, se limita al mantenimiento una presión predeterminada en el anular, similar a la perforación en desbalance. Si la presión incrementa, no se ponga nervioso. Levante la herramienta, y revise las tendencias de los parámetros de perforación. Si la presión incrementa en el anular o se aproxima a los límites preestablecidos o a las presiones del dispositivo de control rotatorio (DCR), cierre el preventor anular y purgue la presión entre el DCR y el preventor anular. Bombee lodo adicional al anular, para incrementar el tamaño y la presión de la capa de lodo. Para evaluar la presión diferencial, en el fondo , revise la presión de cierre en tubería (SIDPP), usando el procedimiento para obtener valores de SIDPP, con flotador en la tubería ( ver complicaciones). Si la SIDPP es igual al original, entonces a ingresado mucho fluido de la formación al anular o que la longitud de la capa de lodo ha sido disminuido. Las correcciones se limitan a inyectar mas capa de lodo al anular hasta que la presión reaccione a la tendencia anterior o densificar el fluido de perforación.

• Se pueden usar bombas químicas para inyectar gases de combustión de oxígeno, inhibidores de corrosión, si se va a usar agua dulce como fluido de perforación. Se debe

Si el pozo va a ser controlado, el método de inyectar sin retorno (bullhead) es el más usado. Los métodos convencionales de control de pozos no son aplicables, debido a la

• Cuando la broca (mecha, trepano, bit) haya pasado el preventor ciego, cierre el preventor ciego. Si es posible purgue las presiones atrapadas y luego abra el preven-

• Las juntas, uniones o juntas de la tubería, no deben tener bandas asperas duras, bordes filosos o múltiples ranuras hondas. Los drill collars (portamechas,collares; DC) con diseño en espiral y los componentes de (BHA) desgastan a los materiales de sello de los dispositivos de control rotatorio (DCR) y no se recomienda su uso. • Use un (BHA) corto para limitar el tiempo fuera del pozo (montaje), mientras se cambia el en las maniobras. • Las maniobras (trip, viaje) son de mucha consideración, por lo tanto se debe trabajar con brocas (trepano, bit, mecha) de larga vida, para evitar las maniobras.

CAPITULO VII.indd 171

• Una vez que la tubería ha sido sacado hasta el zapato del revestidor, llene la tubería con fluido de control, para sacar la presión diferencial de las válvulas de contra presión. • Evalúe la situación del pozo y asegúrese de que la presión esta estático o que el nivel de la capa de lodo es constante. Continúe sacando la herramienta (tubería) y si es posible, bombee de cada pareja (tiro, stand, lingada) (incluyendo el BHA, si corresponde), mientras se saca. Si no es posible, circule alrededor del BOP y controle el llenado cuidadosamente. • Una vez que el tope del BHA se encuentra por debajo del DCR (RCD), cierre el preventor anular, controle las presiones y retire o abra el elemento de empaque del DCR (RCD). • Saque el BHA fuera del pozo.

06/05/11 20:48


Cap. 7

172 Métodos de Control de Pozos

tor anular. • Monitoree la presión por debajo del preventor ciego, mientras se cambia el BHA. Revise si se ha generado presión, por encima de BOP. Si existe presión, bombear lodo de control al pozo, hasta que la presión sea cero. Abrir el preventor ciego. • Baje el BHA al pozo. Dependiendo de las regulaciones, el electo de empaque del DCR (RCD), se instala o no en ese momento. • Llene la tubería, por lo menos, cada 10 paradas (tiros, parejas, stands, lingadas), durante al bajada de la tubería. • Si el elemento de empaque del DCR (RCD) no ha sido instalado, instale cuando el BHA este en el zapato del revestidor. • Mientras mas tubería se ha bajado, es desplazado capa de lodo y el anular, puede ser que observe señales de presión o de flujo. • En caso de llevar adelante registros en pozo abierto y en desbalance, se debe usar un lubricador de cable, que cubra todo el largo de la herramienta de registro (sonda). Como modulador de maniobra, la bajada de “liners”(revestidor de menor dimensión)es otra área de preocupación. Pozos en desbalance, muchas veces, son completados sin cementar el liner, para reducir el daño a la formación con el cemento. Empaques externos de revestidor (EER; ECPs), se pueden usar para aislar la zona. Dependiendo de los objetivos de terminación, se pueden usar revestidotes rasurados o sólidos. Un revestidor sólido se corre de la misma manera que en los pozos convencionales. Monitoreando el anular, mientras se baja. La generación de presión de compresión (surge) al bajar el revestidor, puede cau-

CAPITULO VII.indd 172

sar que el lodo del anular sea forzado hacia la zona de pérdida. Si esto ocurre, el pozo fluirá hacia la superficie. De la misma manera, si el liner esta por debajo del nivel de la capa de lodo, el desplazamiento de lodo liviano hacia arriba, ocasionará la surgencia del pozo. El preventor anular o el ariete de tubería (ram) del revestidor deben de ser cerrados y bombear capa de lodo, hasta conseguir las presiones en el anular requeridas.. Es mas complicado correr revestidor ranurado, por que existe una comunicación entre diámetro interno (DI; ID) (por las ranuras) con el anular. Con revestidor ranurado, alrededor del PDS (BOP), el pozo no va poder ser cerrado. Se puede minimizar, este problema, teniendo un revestidor con válvula de seguridad transversal e instalar una válvula de seguridad en la tubería. Si es necesario, este dispositivo, puede ser montado y bajado alrededor del BOP y cerrar el BOP. La presión de compresión (surge) va a ser menor que para el revestidor convencional, por la comunicación entre DI (ID) y el anular. Sin embargo no se debe de monitorear el anular y mantener lleno, todo el tiempo.

Circulación inversa La circulación inversa, como su nombre lo indica, es lo opuesto a la circulación normal, o de la dirección de bombeo de lodo de control estándar. La bomba esta alineada para bombear por el interior del espacio anular del revestidor (casing), y el retorno se espera a través de la tubería, hacia el conjunto de válvulas del estrangulador (múltiple).

Ventajas de la circulación inversa • Es el camino más corto o vía rápida, para

circular cualquier fluido a la superficie. • El problema ingresa, desde el principio, al interior de la tubería más fuerte. • Muchas veces el fluido del anular (fluido de empaque) es suficientemente denso, como para controlar la formación, reduciendo el tiempo de mezcla y requerimientos de densificación.

Desventajas de la circulación inversa • El mayor porcentaje de la pérdida de presión de fricción, se encuentra dentro del diámetro menor de la tubería. Comúnmente esto ocurre dentro de la tubería de producción (Tubing). Al circular a la inversaza presión de circulación de la bomba es mayormente ejercida en el anular. Durante la perforación normal, es muy posible que las zonas débiles, no soporte la presión adicional. En las operaciones de reacondicionamiento, un revestidor (casing) débil o en mal estado puede fallar o, si se intenta utilizar caudales altos (que tendrán como resultado presiones altas), una tubería en mal estado o llena de gas puede colapsar por causa de la diferencia de presión.

• Si la tubería de producción esta llena de gas, se tendrá dificultades para estabilizar y mantener caudales de circulación y de presión, debido a sus propiedades de expansión y compresión. El operador del estrangulador debe estar atento y reconocer que pequeños ajustes, puede significar grandes cambios en la presión de circulación. • Si se tiene fluidos de diferente densidad en el sistema de circulación, los cálculos para mantener las presiones se complican. • Si se tiene gas en el anular, es posible que la migración sea más rápida que el régimen de bombeo. Agregando productos viscosificantes se puede resolver este problema, pero afecta al incremento de la presión.

06/05/11 20:48


• Si se tiene la posibilidad de la existencia de H2S , asegúrese que el gas esta circulando por la tubería correcta, llegando al separador y el quemador. Los principios básicos de la circulación inversa son esencialmente los mismos que los de cualquier método, de presión de fondo del pozo constante. La diferencia esta en que nose predetermina, ningún régimen de circulación o presión. La bomba debe ponerse en línea, estabilizar la presión en el fondo y debe establecerse la presión de circulación. Se diferencia, también, porque en lugar de usar la presión de tubería de producción (Tubing) para monitorear la presión de fondo de pozo, se usa el manómetro del revestidor (casing). En lugar de utilizar contrapresión, o presión del estrangulador desde el revestidor (casing), se ejerce contrapresión desde la barra de sondeo o desde la tubería, y el estrangulador se utiliza en la barra de sondeo o en la tubería. Se debe tener en cuenta que si el gas, aún no ha llegado a la superficie, alcanzará la superficie mucho más rápido que con la circulación normal. Muchas veces, cuando se abre un puerto (abertura) de circulación en la tubería, el fluido en el espacio anular se comportará como en un tubo en “U”. Esto puede requerir que se bombee con un caudal muy rápido para llenar el espacio anular, y poder alcanzar el nivel de fluido que desciende. Este problema puede minimizarse manteniendo cerrado el estrangulador de la tubería hasta que se pueda comenzar el procedimiento de arranque de la bomba. Cuando se está poniendo la bomba en línea, debe mantenerse constante la presión en la tubería. Esto puede resultar difícil cuando la tubería está llena de gas. Una vez que la bomba está funcionando a la velocidad

CAPITULO VII.indd 173

deseada (teniendo en cuenta también, el tiempo de retorno que requiere la estabilización en todo el sistema), la presión del revestidor (casing) (ahora, de bombeo) se mantiene constante hasta que se haya desplazado la tubería. Este método es bastante similar al del Perforador. Puede haber complicaciones si el fluido no tiene la densidad apropiada para controlar la formación. Se debe considerar si se circula y se desplaza la tubería y el espacio anular, y luego se densifica, o si se densifica y se circula, utilizando la técnica de espere y densifique. Si el fluido del empaque es demasiado pesado, puede haber pérdida de fluido o fractura de la formación. Si la tubería está llena de gas de la formación, no se pueden calcular con precisión las variaciones de la presión de fricción, mientras se circula el fluido de control. Las técnicas estándar de circulación no son las adecuadas. En estas circunstancias, puede calcularse el incremento estimado de la presión hidrostática en la tubería, y disminuir la presión del estrangulador en esa cantidad. Prepare una planilla de trabajo, de la presión a mantener versus emboladas. Una planilla estándar de control de pozo será suficiente para graficar las presiones.

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 173

llenar el pozo con lodo o agua y, de esa manera, controlar el pozo. En muchas áreas, a menos que ocurra una falla en el equipamiento, o a menos que se encuentren presiones más altas o producción mayor de lo que se esperaba, es muy raro que se cierre el pozo (esto evita que el pozo y el zapato del revestidor se presuricen). Las técnicas de control de pozo pueden variar de acuerdo a la región y a las prácticas aceptadas en el área. En algunas áreas, cambiar de la inyección de aire al bombeo de agua (mientras todavía se toman los retornos por la línea de salida al separador (blooie line), es una practica muy común. En otras áreas, se usa agua, pero los retornos se toman por la línea del estrangulador. En otras regiones, los pozos se cierran por completo y se los llena, bombeando por la línea de ahogo (utilizando un método similar al de Inyección y Purga).

Control de pozo en perforación con aire

En las áreas donde la perforación con aire es aceptada, una consideración común, se tiene que controlar el pozo, es la de ahorrar agua. El agua es a menudo un bien material que no se encuentra con facilidad en el área. En algunos lugares se utiliza agua dulce, pero por lo general se emplea agua salobre, proveniente de pozos de la región. Debe ser transportada y acumulada en tanques o en piletas de almacenamiento. Las provisiones son limitadas y se hacen esfuerzos para reducir las pérdidas en el pozo.

Influjo se define como el ingreso de líquido o gas, no deseado, al interior del pozo. Los principios de la perforación con aire permiten los influjos (surgencia, aporte, amago, fluencia, kick) hasta que la formación está produciendo a un régimen muy alto que imposibilita la perforación con aire o que las condiciones de operación son inseguras. Cuando los regímenes de influjo son muy altos, es posible que se tome la decisión de

Ya sea que se tomen los retornos por la línea de salida al separador o por la línea del estrangulador, en la mayoría de los métodos se bombea agua por la tubería hasta el trépano (broca, mecha, bit). Se utiliza un caudal de bombeo alto, debido al efecto de vacío de la barra de sondeo. El efecto de vacío es simplemente que la formación que está produciendo, ejerce una succión en las barras. Existe además una diferencial muy

06/05/11 20:48


Cap. 7

174 Métodos de Control de Pozos

grande entre el peso del agua que se bombea y los gases de la formación en el espacio anular. Por estas razones, se bombea agua por la barra de sondeo con un caudal alto. En muchas áreas es muy común reducir el caudal de bombeo, justo antes de que el agua llegue al trépano, para evitar un incremento repentino (o golpe) de la presión sobre la bomba. De aquí en adelante, se pueden utilizar diferentes técnicas. Éstas técnicas dependen en gran medida de la geología, los gradientes de fractura de la formación conocidos o estimados, el equipo de trabajo disponible, o que se pueda armar, y que funciona mejor en el área. La técnica más simple es continuar bombeando con caudal alto. Una vez que se ha acumulado suficiente presión hidrostática en el espacio anular, la formación deja de surgir y se ahoga el pozo. Otra técnica, que da un control mucho más preciso de las presiones, es circular a través del estrangulador. Debido a que el sistema del estrangulador tiene un diámetro menor que el de la línea de salida al separador, la circulación a través del estrangulador ejercerá una mayor contrapresión en el pozo. La contrapresión adicional puede ser suficiente para evitar que el pozo continúe fluyendo, o puede ser necesario utilizar una técnica de estrangulador Las técnicas de estrangulación utilizan diferentes variaciones, para mantener la presión equivalente del agua y recuperar el control del pozo. En una técnica, tan pronto como el agua se aproxima al trépano, se cierra el estrangulador lo suficiente como para ejercer la presión hidrostática del agua, como contrapresión. A medida que se circula el agua hacia arriba en el pozo, se disminuye gradualmente la contrapresión de acuerdo al incremento calculado de la presión hidrostática del agua. Se debe señalar que los

CAPITULO VII.indd 174

gases de la formación también ejercen presión hidrostática. Por esta razón, se suele utilizar un factor de seguridad, para evitar que el pozo se presurice, en mayor proporción del peso equivalente del agua utilizada. (Recuerde que puede tratarse de agua salada, que pesa más que el agua dulce). El factor de seguridad es la densidad del agua que se está utilizando, menos la densidad estimada de los gases de la formación. Supongamos que se debe llenar un pozo utilizando agua salada de 9,3 ppg (1114 kg/m3), y la densidad de los gases de formación estimados (incluyendo rocío de los líquidos de la formación) se calcula en un valor de 2,0 ppg (240 kg/m3). Para calcular la presión equivalente que se debe ejercer: 9,3 ppg – 2,0 ppg = 7,3 ppg ( (1114 - 240 kg/m3) = 876 kg/m3), y se multiplica por la profundidad vertical (PVV, TVD) y por 0,052 (0,0000981), para obtener la presión hidrostática o contrapresión equivalentes que se debe utilizar inicialmente en el estrangulador a medida que el agua salada comienza a ascender desde el trépano (broca, mecha, bit). El incremento en la presión hidrostática puede calcularse por el volumen, las emboladas, o por el tiempo, y disminuir la presión del estrangulador en cantidad calculada. Esto se puede realizar fácilmente, elaborando una planilla de trabajo con las presiones a mantener y las emboladas. Será suficiente una planilla de presión de control estándar, pero recuerde que es la presión del estrangulador, no la de la tubería o la de la barra de sondeo, la que se está graficando. Muchas operaciones de perforación con aire no utilizan bombas de fluido y, por lo tanto no se dispone de un manómetro de presión de tubería en el equipamiento. Si es necesario controlar el pozo con un método convencional (Perforador, Espere y Densifique, etc.), entonces se deben conseguir e instalarlos.

Otra técnica utiliza el mismo principio de reducir la contrapresión a medida que incrementa la hidrostática, excepto que la presión no se aplica en el estrangulador hasta que se estima que el agua llegó al zapato del revestidor. Luego, solamente se mantiene la presión hidrostática equivalente del zapato a la superficie. A medida que aumenta la presión hidrostática por encima del zapato, el equivalente se purga por el estrangulador. Muchas veces, no se conoce la fractura de la formación, o la resistencia de la formación en el zapato del revestidor, o tal vez el personal que está en la zona conoce estos datos. Si se tratase de hacer una prueba de admisión, llenando el pozo con agua, se pierden las ventajas económicas de la perforación con aire. Por lo tanto, en muchas áreas, no se realiza la prueba de admisión, y se conoce muy poco, los datos acerca de la integridad estructural de la formación, o la calidad de la adherencia del cemento con el revestidor. Por estas razones, se solía utilizar (¡y en algunas áreas se sigue utilizando!) una regla práctica acerca de qué presión de estrangulador se debe mantener. Esta regla práctica consiste en tomar la mitad de la profundidad del revestidor y utilizar esa cifra como la cantidad de psi a mantener. En otras palabras, si el revestidor estuviera a 500 pies (152 m) la contrapresión a mantener sería de 250 psi (17,2 bar). Sea cual fuere el método que se use, la utilización de la contrapresión constituye una ventaja. Si el influjo es de gas y tiene el caudal suficiente, puede llegar a producir un rocío del lodo de control. En muchas regiones el agua es muy preciada y puede que este rocío, no sea recuperable. Manteniendo la contrapresión con el estrangulador disminuye el régimen de expansión, lo que da tiempo a las gotas de agua más pesadas a descender por el pozo, además de reducir el rocío y la cantidad de agua perdida.

06/05/11 20:48


extensa zona vertical, inclusive un pequeño influjo, tendría una resultante de una evacuación rápida en el anular.

Una vez que el fluido llega a la superficie, el pozo está prácticamente controlado, por la presión hidrostática del agua. Si el pozo continúa fluyendo, se deben utilizar técnicas de circulación convencionales.

Terminación múltiple y consideraciones multilaterales Cuando se produce de zonas o pozos múltiples, el control del pozo, generalmente se limita uno o más de los siguientes procedimientos, seleccionados caso por caso: • Barreras mecánicas. Si se pueden aislar zonalmente, se puede usar técnicas convencionales. Cada zona en producción se controla por separado. Se pueden colocar tapones mecánicos para su aislamiento. • Barreras de fluido. Se pueden colocar tapones, bombear píldoras o cemento frente a las zonas de producción, para aislar o controlar la presión. Dependiendo del tipo de pozo (productor de gas), con solo esto no será suficiente, para mantener cierto grado de seguridad. • Intervención en pozo vivo. Unidades de tubería flexible y de inserción contra presión, son usados, para trabajar en pozos con zonas múltiples. Se usan también, para colocar barreras mecánicas o realizar un control por circulación sobre zonas productoras. • Control por inyección sin retorno (bullhead). De acuerdo a la integridad y características de la zona, se podría usar la técnica de inyectar sin retorno. Es muy complicado determinar la zona que esta tomando fluido y si el fluido inyectado esta desplazando a los fluidos en producción hacia el reservorio.

CAPITULO VII.indd 175

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 175

• Pozo Multilateral

Consideraciones con pozos de diámetro reducido La discusión sobre los pozos de diámetro reducido esta basado en la técnicas y aplicaciones de perforación, pero sus principios y sugerencias son las mismas que se aplican en todas las demás operaciones de espacios anulares pequeños. Los pozos con diámetro reducido se refieren a aquellos pozos, donde mas del 90 % del total del pozo, se perfora con brocas (trépanos, mechas, bit) de diámetros menores a 7” (177,8 mm) o que se perforan con brocas mas pequeños que aquellos de pozos convencionales a la misma profundidad. Pozos de diámetro ultra-reducido son aquellos que tienen diámetros menor a 4 “ (101,6 mm). Los factores de control de pozos, para los espacios anulares con diámetros reducidos en relación con las configuraciones de anulares convencionales, se concentran en la presión de fricción elevada que se genera en el anular, mientras se bombea, con riesgo muy alto de pistonear un influjo en la

Las fricciones anulares elevadas pueden generar pérdidas de fluido, mientras se circula. Si la formación se fractura, la columna del fluido decrece, ocasionado un influjo. Es posible perforar en desbalance con alta densidad equivalente de circulación (DEC), evitando que el pozo fluya. Sin embargo, si las bombas se apagan, la posibilidad de que el pozo fluya, es latente. Si esta usando tubería con juntas, entonces se debe reducir el tiempo de conexión. Como se ha discutido anteriormente, la selección de un régimen de bombeo, va a ser muy crítico. El régimen de control y las presiones, deben mantener las fricciones en el anular, en los rangos manejables. El uso de sensores de presión en el fondo, es recomendable (si esta disponibles), para determinar la presión por fricción. Si se dispone de estos instrumentos, entonces se pueden hacer los cálculos hidráulicos correspondientes ( con ayuda de computadora). Debido a las distancias libres mas pequeñas, se incrementa dramáticamente la posibilidad que se llegue a una descompresión. Se deben continuar con los cálculos de las velocidades de maniobra (viaje) en cierta profundidad. En algunas instancias, pueda que no sea posible maniobrar y salir del pozo, sin que se produzca una descompresión. Cada barril (m3) de influjo se extenderá hacia la superficie mucho más, en altura, que en los pozos con diámetros mayores. Como consecuencia de esto se tendrá presiones iniciales de cierre en el anular muy alto y presiones altas en las zonas débiles del pozo (considerando que el influjo se encuentra, por debajo de estos puntos). Se debe tomar todos los cuidados y esfuer-

06/05/11 20:48


Cap. 7

176 Métodos de Control de Pozos

zos, para minimizar el tamaño del influjo. El influjo se desplazará, a la superficie mucho más rápido, y existe la posibilidad de expandirse potencialmente, a medida que sube. Si no se detecta desde un principio, existe la enorme posibilidad de evacuar rápidamente el fluido por encima del influjo, al momento de la expansión. Al circular por el estrangulador se tendrá flujos altos de gas, y se necesitará una respuesta rápida, al momento de que el influjo se expanda.

Detección del influjo Mientras se perfora, la detección de influjo, es básicamente la misma, entre los pozos de diámetro reducido y las técnicas estándar ( incremento en el flujo, ganancia de volumen, disminución de la presión de bomba, incremento del régimen de bombeo, muestras de gas y aceite, cambios en el peso de la herramienta). Sin embargo la detección del influjo se detectará con un aumento de flujo menor, volumen pequeño de ganancia en los tanques o durante alguna etapa que sea posible su detección. Durante la maniobra, se aplica las mismas señales que en los pozos convencionales (pozo toma menos volumen, que el calculado, pozo no toma volumen alguno, pozo flñuye, ganancia en los tanques). Recuerde que los volúmenes y los tiempos de reacción son menores en los pozos de diámetro reducido, que en los pozos estándar y es muy fácil pistonear un influjo. Puntos a tomar en cuenta para la detección de un influjo en pozos de diámetro reducido: • Utilice todo el tiempo una planilla de registro de maniobra.

CAPITULO VII.indd 176

• Calcular el desplazamiento de la tubería con precisión • Calcular el llenado teórico • Cubique correctamente el tanque de maniobra (Trip tank) • Registre los valores actuales • Compare con los valores teóricos • Considere el efecto de tubo en “U” que generan los diferentes llenados. • Considerar el bombeo, para no pistonear a la profundidad potencial.

Equipos de detección A pesar de existir equipos de detección (sensor de flujo, totalizador de volumen, tanques de maniobra, contador de emboladas, manómetros, indicadores de de torque y arrastre), considere, también, los siguientes:

Paquete de sensores/ unidades de análisis de datos • Contador de emboladas • Flujos de entrada por bomba • Presión de tubería • Presión del revestidor • Presión de niple de campana • Flujos de salida para cada línea • Densidad de lodo entrando • Densidad de lodo saliendo • Nivel de gas en lodo • Indicadores de profundidad (profundímetro) • Herramientas MWD / LWD

Comunicaciones Después de cada integrante del equipo ha recibido sus instrucciones y responsabilidades, entonces podemos iniciar la jornada. La información impartida durante esa fase, puede ser revisada, para cambios de norma.

• Perforación de diametro reducido

Estos cambios pueden ser muy sutiles, que su reporte podría considerarse como trivial. Todos los cambios, sin importar cuan insignificantes sean, deben ser reportados al supervisor. Si usted tiene DUDAS, comuníquese. Recuerde que el control de pozo es un trabajo en EQUIPO.

Otras técnicas de control Este capítulo ha discutido las opciones principales de control de pozo. Cada pozo es único, de manera que control de pozo y planes de contingencia deben de ser desarrollados caso por caso. Técnicas como el método del estrangulador bajo, control dinámico y de impulso son muy específicas y técnicas con mayores ventajas. Estas téc-

06/05/11 20:48


nicas no han sido incluidas en nuestra discusión. Por el mal uso, desentendimiento y el uso indebido, puede traer consecuencias fatales, pérdidas de equipo y recursos. Estas técnicas solo deben ser usadas por personal que ha tenido un entrenamiento especialmente para este tipo de trabajo en particular.

BREVE REPASO DE LOS TRES METODOS PRINCIPALES DE CONTROL DE POZO EN CIRCULACION

RESUMEN

• METODO DEL PERFORADOR

Existen métodos establecidos y comprobados de control de pozo y eliminación de surgencias. Estos métodos tienen ventajas y limitaciones. Factores tales como la presión, el tipo de influjo, los problemas de control de pozo, la ubicación y el tipo de equipo, influyen en la elección del método apropiado para controlar el pozo. a menudo se utilizan diferentes técnicas (bullheading, circulación inversa, método del Perforador) para controlar un pozo. La experiencia y el sentido común son los dos factores más importantes para la elección del método. Si se utilizan métodos incorrectos o arriesgados, pueden ocurrir complicaciones y descontroles con consecuencias indescriptibles.

1. Inicie circulación con peso de lodo original, incrementando gradualmente al régimen de control, manteniendo la presión en el revestidor constante, igual a la del cierre, con ayuda del estrangulador.

SE CIERRA EL POZO CON UN INFLUJO. SE REGISTRA VOLUMEN DEL INFLUJO, PRESIONES ESTABILIZADAS EN TUBERIA ( SIDPP) Y REVESTIDOR (SICP)

2. Compare la presión de bomba con la presión de circulación inicial (PCI). Si no es igual revise. 3. Circule el influjo fuera del pozo con el régimen de control, manteniendo la presión constante, con ayuda del estrangulador. 4. Cualquiera de los dos, continúe circulando desde un tanque aislado o apague simultáneamente la bomba y cierre el estrangulador, para evitar presiones atrapadas o influjo adicional. (SIDPP) debe ser igual a (SICP) . 5. Densifique el lodo del sistema activo, a la densidad de control calculada. 6. Circule el total de la tubería con el lodo de control, al régimen de control, manteniendo la presión en el revestidor constante en el valor del último cierre, con ajustes del estrangulador. 7. Cuando el lodo de control ha llegado a la broca (mecha, trépano, bit), cambie el control de presión del anular al manómetro de la tubería (debe ser igual a la presión de

CAPITULO VII.indd 177

Cap. 7

Métodos de Control de Pozos 177

circulación final (PCF; FCP). Mantenga la presión constante, con el estrangulador, hasta que el pozo este lleno con el lodo de control. 8. Cierre el pozo y revise por flujo, cierre el estrangulador y monitoree la presión.

• METODO DE ESPERE Y DENSIFIQUE 1. Densifique el lodo del sistema activo, a la densidad de control calculada 2. Calcule la variación de la presión de la tubería por etapas y desarrolle una planilla de trabajo (Presión de circulación inicial (PCI; ICP) y Presión de circulación final (PCF; FCP). 3. Si la presión de cierre incrementa significativamente por la migración de gas, usar el método volumétrico para purgar lodo del anular, manteniendo constante la presión en la tubería. 4. Inicie la circulación con el lodo de control, con régimen de bomba lenta y llevarla gradualmente hasta el régimen de control preestablecido, manteniendo la presión del anular en su valor original de cierre, con ajustes adecuados del estrangulador. 5. Compare la presión de bomba con la presión de circulación inicial (PCI; ICP). Si no es la misma, investigue y recalcule si es ne-

06/05/11 20:48


Cap. 7

178 Métodos de Control de Pozos

cesario.

es la misma, investigue.

6. Desplace la tubería con el lodo de control, ajuste la presión de la tubería de perforación, acorde a la planilla de control, manipulando el estrangulador.

3. Inicie con la densificación del lodo en los tanques activos, mientras se bombea. Cada punto densificado debe ser registrado con las emboladas contadas, del momento.

7. Cuando el lodo de control llegue a la broca (Trépano, mecha, bit), la presión de circulación debe ser igual a la presión de circulación final (PCF; FCP) calculada.

4. Calcular las emboladas totales que se necesita para llegar a la broca, para cada punto densificado del lodo.

8. Mantenga la PCF (FCP), realizando los ajustes necesarios en el estrangulador, mientras se circula el lodo de control con el régimen preestablecido para la operación, hasta que el influjo este fuera del pozo y que el anular este lleno con el lodo de control. 9. Apague la bomba y verifique el flujo, cierre el estrangulador, y monitoree la presión.

• METODO CONCURRENTE 1. Inicie la circulación con el lodo original, con régimen de bomba lenta y llevarla gradualmente hasta el régimen de control preestablecido, manteniendo la presión del anular en su valor original de cierre, con ajustes adecuados del estrangulador. 2. Compare la presión de bomba con la presión de circulación inicial (PCI; ICP). Si no

CAPITULO VII.indd 178

5. Cada vez que el lodo pesado llega a la broca (trépano, mecha, bit), de debe ajustar el estrangulador para reducir la presión de circulación de la siguiente manera: (PCI – PCF) ÷ [(DDC – DOL) x 10]. (PCI = Presión de circulación inicial; PCF = Presión de circulación final; DDC = Densidad de control; DOL = Densidad original del lodo) 6. Cuando el lodo de control llegue a la broca (Trépano, mecha, bit), la presión de circulación debe ser igual a la presión de circulación final (PCF; FCP) calculada. 7. Mantenga la PCF (FCP), realizando los ajustes necesarios en el estrangulador, mientras se circula el lodo de control con el régimen preestablecido para la operación, hasta que el influjo este fuera del pozo y que el anular este lleno con el lodo de control. 8. Apague la bomba y verifique el flujo, cierre el estrangulador, y monitoree la presión.

06/05/11 20:48


CAPITULO VIII.indd 179

06/05/11 21:04


Cap. 8

180 Complicaciones

Complicaciones INTRODUCCIÓN

Muy pocas operaciones de control de pozos se llevan adelante con todas las reglas y perfección. Es de vital importancia familiarizarse con las complicaciones, para estar preparado y solventarlos de la mejor manera posible. Cuando ocurren complicaciones, durante cualquier actividad, la experiencia y el sentido común, generalmente, resuelven el problema. Una vez que sea ha identificado el problema, se intentará aplicar varias soluciones, hasta llegar a solventar con exito. Es imperativo registrar y acumular buenos datos de referencia. Recuerde, siempre se tiene: Un antes, un durante y un después. Sin los registros de las tendencias o sin la secuencia de los eventos, muchos problemas no van a ser fáciles de solucionar.

Presiones de cierre Las presiones de cierre, normalmente, no son consideradas como un complicación. Sin embargo, las complicaciones pueden presentarse, cuando son o muy altas, o muy bajas. Presiones estabilizadas son muy importantes, para minimizar problemas potenciales en la actividad de control de pozo. Una vez que el pozo ha sido cerrado, registre el tiempo de los influjos y anote las pre-

CAPITULO VIII.indd 180

siones de cierre de la tubería (PCTP; SIDPP) y del revestidor (PDCR; SICP), cada minuto hasta que muestren cierto grado de estabilización. Factores como: características de la formación, presión, tipo de lodo y tipo de influjo, todos afectan en el tiempo que toma el pozo, para llegar a un equilibrio y que las presiones se estabilicen. Esta es la razón por la que se hace muy difícil el pronosticar, el tiempo de estabilización de las presiones.

De las presiones de cierre registradas, se calcula la densidad de lodo de control. La presión del revestidor se debe mantener constante, mientras se lleva a la bomba al régimen de control. Si la lectura de las presiones son muy altas, dará a lugar a preparar lodo muy pesado, entonces al iniciar con el bombeo, se generarán altas presiones. Consecuentemente se podrá llegar a fracturar la formación, seguido de una pérdida de circulación. Si las presiones registradas son muy bajas, el lodo de control no tendrá el

06/05/11 21:04


ingresando a la sarta. Si el fluido en la sarta no es uniforme, como se da en el caso de gas migrando hacia él, el SIDPP no será correcta. A través de la circulación lenta utilizando el Método Complicaciones 181 del Perforador y bombeando varios barriles o m3 para asegurar que la sarta sea desplazado con buen fluido, el pozo puede ser cerrado nuevamente y así el SIDPP sería establecido. Cap. 8

on demasiado bajas, el fluido de control de pozo uede no estar adecuadamente pesado y presiones e circulación insuficientes pueden ser mantenidas, ermitiendo así un intromisión adicional. Como se mencionó anteriormente, se asume ue las presiones de cierre son correctas. Si s procedimientos apropiados de cierre son tilizados y si el registro comienza inmediatamente,

P en la sarta causará que la presión del cierre inicial sea cero o no confiable.

HP

suficiente peso para equilibrar la presión de formación, ocasionando a su vez el ingreso de un influjo adicional al pozo. Como se ha mencionado anteriormente, se asume que las presiones de cierre son correctas. Si se usan los procedimientos correctos de cierre y la lectura de presiones se realiza inmediatamente, entonces la determinación correcta de presiones, usualmente, es un paso muy sencillo. Sin embargo, si se piensa que las presiones de cierre son muy altas, entonces una pequeña cantidad de presión deber ser desfogado por el estrangulador y monitorear de cerca los cambios correspondientes. Es posible que se requieran muchas pequeñas purgas, para confirmar las presiones correctas. Se debeDP/ recordar La presión La que si las presiones de cierre originales presión de cierrefueran de lacorrectas, podría ingresar influjo adicional al pozo, tubería tiene que ser originando un pequeño aumento de presión por el BVP endeterminada el anular.

en la sarta. Si el BVP se

Lamantiene, presión de cierre la tubería DP/ (PCTP; SIladepresión DPP) es generalmente menor que la presión La presión de la tubería del revestidor, precisamente por que la denes del cero. sidad influjo, es mas liviano que la del lodo en uso. Si el influjo es líquido y tiene mayor densidad que el lodo en uso, PCTP (SIDPP) será mayor que la PDCR (SICP). Esto es muy común en algunas operaciones de reacondicionamiento. Otras causas incluyen presiones de bomba atrapadas, bloqueos, asentamiento rápido de geles y el ingreso de gas a la tubería.

Varias variables afectan la presión de cierre

Flotador (BVP)

Presiones atrapadas

Profundidad del pozo

Geometría del pozo

Tipo de fluido

Fuerza de gel

Tipo de amago de reventón Solubilidad Migración del amago de reventón

de Formación

Permeabilidad de la formación

• Variables que afectan las presiones de cierre

Si el lodo en la tubería no es homogénea, como en el caso, que el gas migra al interior de la tubería, la lectura de la presión en el manómetro de la tubería (PCTP; SIDPP), no va a ser la correcta. Circulando lentamente, aplicando el método del perforador y bom-

CAPITULO VIII.indd 181

06/05/11 21:04


Cap. 8

la determinación de las presiones correctas es Una vez que un pozo está cerrado, anote usualmente una tarea fácil. Sin embargo, si se el tiempo de los amagos de reventón y registre la presión a cada minuto hasta que empiecen a piensa que las presiones de cierre son demasiado altas, una pequeña cantidad de presión debería estabilizarse. Factores tales como las características ser evacuada del estrangulador, y los cambios de formación, presión, profundidad, tipo de fluido No es posible correspondientes deben ser controlados de cerca. Se y tipo de intromisión todos afectan el tiempo que predecir un marco182 Complicaciones debe recordar que si las presiones originales fueran le toma al hoyo para lograr un equilibrio y que las de tiempo para correctas, un ingreso adicional podría ingresar al presiones se estabilicen. Es por esta razón que es que las presiones de cierre se imposible predecir un marco de tiempo dado, hasta pozo, dando como resultado una presión de tubería estabilicen. de revestimiento ligeramente más alta. que las presiones se estabilicen. La presión de cierre en la tubería de perforación A partir de las presiones registradas, se calcula es generalmente más baja que la de cierre de tubería el peso del fluido de cierre. También, la presión anular se mantiene constante mientras que se hace de revestimiento, porque la densidad del amago de reventón es usualmente mucho más baja que la del que la bomba llegue a funcionar para controlar el fluido que se está utilizando. Si el amago es liquido, pozo. Si las presiones registradas son demasiado y tiene una densidad mayor a la del fluido en uso, altas un fluido de control de pozo puede ser beando varios (m3), en para asegurar el uso de mayor válvulas que flotadoras en diferentes el SIDPP será el SICP. Esto es común mezclado, y mientras se pone a barriles la bomba que la tubería esta siendo desplazado con intervalos del pozo. Una válvula flotadora en algunas operaciones de reacondicionamiento. línea, se puede mantener presión excesiva. Estas un buen fluido, el pozo debe de ser cerrado tiene los efectos, ya sea de que la lectura de complicaciones podrían nuevamente resultar eny laproblemas de en laOtras causas enincluyen la presión presión de cierre tu- presión la tubería sea cero o que atrapada se regis- en la bomba, bloqueos, gels de rápido asentamiento y gas perdidas de circulación. bería Si las(PCTP; presiones registradas SIDPP) sería estable. tre un valor intermedio no confiable. ingresando a la sarta. Si el fluido en la sarta son demasiado bajas, el fluido de control de pozo obtenercomo lecturas pre- de gas no es Para uniforme, se correctas da en elde caso puede no estar adecuadamente pesado y presiones Válvula de contrapresión, sión de cierre en la tubería (PCTP; SIDPP), de circulación insuficientes pueden ser mantenidas, migrando hacia él, el SIDPP no será correcta. A se debe presurizar la tubería hasta que la flotadora o retención través de la circulación lentadiversa utilizando permitiendo así un intromisión adicional. válvula se abra. Existen formas el de Método del Perforador y bombeando varios barriles Como se mencionóVálvulas anteriormente, se asume de contrapresión, flotadora o de realizar esta operación y eso dependerá del o m3 para asegurar que la sarta seadedesplazado que las presiones de retención cierre son correctas. Si instaladas sistema de accionamiento la bomba. con buen se utilizan a menudo el pozo puede ser cerrado nuevamente y así los procedimientos apropiados en la tubería.de Estascierre válvulasson se usan, fluido, para • Presurice la tubería con pequeños increconinmediatamente, presión, perforación direccioel SIDPP sería establecido. utilizados y si el registro trabajos comienza mentos, activando y parando la bomba. La presión en la tubería incrementará, con cada aumento. La presión aumenta cuando se activaVarias la bomba, y cae, cuandolasepresión desac-de cierre variables afectan tiva. La presión a la que cae, es considerala presión de cierre de la tubería (PCTP; Flotadorda (BVP) SIDPP).

nal, herramientas MWD/LWD y para evitar los efectos de tubo en “U” en el anular. Las regulaciones la experiencia determinan Un BVP en la sarta causará que la presión del ycierre

• Válvula de contrapresión tipo charnela

inicial sea cero o no confiable.

• Presurice gradualmente la tubería. Es recomendable usar bombas dePresiones alta presión, atrapadas bajo volumen, similar a las bombas de cementación.

0

HP

La presión DP/ La presión de cierre de la tubería tiene que ser determinada por el BVP en la sarta. Si el BVP se mantiene, la presión DP/ La presión de la tubería es cero.

Presión de Formación

CAPITULO VIII.indd 182

Monitoree minuciosamente la aguja del manómetro. Una pequeña variación o caída de Tipo de fluido Profundidad del pozo la presión, indicará que la válvula de contrapresión se esta abriendo. Este punto será el valor de la presión de cierre en la tubería Geometría del pozo (PCTP; SIDPP). La presión delFuerza interiordedegel la tubería se ecualiza con la presión externa del pozo (anular). • Otra técnica, si el régimen de la presión de control, se ha registrado recientemente Tipo de amago y es confiable,, entonces abra el estrangude reventón

adecuado, • Una válvula de lador, lleve la bomba al régimen Solubilidad luego ajuste la presión del anular (revesticontrapresión o dor) a la presión original de cierre. Migración del amago válvula flotadode reventón Al momento que la presión de la tubería o ra causará que la Permeabilidad de la tubería de producción se estabiliza,de presión de cierre reste la presión del régimenlade formación control. Este inicial sea cero resultado es la presión de cierre de la tube-

06/05/11 21:04


ría (PCTP; SIDPP). Para evitar el aumento de la presión de fricción, es recomendable usar el régimen mas

bajo, que como resultado se tendría una PCTP (SIDPP) más alta de lo que debe ser:

Cap. 8

Complicaciones 183

1

(SIDPP) = Presión de circulación – presión del régimen de control Presión de tubería Si la bomba puede trabajar a bajas o usar bombas de alta presión y bajo volumen, bombear el equivalente a medio barril (0,08 m3) y pare, revise la presión en el anular. Repita hasta que la válvula se abra y se observe un incremento en la presión del anular. Reste de la presión en el anular, el valor de la presión de la tubería. Esta operación se debe repetir, después de purgar, la presión del anular a su valor original, las presiones debe oscilar entre los 100 psi (6,9 bar).

Excesiva presión en revestidor Si la presión de cierre del revestidor alcanza el punto que puede exceder la presión de estallido (reventamiento, presión interna de fluencia), requiere el cierre del pozo o disminuir el régimen de bombeo. Si la presión de cierre continúa incrementando, tome decisiones inmediatamente. Purgar la presión, tal vez, no sea suficiente y se puede generar un total desastre. Analice la situación tomando en cuenta toda la información disponible. Llegue a una conclusión sobre hechos concretos, no con suposiciones. Si se pierde circulación, se de programar en material obturante (sellante). Se ha perforado o atravesado una nueva zona, la misma que posiblemente tenga presión de formación anormal?. Podría ser que arenas someras, hayan cargado anterior a la vida del pozo y ahora estén saliendo por un revestidor fisurado (con hueco) , corroído o dañado a la superficie?. Analice y elimine falsas suposiciones.

CAPITULO VIII.indd 183

• 1 . Cuando las presiones se estabilicen, inicie un bombeo a una velocidad lenta • 2 . Lentamente se incrementa por etapas la presión de la bomba, Pare después de cada incremento • 3 . Si la presión se mantiene añada otro incremento de presión

2 Presión de tubería

Presión de revestimiento

3 Presión de tubería

• 4 . Nuevamente si, la presión se mantiene añada otro incremento de presión • 5 . Cuando la presión muestre una caída, la lectura a la que se cae,es el valor de la presión de cierre de tuberia

Presión de revestimiento

Presión de revestimiento

4

Presión de tubería

Presión de revestimiento

5 Presión de tubería

Presión de revestimiento

06/05/11 21:04


Cap. 8

184 Complicaciones

limitaciones mecánicas de la formación.

No se dispone de presión de control o no es confiable

• Revestimientos No deseche o descarte algo inusual. No dude en pedir ayuda. Bombear gradualmente lodo pesado, cerrar el pozo y purgar y luego bombear de nuevo, podría ser la solución. La máxima presión en el revestidor se puede basar en: la presión requerida para fracturar la formación, presión de estallido (interna de fluencia) del revestidor o limitaciones de presión del conjunto del (BOP). Si se ha determinado la Máxima presión admisible en el taladro (torre, equipo), entonces se debe anunciar también, las razones . De manera general: • Máxima presión admisible en superficie (MASP), puede depender de la presión de estallido (presión interna de fluencia, reventón) del revestidor. • Máxima presión admisible en superficie (MASP), puede depender del rango de trabajo del conjunto de (BOP). • Pérdida de circulación es usualmente, la válvula de seguridad para la alta presión y ocurrirá, antes que se hayan alcanzado las

CAPITULO VIII.indd 184

Una circulación correcta o presión de control es muy importante en la mayoría de los métodos de control de pozo. En muchas actividades, donde no se perfora, el régimen de la presión de control no se registra. En perforación, las propiedades del lodo, componentes de la herramienta (sarta, tubería) o la profundidad pueden cambiar y hacer que el último registro de régimen de control no sea lo suficientemente confiable. Para determinar o desarrollar un nuevo régimen de Presión de control ( KrP), se sugiere lo siguiente: 1. Abrir el estrangulador ligeramente, antes de bombear 2. Cuando la bomba este llegando al régimen de bombeo apropiado, mantenga la presión del revestidor constante, en el valor e cierre. 3. Cuando la bomba ya esta con el régimen apropiado y la presión del revestidor fue ajustado a al presión original de cierre, lea la presión de circulación en el manómetro de la tubería. 4. Bajo estas condiciones particulares, esa presión de circulación se considera como la presión de circulación de circulación inicial (PCI; ICP). 5. Para encontrar el régimen de presión de control ( KRP):

nes: (sidPP) = 300 Psi (20,68 bar), (sicP) = 800 Psi (55,16 bar). se ha alineado la bomba y la Presión del revestidor se ha ajustado a la Presión de cierre (800 Psi; 55,16 bar). la Presión en la tubería se estabilizó a los 900 Psi (62,05 bar), entonces: (KRP)

= (ICP) – (SICP) = 900 – 300 = 600 psi

(KRP)

= (ICP) – (SICP) = 62,05 – 20,68 = 41,37 bar

Al usar esta técnica, asegúrese de circular el tiempo suficiente, como para romper la fuerza de gel inicial del lodo. La nueva presión de circulación tendrán valor muy parecido a valor real, después de circular el lodo para romper la fuerza del gel.

Fallas en la bomba y cambio de bomba El régimen y volumen son muy importantes. Si la bomba falla o no esta funcionando correctamente, durante el proceso de control del pozo, cambie la bomba en base a lo si-

(KRP) = (ICP) – (SIDPP) (o más simple , cualquier presión mayor que la (SIDPP), se considera como presión de bomba) Para demostrar: se ha cerrado el Pozo y se han registrado las Presio-

• Bomba de lodo

06/05/11 21:04


Cap. 8

control de pozo 4. Cuando la segunda bomba esté a la velocidad estrangulador ligeramente antes de precisas son de control de pozo deseada, y la presión de en funcionamiento la bomba necesarias si un la tubería de revestimiento sea la misma que da que la bomba alcanza el velocidad de amago de la del segundo cierre, registre el presión de de pozo deseado, mantenga la presión reventón debe ser circulación. ría de revestimiento constante en el evacuado de 5. Éste, será el nuevo valor de presión de Complicaciones 185 e cierre. manera segura. circulación. La presión puede ser más alta o o la bomba esté en el velocidad de más baja que la primera presión de la bomba, de pozo deseado y cuando la presión debido a la eficiencia o a diferencias de salida. ng sea ajustada a la misma presión que Dependiendo de la etapa de control que se ierre, registre la presión de circulación. encuentre la operación del pozo, la presión de circulación puede ser equivalente a la inicial, a s condiciones particulares, ésta presión de la final o alguna presión intermedia. ón será la presión de circulación inicial (ICP) lar la presión a velocidad reducida de de pozo (KRP): guiente: = ICP - SIDPP (o más simplemente cualquier 1. Disminuir el caudal de al bomba y apaencima del• valor de SIDPP debe ser la gar, manteniendo la presión del revestidor la bomba) constante. demostrar: Un pozo fue cierre y la presión • 2. Cerrar el pozo. minada (SIDPP = 300 psi [20.68 bar], SICP 55.16 bar]).•la3.bomba puesta en allínea, y de Cambie deesbomba y lleve régimen bombeo programado. de la tubería de revestimiento es ajustada te a 800 psi• 4. (55.16 Layapresión Cuandobar). la bomba esta con del el régiPresión Tubería Presión de Revestimiento perforación estabilizada en 900 psi menes programado y la presión del revestidor es la misma que se tenía en el segundo cie), es decir que: rre, registre la presión de circulación.

= ICP - SIDPP • 5. Este valor será la nueva presión de cir900 -300 culación. La presión puede que sea mas alta 600 psi. o mas baja en comparación con la anterior,

Mantenga la presión de la tubería de revestimiento (SICP), mientras pone la bomba en marcha.

esto se debe, principalmente por el cambio en la eficiencia de la bomba. Dependiendo = ICP - SIDPP de la etapa del proceso de control, la presión de circulación, va a ser como la inicial, 62.05 - 20.68 final o alguna presión intermedia.

41.37 bar.

En caso que la falla de la bomba sea repenlizar esta técnica, asegúrese de circular lo tina, entonces cerrar el pozo nuevamente y para romper la fuerza gel inicial del aplicar el métodode volumétrico, hasta reparar la bomba o colocar otraestará en línea.más a nueva presión de circulación valor real después de que el fluido haya Bloqueo en ladesarta lado para romper parte la fuerza de l. Taponamiento o bloqueo de boquillas se advierte cuando la presión la presión de circulación incrementa súbitamente. El operador del estrangulador no debe reaccionar y ajustar el estrangulador para mantener la presión original. Esto originará un ingreso adicional de fluido de formación al pozo. En lugar de realizar esto y previendo que un problema de bloqueo parcial, no excede la máxima presión de la bomba, observe la presión del revestidor e inmediatamente verifique, si la el régimen de bomba ha cambiado. Si la presión del revestidor no ha incrementado o se mantiene aproximada-

CAPITULO VIII.indd 185

Presión de Tubería

Presión de Revestimiento

Bombee a la velocidad de control de pozo, presión de la tubería de revestimiento está bien.

mente con la misma presión, significa que se tiene un bloqueo parcial y la nueva presión de circulación, será considera como la nueva presión de circulación. Si la presión de bomba es muy alta o si se tiene inseguridad sobre la nueva presión de circulación, pare la bomba y cierre el pozo, para luego reestablecer las presiones de

cierre. Para determinar la nueva presión de circulación, active la bomba, manteniendo la presión de cierre del revestidor constante. Con la bomba al régimen programado, la presión de circulación de la tubería, será la presión de circulación correcta en la etapa actual del proceso de control. Si esto ocurre durante la circulación del lodo de control a la tubería, entonces se debe elaborar una

06/05/11 21:04


Cap. 8

186 Complicaciones

C APÍTULO 8

30 SPM

pués de un arcial en la a velocidad bomba y la tubería de timiento no bian, el BHP constante.

da de n es a álvula d para tas en pozo.

Tubería de perforación PSI

30 SPM

Tubería de revestimiento PSI

Tubería de revestimiento PSI

Tubería de perforación PSI

Plugged

• Sarta sin bloqueo

• Sarta Bloqueada

w Si la bomba puede ser operada a tan bajas

pérdida de circulación. ¿Existe una nueva zona rpm como se desee o si pueden utilizarse que haya sido perforada o penetrada que pudiera nueva planilla de de trabajo para controlar las bombear • Usar disparo enviar cargas cer- alta beríamás esta sin (estático) es muy bombas cementación, se debe el de sarta otener presión allámovimiento de lo normal? ¿Es presiones versus emboladas. Un bloqueo ca de la zona bloqueada poco probable la formación de una fisura equivalente a un barril y medio (250 litros posible que arenas superficiales hayan sido cargadas total, originará un repentino incremento con caudal lento de circulación, que cuando luego detener la bomba; anteriormente enselatiene vidauna deloperación pozo y que ahora estén en laaproximadamente) presión de circulación yydescenso de la Hueco normal de perforaen la tubería o a través de una verificar la presión en el casing. Repetir la saliendo tubería de revestimiento presión en el revestidor. ción. Sin embargo el pozo abierto puede ensarta de perforación o que la tubería una falla, a operación hasta que se abra la válvula flotadora corroída o dañada?sancharse Analice y elimine lastenga suposiciones sugerencias Para limPiar un bloqueo raíz de la fatiga por el movimiento y/o rotay se note un incremento de presión en el falsas. No elimine o ignore lo poco usual. No dude comPleto o restablecer circulación, El desarrollo de una fisura, hueco o lavado, ción de la misma. Generalmente un orificio Restar incremento en pedir ayuda. el fluido pesado, apagando durantede el la proceso de control es muy raro. Bombear quecasing. en el Pasado seel han utilizado: registrado en la tubería causa una caída de la presión La detección de la formación de una fisura presión en el casing, al valor de presión en y purgando, y luego bombeando de circulación. En nuevamente condiciones de puede control en la tubería, va a ser muy complicada. La de pozos, el operador del estrangulador va • Compresionar el bloqueo, aumentando y la tubería de perforación. Repetir estos pasos ser la solución. disminuyendo rápidamente el régimen de única señal sería que se tenga en superficie a responder ajustando la presión del estrany luego purgar la presión de casing hasta Lade presión tubería para de revestimiento máxima lodo recontrol, antes del tiempo retorno gulador, bombeo. compensar la disminución alcanzar su valor Las presiones deben puede basarse presión requerida paramayor romper o en su caso, una rápida respuesta del cam- endelapresión • Perforar la tubería por original. encima de la secy crear una presión que bio de presión en el estrangulador. Si la tucióncoincidir bloqueada dentro de los 100 psi (6.9 bar). la que selanecesita en el Esto puede la formación, reventar tubería deanular. revestimiento o BOP limitaciones de presión de columna. Si la máxima presión permitida es anunciada en la torre, la razón para su limitación también debería RESION N UBERÍA E

P

CAPITULO VIII.indd 186

E T

D

06/05/11 21:04


Cap. 8

Complicaciones 187

ocasionar condiciones, aún más complicadas. La posibilidad de detectar una fisura en la sarta será mejor, si el orificio es grande y ocurre súbitamente. Al igual que en condiciones normales, si se tiene un lavado (washout) en la tubería, se puede bombear un trazador (pintura, filástica, etc.) y controlar su retorno. De la cantidad de emboladas o volumen bombeado, para desplazar el trazador hasta la superficie. Se pueden realizar estimaciones de su probable posición. Se debe tener cuidado en el uso de ciertos aditivos, para la detección de la pinchadura, como cal suave, pues con caudales bajos de circulación, podrían tapar las boquillas de la broca (trepano, mecha, bit) La posición del hueco (washout) va a ser determinante, para saber las medidas a tomar.

• La presencia de huecos(washout) en la tubería se pueden complicar

• Nuevas presiones de cierre,pueden indicar la posición de un influjo adicional

CAPITULO VIII.indd 187

Las acciones a desarrollarse tienen que evitar el agrandamiento del orificio. En la actividad de control de pozo, el de mantener la presión de fondo constante es de vital importancia. El mantener la presión de circulación, acorde a lo planificado, puede incrementar o disminuir la presión en el anular, dependiendo de su posición y la severidad. En estos casos el mejor recurso y acción inmediata será cerrar el pozo nuevamente y controlar las presiones. Si la presión de cierre (en la tubería y el anular) sean casi las mismas, entonces la fisura esta encima del influjo. Si la presión de cierre en la tubería es menor que el anular, entonces la fisura esta por debajo del influjo. Circular para controlar el pozo es una decisión a criterio personal. Si la fisura esta por debajo del influjo, se podría intentar de

circular para controlar el pozo. La presión de circulación es prácticamente desconocida, si se tiene una fisura en la tubería, datos como régimen de presión de control, no están disponibles o no son confiables, entonces en esta sección se debe seguir y encontrar la posibilidad d e establecer una presión de bomba confiable. Aún así, periódicamente debe ser cerrado el pozo y determinar una nueva presión de circulación, en caso que la fisura se agrava, o en su caso se debe validar presiones de bomba existentes. Tratar de establecer y mantener una nueva presión, cuando la fisura se encuentra por encima del influjo, no se debe tomar en cuenta la expansión del gas y debe permitirse que la presión de fondo disminuya. Usar técnicas volumétricas, si se sospecha que al bombear se pueda ocasionar compli-

06/05/11 21:04


Cap. 8

188 Complicaciones

caciones. Otra posible acción es el de sacar la tubería con pozo presurizado y cambiar la parte dañada, bombeando un píldora dentro de la tubería para aislar la fisura, o usar tubería flexible, equipo de inserción o tubería pequeña para inserta dentro de la tubería dañada.

Tubería muy dañada corroída, para sacar del pozo Cuando el lodo corta o erosiona las partes de sello de los tubulares, puede ocasionar una fisura (lavado, washout). Una fisura en la tubería, esta relacionada con la caída gradual de la presión de la bomba. Las fisuras o lavados son progresivas y pueden ocasionar fallas en la tubería. Durante la operación de control de pozo, la fisura estará identificada, si se observa lodo de control en el

• Tuberia de perforación corroida

CAPITULO VIII.indd 188

estrangulador, con mayor anticipación al tiempo de retorno. Algunas veces en pozos corrosivos, donde se han utilizado mezclas o tratamientos inadecuados, pueden generar fallas en la herramienta. La tubería debe ser lavada y sacada del pozo. Esto puede ser un proceso largo y frustrante, cuando solo se recupera pequeñas secciones en cada maniobra. En la zona que existe comunicación entre le anular y la tubería de perforación, el control del pozo será mas difícil, sino se bombea presión excesiva en el anular. Se debe tener cuidado en no asumir que se ha bombeado el lodo de control a la profundidad total de la tubería y circulado por todo el pozo.

Fallas en el manómetro Es muy poco frecuente que se presente un problema con los manómetros, durante la operación de control de pozo. La mayoría de las unidades cuenta con una variedad de manómetros, donde se puede leer las presiones de cierre y de circulación. Además de los manómetros principales que se usan en el proceso de control, es recomendable la identificación de los manómetros y registrar los valores de presión de todos aquellos que pueden ser utilizados, durante el proceso de controlar el pozo. Recuerde que puede existir variación en la lectura de las presiones, de un manómetro a otro. De igual manera, se debe tener en cuenta que si el manómetro principal falla, entonces el manómetro alterno debe ser localizado remotamente. Para una buena operación se requiere de una red de comunicación, para las lecturas de presión y los ajustes que se deben realizar, tanto en el estrangulador, como en la bomba, para que el proceso de control, continúe con éxito. Si no se dispone de comunicación electrónica o que esta con fallas, entonces se usarán las señales manuales o mensajeros.

• Manómetro de Presión de bomba

Problemas con el estrangulador y corriente abajo Se deben analizar rutas alternas de flujo en el múltiple del estrangulador y de control, en caso que tenga problemas de bloqueo o fisuras. Esto puede requerir que el flujo cambie de dirección a través de otro estrangulador. El sentido común y la observación de las secuencias son de vital importancia, para solventar estos problemas. El manómetro sobre el múltiple de control proporciona una buena indicación sobre, si el problema es corriente arriba o corriente debajo, de este manómetro. O en el caso que la presión comienza a incrementar y no responde alos ajustes del estrangulador, entonces puede que el bloqueo sea corriente abajo del estrangulador. Una vez que el problema ha sido identificado, se debe buscar otra alternativa de flujo. Si el separador de gas se bloquea, la dirección de flujo debe ser cambiado al flujo de salida y evitar el paso por la línea al separador de gas, hasta que pueda ser reparado.

06/05/11 21:04


pos de control de sólidos ( si se apagan), no deben de ser incluidos en el reporte del tamaño del influjo. Si los volúmenes de drenaje son determinados y marcados, las pérdidas y ganancias de los niveles de los tanques, serán reportados de manera más sencilla.

Se debe tener cuidado, en cerrar nuevamente el pozo, hasta que las reparaciones hayan sido terminadas.

Bloqueo/Colapso en anular Si el anular se bloquea completamente o sufre un colapso, durante la operación de control de pozo, la presión de circulación de la bomba va a observar un incremento y la presión en el anular va ir decreciendo. Si se continúa bombeando, las presiones por debajo del bloqueo, presurizará al pozo, consecuentemente existe el riesgo de fracturar la formación. La bomba debe ser apagada y el estrangulador cerrado. Existen varias posibilidades, para solucionar este problema. Pero, la primera preocupación debe ser, el controlar la presión del pozo. Existe la posibilidad de cortar la tubería por encima del lugar empaquetado, y controlar el pozo en ese punto con lodo pesado. A pesar de no estar controlado, puede que el pozo se encuentre estático, permitiendo otra pesca o lavar por encima de la actividad, hasta que se pueda realizar una circulación total.

Cambios en los tanques Los cambios en los tanques no son considerados siempre como complicación, pero es muy importante su observación. Un cambio en el nivel de los tanques, muchas veces, es una de las primeras señales notificadas en la detección de un influjo (aumento de volumen) y la pérdida de circulación (Descenso de volumen). Es muy posible que en lagunas operaciones que el incremento y descenso de volumen sean normales. Sin embargo los cambios de nivel en los tanques deben ser reportados y considerados como posibles señales de anomalías, hasta que se compruebe lo contrario. El perforador debe ser notificado, cuando se esta

CAPITULO VIII.indd 189

Cap. 8

Complicaciones 189

• Manifold del estrangulador

haciendo tratamientos de las propiedades de lodo, agregado de productos, drenajes o transferencias y los cambios observados en las cartas del totalizador de volumen y los diferentes registros. El tamaño de influjo, puede ser el valor menos confiable utilizado en problemas de control de pozo, pero es importante que sea reportado, lo más preciso posible. Muchos cálculos como: la estimación de la densidad de control, proyecciones del desplazamiento de volúmenes y la máxima presión anticipada en superficie, dependen de la precisión de las lecturas. Drenajes de las líneas de flujo y de los equi-

• Tanques de lodo

Las pérdidas pueden ser atribuidas a otras causas, que solo pérdida de circulación. Una buena cantidad de volumen puede ser expulsada por el mal funcionamiento de los equipos de control de sólidos. Si la malla de la zaranda (vibradora, rumba, shaker) esta bloqueada o cegada, se perderán recortes (cuttings) y fluido. Otros equipos de control de sólidos, como las centrífugas y desarenadotes, pueden expulsar una cantidad significativa de volumen, Velocidades de penetración rápidas y profundización, especialmente en huecos de diámetro grande (17 ½” ), se observa un descenso de nivel, que puede ser interpretado como pérdida de circulación. Adicionalmente, el drenaje de un tanque (trampa de arena), el agregar volumen nuevo al sistema, puede ser interpretado como ganancia de volumen, si no se ha notificado al perforador.

Daños o fallas en el revestidor El revestidor (casing) es la defensa principal contra la migración de fluido de un a zona a otra. El revestidor protege a la formación de las presiones del pozo y al hueco de las presiones de formación. Esto permite perforar y profundizar usando lodo pesado. Soporta alas paredes del pozo y evita la contaminación de otras zonas. El revestidor sirve, también, como barrera protectora de las zonas acuíferas. Presiones entre los revestidotes es otra indicación de fallas y se debe determinar sus causas.

06/05/11 21:04


Cap. 8

190 Complicaciones

El deterioro del revestidor es un problema muy serio. Temperaturas mayores a los 250º F (121º C), pueden inducir deterioros en e las propiedades del revestidor , mientras que temperaturas de 300º F (149º C), reducirá el rendimiento en un 10 %. En el diseño de revestidor se debe considerar un factor de seguridad entre el acero y la temperatura. Muchas veces aparecen orificios en el revestidor frente a la formación con fluidos corrosivos. Daños y fatiga pueden ocurrir en el revestidor, debido a la rotación extensiva de la herramienta y de las maniobras. Fisuras pueden afectar al desgaste de las juntas, que no fueron apropiadamente conectadas, engrasadas al enroscar. El revestidor puede colapsar o afectado por una formación en movimiento. Bajo condiciones de control, una fisura va a ser muy difícil de identificar, por que los síntomas son similares, a los que se tiene, cunado se pierde circulación. Las soluciones detalladas anteriormente (fisura en la sarta; herramienta) deben de ser investigadas, mientras se trata de identificar la complicación.

Pérdida parcial de circulación La primera señal de una pérdida de retorno durante el proceso de control es la fluctuación de las lecturas en el manómetro y/o disminución de nivel en los tanques. Si se circula en el pozo, pero a su vez se observa una disminución de nivel en los tanques, a raíz de la pérdida parcial, se puede intentar aplicar varias técnicas: • No se debe mantener márgenes de seguridad de presión, si se tiene indicios de pérdida. Si se puede mantener el volumen del lodo, mientras se mezcla, continúe. La presión, en la zona de pérdida, se reduce después que el influjo ha sido circulado por

CAPITULO VIII.indd 190

• 2. Al reducir el régimen, mantenga la presión del revestidor, con la lectura actual. • 3. Ya con el régimen y manteniendo la presión en le anular, la presión que se lee en el manómetro de la tubería de perforación o de producción, es la nueva presión de circulación. • Al circular con retornos parciales, reduzca la presión del fondo (con ajuste del estrangulador) a 100 psi (6,89 bar) o preferentemente a la presión de fricción anular calculada. Recuerde que al reducir la presión, la presión del fondo, también disminuye tanto que puede originar un nuevo influjo de fluido de la formación al pozo, que podría traer mayores consecuencias. No es una buena idea de reducir la presión del fondo, de esta

• Registro de daño en el casing encima, de manera que el problema puede auto solucionarse. • Preferentemente trabaje con un régimen de circulación bajo y establezca la nueva presión de circulación. El régimen bajo de circulación, reducirá la pérdida de presión de fricción, que se genera en el anular. Con el pozo cerrado, el procedimiento para establecer la nueva presión de circulación, es esencialmente la misma que la que se ha detallado en el acápite “No se dispone de régimen de control o no es confiable”, seguidamente se sugieren algunas anotaciones: • 1. Abrir el estrangulador • 2. Lleve a la bomba al nuevo régimen. • 3. Ajuste la presión del anular hasta tener la misma presión de cierre. La lectura del manómetro de la tubería o tubería de producción, es la nueva presión de circulación. Si en el pozo se continua circulando: • 1. Reduzca el régimen de bombeo

• Perdida de circulación

06/05/11 21:04


manera, mas de 200 psi (13,79 bar) o la presión de fricción en el anular, si se conoce. Si esto no soluciona la pérdida, entonces cierre el pozo y trate de resolver con otra técnica.

bios en el gas / porcentaje de crudo).

• Levante la herramienta y cierre el pozo. Déle un determinado tiempo al pozo y ver si se auto soluciona. Mantenga la presión de cierre de la tubería constante, con ayuda del estrangulador y use técnicas volumétricas. • Prepare una píldora pesada, para dejar como tapón en el fondo y tratar de controlar la presión del pozo. Esto tendrá mejor resultado con un influjo de menor volumen, si la zona de pérdida se encuentra por encima del influjo. Posteriormente solucione el problema de la perdida. Si se va a usar material de pérdida (obturante), se debe considerar que las boquillas de la broca pueden ser taponadas (bloqueadas), por el régimen bajo de circulación. En las operaciones de control de pozo, se debe tener cuidado en la selección de la granulometría del material obturante. Iniciar: por Ejemplo con LCM (material obturante) de grano fino y si es necesario, gradualmente incremente el tamaño de grano.

Pérdida severa de circulación/ Descontrol subterráneo Los procedimientos estándar de control de pozos no entran en acción, mientras no se pueda circular en el pozo. Si ocurre una pérdida total de circulación, es probable que se tenga gas en todo el pozo, este problema se conoce con el nombre de descontrol interno. Existen varias señales como posibles indicadores de un descontrol subterráneo: • Una caída repentina de la presión de su-

CAPITULO VIII.indd 191

Cap. 8

Complicaciones 191

• Descontrol Subterráneo perficie. Esto podría indicar la fractura de la formación. • Fluctuaciones en el manómetro del revestidor. Dependiendo de la severidad del descontrol, esto puede ser muy rápido. La lectura de la presión en el revestidor puede llegar a ser muy alta. • La pérdida de comunicación entre la tubería y el anular • Tubería de perforación decreciente o al vacío. • Deslizando la tubería hacia el pozo o fuera del pozo, sin cambios en la presión del anular. • Vibraciones súbitas de la tubería de perforación o de producción o arrastres al mover la herramienta, frente a la zona de pérdida. • Vibración del (BOP) o del arbolito. • Presión de cierre menor al que se esperaba. Presión anular incrementará por la migración del gas, si se pierde circulación y es reemplazado por fluidos de la formación. Es posible que se tenga que bombear fluido por el anular, con el propósito de mantener la presión por debajo de las limitaciones de presión de la de superficie o del revestidor. • Presiones menores a la presión normal de surgencia, mientras se produce. Adicionalmente, se pueden observar, fluidos que no pertenecen a la formación productiva (cam-

Si alguno de estos indicadores están presentes, se debe realizar una prueba positiva. Lentamente bombee dentro de la tubería. Pare de bombear y observe si el incremento de presión se ha transferido al anular. Si no se observa la transferencia de presión, no use los procedimientos normales de control de pozo. NOTA: Si la tubería esta aprisionada y el hueco esta empaquetado alrededor de la tubería, entonces la presión no será transmitida y por lo tanto no se debe considerar como señal de un descontrol interno. Se debe identificar, primero, la profundidad de la zona de pérdida. Una vez determinada , el objetivo se centra en parar o reducir la pérdida de circulación, de manera que para controlar el pozo, se pueda utilizar método convencional. Correr algunos registros eléctricos como: temperatura, presión o sónico, pueden ayudar a definir las acciones a tomar. existen varias técnicas que ProPorcionan la solución del Problema: • Se puede asentar un tapón plástico, con ayuda de las compañías de cementación, para solventar la pérdida de circulación. • Un tapón de baritina (Barita), mezcla de baritina y agua, va a sellar por encima de la zona de influjo. El tapón de baritina se debe asentar, después de haber desplazado el pozo. El tiempo que necesita, el tapón de baritina a asentarse, dificulta a conseguir un buen sello, cuando se tiene altos flujos de agua, pero este tapón trabaja muy bien en zonas con flujo de gas. Cuando se prepara un tapón de baritina, utilice la mayor cantidad posible de material, para que tenga un resultado positivo, aún cuando parte de ella haya sido desplazado. La mezcla esta programada para un tapón de 300 pies (91,4 m) de baritina en el pozo. Muchas compañías

06/05/11 21:04


Cap. 8

192 Complicaciones

usan una mezcla de 22 ppg (2636 kg/m3), sin embargo, cuanto más liviana la mezcla, mejor el asentamiento del tapón. Se sugiere una mezcla con 2 ppg mas de peso que el lodo en uso. Cuando se bombee esta mezcla, se debe tener cuidado de no bloquear las boquillas (Jets, nozzles) de la broca (trepano, mecha, bit). Se hace notar, que el arreglo de fondo ( BHA) y alguna parte de la tubería, posiblemente se pierda, al momento en que el tapón se asienta rápidamente en el anular y aprisiona la herramienta. • Uno de los mejores métodos se sellar en un pozo surgencias de agua es con un tapón balanceado de bentonita y diesel (bulk plug). El diesel actúa como transportador de la bentonita. Cuando el diesel es lavado o separado de la bentonita, por agua o lodo, la bentonita se asienta formando una capa fuerte de arcilla. Este tapón puede debilitarse con el tiempo. Si el tapón va ser colocar para varios días, entonces es buena idea, asentar un tapón de cemento, en el tope del tapón anterior. Realice un control “sándwich”. Bombee fluidos con alta concentración de material obturante por el anular , mientras se bombea, simultáneamente lodo pesado por el interior de la tubería. En el caso más raro, de que la zona de perdida, por debajo de la sección surgente, estas serían revertidas. Adicionalmente, se debe usar fluidos de menor fricción, para evitar el exceder las presiones limitantes como: superficie o fondo del pozo. NOTA: La tubería debe de estar por debajo de la zona, para que se efectiva la operación. • Los controles dinámicos usan fluidos que generen suficiente densidad equivalente de circulación (DEC), para controlar la zona de surgencia, pero tan livianas que no ocasione pérdida.

• Registro Sónico

CAPITULO VIII.indd 192

• Ayuda a perforar un pozo, con zona en surgencia, usando técnicas dinámicas.

06/05/11 21:04


dentro de la cabeza del pozo. Bombear cemento para bloquear el pozo, sería el último recurso.

Tapones de cemento El cemento viene a ser un tapón ideal. Sin embargo, es muy complicado asentar un tapón de cemento, cuando se tiene en movimiento gas, aceite o agua. Mezclas de cemento especiales son proporcionadas por las Compañías de cementación.

Fallas en (BOP) Tanto los planes de contingencia, como los planes de emergencia (PDE), deben incluir planes de acción cuando se tenga problemas con el conjunto de preventores de surgencia ( BOP). Una falla en (BOP) contraer un influjo adicional o que los fluidos de formación fluyan a la superficie, consecuentemente se puede llegar a perder el pozo, como tal y hasta el equipo. Por esta razón los (BOP) se debe monitorear durante toda la actividad de control de pozo. Si se tiene una fuga cuando el (BOP) esta cerrado, puede que la empaquetadura esté dañada. Con mucha frecuencia, al incrementar la presión de cierre, se puede subsanar la fuga, sin embargo si la fuga es severa, se debe buscar su reemplazo inmediatamente, por otro alternativo. Los conjuntos de preventores en superficie tienen en los arietes (ram) un orificio (lagrimero) que indica la falla de los sellos principales, en el eje del ariete (ram). Esto contrae fallas en el sello positivo, alrededor de la tubería o cierre del pozo. Varios fabricantes de BOPs proveen los medios necesarios para una reparación temporal. Un perno hexagonal, que se encuentra corriente arriba del lagrimero, que si se ajusta forzará al empaque o material sellante, hacia el área para reducir o evitar la fuga en el eje. . Cuando el pozo ya esta bajo control, este problema debe

CAPITULO VIII.indd 193

Cap. 8

Complicaciones 193

Presiones entre revestidores

• Falla en BOP ser reparado. El personal debe familiarizarse con los dispositivos alternos de cierre, para cuando el sistema hidráulico tenga problemas. Esto puede ser, tan simple como seleccionar otro conjunto de (BOP), o en su caso cerrar manualmente los arietes (rams) de tubería. Es posible que sea necesario un múltiple, probado con alta presión o una bomba de cementación en el conjunto de la línea de cierre, si la unidad de cierre falla y que los arietes no se puedan cerrar manualmente. Si la línea hidráulica falla, se debe cerrar o bloquearla, para evitar la pérdida de presión de cierre. Los (BOP) en operaciones marinas están equipados con conjuntos alternativos de control, los que se podrán seleccionar, si el conjunto principal tiene fallas en su funcionamiento. El punto de la falla es crítico. Si la falla se trata del sello de brida, entre dos preventores, cierre el ariete inferior, puede que esto permita controlar la presión y dependiendo de las disponibilidades, para que la activad de control de pozo continúe. Dejar caer la tubería y cerrar el ariete ciego (blind ram) es aún otra posibilidad, todo esto depende de la severidad y la ubicación de la falla. Otra solución al sello brida es bombear un sellante graduado

Existen muchas causas para la existencia de presión entre dos tuberías de revestimiento. Alguna de esas razones es el resultado de una mala adherencia del cemento, corrosión, fatiga, fallas del empaque y efectos de temperatura sobre el material tubular y fluidos de empaque. Las razones de la existencia de presión entre revestidores, tiene que ser identificada, antes de proceder con la actividad planeada. Los reglamentos requieren que el problema sea rectificado, antes de conti nuar las operaciones, si la causa de presión es por comunicación entre dos zonas.

• Conjunto de BOPs

06/05/11 21:04


Cap. 8

194 Complicaciones

Si la presión es atrapada entre las tuberías, entonces el problema no es muy serio, como la comunicación entre dos zonas. Si embargo, se debe tratar con seriedad, si la válvula entre el anular de revestidor a revestidor, va a ser abierto, antes de acoplar el (BOP) o se bajando un nuevo tubo de revestimiento. Abra esta válvula con sumo cuidado, todas las veces. Asuma siempre que puede existir una presión atrapada, aún cuando se instala un manómetro y no indique lectura alguna.

Embudo o tolva tapada Si la tolva de mezcla de lodo queda obstruida al mantener el peso y circulando un i nflujo, la densidad del lodo va a dismi nuir. La tolva de mezcla tiene que estar en condiciones de trabajo, de manera que se pueda mezclar los materiales para densificar, cuando sea necesario. El agregar material para densificar, directamente a los tanques, no tien la misma eficiencia que cuando se usa la tolva.

Obstrucciones en la tubería Por debajo de un puente u obstrucción,

• Presión entre sarta de casing

CAPITULO VIII.indd 194

• Equipo de mezcla de lodo

siempre se de debe esperar presión . Se puede limpiar de diferentes maneras: • Aplique presión de bomba • Baje una línea de acero • Baje una tubería de diámetros menor y lave • Saque la herramienta

Tubería pegada En muchas áreas, la primera razón para que la tubería se pegue, es la presión diferencial. Sin embargo, la tubería puede aprisionarse por otras razones. Se debe determinar, el punto donde esta aprisionado y donde esta libre. Varios materiales especiales, para liberar la herramienta, facilitan las compañías de lodo. Si la herramienta no se puede liberar, la decisión debe ser tomada, para cortar o desenroscar la tubería, justo después del punto libre. La tubería puede ser cortada por diferentes métodos: • Cortadores internos mecánicos: Tiene un juego de cuchillas afiladas sobre un mandril en bloques telescópicos. Cuando la herra-

mienta es rotada, las cuchillas hincan y cortan la tubería. Existen también, cortadores mecánicos externos. • Cortadores químicos: Produce una serie de huecos, que debilita a la tubería, de manera que la tubería se cortará en el punto deseado, cuando la tubería es sacada. • Cortadores de boquilla: Cortadores de boquilla cortan a la tubería con una carga formada (determinada) • Explosión: Cargas de disparo produce una expansión momentánea de la conexión. Se aplica torque (contra torsión) en sentido contrario al enrosque normal (giros a la izquierda) y se activan cordón explosivo, ya sea fuera o dentro de la tubería, para desenroscar. Se obtiene un desenrrosque parcial de las juntas . La tubería será rotada, para romperla o retirar la conexión.

Determinación del punto libre Un detector de punto libre es un dispositivo

06/05/11 21:04


del cable que se baja dentro de la tubería, para determinar a que profundidad esta aprisionada la herramienta. El punto libre puede ser también, calculado en base a la medición de la elongación de la tubería. Una vez que se ha determinado el punto libre (punto por encima del aprisionamiento), se utilizarán cargas explosivas, para el desenrosque de la herramienta, por encima del punto de aprisionamiento. Para cortar la tubería podrán ser usadas, cortadores mecánicos, químicos o de boquilla.

Pesca El término de pescar se refiere a la recupe-

Cap. 8

Complicaciones 195

ración de equipo que se ha caído, perdido o aprisionado, en el pozo. La pesca puede que se realice en pozo abierto, en el revestidor, en la tubería de perforación o de producción. La mayoría de las operaciones de pesca, dentro del revestidor, se realizan con tubería de perforación o de producción, mientras que dentro de la tubería con cable de acero. existen varias causas de Pesca, incluidas las siguientes: • Tubería retorcida • Objetos extraños perdidos o sumergidos • Roturas de cable de acero o eléctrico • Fallas de la herramienta o de la broca • Desenrrosque de la tubería aprisionada • Error humano

• Tuberia Pegada diferencialmente

Lo primero e importante, que se debe hacer es un diseño detallado del pescado (pieza o parte de la herramienta a recuperar). Esta es la razón por la que, cuando se baja la herramienta, debe tomarse todas las dimensiones y características de todo que se esta bajando al pozo. El diseño debe incluir la configuración completa del pozo (hueco, agujero). Las herramientas de pesca son seleccionadas (fabricadas), acorde al gráfico y la ubicación de la pesca. Todas las herramientas de pesca deben de ser calibradas y medidas.

• Determinando punto libre

CAPITULO VIII.indd 195

Un trabajo simple, como es el de bajar un agarre externo (“overshot”), a menudo es realizado por el personal de turno. Sin embargo, el representante de la compañía debe analizar la situación, antes de entrar en acciones precipitadas. Si el operador carece de herramienta y de experiencia, debe llamar a un especialista.

• Tuberia Pegada por formaciones reactivas

06/05/11 21:04


Cap. 8

196 Complicaciones

las herramientas que usan incluyen los siguientes: • Agarre interno – espiralados o telescopio (escalonado) • Agarre externo – “overshots” (espiralados y de canasta). • De levante o agarre – magnetos, canasta o arpones • Perforar, moler y cortar – zapatas de rotación, fresadores, cortadores y brocas. • Enrollar y raspar – rodillos y escariadores Se usan también, algunos accesorios, para mejorar el trabajo de la pesca. Estos incluye: bloques impresores, martillos, destrabadotas, juntas de seguridad, aceleradores, juntas articuladas y caños lavadores. Las herramientas de pesca serán bajadas con tubería o cable, dependiendo de su aplicación.

pescado, si es necesario circular. Estas herramientas pueden ser bajadas con tubería, tubería flexible o cable. Los caños lavadores son normalmente revestidotes de paredes gruesas, sin juntas roscadas interna y externamente. Se usa para trabajos de lavado por encima del pescado. Usualmente se recuperan 3 a 4 tubos del pescado por vez. La zapata que se baja en la base del cañó lavador, esta diseñado para ese trabajo. Una zapata dentada se usa, cuando se necesita perforar, moler o cortar. Imanes (magnetos) se usan para recuperar objetos pequeños, como conos de la broca. Se pueden bajar también, electro magnetos con cable. Magnetos permanentes, son algunas a veces bajados, en la tubería om tubería de producción y tiene puertos para circular, para el lavado del pescado.

Herramientas de pesca Se utilizan muchas herramientas para completar el trabajo de pesca. Si la forma y dimensiones del pescado están en duda, entonces se debe bajar un bloque de impresión, obtener esa información. Cámaras sumergibles, grabadores de videos se han usado para identificar el pescado, usando lodos claros. Si se conoce la información del tope del pescado, se seleccionará el agarre apropiado.

• Herramientas de pesca (overshot)

CAPITULO VIII.indd 196

Un agarre externo (“overshot”) es la herramienta mas versátil y la más usada. Esta herramienta puede asir portamechas (collar), tubería o cuellos de pesca y saca herramientas recuperables. Muchos agarres externos están equipados con juntas de seguridad, de manera que pueden ser liberados si es necesario. Los agarres externos pueden tener un empacador, para sellar alrededor del

• Herramientas de Pesca

06/05/11 21:04


Otros accesorios de herramientas son usados a menudo con las principales. Los martillos tienen un dispositivo de impacto. Ellos generan impactos o percusión, ascendente y descendente, para liberar al pescado que fue agarrado. Cestas de pesca son bajadas con tubería o cable, para recuperar restos metálicos. Los sustitutos de cesta son colocados en el trabajo o perforación, inmediatamente después de la broca o el fresador. Cuando se inicia la circulación, los restos metálicos son lavados del fondo del pozo, cayendo luego en la cesta. Cucharas hidrostáticas son usadas, también, para lavar la cesta en el pozo y puede ser bajado con tubería o cable de pistoneo.

Fresar Las fresadoras son usadas por varias razones. Ocasionalmente es necesario moler una sección completa de la tubería de producción, de perforación, revestidor o pescado que no puede ser capturado en su presente estado. Va a ser necesario moler, si el pozo va a ser desviado. Si el material a ser molido es acero, entonces la zapata es fabricada con partes cortantes de Carburo de tungsteno. Las fresadoras viene en diferentes tamaños y diseños para trabajos especiales.

del caso. Este proceso ha sido exitoso con presiones mayores a los 10000 psi (689,5 bar). Congelar se usa, entre otras cosas en: • Después de haber sido detectado un influjo, el vástago no se puede liberar por falta de flotación o la válvula inferior tiene una fuga. • En caso que presenten fallas, ya sea la válvula maestra en el arbolito o el preventor de surgencias (BOP) y que se requiera retirar para su reparación.

• Congelamiento de Tuberia metálicos pueden afectar seriamente a las bombas si se quedan como remanente en el fluido en circulación.

Congelar Congelar es una técnica que sirve para sellar tubería, tubería de producción, revestidor o equipos de superficie que tienen fallas o cuando otros métodos son inseguros. Una vez congelado, el equipo puede ser retirado o reemplazado de acuerdo a las exigencias

Durante el trabajo de molido es de tender de colocar magnetos en la salida para atrapar a los restos metálicos y ayudar en la remoción al fluido de perforación. Los restos metálicos pueden afectar seriamente a las bombas si se quedan como remanente en el fluido en circulación. Durante el trabajo de molido es de tender de colocar magnetos en la salida para atrapar a los restos metálicos y ayudar en la remoción al fluido de perforación. Los restos

CAPITULO VIII.indd 197

Cap. 8

Complicaciones 197

• Herramientas para fresar

• Se puede cambiar una válvula que tiene problemas, instalar una válvula de contra presión. Para realizar una operación de congelamiento, debe existir una condición estática de fluido, en el punto donde se congelará. Debe ser desplazado un fluido tipo gel, especialmente formulado hasta el punto donde se congelará, ya sea bombeando por el vástago o usando un equipo de alta presión. La formulación tiene una alta concentración de partículas de materia. Bentonita (gel) y agua (preparar la mayor cantidad posible, tal que cuando se circula, todavía quede algo como remanente) todos juntos trabajan muy bien en esta operación. El gel proporciona la cantidad necesaria de sólidos, así como la viscosidad, para mantener la solución en el lugar. Para usar con flujos de gas o tubería vacía, se debe incrementar aún mas la viscosidad, para mantener la píldora en el lugar. Para que la píldora funcione, debe estar estático. Si el fluido no está estático, la posibilidad de que se tenga éxito es muy baja. El agua cuando se congela se expandirá. Esto puede dañar al recipiente, donde se esta realizando el congelamiento. Los sólidos serán comprimidos y proporcionan una amortiguación a la expansión del agua. Un tambor vacío partido y empernado o una cámara reforzada con bisagra (55 galones

06/05/11 21:04


Cap. 8

198 Complicaciones

(208,2 l), de capacidad, será suficiente) es coloca alrededor de la zona que será congelada. La parte interna será recubierta con plástico (similar al de las bolsas para residuos) y empacado con hielo seco, las capas de hielo no deben exceder de las 6” (152 mm), por camada. El objetivo es proporcionar una densa disposición de hielo seco, evitando en lo posible el mínimo espacio de agua. Hielo seco tiene un temperatura de - 109 ºF ( - 43 ºC). Temperaturas mas bajas puede dañar a la composición del acero y transformándolo a un material muy frágil, al tiempo del congelamiento. Espere aproximadamente un hora para cada pulgada (25,4 mm) de diámetro que va a ser congelado, reempacar con hielo seco cada 30 minutos. Una vez que ha pasado el teimpo suficiente, se formará un paquete de hielo. Normalmente el paquete se extiende entre 1 a 2 ½ pies (0,3 a 0,76 m), por encima y por debajo de la parte empacada. La sección congelada se pone en acción. Se hace hincapié que el metal congelado es extremadamente frágil y resquebrajable.

Taladrar una tubería bajo presión (HOT TAPPING) taladrar una tubería (hot taPPing) es el Proceso de taladrar o Perforar un Punto de entrada a la tubería o un reciPiente bajo Presión. la técnica Posibilita el drenaje o bombear al interior de reciPientes bajo Presión. esta técnica utiliza lo siguiente: • Deslizar hacia arriba con presión. Si existe presión atrapada entre dos tapones, dentro de la tubería, cuando el primer tapón este fuera del pozo, se puede usar el “Hot Tap”, para perforar un orificio en la tubería, para liberar la presión.

CAPITULO VIII.indd 198

rada por la broca. Al inicio se debe realizar perforaciones guía, con brocas de diámetro menor, incrementando gradualmente hasta llegar al diámetro deseado. Este proceso debe ser rápido y preciso. Alguna falla en el mecanismo de sello puede ocasionar un descontrol.

Problemas mecánicos y de pozo • Equipo de Hot Tap • Después de colocar un tapón de hielo dentro de la tubería, se puede usar “Hot Tap”, para purgar la presión entrampada dentro de la tubería. Esto permite retirar el vástago y conectar una válvula, instalar otro equipo adicional y controlar el pozo. • Se puede usar, también, para perforar, tapones o puentes dentro de la tubería y liberar la presión. • Para perforar tapones ciegos en tubería de superficie, cabeza de revestidor y múltiples. • Al realizar una operación de “Taladrar tubería bajo presión (Hot Tap), se coloca una abrazadera especial (tipo montura) al equipo que va a ser perforado. La montura hace el primer sello de la tubería que se va a perforar. El sello, generalmente es mecánico (tipo anular) y se energiza por el mecanismo de la montura. El conjunto incluye una broca (mecha) especial y un lubricador con empacaduras que están colocadas en la abrazadera. Desde ese punto se rota la broca hidráulica o manualmente. La broca es conducida por un sistema roscado que brinda la fuerza necesaria contra la tubería, para que pueda ser perfo-

Durante las operaciones de control de pozo, los manómetros, tanto de la tubería, como del anular deben ser monitoreados constantemente. Los problemas que se desarrollan, pueden ser diagnosticados, interpretando la reacción de los manómetros. Es de vital importancia el controlar los manómetros y comunicar sobre cualquier cambio que afectar en la lectura correcta.

RESUMEN Las complicaciones y problemas suelen aparecer justo, durante el proceso de controlar un pozo. Pocos procesos de control de pozo se realizan sin complicaciones. Esta es la razón para que los problemas se anticipen en su pronóstico, se deber poner cuidado y atención durante toda la operación. El obviar y no poner atención a las señales de descontrol, a las tendencias es un al factor de contribución a los problemas ya existentes. Los problemas pueden ser solventados, pero antes deben de ser previamente identificados. Después que el problema ha sido descubierto, la solución puede ser determinada con una combinación de sentido común y experiencia. Recuerde, todo el tiempo, que si la solución o el problema nos esta claro o no se entiende, entonces es bueno y recomendable buscar ayuda. Si no consigue ayuda inmediatamente, cierre el pozo y busque ayuda. El no hacerlo puede contraer resultados funestos, con pérdidas de vida y del equipo.

06/05/11 21:04


CAPITULO IX.indd 199

06/05/11 21:20


Cap. 9

200 Fluidos

Fluidos FLUIDOS DE PERFORACION

El control permanente del fluido de perforación (lodo) es la clave fundamental, para el control de pozo.

Funciones del fluído de perforación Las funciones generales de los fluidos de perforación (lodo) están prácticamente estandarizadas. En vista de que la gran mayoría de los trabajos de perforación, están relacionados con lodos líquidos de perforación, concentraremos nuestra atención sobre los diferentes tópicos, propiedades y características de ellos, en este capítulo. Las ocho funciones basicas de los fluidos de perforación son las siguientes: • Transporte de recortes hacia la superficie. • Suspensión de recortes cuando se detiene la circulación. • Control de presión anular. • Lubricación y enfriamiento de la columna de perforación • Soporte de las paredes del pozo • Flotación de la columna de perforación y revestidor (casing). • Provisión de energía hidráulica • Un medio adecuado para registros eléctricos (perfilaje).

Suspensión de recortes Los recortes tienden a caer al fondo del pozo, inmediatamente se corta la circulación, si acaso el fluido de perforación forma una estructura de gel. Esta estructura de gel debe mantener a los recortes (ripios , muestras, cutting) en suspensión hasta que se reinicie la circulación. Si los recortes se mantienen dentro de esta estructura de gel, una vez se ha circulado, se generaran presiones excesivas de compresión y de succión (surge & swab).

Control de presión anular Se conoce que los fluidos de formación (gas, petróleo, agua) se encuentran bajo presión,

CAPITULO IX.indd 200

estos fluidos deben de ser balanceados o sobre balanceados, para evitar flujos en descontrol. La presión hidrostática en el anular desempeña esta función.

Lubricación y enfriamiento Cuando la broca (trepano, mecha, bit) hace contacto con la formación, al perforar, genera una temperatura extrema. Esta temperatura debe ser absorbida por el fluido de perforación (lodo) y transportada fuera del pozo. El lodo (fluido de perforación) debe lubricar también, al revestidor, a la herramienta (tubería, sondeo) y la broca (trepano, mecha, bit). Las propiedades de lubricación se pueden ser implementadas con la combinación de productos especiales (dispersantes, reductores de fricción). El tratamiento con estos productos alarga la vida útil de la broca, disminuye la contra torsión y el arrastre, reduce la presión de bomba, y reduce el desgaste por fricción en la tubería y el revestidor.

Soporte de las paredes del pozo La formación, de las paredes del hoyo, puede derrumbarse antes de ser revestido, a menos que se reemplace el soporte por el fluido de perforación. La cantidad de soporte requerido, para evitar el derrumbe, depende de la formación. Soporte mínimo se necesitará en formaciones compactas y duras, mientras que las formaciones relativamente consolidadas, serán soportadas, sólo por el efecto de la densidad del lodo. En formaciones no consolidadas o blandas, el fluido de perforación debe tener la propiedad de la formación de un revoque delgado y resistente sobre la pared del pozo.

06/05/11 21:20


Cap. 9

Fluidos 201

Flotación de la columna de perforación (tubería) y revestior El peso de la columna de perforación o del revestidor (casing) puede superar varios miles de libras o kilos y generar esfuerzos extremos en la estructura del equipo. Los pesos extremos pueden ser absorbidos, en parte, por la fuerza de flotabilidad del lodo. Esta fuerza depende de la densidad del fluido y del área transversal sobre la que actúa la presión.

• Fluido de Perforación

ser minimizados, durante la perforación: • Daño a la formación • Corrosión de la tubería de perforación y el revestidor • Disminución de la velocidad de penetración • Problemas de compresión y pistoneo • Pérdida de circulación • Aprisionamiento de la herramienta • Erosión del las paredes del pozo • Asentamiento en las piletas (tanques, piscinas, cajones) • Desgaste de la bomba • Contaminación ambiental con el cemento

Provisión de energía hidr��ulica (HIDRAULICA EN LA MECHA) A medida que el lodo fluye a través de las boquillas de la broca (trepano, mecha, bit), se desarrolla alta velocidad, durante la circulación. Esta velocidad o fuerza hidráulica mantendrá limpia el área por debajo de la broca (trépano, mecha, bit), para que éste no tenga que volver a triturar los recortes (muestras, ripio, cutting) ya perforado, lo que provocaría una reducción de la velocidad de avance. Las propiedades físicas y velocidad del fluido de perforación ayudan a mantener limpia, el área debajo del trépano.

Un medio adecuado para el perfilaje El fluido de perforación es necesario para muchas operaciones de MWD (medición y/ registro, durante la perforación) y registros eléctricos (perfilaje) que se utilizan para evaluar las formaciones. Muchos registros eléctricos (perfiles) requieren que el fluido

CAPITULO IX.indd 201

Daños a la formación • Funciones del fluido de perforación- Transporte de recortes de perforación sea un líquido conductor de electricidad que presente propiedades eléctricas diferentes de las que poseen los fluidos de la formación.

Efectos colaterales Los siguientes efectos colaterales, deben de

El daño de la formación puede presentar dos formas diferentes: producción reducida de hidrocarburos o reducción de la estabilidad de las paredes del pozo. Muchos de los fluidos de perforación pueden alterar las características de la formación; sin embargo, algunas formaciones son más sensibles que otras y algunos fluidos más dañinos. Las formaciones particularmente sensibles (hidro-presurizadas, o lutitas bentoniticas) pueden necesitar fluidos de perforación o tratamientos especiales.

06/05/11 21:20


Cap. 9

202 Fluidos

ción de un revoque grueso puede también contribuir al incremento de las presiones de compresión y pistoneo, las que pueden provocar una surgencia. Una viscosidad excesiva limita el caudal de circulación, disminuye la velocidad de avance al reducir la pérdida de presión disponible a través del trépano‚ y aumenta el esfuerzo de la bomba.

Pérdida de circulación • Medición de propiedades del fluido

Corrosión de la tubería y del casing En el pozo, los tubulares de acero pueden estar expuestos a un ambiente corrosivo por el fluido de perforación y de la formación. El tratamiento químico del fluido de perforación o el agregado de una capa protectora a la superficie de acero disminuye el efecto corrosivo.

Disminución de la velocidad de avance (RATA DE PENETRACION, ROP) Diversos factores afectan la velocidad de penetración, pero la diferencia entre la presión de la formación y la hidrostática es la más significativa. Si la presión hidrostática del fluido de perforación es muy superior a la de la formación, se produce entonces una disminución de la velocidad de avance.

Problemas de circulación, compresión y suabeo Una viscosidad alta en los fluidos de perforación puede aumentar las presiones de circulación, compresión y de suabeo La forma-

CAPITULO IX.indd 202

Pérdida de circulación puede producirse, cuando la presión hidrostática excede la resistencia de la formación. Las presiones altas también pueden ser el resultado de malas prácticas de bajada de tubería, lodo muy pesado, excesiva viscosidad o malas prácticas de perforación. Costos elevados de fluido de perforación y pozo, junto con la posibilidad de una surgencia, son los resultados de la pérdida de circulación.

Pega de tubería Una de las causas de pega de tubería es la cantidad excesiva de recortes en el pozo, pero el tipo de pega más significativo se produce cuando la tubería se incrusta en un revoque grueso de la pared del pozo. La pega de tubería puede dar lugar a costosas tareas de pesca y a aumentar el costo del pozo.

Erosión de la pared del pozo Problemas de registros eléctricos (perfilaje), cementación y aprisionamiento de la tubería son sólo algunas de las dificultades de la erosión del pozo. Existen dos clases de erosión: una física y otra química. El bombeo del fluido de perforación hacia el espacio anular a una velocidad menor contribuye a reducir la erosión física. La erosión química depende de la reacción química producida entre el fluido de perforación y la

formación.

Asentamiento de recortes en los tanques La misma fuerza de gel que impide que los recortes caigan en el pozo cuando la circulación se detiene, puede también evitar la decantación de sólidos indeseables en los tanques. La gravedad provoca que algunos de los sólidos caigan al fondo de las piletas, sin embargo, la mayoría de ellos deben de ser extraídos con el uso adecuado de equipos de control de sólidos, tales como: limpiadores de arena, de limo, centrifugas y de limpiadores de lodo.

Desgaste de la bomba Los mismos sólidos que se mencionaron antes pueden provocar el desgaste excesivo de los componentes de las bombas si no se los remueve. Probablemente, el sólido más abrasivo es la arena que se incorpora al fluido durante de la perforación. La arena debe ser separada mediante el equipo de control de sólidos.

Contaminación ambiental y del cemento Algunos fluidos de perforación que son buenos para las operaciones de perforación son, por lo general, incompatibles con la lechada de cemento. Debe utilizarse un fluido espaciador para separar el cemento del fluido de perforación. Ciertos líquidos, sólidos y aditivos químicos pueden causar problemas ambientales. Algunas veces, un aditivo determinado debe reemplazarse por un producto menos efectivo y más caro, pero que no afecte en gran medida la vida marina o el ambiente.

06/05/11 21:20


Cap. 9

Fluidos 203

orificio central de la tapa de la copa.

Análisis de los fluidos de perforación, en el campo Las propiedades físicas y químicas del fluido, deben controlarse apropiadamente, para el uso durante la perforación u operaciones de reparación. Estas propiedades son registradas y analizadas rutinariamente en el campo. En las páginas siguientes, describiremos siguientes ensayos: Densidad, propiedades reològicas, (viscosidad de embudo), características de filtración (ensayo API, prueba de presión baja), analisis de filtrado (concentración de sal) y temperatura.

4. Al emplear una balanza de lodo presurizada, utilizar la bomba para agregar lodo a la copa bajo presión. Llenar la bomba con lodo, colocarla sobre la copa y presionar el pistón hasta que no pueda agregarse más lodo. 5. Lavar o escurrir la parte exterior de la copa y el brazo para quitar el exceso de lodo.

• Equipo para medición de propiedades del fluido

7. Leer la densidad sobre escala.

Densidad La típica balanza convencional de lodo, al igual que las balanzas de lodo presurizadas tienen un brazo graduado y aplican el principio de una balanza de contrapeso para medir la densidad. En la mayoría de los casos, la balanza convencional de lodo resulta apropiada. Sin embargo, si el fluido o la mezcla de cemento contienen una cantidad significativa de aire o gas atrapado, entonces deber utilizarse una balanza presurizada. Esta última mide los contenidos de la copa bajo presión para reducir la cantidad de aire o gas a un volumen insignificante, y así lograr un valor comparable al obtenido en el fondo del pozo.

8. Registrar el valor mas cercano a la pesa móvil y expresarlo en libras/galones, libras/pies cúbicos, peso específico en gramos por litro o psi/1000 pies de profundidad, según este graduada la escala.

• Balanza para medir la densidad del fluido

• Procedimiento: 1. Fijar la base del instrumento para que esté nivelado. 2. Llenar la copa, limpia y seca, con el fluido que se va a pesar. 3. Colocar la tapa sobre la copa y fijarla lentamente con un movimiento giratorio. Asegurarse de que algo de lodo salga por el

CAPITULO IX.indd 203

6. Colocar en el soporte y mover la pesa móvil a lo largo del brazo graduable hasta que la copa y el brazo estén en equilibrio.

• Medición de la densidad del fluido

9. Quitar el lodo de la copa inmediatamente después de usarla. Es escencial que se mantengan limpias todas y cada una de las partes de la balanza de lodo, si se desea obtener resultados precisos. Para calibrar la balanza de lodo, se debe seguir el procedimiento antes mencionado, pero llenado la copa con agua dulce o destilada y ajustando la pesa móvil a la división del valor correspondiente de la densidad del agua dulce según la escala que se posea (por ejemplo, 8,33 si está graduado en lbs/ gal, 998 g/l) y colocar sobre el soporte. Si la pesa móvil y la copa no se encuentran equilibrados, se deben ajustar con el tornillo de calibración y si no es suficiente se debe agregar o sacar contrapeso. El contrapeso puede agregarse o quitarse de la cámara existente en el extremo del brazo graduado. El contrapeso está constituido por pequeñas esferas de plomo.

06/05/11 21:20


Cap. 9

204 Fluidos

Propiedades reológicas Reología es el estudio del flujo de líquidos y gases. Viscosidad, definida como la resistencia a fluir (espesor relativo) de un liquido, es el termino relogía que comúnmente se usa en la industria petrolera. El análisis de las propiedades reológicas de un fluido es importante para calcular las pérdidas de presión de fricción; para determinar la capacidad del lodo, de llevar recortes (muestra, ripio, cutting) hasta la superficie; para analizar la contaminación de lodo por acción de sólidos, químicos o temperatura y para determinar los cambios de presión en el pozo durante una maniobra de sacar y bajar la tubería. Las propiedades fundamentales son la viscosidad y la fuerza del gel. Las medidas de viscosidad simple se toman con un embudo Marsh, que mide el tiempo de flujo alcanzado. La llamada viscosidad de embudo es la cantidad de segundos necesarios para que un cuarto de galón (0,946 l) de fluido pase a través de un tubo de 3/16 pulgadas (4,8 mm) que se acopla al fondo de un embudo de 12 pulgadas (305 mm) de largo. El valor resultante es un indicador cualitativo de la viscosidad del lodo. Para calibrar el embudo Marsh y efectuar el ensayo estándar API, llenar el embudo con 1.500 cm3 de agua dulce a una temperatura

• Embudo Marsh

de 70° a 80° F (22° C a 27° C) y anotar el tiempo que se necesita para drenar un cuarto de galón (0,946 l) del embudo. El tiempo requerido para el agua dulce es de 26 segundos, con una tolerancia aproximada de 1/2 segundo. A continuación, se describe el procedimiento para el ensayo de viscosidad con embudo. Para obtener resultados confiables, utilizar un embudo limPio y libre de irregularidades en su interior. tomar la muestra en la línea de salida del fluido del Pozo, filtrar a través de la malla y realizar la Prueba de inmediato; tomar el tiemPo del flujo. 1. Cubrir el extremo del tubo con el dedo y verter el lodo a través de la malla hasta que el nivel alcance el fondo de la misma. 2. Quitar el dedo del orificio de la salida y controlar cuidadosamente los segundos necesarios, para que un cuarto de galón (0,946 l) de lodo descargue del embudo. La cantidad de segundos representa la viscosidad. 3. Registrar la temperatura de la muestra en grados Fahrenheit (grados Centígrados). Una mejor medición de las propiedades reológicas del lodo de perforación se obtiene utilizando un viscosímetro Fann que suele conocerse simplemente como medidor VG. Este instrumento utiliza una camisa que rota alrededor de un cilindro ajustado a tensión elástica interna y que posibilita lecturas comúnmente directas o digitales de la resistencia de circulación de los fluidos. Las lecturas se realizan a 300 y 600 rpm para determinar la viscosidad plástica (VP) y el punto de fluencia (PF) (Yield Point; YP) del fluido. Para determinar la viscosidad plástica ,VP,

CAPITULO IX.indd 204

• Medición de la viscosidad Marsh

al resultado de la lectura a 600 rpm se le resta el de la lectura a 300 rpm. La viscosidad plástica mide la resistencia del flujo provocada por la fricción entre las partículas sólidas suspendidas y la fase líquida del fluido. Al ser dependiente de partículas sólidas, el tamaño, la forma y el número de partículas afecta la viscosidad plástica. La unidad de medida se expresa en centipoises (cp.). El punto de fluencia es la medida de resistencia a fluir provocada por las fuerzas de atracción entre las partículas suspendidas en el fluido. El punto de fluencia se mide en libras por 100 pies cuadrados y se determina al restar la medición de la viscosidad plástica del resultado obtenido de la lectura a 300 rpm. El viscosímetro también se utiliza para determinar la resistencia del gel, que es la habilidad del fluido para desarrollar una estructura gelatinosa rígida o semi-rígida cuando el fluido no está en movimiento. Generalmente, el espesamiento del fluido o las propiedades “tixotrópicas” se miden a los

06/05/11 21:20


• Viscosímetro Fann

10 segundos y a los 10 minutos después de haberse detenido el fluido.

Ensayo de filtrado de baja presión

antes del tope. Llenar la celda hasta el borde es sólo necesario para ahorrar CO2. Si el aire comprimido resultara abundante, sólo será necesario llenar parcialmente la celda con fluido. Puede también utilizarse nitrógeno en lugar del aire o dióxido de carbono. (No usar oxígeno; puede provocar una explosión.)

controlar la contaminación de sal y para determinar las concentraciones en lodos de agua salada o tratados con sal. El ensayo se realiza sobre el filtrado del lodo y se realiza conforme al ensayo estándar API de filtración. El procedimiento para comprobar el contenido de cloruro del lodo es el siguiente:

3. Una vez que la probeta graduada esté lista para recibir el filtrado, regular la presión del gas a 100 psi (6,9 bar), con una tolerancia de + o - 5 psi (0,3 bar). Nunca abrir la válvula de gas hacia un regulador que no esté ajustado a la presión mínima. Abrir o cerrar la presión hacia la prensa filtro con la válvula correspondiente.

1. Medir una muestra de un volumen conveniente, entre 1 y 10 cm3, en el tubo de titilación y diluir aproximadamente a 50 cm3 con agua destilada.

4. A los 30 minutos, liberar la presión y leer en la probeta la cantidad de agua filtrada, en mililitros (ml). Quitar con cuidado el papel filtro con la costra de filtración y enjuagar el exceso de lodo. El espesor de la costra de filtrado (revoque) se mide en mm.

Una de las propiedades más importantes de un fluido es el regimen de filtración o pérdida de agua. Se trata de medir la cantidad relativa de agua, del lodo que se pierde, en las formaciones permeables, y de la cantidad relativa de revoque de lodo que se forma en las paredes permeables del pozo. El filtro prensa de baja presión cumple las especificaciones API establecidas para medir la filtración. La presión se obtiene de cartuchos de dióxido de carbono (CO2); sin embargo, las modificaciones en las conexiones permiten el uso de aire comprimido proveniente del equipo de perforación o de cilindros de aire comprimido. El procedimiento para llevar a cabo el ensayo de filtrado es el siguiente: 1. Armar las partes del filtro prensa, limpiar y secar utilizando un papel de filtro, nuevo, seco y sano.

5. En general, se debe usar el ensayo de 30 minutos. Si la prueba API de pérdida de agua es superior a los 8 ml, el volumen de filtrado que se obtiene en 7, 5 minutos puede duplicarse para dar una aproximación razonable al valor API. El tiempo real del ensayo, si fuera diferente al del ensayo de 30 minutos, deberá registrarse en el informe del parte diario del perforador. Además del registro del espesor del revoque (costra, cake) de filtrado, se deberá agregar una nota descriptiva siempre que la costra tenga una textura pobre o el espesor haya aumentado por hinchamiento. En el caso de ensayos con una duración inferior a los 30 minutos, no se deben registrar los espesores del revoque.

2. Llenar el depósito con fluido hasta ½”,

El ensayo de sal o cloruro es importante para

CAPITULO IX.indd 205

Cap. 9

Fluidos 205

Prueba de cloruros

2. Agregar unas gotas de fenolftaleína como indicador. Si la solución se torna a una coloración rosada, agregar ácido sulfúrico hasta que la coloración desaparezca por completo. Si se han agregado fosfatos en grandes cantidades, agregar entre 10 a 15 gotas de una solución de acetato de calcio. 3. Agregar 4 o 5 gotas de un indicador de cromato de potasio para obtener una coloración amarillo brillante. 4. Agregar gota por gota una solución estándar de nitrato de plata en forma con-

• Medición del filtrado

06/05/11 21:20


Cap. 9

206 Fluidos

tinua. El punto final de la titulación se alcanza cuando la muestra cambia a color anaranjado o rojo ladrillo.

sodio, las capas de sal y salmuera a menudo contienen cloruros de calcio y de magnesio. El método descrito determina la cantidad de cloruro ion presente, aunque también puede expresarse como cloruro de sodio o sal, multiplicándolo por 1,65.

a la temperatura de la línea de salida del fluido del pozo.

Contenido de Cl en mg/l = 1000 x cm3 de nitrato de plata / cm3 de la muestra

Temperatura

Este método de cálculo, anterior, asume que no hay cambio en la densidad del filtrado con el aumento de concentración salina. Por lo tanto, los resultados se expresan correctamente en miligramos (mg) por litro, pero no en partes por millón. Para expresar la concentración en partes por millón o porcentaje por peso, utilizar la siguiente formula:

Las propiedades reológicas del lodo y la efectividad de los disti ntos aditivos se ven afectados por la temperatura. Las temperaturas en la profundidad del pozo son un factor muy importante, pero no pueden determinarse con facilidad. La medición de la temperatura de la línea de salida de flujo con un termómetro común es una indicación razonable de las condiciones en el fondo. Las propiedades reológicas se miden

Existen muchas aplicaciones de fluidos para actividades de reparación de pozos-acondicionamiento, tales como: punzado, cementación, fracturación, acidificación, estimulación, ahogo de pozo, completación, fresado, profundización, taponamiento, limpieza, fluido de empaque, fluido de terminación, circulación y muchos otros. Los fluidos pueden ser: gases, petróleos, aguas en salmuera, lodos u otras soluciones químicas que se utilizan durante las actividades normales de re-acondicionamiento.

calcular el contenido de cloruro (cl) de la siguiente manera:

Completación y reparación de pozos

este método de cálculo, anterior, asume que no hay cambio en la densidad del filtrado con el aumento de concentración salina. Por lo tanto, los resultados se exPresan correctamente en miligramos (mg) Por litro, Pero no en Partes Por millón. Para exPresar la concentración en Partes Por millón o Porcentaje Por Peso, utilizar la siguiente formula:

los fluidos especializados son: los de empaque y los de terminación. Los fluidos de empaque se dejan en el pozo entre la tubería de producción ( tubing) y el revestidor (casing), encima del empaquetador (packer); no deben ser corrosivos, mantener el control de la presión y estar en condiciones de circular. Los fluidos de terminación se utilizan sobre las formaciones productivas para evitar daños permanentes de la zona.

Partes por millón (ppm) = (mg/l) / densidad de la solución (g/cm3)

Características necesarias de los fluídos de completación y reparación

Por ciento por peso = (mg/l) / (10.000 x densidad de la solución [g/cm3]) Además de la sal común, que es cloruro de sodio, las capas de sal y salmuera a menudo contienen cloruros de calcio y de magnesio. El método descrito determina la cantidad de cloruro ion presente, aunque también puede expresarse como cloruro de sodio o sal, multiplicándolo por 1,65. Además de la sal común, que es cloruro de

CAPITULO IX.indd 206

• Equipo (Taladro) de reparación de pozos

Un buen fluido de reparación debe ser: • Lo suficientemente denso como para controlar las presiones del pozo sin ser denso en exceso. Esto reduce una pérdida importante de fluido hacia la formación. Estando próximo del punto de equilibrio de la presión de formación, se reducen las pérdidas por sobre-balance. • Eficaz en cuanto el costo. A veces, es ne-

06/05/11 21:20


cesario utilizar fluidos costosos para evitar daños en formaciones muy sensibles. Hay ocasiones en que los fluidos menos costosos provocan poco o ningún daño. Las experiencias anteriores son muy valiosas en este aspecto. • Para algunas operaciones, lo más libre posible de partículas sólidas. Los sólidos pueden taponar los punzados y producir serios contratiempos, reduciendo sensiblemente la producción después de un trabajo de fractura o de relleno de grava. • No corrosivo para evitar una futura falla en los costosos tubulares y los gastos de pesca. • Estable; esto es muy importante cuando el fluido queda en el pozo durante un período extenso de tiempo. La pesca de empaques (packers) y de tubería de producción ; tubing) aprisionados, puede resultar ser muy costosos e incluso podría derivar en el abandono del pozo, antes de completar su vida útil. Además, se requiere estabilidad frente a la temperatura, especialmente en los pozos profundos y calientes. • Limpios y filtrados. Algunos fluidos tienen grandes cantidades de partículas sólidas en suspensión, que pueden resultar muy nocivas para la formación en producción (finos y limos), además de ser abrasivos para el equipo (arena y metales). Otros poseen pequeñas cantidades de sólidos, pero que pueden provocar taponamientos. Los mejores fluidos son los claros, filtrados o limpios, y tienen pocos o ningún sólido. En general, se considera que los fluidos que se filtran a 2 - 4 micrones, o a 10 - 20 NTUs minimizan el daño de la formación, dando lugar a niveles más altos de producción. (NTU = UNT (Unidad Nacional de Turbidez, medida de la claridad del fluido.)

CAPITULO IX.indd 207

Cap. 9

Fluidos 207

Problemas de contaminación Algunos fluidos que son efectivos para las operaciones normales pueden a menudo resultar incompatibles con las mezclas de cemento o ácidos. En estos casos, puede ser necesario utilizar un espaciador de fluido para separarlos. Algunos líquidos, sólidos, aditivos químicos y hasta el fluido mismo pueden provocar problemas ambientales. Algunas veces puede ser necesario reemplazarlos por un producto menos eficaz y/o más costoso que no dañe tanto la vida marina o el ambiente.

Función y propósito Las funciones generales de los fluidos para actividades de re-acondicionamiento, tales como reparación y terminaciones, son completamente estándar. Los fluidos son muy importantes para el éxito de la mayoría de las tareas de re-acondicionamiento; además, no deben dañar la formación en producción, ni poner en peligro el equipo, el personal o el medio ambiente. Es fundamental que los fluidos se apliquen y controlen en forma adecuada. los fluidos utilizados en tareas de reParación y terminación varían en cuanto al Peso y van desde baja densidad (gas) a alta densidad (líquidos). las funciones básicas son: • Transporte de materiales. • Suspensión de materiales necesarios y de deshecho cuando se detiene la circulación. • Control de la presión. • Enfriamiento y lubricación. • Provisión de energía hidráulica. • Brindar un medio adecuado para los registros eléctricos (perfilaje) y cañoneo

• Los fluidos utilizados en la reparación de pozos debe tener las propiedades adecuadas al tipo de labor

(baleo,punzado). • Permitir la introducción del equipamiento al pozo en tiempo razonable y seguro. • No dañar la formación en producción. • No dañar el equipo en el pozo. • No dañar el equipamiento de superficie. • No afectar al personal ni al medio ambiente.

Transporte de materiales Para llevar a cabo distintas operaciones, es importante hacer circular materiales, tanto dentro, como fuera del pozo. Algunos materiales se agregan con un objetivo, mientras

06/05/11 21:20


Cap. 9

208 Fluidos

que otros, que pueden ser perjudiciales, es necesario sacarlos para mantener el pozo limpio. Los materiales potencialmente dañinos e indeseables que pueden circular desde el pozo son los siguientes: cemento, fluidos corrosivos, recortes, escombros, gravas, gas, metales, lodo antiguo contaminado, plásticos, arena, cemento húmedo sin usar y otros elementos indeseables en el pozo. Del mismo modo, resulta necesario hacer circular material beneficioso, tal como: ácido, cemento, tapón viscoso, plástico, grava, arena de fractura, selladores y otros fluidos dentro del pozo. La acumulación de material a lo largo de las paredes del pozo puede causar muchos inconvenientes, tales como: aprisionamiento o falla de la tubería de producción, formación de tapones o empaquetamiento de la herramienta, aumento de la contra torsión (torque) y arrastre, pérdida de circulación, relleno, taponamiento de baleo o punzado y de la formación y desgaste excesivo del equipo.

Suspensión de materiales cuando se detiene la circulación Decir que un fluido tiene una gelificación de alta resistencia implica que tiene capacidad de suspensión cuando la circulación se detiene. La estructura gelatinosa resiste la sumersión de sólidos y recortes hasta que se reinicie la circulación. Así se reduce la cantidad de relleno, y minimiza el aprisionamiento de herramientas, tuberías y cables de acero, como consecuencia de la caída de los sólidos debido a la fuerza de gravedad. Sin embargo, en las operaciones de re-acondicionamiento, la mayor parte de la remoción de desechos puede realizarse por circulación inversa, a mayor velocidad y en menor tiempo. Suele ocurrir que en

CAPITULO IX.indd 208

algunos casos la característica de suspensión conspire contra la buena práctica de operación de reparación debido a que una alta capacidad de suspensión puede no ser necesaria, y debido a que cuanto mayor sea la resistencia del gel, mayores serán las posibilidades de generar presiones de pistoneo y compresión. En caso que los desechos resultaran demasiado pesados para circular (por ejemplo, recortes de metal) hacia arriba por la barra de sondeo, se puede usar una cesta de pesca con circulación normal.

Control de presión Se debe tener en cuenta que podríamos estar expuestos a una presión de formación en cualquier instancia de las actividades de reacondicionamiento. Existen algunas situaciones en las que el trabajo se lleva a cabo en un pozo vivo, bajo presión. Sin embargo, en la mayoría de los casos, se exige ahogar el pozo. Por lo tanto, se procura balancear o sobre-balancear la presión de formación para evitar el flujo del pozo. Esto se logra a través de la presión hidrostática del fluido en el pozo. Los fluidos pueden ajustarse o densificarse todo lo que sea necesario para lograr una condición balanceada. Un fluido demasiado sobre-balanceado podría generar una pérdida y dañar la formación.

Enfriamiento y lubricación A medida que el trépano (broca, mecha, fresa, bit) y la barra de sondeo rotan en el pozo, se generan temperaturas muy elevadas. El fluido debe absorber el calor para enfriar el conjunto y prolongar la vida de la broca (trépano, mecha, fresa bit), y así evitar que el calor debilite o dañe la columna. El fluido también sirve para lubricar el metal

al entrar en contacto con el pozo y así evitar calor excesivo, desgaste y fallas.

Provisión de energía hidráulica Muchas de las actividades especiales y de rutina realizadas durante las operaciones de re-acondicionamiento requieren de la aplicación de presión en la boca del pozo y su transmisión a través del fluido pozo abajo. Otras situaciones requieren un fluido circulante y velocidad de circulación, que se obtienen gracias al uso adecuado de los fluidos y de las bombas del equipo.

Brindar un medio adecuado para las herrmiantas de cable, registros eléctricos y cañoneo (PUNZADO, BALEO) Gran parte de la actividad asociada con la mayoría de las operaciones de re-acondicionamiento se realizan con cables o wire line. En este caso, el fluido adquiere una importancia fundamental para lograr una operación sin pérdida de tiempo del equipo, que incluye: cañones, perfiles eléctricos de pozo entubado, tapones y empaques (packers), como también para operar con niples de alojamiento.

Permitir la introducción del equipamiento al pozo en tiempo razonable y seguro Si el fluido no se encuentra en perfectas condiciones o resulta demasiado espeso y viscoso, se pueden generar problemas de compresión y pistoneo, así como daños a la formación. También en el caso de un fluido demasiado denso puede haber problemas de circulación.

06/05/11 21:20


No dañar las formaciones en producción Es fundamental que el fluido utilizado no provoque daño permanente a la zona productiva cuando libera limos o finos, cieno, gomas o resinas. El agua dulce puede producir una emulsión bloqueante del flujo en algunas formaciones gasífero-petrolíferas. Los fluidos con alto filtrado de agua pueden dañar formaciones sensibles (skin damage), produciendo así una disminución de la productividad. Del mismo modo, estos fluidos no deberían alterar la humectabilidad del reservorio de arena o roca. Los caudales de flujos elevados pueden provocar la erosión del pozo.

No dañar el equipamiento del pozo Los fluidos que se dejan en el pozo, tales como los de empaque, merecen un tratamiento especial. Deben ser no-corrosivos y no tender a decantar. La vida estimada de un pozo, en general, determina los tipos de fluido y aditivos que se van a mezclar y dejar en el pozo. Durante las tareas de reparación, el fluido de empaque puede alterarse, diluirse o reemplazarse. Se debe tratar el fluido en forma adecuada; caso contrario, puede tornarse corrosivo. Esta situación puede poner en peligro la vida esperada de aislamiento y el equipamiento.

No dañar el equipo de superficie Los fluidos corrosivos puede provocar fallas de aislamiento en muchos de los equipos de superficie. Además, en el corto plazo, los fluidos cargados de arena pueden resultar muy abrasivos, erosionar y perforar válvulas,

CAPITULO IX.indd 209

Cap. 9

Fluidos 209

elementos de pistoneo y otro tipo de equipamiento, si ésta no es eliminada en la superficie.

Tipos comunes de fluído

No afectar al personal ni al medio ambiente

En la mayoría de las áreas productoras, el petróleo es abundante y su uso, económico. En general, es no-corrosivo y no provoca hinchamiento de las arcillas en la zona productora. Es liviano, (~ 7 ppg (839 g/l)) lo que resulta excelente para utilizar en el caso de pozos de petróleo de baja presión. Características a tomar en cuenta en el caso de utilizar petróleo:

A menudo, los fluidos que se utilizan en las reparaciones pueden resultar muy peligrosos para el personal. Ácidos, cáusticos, bromuros, algunos cloruros y otros productos químicos, pueden causar serias quemaduras. Estos fluidos también pueden ser tóxicos y provocar además problemas respiratorios y visuales. La precaución y equipo de protección personal adecuadas no pueden faltar en el momento de manipular y mezclar estos productos químicos. El medio ambiente es uno de los recursos más preciados. Tanto los fluidos utilizados en el pozo como los que éste produce pueden dañarlo. Hay una creciente preocupación relacionada con los derrames, la forma de darlos a conocer, el transporte seguro y la eliminación adecuada de los fluidos del equipo.

Temperatura La densidad, las propiedades reológicas del fluido de re-acondicionamiento y la eficacia de los distintos aditivos, se ven afectadas por la temperatura. Las temperaturas en el subsuelo son un tema de gran preocupación. La densidad efectiva de muchos fluidos de re-acondicionamiento disminuye con la temperatura, característica que debe tomarse en cuenta para su diseño. No se debe escatimar esfuerzos para determinar las temperaturas del subsuelo. Asimismo, se deben conocer las temperaturas de salida del flujo del pozo y en los tanques para tener información suficiente que permita prevenir un problema potencial.

• PETRÓLEO

• Puede contener ceras, partículas finas de arena, sólidos o asfaltos. • Puede ser corrosivo si hay presentes H2S o CO2. • Puede ser demasiado liviano para contener la presión del pozo en algunas áreas y demasiado pesado en otras. • Es inflamable y muy resbaladizo, especialmente si se saca una tubería tapada llena. • Al derramarse, contamina. • Puede no ser compatible con el petróleo del reservorio si proviene de otra parte. ��� Nunca debe utilizarse en un pozo de gas. Algunas veces se utiliza gasoil (Diesel Oil) y kerosén. Ambos son costosos y pueden ser peligrosos. Sin embargo, son muy limpios y no-corrosivos. Debe haber siempre equipos adecuados para extinguir fuego, en lugares de fácil acceso, y las dotaciones del equipo deberán estar bien entrenadas en su empleo.

• Fluídos base petróleo (Emulsiones de petróleo en agua y de agua e petróleo) La emulsión de fluido más común es petróleo en agua. En esta emulsión, el petróleo constituye la fase dispersa y aparece en for-

06/05/11 21:20


Cap. 9

210 Fluidos

ma de pequeñas gotitas. La fase base puede consistir en un fluido de agua dulce o salada. La estabilidad depende de la presencia de uno o más agentes emulsificadores (almidón, jabón y coloides orgánicos). Se considera satisfactorio el gasoil para usar en la fase dispersa. La ventaja del gasoil en la reparación de un pozo es que resulta menos dañino para la formación en producción. La inversa de una emulsión de petróleo en agua es una emulsión de agua en petróleo. En el caso de una emulsión de agua en petróleo, el agua constituye la fase dispersa y el petróleo es la fase base. Los filtrados (niveles de pérdida de fluido) son bajos y, por lo general, es petróleo. Esta mezcla es muy inestable arriba de los 200° F (93° C). Si estas combinaciones resultaran cargadas de sólidos, podrían provocar taponamiento en la formación.

• GAS El gas se puede utilizar en reservorios de baja presión de formación. Durante las operaciones con gas, el pozo queda controlado sólo por la contrapresión de superficie. El gas natural, que se obtiene fácilmente y resulta económico en algunos campos, es extremadamente inflamable. El gas nitrógeno es inerte y posee una serie de cualidades muy importantes. Químicamente, no provocara daño alguno a la formación, a los materiales metálicos o los sellos de goma. Querer quitar los desechos del pozo con gas puede ser problemático. Para obviar esto, se usa espuma mezclada por la empresa de servicios que suministra nitrógeno. Esta posee óptimas características, tanto para limpiar el pozo como para transporte de los

CAPITULO IX.indd 210

desechos.

• AGUA Los fluidos base agua incluyen: Agua dulce, salmueras (Brine) y lodos. • En estos últimos años, el agua dulce para actividades correctivas ha ido perdiendo relevancia en muchas áreas. El agua dulce puede hidratar arcillas y dañar formaciones en forma severa. En cambio, el agua con baja salinidad es abundante y económica. Normalmente, el agua necesita poco tratamiento. Sin embargo, hay que tener cuidado con el elevado nivel de sólidos asociado con algunas aguas. Si hubiera dudas con respecto a los sólidos presentes en agua, se deberá considerar la posibilidad de un filtrado. • Las salmueras son soluciones salinas que se utilizan comúnmente. La salmuera se obtiene y mezcla con facilidad. El costo suele ser bajo. No existe peligro de explosión o incendio; pero la salmuera puede, en algunas áreas, constituir un peligro para el medio ambiente. • Los lodos están formados por agua, arcillas y productos químicos, que se mezclan y para obtener varias propiedades. Los lodos tienen altos contenidos de sólidos y pueden dañar determinadas formaciones debido a la pérdida de agua y al bloqueo de los espacios porales. El costo de este fluido es relativamente barato y son fáciles de manejar y se puede trabajar casi todo el tiempo. Pueden controlar presiones altas, reservo-

rios de gas de alta permeabilidad- Algunas veces es necesario el uso de este fluido, cunado se tiene pérdida total de un fluido claro costoso. En una completacion dual, una de las zonas puede ser que admita fluido a una presión mas baja de lo necesario, para mantener el otro reservorio. La parte económica juega un papel muy importante en la decisión del uso de un determinado fluido. Lodo constituye un fluido de empaque muy pobre.

Densidad de salmueras Agregar sal a las soluciones aumenta la densidad y genera mayor presión hidrostática. Esto no debería aumentar al contenido de sólidos de la solución, ya que la sal extra se disuelve en la solución. El aumento de las concentraciones salinas inhibe la hidratación de la arcilla. En algunas áreas, sin embargo, las aguas salinas tenderán a aumentar el volumen de las arcillas. En tal caso, se puede utilizar calcio o potasio para prevenir el problema. Si se usara agua salina de purga asegurarse de que, durante el proceso de separación no se hayan agregado des-emulsionantes. En caso que hubiera sólidos, asegurarse de filtrar el agua. Salmueras simples como el cloruro de sodio (NaCl), cloruro de potasio (KCl), cloruro de calcio (CaCl2) y bromuro de calcio (CaBr2), entran en la categoría de baja densidad. El uso más común es el cloruro de potasio. Se puede aumentar la densidad de una salmuera simple agregando sal hasta alcanzar el punto de saturación a una temperatura dada. Salmueras multi-salinas (de dos o más sales) se pueden utilizar cuando se requieren

06/05/11 21:20


Cap. 9

Fluidos 211

mayores densidades. La relación de una sal con las otra(s) se debe controlar cuidadosamente. a continuación, se mencionan las distintas densidades de algunos fluidos:

* Algunos petróleos se sumergen en el agua.

Algunos compuestos (ácidos) pueden representar un serio problema de corrosión a densidades altas. Pueden corroer el equipamiento del pozo en corto tiempo. Hay que tratar de emplearlos el menor tiempo posible, desplazándolos totalmente del pozo. Los proveedores de salmueras y aditivos pueden suministrar tablas y gráficos sobre estos fluidos. Muchos de estos cuadros y gráficos también están reproducidos en manuales de petróleo y de empresas de servicios.

Cristalización La generación de cristales en cantidades comerciales, que realizan algunas industrias, constituye una gran ventaja para la humani-

CAPITULO IX.indd 211

dad. Sin embargo, la formación de cristales en un fluido puede constituir un verdadero peligro. Al mezclar un fluido, pueden utilizarse muchas combinaciones de sal y mineral para obtener el peso deseado de fluido en la forma más económica y segura. A menudo, la mezcla contiene todo el material que el agua pueda contener en forma disuelta a una temperatura determinada. Este punto generalmente se conoce como punto de saturación. Alcanzada la saturación, no se obtiene ningún peso adicional al agregar más material. Si se agrega material y si la temperatura se mantiene constante puede ocurrir que: 1) el material decante al fondo del tanque

o 2) que se produzca una cristalización. La cristalización presenta el aspecto de hielo en formación y, en general, la gente de campo la conoce como “congelamiento”. Si se redujera la temperatura del fluido en los tanques debido a un cambio en las condiciones climáticas u otras, la cristalización tendrá lugar, reduciendo no sólo la densidad del fluido, sino también su habilidad para ser bombeado. Para obtener información exacta, consultar las tablas sobre el fluido en uso. La temperatura afecta a soluciones diferentes de maneras diferentes; existen mezclas para invierno útiles para reducir el punto de congelamiento. A modo de ejemplo, el Cloruro de Sodio (NaCl) salmuera actúa de la siguiente manera:

06/05/11 21:20


Cap. 9

212 Fluidos

Variaciones en la proporción de sales que se mezclan o de cantidad de sales y de agua en las soluciones puede afectar el punto de cristalización de modo drástico. Por

lo tanto, no utilizar la información de los manuales de entrenamiento. Pedir tablas y gráficos reales a quien suministra el fluido de acuerdo a las características propias de

este en particular. Cuando los fluidos de re-acondicionamiento, que se describieron en esta sección, se utilizan en climas fríos, debe hacerse uso de serpentinas de vapor o de algún otro tipo de calefacción para los tanques. Se deberán cubrir con material aislante las líneas de conducción de fluido que estén al aire libre. Las mezclas de invierno reducen el punto de congelamiento; sin embargo, el costo por barril (m3 ) aumenta.

Fluídos a base de agua o convencionales Sin duda, este es el medio más antiguo. Se encuentran cargados de sólidos y, en muchos casos, pueden producir un daño importante a la formación. Su costo es bajo, son confiables y se manejan con facilidad la mayoría de las veces. Estos fluidos hacen que procedimientos tales como el control de la alta presión y de pozos de alta permeabilidad de gas resulten más simples. A veces, es necesario utilizarlos en zonas donde se producen pérdidas importantes de un fluido limpio, sin sólidos, pero muy costoso. En el caso de una terminación doble, una zona puede tomar fluido a una presión menor de lo necesario para poder mantener controlada la otra formación. La economía también puede ser un factor determinante en la selección de fluidos. Estos son poco eficaces como fluidos de empaque.

Fluido de empaque (Packer Fluid) Uno de los puntos más importantes en una reparación de pozo es, por lo general, el último paso antes de volver a poner en producción. Este paso consiste en desplazar el espacio entre el revestidor (casing) y la tubería de producción (TPR; tubing) con un

CAPITULO IX.indd 212

06/05/11 21:20


fluido que permanecerá en el área hasta que el pozo vuelva a repararse o se lo abandone. Las funciones principales de un fluido de empaque son: controlar la presión de la formación, e impedir el colapso del revestidor (casing) y el estallido (reventón) de la columna de producción. Un buen fluido de empaque no debe ser corrosivo, estable con el tiempo y temperatura, no debe permitir el decantamiento de sólidos sobre el empaque y debe ser económico. Además el fluido debe ser bombeable y permanecer bombeable y no debe dañar a los empacadores En los pozos más antiguos, el fluido de perforación se dejaba como fluido de empaque. Este procedimiento ha contraido trabajos de pesca costosos para la rehabilitación del pozo, debido a la separación, con el tiempo, la fase sólida de la fluida. La precipitación de sólidos produce sobre el empacador la formación de una especie de cemento. Cuando los lodos a base de cal, utilizados como fluidos de empaque, se exponen a temperatura reaccionan con las arcillas del lodo y pueden fijarse del mismo modo que el cemento. Estos problemas dieron lugar a la creación de muy buenos fluidos de empaque actualmente disponibles.

Colchones y tapones Los colchones o tapones se usan para resolver o controlar algunos problemas del pozo (como si fuesen tapones mecánicos). Los usos de los colchones y tapones son los siguientes: • Sellado de pérdidas del revestidor (casing). • Corrección del perfil de inyección en pozos de inyección de agua o pozos de deposición de desechos. • Eliminación de pérdida de circulación en are-

CAPITULO IX.indd 213

nas altamente permeables. • Escalonamiento del ácido durante la limpieza o estimulación del pozo. • Eliminación de los flujos de agua salada. • Colocación de tapones dentro de la tubería de producción (TPR; tubing) o las barras de sondeo de 1000 pies (304,8 m) o más de longitud, que puedan removerse con facilidad y manipularse con tubulares concéntricos (macaroni) o tubería flexible (coil tubing). • Estabilizar zonas de grava no consolidadas. • Sellado de fracturas • Bombeados adelante de la lechada de cemento, para evitar la pérdida de cementos de baja viscosidad hacia zonas de pérdida, mejorar las tareas de cementación. • Ahogar surgencias subterráneas (underground blowout).

Complementando lo anterior debemos mencionar que existen varios tipos de tapones o colchones blandos o bombeables. Consiste en cemento puro, fluido denso, base aceite, cemento/gasoil, bentonita/gasoil, cemento/bentonita, sílice/arcilla, polímeros, plásticos, ácidos u otros materiales de pérdida de circulación (obturantes), químicos para tapones y tratamientos. Estos compuestos a menudo se densifican y su viscosidad resulta relativamente alta. Pueden utilizarse retardadores o aceleradores, dependiendo de las temperaturas y del tiempo de bombeo. El uso de viscosificadores es también bastante común. En algunos casos, puede ser adecuado un tapón de efecto retardado y, si fuese necesario, puede también agregarse un ruptor de viscosidad para lograr un tapón de duración predecible, generalmente de uno a diez días. (Este proceso se cumple, con fa-

Cap. 9

Fluidos 213

cilidad, en tapones de polímero con el agregado de una enzima que, con el transcurso del tiempo, reduce las grandes moléculas de polisacáridos (azúcar) a polímeros de bajo peso molecular y azúcar simple.) Siempre que un tapón de polímero entre en contacto con una zona productora deberá contener algún retardador de viscosidad. Un caso típico sería el de un pozo productor de dos horizontes, donde una zona requiere cierta densidad para ahogarla y esa misma densidad produciría pérdida de circulación en la otra zona. Puede solucionarse dependiendo de las instalaciones mecánicas y posición de los packers, tubing, etc. posicionando un pequeño tapón frente a la zona débil. Agregar una cantidad suficiente de ruptor de viscosidad para disolver el tapón transcurrido cierto tiempo en caso que la zona débil deba volver a ponerse en producción en el futuro. Para operaciones comunes, las píldoras o tapones de 5 barriles (0,795m3), en general, resultan suficientes. Con frecuencia, uno o dos barriles (aprox. 158/317 litros) resultan adecuados. Los polímeros pueden utilizarse para obtener un tapón de tipo elastomerico en la columna de sondeo o tubing. Esto puede realizarse utilizando un polímero de fragüe rápido. El tubing o la barra de sondeo pueden llenarse desde la superficie con un polímero de goma resistente, que se densifica tanto como se desee. Una cañería concéntrica o “macaroni” puede bajarse a través de este tapón elástico y sacarse y rotar o reciprocar todo lo deseable. Una vez que se retire la columna, el agujero resultante se cierra solo. Se deben tomar las precauciones necesarias para evitar usar tapones que, al disolverse, forman agua o precipitados insolubles

06/05/11 21:20


Cap. 9

214 Fluidos

en ácido que podrían invadir la formación en producción. Se deben realizar pruebas piloto si se hace uso de los ruptores. Estos sistemas se deben mezclar con un embudo y agitar bien para asegurar una mezcla homogénea. Para ser eficaces, los tapones blandos deben bombearse hasta la posición correcta previamente determinada en el pozo. Realizar este paso correctamente requiere algunos cálculos.

Seguridad general para los fluídos Durante la mezcla de cualquier sistema de fluido, el personal deberá estar informado acerca de los peligros que implican el manipuleo y mezcla de las soluciones químicas. Como ya se dijo, algunas de estas substancias químicas pueden provocar quemaduras graves, pueden ser tóxicos para el hombre y el medio ambiente y también pueden causar problemas visuales y respiratorios. Ropa de protección, antiparras, guantes vinílicos o de goma, delantales, botas, etc. deberán utilizarse al manipular y mezclar substancias químicas. En el momento de mezclar estas subs