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Terminación y Mantenimiento de Pozos

1.- Terminacion y Mtto de Pozos Control de Pozos

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control de brotes y signos de alerta en un pozo petrolero

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Terminacin y Mantenimiento de PozosTemario

Unidad 1. Control de PozosUnidad 2. Principios de Terminacin de PozosUnidad 3. Determinacin de las fuerzas aplicadas y esfuerzos a .. la TPUnidad 4. Diseo de Aparejo de ProduccinUnidad 5. Diseo de Reparaciones Menores y MayoresUnidad 6. Estimulacin de PozosUnidad 7. Elaboracin de Programa de Terminacin de PozosUnidad 8. Desmantelamiento de Equipo de Perforacin.

METODOS DE CONTROL DE POZOS Control de Pozos

En los pozos petroleros, durante las etapas de Perforacion, terminacin y mantenimiento de los mismos, existe la posibilidad de que se origine un brote. Esto se debe al desbalance entre la presin de formacin y la presin hidrosttica del fluido de control.Si los brotes son detectados a tiempo, evitaremos daos industriales, ecolgicos o al personal.

La definicin de control de pozos es mantener la presin de formacin debajo de la presin ejercida por el gradiente hidrosttico generado por un fluido de control.

Brote

Es la entrada de fluidos provenientes de la formacin al pozo, generado por un desbalance entre la presin de formacin y la presin hidrosttica del fluido.

Descontrol

Se le llama descontrol al influjo o entrada de fluidos que no puede mantenerse a voluntad dado un problema en las conexiones superficiales de control o debido a una respuesta tarda o alguna tcnica mal empleadaFormaciones con presin normal

Son aquellas que se pueden controlar con densidades del agua salada. Las densidades del fluido requerido para controlar estas presiones es el equivalente a un gradiente de 0.100 a 0.108kg/cm2/m.

Formaciones con presin subnormal

Son aquellas que se pueden controla con una densidad menor que la del agua dulce, equivalente a un gradiente menor de 0.100kg/cm2/m.

Formaciones con presin anormal

Son aquellas en que la presin de formacin es mayor a la que se considera como presin normal. Las densidades de los fluidos requeridos para controlar estas presiones equivalen a gradientes hasta de 0.224kg/cm2/m.

Presin de sobrecarga

Es el peso de los materiales que se ejerce en un punto determinado en la profundidad de la tierra. Esta presin se debe al peso de las rocas junto con los fluidos que contienen. Las rocas dentro del subsuelo promedian de 2.116 a 2.64gr/cm3.

Presin de fractura

Es la presin a la cual se presenta una falla mecnica de una formacin, originando perdida del lodo hacia la misma, esta puede ser parcial o total.

Prueba de Goteo

Para determinar el gradiente de fractura de la formacin se realiza la prueba denominada de goteo, con la finalidad de proporcionar con bastante confianza el gradiente de fractura de la formacin, y as definir la mxima presin permisible en el pozo cuando ocurre un brote, densidad de lodo mxima a usarse y el asentamiento de las subsecuentes tuberas de revestimiento. La razn fundamental de la prueba de goteo es encontrar la presin a la cual la formacin inicia a admitir fluido de control sin provocar fracturamiento de la formacin. El resultado ser la suma de la presin ejercida por la columna hidrosttica del fluido empleado mas la presin del manmetro al re presionar.

Causas de los brotes

Durante las operaciones de Perforacion, se conserva una presin hidrosttica ligeramente mayor a la de la formacin. De esta forma se previenen el riesgo de que ocurra un brote. Sin embargo, en ocasiones la presin de formacin exceder la hidrosttica y ocurrir un brote, esto se puede originar por diversas causas:

Suabeo del pozo al sacar tuberaDensidad insuficiente del lodoPerdidas de circulacinContaminacin del lodo con gasLlenado insuficiente durante los viajes

Suabeo

El efecto de suabeo o sondeo se refiere a la accin que ejerce la sarta de perforacin dentro del pozo, cuando se mueve hacia arriba a una velocidad mayor que la del lodo. Esto origina que el efecto sea mucho mayor. Si esta reduccin de presin es lo suficientemente grande como para disminuir la presin hidrosttica efectiva a un valor por debajo del de la formacin, dar origen a un desequilibrio que causara un influjo.Densidad insuficiente

Los influjos causados por densidades insuficientes de lodo pudieran ser fciles de controlar con solo incrementar la densidad del lodo de perforacin, pero a continuacin se mencionan las razones por las cuales no es lo mas adecuado:

Se puede exceder el gradiente de fracturaSe incrementa el riesgo de pegaduras por presin diferencialSe reduce significativamente la velocidad de penetracin

Perdidas de circulacin

La prdida de circulacin es la reduccin o ausencia total de flujo de fluido por el espacio anular comprendido entre la formacin y la tubera de revestimiento, o entre la tubera de revestimiento y la tubera de produccin, cuando se bombea fluido en sentido descendente por la columna de perforacin o la TR.

Contaminacin del lodo con gas

Al perforar demasiado rpido, el gas contenido en los recortes se libera, ocasionando la reduccin en la densidad del lodo. Eso reduce la presin hidrosttica en el pozo, permitiendo que una cantidad considerable de gas entre al pozo. Llenado insuficiente durante los viajes

A medida que la tubera se saca del pozo, el nivel del lodo disminuye por el volumen que desplaza el acero en el interior del pozo. Conforme se extrae la tubera y el pozo no se llena con lodo, el nivel del mismo decrece y por consecuencia tambin la presin hidrosttica.

De acuerdo con las normas API-16D y API-RP59, al estar sacando la tubera, debe llenarse el espacio anular con lodo antes de que la PH de la columna de lodo acuse una disminucin de 5kg/cm2.

Indicadores de los brotes

Al momento de ocurrir un brote, el lodo es desplazado fuera del pozo. Los indicadores definidos de que el lodo est fluyendo del pozo son:

Aumento de volumen en presasAumento en el gasto de salidaFlujo del pozo sin circulacinDesplazamiento mayor de fluido que el calculado por viajeLos principales mtodos de control de pozos que mantienen una presin constante en el fondo del pozo son:

El mtodo del Perforador.El mtodo del Espere y Densifique (Del Ingeniero).El mtodo Concurrente.Estos mtodos tienen como objetivo aplicar una presin constante en el fondo del pozo, para desalojar el brote, hasta que se obtiene el control total sobre el mismo.Cada mtodo de control del pozo tienen sus propias ventajas y desventajas por lo que se recomienda identificarlas, a fin de aplicar el mtodo adecuado cuando se presente un brote en el pozo.

Al aplicar un mtodo de control de pozo se requiere contar con la informacin siguiente:Registro previo de informacinGasto de bombeo y presin reducidasRegistro de las presiones de cierre del pozoDensidad del fluido para obtener el control del pozoPresiones de circulacin al controlar al pozoRegistro del comportamiento de la presin y volmenes.

REGISTRO PREVIO DE INFORMACION

Esta informacin est referida a tener disponible y de inmediato:

Capacidad de desplazamiento de la bomba.Mxima presin de la bomba.Presin del conjunto de preventores.Volumen de las presas.Volumen correspondiente a las conexiones superficiales.Densidad del lodo actual.Densidad del lodo para obtener el control del pozo.Presin mxima permisible en el espacio anular.Densidad equivalente a la prueba de goteo.Profundidad de la zapata.Geometra de la sarta.Geometra del pozo.Profundidad de la zona de brote.GASTOS DE BOMBEO Y PRESION REDUCIDAEste dato importante estar registrado en la bitcora y ahora se emplea y est referido a la presin y gasto al circular a 1/3 o del rgimen normal.REGISTRO DE PRESIONES DE CIERRE DE POZODespus de haber cerrado el pozo se proceda a obtener las presiones estabilizadas de TP y TR; la primera nos permitir obtener la densidad de control y la presin para iniciar la circulacin del mismo y se har a travs de manmetros confiables y la presin en la TR nos permitir de manera rpida conocer qu tipo de fluido entr al pozo; salvo si ya es un rea conocida.DENSIDAD DEL FLUIDO PARA CONTROLAR POZOObtenida la presin estabilizada en TP podremos calcular la densidad del lodo para lograr el control del pozo. Este dato nos permitir seleccionar el mtodo ms adecuado.PRESIONES DE CIRCULACION AL CONTROLAR POZOPara determinar con propiedad si estamos o no controlando la presin de la formacin, tomaremos los datos de la presin reducida de circulacin (PRC) correcta y la presin de cierre estabilizada de la TP (PCTP). Se suman y representan la presin con la que iniciamos la circulacin de control del pozo. La presin final ser con la que llenamos la sarta y hasta que la nueva densidad llegue a la superficie.Estas presiones sern corregidas por incremento en densidad si se aplican.REGISTRO DEL COMPORTAMIENTO DE LA PRESION-VOLUMENDurante la fase de llenado de la TP y desplazamiento del lodo en el espacio anular se deber llevar un registro de comportamiento de la presin y de los volmenes bombeados durante el control del pozo, ya que nos permitir llevar de la mano el control de la presin de la formacin; haciendo las adecuaciones mediante el estrangulador.

DESCRIPCION DE LOS METODOS

METODO DEL PERFORADOR

Se basa en el principio bsico de control, requiere de un ciclo de circulacin completo para que los fluidos invasores circulen fuera del espacio anular, utilizando el lodo con densidad original a un gasto y presin constante y un estrangulador ajustable.

El Mtodo del PERFORADOR se usa ampliamente por su relativa de aplicacin, ya que al detectar la presencia de un brote se toman medidas inmediatas para desalojarlo, tomando en cuenta las restricciones que se indican en la hoja de control de brotes.

Bsicamente el mtodo del perforador consiste en:

Circular el brote con fluido de densidad original, manteniendo constante la presin inicial de circulacin calculada y el gasto de control de la bomba durante el nmero de emboladas o tiempo necesario para que el fluido salga del pozo.Cerrar el pozo y densificar fluido.Circular con lodo de densidad de control hasta desalojar el fluido de densidad original.

La ventaja de este mtodo es el de circular el brote con suficiente rapidez evitando los efectos de la migracin del gas.

SECUENCIA DEL METODO DEL PERFORADOR EN DIAGRAMAS DE TUBO EN UEjemplo: brote de gas

La presin de la formacin supera a la presin hidrosttica del fluido de perforacin y se cierra el pozo; se registran presiones en ambas ramas.

PH=Densidad X Prof.= kg/cm2 10Con la presin inicial de circulacin calculada y con la misma densidad de fluido; se procede a circular el brote, observamos que la presin en la TR va aumentando a medida que el gas va hacia la superficie, durante este ciclo debe mantener la PIC constante para evitar mayor entrada de fluidos de la formacin.

El gas ha alcanzado la superficie, se registrara la mxima presin en la TR, hay que seguir manteniendo constante la presin inicial de circulacin (PIC).

Una vez que ha salido el gas, se cierra el pozo y se verifican presiones, si la operacin fue normal, las presiones en las dos ramas debern ser iguales. Esto confirma que no hay gas en el agujero.Se establece la circulacin con lodo de densidad de control y cuando el lodo de control est en la barrena se tendr en la TP el valor de la presin final de circulacin (PFC).

Si se tiene duda en lo que se hace, el pozo se cierra y se verifican presiones, observamos que la densidad calculada fue la correcta, en el espacio anular todava hay presin, ya que se tiene lodo de densidad original.A medida que el lodo de densidad de control viaja por el espacio anular, la presin en la TR va disminuyendo. Durante este proceso se debe mantener constante en TP el valor de la presin final de circulacin.

Una vez que el lodo de control alcanza la superficie, las presiones en ambas ramas debern ser 0 (cero).METODO DE DENSIFICAR Y ESPERAR Este mtodo (tambin llamado del Ingeniero) implica que estando el pozo cerrado se tenga que esperar mientras se prepara lodo con la densidad adecuada y equilibrar la presin hidrosttica con la presin de la formacin, as como recabar los datos necesarios y efectuar los clculos para llevar a cabo el control del pozo.DESCRIPCION DE LOS EVENTOS

Una vez que el lodo est preparado con la densidad de control y se comience a bombear a un gasto reducido de circulacin, la presin que se registre en la tubera de perforacin, slo al momento de igualarla en el espacio anular con la presin de cierre en tubera de revestimiento ( PCTR), ser similar a la inicial de circulacin (PIC).Al bombear lodo con la densidad de control a travs de la sarta de perforacin, se observar disminucin paulatina en la presin de la tubera de perforacin, hasta un valor llamado presin final de circulacin (PFC), que ser cuando la densidad de control llegue a la barrena. Entonces se observar que el abatimiento de presin en tubera de perforacin ser similar al calculado en la cdula de bombeo. Una vez que el lodo de control ha llegado a la barrena, la PFC deber mantenerse constantemente durante el viaje del lodo, con densidad de control a la superficie (ajustando el estrangulador).Cuando salga el lodo con densidad de control a la superficie, la presin en el espacio anular deber ser cero. Para observar si no hay flujo, se deber suspender el bombeo; si no lo hay, el pozo estar bajo control.

Cundo se haga presente el efecto de la expansin del gas cerca de la superficie, la declinacin en la presin de la tubera de revestimiento cesar y empezar a incrementarse hasta alcanzar su mxima presin, la cual ocurrir cuando la burbuja de gas llegue a la superficie. Durante la salida de la burbuja, se observar disminucin en la presin de la tubera de revestimiento, originada por la sbita expansin de la misma.Se recomienda cerrar ligeramente el estrangulador, ya que de esta forma no se permite la disminucin excesiva de presin en el espacio anular, puesto que se tendra un volumen equivalente a la capacidad de la tubera de perforacin con densidad original.A medida que se circula el lodo con densidad de control, la presin en la tubera de revestimiento continuar disminuyendo con menor rapidez hasta llegar casi a cero (cuando el lodo con densidad de control salga a la superficie), donde el estrangulador deber estar totalmente abierto y esta presin slo ser igual a las prdidas por friccin en las lneas y el mltiple estrangulacin.Si al haber circulado completamente el lodo de control y suspendido el bombeo, las presiones en las tuberas de perforacin y de revestimiento no son iguales a cero, se deber a alguna de las razones siguientes:La densidad de control no es la suficiente para controlar el pozo.Se tendr un brote adicional en el espacio anular, causado por permitir que la presin disminuyera al estar circulando el brote.Para comprobar que esta presin no es producida por fluidos entrampados cerca de la superficie, se deber purgar el pozo con una pequea cantidad de flujo que no exceda de medio barril; si con este purgado no se observa una disminucin de presin, se deber aumentar la densidad del lodo, para lo cual se debe tomar en cuenta las nuevas presiones de cierre registradas en las tuberas de perforacin y de revestimiento, circulando el brote en la forma ya indicada.

METODO CONCURRENTE

Cuando se utiliza este mtodo para controlar un brote, se inicia el brote con la Presin Inicial de circulacin y se empieza adicionar barita al sistema de lodos hasta alcanzar el peso de control. Lo anterior significa aumentar la densidad al fluido mientras se circula.El mtodo aplica un incremento gradual en el peso del lodo hasta que el brote es desalojado a la superficie, por lo cual requerir varias circulaciones hasta completar el control del pozo.

DESCRIPCION DE LOS EVENTOS

Su premisa consiste en que puede utilizarse una vez registradas las presiones de cierre.Adems puede aplicarse al tener calculadas las mximas presiones permisibles en el espacio anular (TR); resistencia al fracturamiento de la formacin y en las conexiones superficiales de control.Hay un mnimo retraso de tiempo para iniciar la circulacin. Es el mtodo preferido cuando el incremento a la densidad es elevado y requerido.Las condiciones de viscosidad y gelatinosidad del lodo pueden controlarse. Hay menor presin a la salida de la TR durante el control, en relacin al Mtodo del Perforador.Puede fcilmente relacionarse con el Mtodo de Densificar y Esperar. El nmero de circulaciones requeridas ser en funcin del aumento al peso del lodo, el volumen activo y las condiciones del fluido en el sistema; as como la capacidad de los accesorios y equipos de agitacin y mezclado.

DESVENTAJAS QUE AFECTAN SU APLICACIN

Los clculos requeridos para mantener la presin de fondo constante son ms complicados en relacin a los mtodos del Perforador y de Densificar y Esperar.Se requiere mayor tiempo de circulacin durante la etapa de control.La presin de superficie en la TR y la densidad equivalente del lodo, desde la zapata son elevados en relacin al mtodo de Densificar y Esperar.

EJEMPLO 1

En la figura se muestra el estado mecnico de un pozo con los datos siguientes:DIAMETRO DE LA BARRENA8 3/8 pg ( 3 TOBERAS DE 14/32 pg)HERRAMIENTA DE 6 1/2 pgLONGITUD 185 m ( D.I. = 2.812 pg)TP 5 pg HWLONGITUD 108 m ( D.I. = 3 pg)TP 5 pg XHLONGITUD 5,262 m ( D.I.= 4.276 pg)

PROFUNDIDAD DEL POZO 5,555 mPROF. ZAPATA DE TR 9 5/8 pg (CEMENTADA) 4,783 m (D.I. = 8.535 pg)DENSIDAD DEL LODO 1.70 gr/cm (14.16 lb/gal)PRESION REDUCIDA DE CIRCULACION (PRC) 84 kg/cm a 28 EPMPRESION DE CIERRE EN TP (PCTP) 18 kg/cmPRESION DE CIERRE EN TR (PCTR) 30 kg/cmINCREMENTO DE VOLUMEN EN PRESAS 20 bl = 3180 lt

Realizar lo conducente para circular el brote y restablecer el control del pozo. Las determinaciones debern incluir:Los clculos bsicos para el control de un broteLos clculos complementarios.

SOLUCIONES:Clculos bsicos para el control de un brote.Tiempo de desplazamiento en el interior de la sarta.

Factores de capacidad interior.Factor de Cap. = 0.5067 ( DI)TP 5 pg XH= 0.5067 x (4.276) = 9.26 lt/mTP 5 pg HW= 0.5067 x (3) = 4.56 lt/mHerramienta de 6 1/2 pg = 0.5067 x (2.812) = 4.00 lt/m

Volumen interiorVolumen interior de la tubera = Factor de cap. x Longitud de tuberaTP 5 pg XH = 9.26 lt/m x 5262 m = 48,726 ltTP 5 pg HW = 4.56 lt/m x 108 m= 492 lt

Herramienta de 6 1/2 pg = 4 lt/m x 185 m= 740 ltVOLUMEN TOTAL= 49,958 lt

CAPACIDAD DE LA BOMBA

Q= 0.0386 x L x DQ= 0.0386 x 12 x (6.5) = 19.57 lt/emb al 100% eficiencia volumtrica = 17.61 lt/emb al 90% de eficiencia volumtrica

Si la presin reducida (PRC) es 84 kg/ cm a 28 EPM el gasto de la bomba ser:17.61 lt/emb x 28 EPM = 493 lt/min = 130 gal/min = Gasto reducido (QR)El tiempo de desplazamiento en el interior de la sarta ser:

T de Desp= Vol. TP= 49,958 lts QR 493 lts/min

El nmero de emboladas para desplazar el volumen de la TP ser: Densidad de control:

DC = Do + Inc. Densidad

Por lo tanto:

DC = 1.70 + 0.03 = 1.73 gr/cm3 (14.41 lb/gal)

Presin inicial de circulacinPIC = PR + PCTPPIC = 84 + 18 = 102 kg/cm2 a 28 EPM

PIC = 102 kg/cm2Presin final de circulacin

PFC = 85 kg/cm2 = 1209 lb/pg a 28 EPMCALCULOS COMPLEMENTARIOS

Dfi= Do 10(PCTR-PCTP)= 1.70 10(30-18) Long. Burbuja 210

Dfi= Densidad de Fluido Invasor, en gr/cm3Do= Densidad del lodo original, en gr/cm3PCTR= Presin de Cierre en TR, en kg/cm2PCTP= Presin de Cierre en TP, en kg/cm2 FINHoja1TAMAOPRESIONGALONESGALONESDIAMETRO% PRESIONCAIDA DE PRESIONNOMINALDE TRABAJOPARAPARADEDURANTE ELEN ESPACIO ANULARpglb/pg2CERRARABRIRBARRENABOMBEO( PEA)7 1/6*30001.2pg7 1/650001.226,22,18 1/27 1/6100001.217 1/2, 14 3/410%10% PB)7 1/6150001.212, 9 1/2,1130003.38 1/2, 8 3/815%15%PB1150003.311100003.36 1/2, 5 7/820%20%PB11150005.5DIAMETROS MENORES13 5/830005.5(CASOS ESPECIALES)30%30%PB13 5/850005.513 5/8100005.5TIEMPOPRESIONES13 5/81500011.6MINUTOSKg / Cm 216 3/4300010.2TPTR16 3/4500010.21--16 3/410000122--18 3/41000024--20 3/430008.1--21 1/420008.1--21 3/4500030.921 3/41000026.5DATOS DE LA BOMBA26 3/4300010.5MarcaIDECO11*30007.6ModeloT - 1300 triplex simple accin11*50007.6Dimetro de la camisa6 1/2 pg11*100007.6Longitud de carrera12 pg11*150009Emboladas mximas130 EPM13 5/8*300010.9Presin de Operacin a28 emb/min = 84 kg/ cm213 5/8*500010.9Presin lmite de operacin228 kg/cm2 (3,242 lb/pg2)13 5/8*1000010.913 5/8*1500016.216 3/4*30001916 3/4*50001916 3/4*1000019.120 3/4*300014.918 3/4*1000024.718 3/4*15000

Hoja2

Hoja3

Inc. Dens. =PCTP x 10 = 18 x 10= 0.03 gr/cm

PROF

5,555

PFC = PR xDC= 84 x 1.73

Do

1.70

Long.

De burb. (m) = Incremento de volumen en presas

Capacidad del espacio anular