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ESCUELA MILITAR DE INGENIERA
MCAL. ANTONIO JOS DE SUCRE
BOLIVIA
PERFORACIN III
PERFORACIN BAJO BALANCE
YESENIA ANTONIA CARDONA ANTELO
SANTA CRUZ - 2013
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ESCUELA MILITAR DE INGENIERAMCAL. ANTONIO JOS DE
SUCREBOLIVIA
TRABAJO DE GRADO
PROPUESTA DE IMPLEMENTACIN DEL MTODO DEPERFORACIN CON COILED
TUBING EN LA PEA EN
SANTA CRUZ-BOLIVIA
YESENIA ANTONIA CARDONA ANTELO
MODALIDAD DE PROYECTO DEGRADO, REQUISITO PARA OPTARAL TTULO DE
LICENCIATURA ENINGENIERA PETROLERA
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NDICE
CAPTULO 1. GENERALIDADES
..............................................................................
1
1.1 INTRODUCCIN
.............................................................................................
1
1.2 OBJETIVOS
.....................................................................................................
1
CAPTULO 2. DESARROLLO DEL
TEMA.........................................................................
2
2.1 FPERFORACIN BAJO BALANCE
................................................................
3
2.2 POR QU PERFORAR BAJO BALANCE?
.................................................. 5
2.2.1 Aumento en la vida de la broca
.....................................................................
5
2.2.2 Reduccin de las prdidas de Circulacin
................................................... 5
2.2.3 Reduccin de las prdidas diferenciales
...................................................... 6
2.2.4 Reduccin del dao de formacin
................................................................
7
2.2.5 Produccin Temprana
....................................................................................
7
2.2.6 Reduccin de costos de estimulacin
.......................................................... 8
2.2.7 Mejor evaluacin de la formacin
.................................................................
8
2.3 LIMITACIONES A LA PERFORACIN BAJO BALANCE
.............................. 9
2.3.1 Inestabilidad de Pozo
.....................................................................................
9
2.3.2 Influjos de Agua
............................................................................................
10
2.3.3 Fuegos de Fondo
..........................................................................................
11
2.4 TCNICAS DE PERFORACIN BAJO BALANCE
....................................... 11
2.4.1 Fluidos de Perforacin Gaseosos
...............................................................
12
2.4.1.1 Recomendaciones, perforacin con fluido
gaseoso................................ 14
2.4.2 Fluidos de Perforacin de dos fases
.......................................................... 14
2.4.3 Niebla
.............................................................................................................
15
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ii
2.4.3.1 Caractersticas
.............................................................................................
16
2.4.3.2 Recomendaciones
.......................................................................................
16
2.4.4 Espuma
..........................................................................................................
17
2.4.4.1 Caractersticas
.............................................................................................
18
2.4.5 Fluidos Gasificados
......................................................................................
19
2.4.5.1 Caractersticas
.............................................................................................
20
2.5 DISEO DE POZO
.........................................................................................
21
2.5.1 Bombeo de fluido de baja densidad por la tubera de
perforacin .......... 21
2.5.2 Tubera Parsita
............................................................................................
22
2.5.3 Tubera Concntrica
.....................................................................................
24
2.5.4 Sistema de
Superficie...................................................................................
24
2.5.5 Sistema abierto
(TAS)...................................................................................
25
2.5.6 Sistemas Cerrados
.......................................................................................
27
2.6 EQUIPOS
.......................................................................................................
28
2.6.1 Compresores
.................................................................................................
28
2.6.2 Unidades de Nitrgeno
.................................................................................
29
2.6.2.1 Unidades Criognicas
.................................................................................
29
2.6.2.2 Filtros de membranas
.................................................................................
29
2.6.3 Preventoras
...................................................................................................
30
2.6.4 Cabezas rotatorias
........................................................................................
30
2.6.5 Chokes y manifolds
......................................................................................
31
2.6.6 Separadores de gas/lodo
.............................................................................
32
2.6.7 Skimmers
.......................................................................................................
33
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iii
2.6.8 Blooie Line
....................................................................................................
33
2.7 PLANEACIN DEL POZO
.............................................................................
34
2.7.1 Criterios de Seleccin
..................................................................................
35
2.8 SEGURIDAD EN PERFORACIN BAJO BALANCE
.................................... 35
2.8.1 Operaciones con gas Sulfuro de Hidrgeno
.............................................. 36
2.8.2 Quema de Gas
...............................................................................................
37
2.8.3 Separacin y almacenamiento
....................................................................
37
2.8.4 Interaccin con las facilidades existentes
................................................. 37
2.8.5 Comunicacin en el pozo
.............................................................................
37
2.8.6 Fuegos de Fondo
..........................................................................................
38
2.8.7 Perforacin con gas natural
........................................................................
39
2.8.8 Flujo en reversa
............................................................................................
39
2.8.9 Procedimientos de control de pozo
............................................................ 39
2.8.10 Equipos
.........................................................................................................
40
2.9 MEDIO AMBIENTE
........................................................................................
40
2.9.1 Contaminacin de la tierra y el
agua...........................................................
40
2.9.2 Polucin de aire
............................................................................................
41
2.9.3 Disposicin de aguas producidas
...............................................................
41
CAPTULO 3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
..................................... 42
3.1 CONCLUSIONES
...............................................................................................
43
3.2 RECOMENDACIONES
.......................................................................................
43
BIBLIOGRAFA
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iv
CAPITULO 1. GENERALIDADES
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1
1.1 INTRODUCCIN
Se propone la Perforacin Bajo Balance (UBD "Under balanced
Drilling") como
solucin para muchos problemas de perforacin en su industria. Se
puede aplicar
UBD en los yacimientos agotados y en los de baja productividad,
para ayudar a
eliminar los problemas de la perforacin horizontal, muchos
problemas normales de
perforacin pueden evitarse y hasta pueden conducir a una mejora
en el rendimiento
de la perforacin con una operacin de perforacin bajo
balance.
Para que sea efectiva la UBD, es necesario reducir la presin
hidrosttica del fluido
de la perforacin, para no daar la formacin durante la perforacin
y para eliminar
las probabilidades para que se presente un pegamiento
diferencial y prdida decirculacin.
Una ventaja ms de esta tecnologa es el aumento de taza de
penetracin en
formaciones difciles de perforar.
Los sistemas de lodo convencionales no eran capaces de realizar
esto ya que la ms
mnima presencia de lodo poda causar serios daos debido a la
invasin de fluido.
El dao causado durante las operaciones de perforacin, requera de
la estimulacin
para eliminar la capa superior. Muchas veces este proceso no
tena xito, dando
como resultado un pozo que no representa ganancias. Los
problemas de pegamiento
de la columna perforadora y la prdida de circulacin eran muy
comunes en estas
formaciones
1.2 OBJETIVOS
Definir Perforacin Bajo Balance.
Identificar cundo se utiliza este mtodo de Perforacin.
Determinar los lmites que existen para aplicar Perforacin Bajo
Balance.
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CAPTULO 2. DESARROLLO DEL TEMA
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3
2.1 PERFORACIN BAJO BALANCE
La perforacin de pozos de petrleo y gas, es comnmente llevada a
cabo con
tecnologas convencionales donde la broca rompe la formacin en el
fondo del pozo.
Para limpiar este y refrigerar la broca, se inyecta fluido de
perforacin a travs de latubera de perforacin y el flujo es
retornado a superficie por el espacio anular entre
la pared del pozo y la tubera.
Este fluido de perforacin tiene la funcin de estabilizar el
pozo, enfriar la broca y
controlar los fluidos producidos por la formacin. Estos fluidos
son controlados
mantenindolos en la formacin con la presin ejercida por la
columna hidrosttica
del fluido de perforacin en el espacio anular. Si la presin de
la formacin y la
columna hidrosttica son iguales, el pozo es perforado en un
estado balanceadoy
ningn fluido se mueve hacia o desde la formacin.
Pero generalmente, los programas de perforacin son diseados para
asegurar que
la presin de la columna hidrosttica sobre la formacin sea mayor
que la presin de
poro durante todas las etapas de perforacin. Esta situacin es
denominada
perforacin Sobre Balance y previene que cualquier fluido de la
formacin fluya
hacia el pozo.
Como la presin sobre la cara de formacin es mayor que la presin
de poro, arte del
fluido de perforacin es empujado hacia los poros de la roca por
lo que diversos
materiales y qumicos son usados en el fluido de perforacin para
formar una capa
impermeable o Torta de Lodo sobre la pared del pozo para
restringir el flujo.
La perforacin Bajo Balance es definida cuando la presin del
fluido de perforacin
es intencionalmente mantenida por debajo de la presin de poro de
la formacin en
la seccin abierta del pozo. Luego los fluidos de la formacin,
fluirn hacia el espacio
anular cuando una formacin permeable sea perforada, esto tambin
es conocido
como Perforacin con Flujo.
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4
FIGURA 2.1 Perforacin Bajo Balance
Para llevar a cabo un proyecto de perforacin Bajo Balance, es
necesario disponer
de equipo y personal especializado para controlar los flujos de
las formaciones
productoras durante la perforacin. Sin embargo, la perforacin
Bajo Balance ofrece
substanciales beneficios sobre las tcnicas de perforacin
convencionales. Esto
incluye:
Reduccin del Dao de Formacin.
Mejor evaluacin de la formacin.
Incremento en la productividad del pozo.
Los trabajos primarios de estimulacin pueden ser reducidos o
eliminados
completamente.
Reduccin de las prdidas de circulacin.
Evita pegas diferenciales.
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5
Reduce costos de fluidos de perforacin.
Incremento de ROP.
Incremento en la vida de la broca.
Reduce CostosAumento de productividad.
El logro de cualquiera de estos beneficios est controlado por
las propiedades de
la formacin objetivo y las rocas subyacentes y por las
caractersticas especficas
del pozo a perforar.
2.2 POR QUE PERFORAR BAJO BALANCE?
El mayor beneficio de la perforacin Bajo Balance es que puede
incrementar el Valor
Presente Neto del Proyecto de perforacin. Este beneficio puede
ser generado por
diversos factores:
2.2.1 Aumento en la vida de la broca
La vida de la broca es incrementada en pozos perforados Bajo
Balance y con fluidos
livianos de perforacin en vez de lodos convencionales.
La perforacin Bajo Balance incremental la presin diferencial
sobre la cara de laformacin que est siendo perforada disminuyendo
la resistencia aparente de la
roca. Por lo tanto, se puede utilizar menos peso sobre la broca
para incrementar la
eficiencia de perforacin con menos trabajo realizado por la
broca en s. Esto genera
un mayor tiempo de la broca en el pozo.
Adicionalmente, al perforar con aire o niebla se genera un
efecto Venturi en las
boquillas que pueden reducir la temperatura por debajo de 0C
debido a la expansin
del gas, generando excelentes resultados para la refrigeracin de
la broca.
2.2.2Reduccin de las prdidas de Circulacin
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Al perforar una formacin con baja presin y grandes gargantas de
poro, fracturas o
cavernas, se puede originar una situacin de prdidas de
circulacin cuando el fluido
de perforacin fluye hacia la formacin en vez de retornar a
superficie.
Las prdidas de circulacin pueden llegar a ser muy costosas
debido al tiemporequerido para reemplazar el fluido, qumicos y
aditivos perdidos antes de que se
pueda establecer nuevamente circulacin.
Al perforar Bajo Balance, se disminuyen las prdidas de
circulacin debido a la
mnima presin diferencial entre la columna hidrosttica del pozo
contra la presin de
la formacin.
Sin embargo, estas prdidas de circulacin tambin pueden ocurrir
durante la
perforacin Bajo Balance ocasionadas por cambios en la geometra
de las fracturas o
de presiones.
Es tambin posible que debido a las presiones capilares algo del
fluido de
perforacin se pierda en la formacin. Sin embargo, esto ocurre a
tan pequea
escala que este fenmeno es indetectable para los volmenes de
fluido que se
manejan en perforacin.
2.2.3 Reduccin de las prdidas diferenciales
Durante la perforacin Sobre Balance de una formacin permeable,
la presin
diferencial entre la columna hidrosttica y la presin de poro,
forma una torta de
lodo en la pared. La pega diferencial ocurre cuando la tubera de
perforacin se
incrusta dentro de la torta y debido al rea, se genera una gran
presin diferencial
que es aplicada sobre la tubera hasta el punto que llega a ser
mayor que la
capacidad de tensin.
Durante la perforacin Bajo Balance, la pega diferencial se
elimina pues no se forma
torta de lodo.
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2.2.4 Reduccin del dao de formacin
Uno de los ms peligrosos daos de formacin es el causado por la
invasin de lodo
o filtrado de lodo en la formacin. Esto causa severas
reducciones en la
permeabilidad en la zona vecina al pozo (Skin Damage).
Este dao puede afectar la evaluacin inicial de un yacimiento
comercial calificando
como no comercial.
Esta invasin de fluidos es causada por la presin diferencial del
pozo hacia la
formacin, que empuja el lodo dentro de los poros generando el
bloqueo y
diminucin de permeabilidad.
Durante la perforacin Bajo Balance, esta presin diferencial
desde el pozo hacia la
formacin es reducida o invertida, eliminando el factor de dao de
formacin a un
valor mnimo.
Sin embargo, algunas veces, se presentan transientes de presin
sobre balance
durante la perforacin debido a conexiones de tubera o falta de
control en las
presiones de circulacin o influjos de fluidos. Todos estos
problemas se pueden
resolver con un adecuado diseo, control y supervisin del
pozo.
2.2.5 Produccin Temprana
Durante la perforacin Bajo Balance, la produccin de crudo y gas
se presenta en
superficie tan pronto como una zona de inters con hidrocarburos
es perforada.
Es necesario equipo y personal adicional especializado para el
manejo de estos
hidrocarburos, que pueden ser comercializados luego de su
tratamiento. Algunos
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pozos Bajo Balance han vendido suficiente crudo durante su
perforacin para pagar
por el valor del pozo.
2.2.6 Reduccin de costos de estimulacin
Luego de perforar un pozo con mtodos convencionales de Sobre
Balance, se deben
realizar operaciones de estimulacin para reducir el dao de
formacin usando
generalmente mtodos como la acidificacin, inyeccin de
surfactantes o el
fracturamiento hidrulico.
Todos estos procedimientos generan incrementos en el costo final
del pozo
disminuyendo su rentabilidad en un intento por conectar la zona
no daada con el
pozo.
Al reducir el dao de formacin con la perforacin bajo balance, se
reducen
considerablemente los costos de futuras estimulaciones.
2.2.7 Mejor evaluacin de la formacin
Algunas veces la perforacin convencional sobre balance, oculta
la presencia de
formaciones productoras debido a su baja presin y por lo tanto
son clasificadas
como zonas de prdida de circulacin.
La perforacin Bajo Balance, mejora la deteccin de estos
intervalos donde la
produccin de aceite puede ser registrada en superficie tan
pronto como son
perforados.
Los fluidos producidos como aceite y gas combinados con un
registro de Mud
Logging adecuando y los parmetros de perforacin, son una
herramienta poderosa
para indicar las potenciales yacimientos productores tan pronto
como son perforados.
Al contrario de la perforacin Sobre Balance convencional en
donde la presin
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restringe estos flujos y el operador tiene que esperar hasta una
prueba DST o los
registros elctricos para confirmar estas zonas.
Tambin es posible medir la productividad del pozo durante la
perforacin
deteniendo la circulacin y permitiendo que el pozo fluya para
hacer las medicionesnecesarias.
2.3 LIMITACIONES A LA PERFORACION BAJO BALANCE
Las limitaciones e impedimentos para realizar una perforacin
bajo balance son
principalmente tcnicos o econmicos.
Las razones para no perforar bajo balance se centran en
inestabilidad de pozo,
influjos de agua, fuegos de fondo, perforacin direccional y
excesiva produccin de
hidrocarburos.
2.3.1 Inestabilidad del Pozo
La inestabilidad del pozo es generada por dos factores: qumicos
y mecnicos.
Los factores mecnicos son incrementados durante la perforacin
Bajo Balance
debido a que la formacin se somete a mayor estrs especialmente
sobre la pared
del pozo. Este estrs es liberado en forma de inestabilidad que
puede terminar en
obstruir la tubera de perforacin debido a los fragmentos de roca
desprendidos y
que no pueden ser levantados a superficie por el fluido de
perforacin.
La inestabilidad del pozo por factores qumicos puede ocurrir
cuando se perfora Bajo
Balance una formacin sensitiva al agua, luego se perfora una
formacin productorade agua que logra que la formacin sensitiva ms
arriba se torne inestable.
Adicionalmente, los fluidos de perforacin como niebla, espuma o
fluidos aireados
pueden tener componentes que no sean compatibles con la formacin
perforada que
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terminara en una situacin de hueco inestable. Estos fluidos
necesitan ser
diseados para ser compatibles con la qumica de la roca.
2.3.2 Influjos de Agua
Los influjos de agua pueden detener la perforacin bajo balance
por varias razones:
Cuando se perfora con un fluido gaseoso, el agua de formacin
puede humedecer
los cortes perforados, causando que estos se aglomeren y
acumulen en la tubera de
perforacin, especialmente al tope de los collares hasta cerrar
el espacio anular.
La acumulacin de estos cortes es comnmente denominada Anillo de
Lodo, el cual
si no es detectado puede crecer hasta el punto que la tubera es
atrapada o si hay
gas natural mezclado con aire, se generara una explosin de fondo
debido al
incremento de presin, tambin se puede llegar hasta el punto de
fracturar la
formacin.
Paradjicamente, si se adiciona algo de agua al fluido gaseoso
con el cual se est
perforando, se puede controlar la formacin de Anillos de Lodo,
debido a que los
ripios al ser cortados, son saturados de agua inmediatamente
previniendo que se
adhieran unos a otros.
Por esta razn, es normal pasar de una operacin de perforacin con
aire seco a una
con niebla en caso de que halla un influjo de agua. Si se
adiciona jabn o algn
agente espumante, se pueden controlar influjos de agua de hasta
200 Bbl/Hr.
La estabilidad de la espuma se ve comprometida al presentarse
influjos de agua
salada. En ese caso, el pozo se llena de agua no desplazada
hasta que la presin de
circulacin de gas suba al lmite del equipo de superficie, en ese
punto es tiempo de
cambiar a lodo. Sin embargo, el mayor problema de los influjos
de agua es
econmico.
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Los influjos de agua tambin pueden ser controlados por lodo
aireado con ms
capacidad de ejercer una mayor densidad equivalente de
circulacin. El problema
surge cuando el agua se mezcla con el lodo cambiando la relacin
gas lquido y
surgen problemas de como calcular adecuadamente la presin de
fondo.
Tambin, en algunos casos es posible sellar las zonas productoras
de agua
bombeando qumicos que penetran en la formacin, reaccionan y la
bloquean.
2.3.3 Fuegos de Fondo
A fuegos de fondo es ms apropiado llamarlos explosiones de
fondo. Son
infrecuentes pero las consecuencias son espectaculares: los
collares de perforacin
y la broca pueden ser completamente derretidos.
Para que se inicie un fuego deben existir el oxidante (aire), el
combustible (Petrleo,
Diesel, Gas) y la ignicin (presin causada por un anillo de lodo
o una chispa).
Al formarse un anillo de lodo, se sigue bombeando aire que se
mezcla con el gas
producido y se incrementa la presin y, por consiguiente, la
temperatura hasta que la
mezcla alcanza el punto de ignicin. Muchas veces el fuego se
inicia y se sigue
bombeando aire desde superficie incrementando las
consecuencias.
Los fuegos de fondo pueden ser evitados usando fluidos de
perforacin no oxidantes
(aire) y cambindolos a gases como el gas natural o el nitrgeno.
Tambin se puede
cambiar de perforar con aire seco a niebla o espuma en donde el
aire disponible para
combustin est aislado en burbujas
2.4 TECNICAS DE PERFORACION BAJO BALANCE
Existen diferentes tcnicas disponibles para obtener las
condiciones de perforacin
Bajo Balance:
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Estas generalmente involucran un fluido de perforacin que
circula con una densidad
equivalente menor que la presin de poro de la formacin.
El fluido de perforacin puede ser gaseoso, lquido o una mezcla.
Si hay suficiente
gas en el fluido, este ser compresible. La perforacin bajo
balance no requiere lapresencia de un fluido compresible, un lquido
convencional puede ser usado para
obtener condiciones de Bajo Balance.
2.4.1 Fluidos de Perforacin Gaseosos
Probablemente el mtodo ms simple y viejo es la perforacin con
aire. Los
compresores bombean el aire hasta la Swivel y de ah el aire es
usado como fluido
de perforacin.
FIGURA2.2 Esquema Perforacin con Aire
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Adicionalmente, se requiere una cabeza rotatoria que provee un
sello de baja presin
sobre la tubera de perforacin y es colocada sobre las
preventoras del taladro para
evitar que el aire a gran velocidad suba a la mesa rotaria y por
lo contrario, sea
desviado hacia la lnea de flujo de salida, en donde el aire y
los slidos son
descargados.
En el extremo de la lnea de salida, se coloca una llama para
quemar cualquier gas
producido y una regadera con agua para evitar la formacin de
nubes de polvo.
Es posible el uso de nitrgeno, gas inerte, como fluido de
perforacin. Otros gases
inertes son por lo general ms costosos y el nitrgeno puede ser
adquirido en estado
criognico o puede ser generado en locacin con una unidad de
membranas.
Otra opcin es usar gas natural como fluido de perforacin. Esto
puede resultar ms
econmico que el uso del nitrgeno si el gas est disponible en el
campo. Muchas
veces el gas disponible tiene la presin necesaria y no son
necesario compresores
adicionales.
La presin de circulacin del gas y los cortes transportados estn
relacionados
directamente pues el peso de estos aumenta la presin de
inyeccin. Si la rata decirculacin es muy baja, los slidos se
acumularan y actuaran como un choke.
Caractersticas de la perforacin con fluido gaseoso:
Presin de circulacin: 100 - 350 PSI.
Altos volmenes de gas requeridos.
Se aplica a formaciones duras, consolidadas y abrasivas sin
fluidos como arenas
duras, conglomerados, basamento.
Altas velocidades anulares >= 3000 Ft/min.
La limpieza del pozo es obtenida gracias a las altas velocidades
anulares.
Es erosivo.
El tiempo de fondos arriba es corto.
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Los cortes en superficie se presentan como polvo. Es necesario
instalar rociadores
de agua al final de la lnea de flujo.
ECD casi 0.
BHP 0 Altos ROP
Si la formacin perforada tiene fluidos, estos sern
producidos.
El aire seco no desplaza el aire producido. En ese caso se
presentan problemas
de limpieza de pozo.
Buen mtodo para refrigerar la broca, temperaturas por debajo de
0C debido a la
expansin del gas.
Altas vibraciones en la sarta de perforacin.
El aire seco no produce tortas de lodo.
2.4.1.1 Recomendaciones, perforacin con fluido gaseoso
La cabina de Mud logging debe siempre buscar muestras hmedas
para cambiar
inmediatamente a perforacin con niebla.
Evitar circular por mucho tiempo en un solo punto, se puede
erosionar el pozo.
Si hay evidencias de problemas de limpieza de pozo, se debe
incrementar el
volumen de aire bombeado o cambiar a otro sistema.
Si hay algn influjo de agua, cambiar a perforacin con
niebla.
Se debe usar shock sub sobre la broca debido a las altas
vibraciones.
Las inspecciones de tubera deben ser ms frecuentes que con la
perforacin con
lodo.
Brocas triconicas de dientes o insertos son suficientes para
lograr altos ROP.
2.4.2 Fluidos de Perforacin de dos fases
Una forma de obtener cualquier densidad en un fluido de
perforacin es mezclar una
fase liquida con una gaseosa desde solo lquido a solo gas. Estos
fluidos pueden serclasificados como niebla, espuma o lodos
gasificados; De acuerdo con la estructura y
propiedades dependientes de las fracciones relativas de gas y
lquido a unas
determinadas condiciones de presin y temperatura.
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Descripcin Densidad(ppg)
Gas 0.01 - 0.1
Niebla 0.1 - 0.3
Espuma 0.3 - 3.54 / 3.5 - 6.95
con contrapresin
Fluido
gasificado
4.0 - 6.95
Lquido 6.95 - 19.0
2.4.3 Niebla
Si la fraccin en volumen de un lquido no viscoso es menos del
2.5 por ciento, el
lquido ser suspendido en pequeas gotas discretas dentro de una
fase gaseosa
continua formando un fluido de perforacin denominado Niebla.
Para formar la
niebla, se usa una pequea bomba triplex para inyectar fluido en
superficie a una
baja rata dentro del fluido gaseoso, este lquido es usualmente
agua, surfactante e
inhibidor de corrosin. Algunas veces se utilizan polmeros o
sales para inhibir la
reaccin del agua con capas sensibles de arcillolita.
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Ya que el lquido se encuentra disperso en pequeas gotas, no
afecta la reologa del
gas. Sin embargo, estas gotas si incrementan la presin de
circulacin del gas de
una manera anloga a la presencia de cortes en el espacio
anular.
2.4.3.1 Caractersticas
Se aplica cuando las muestras recolectadas aparecen hmedas
durante la
perforacin con solo gas.
Se requiere 20% o 30% de volumen adicional de gas.
Usado en formaciones duras y abrasivas con influjos de agua.
Presenta altas velocidades anulares, erosiona el pozo.
Puede manejar influjos de agua grandes hasta de 450 BBl/Hr. @
1000 .
Componentes:
Aire: Depende del tamao del pozo y profundidad.
Agua: 1015 BPH.
Surfactante (jabn): 3-5 GPH.
Inhibidor corrosin 0.52.0 GPH.
El tiempo de fondos arriba es corto.Se necesita una bomba
triplex pequea para bombear el agua. (7 - 15 GPM).
No necesita rociadores en superficie para controlar el polvo
pues las muestras
salen secas.
Bajo ECD ( 0.1 - 0.4 LPG)
Incrementa el ROP
Los fluidos de la formacin se van a producir.
2.4.3.2 Recomendaciones
Evitar largos periodos de circulacin en un solo punto para
evitar ensanchar el
pozo.
Se debe reciprocar la tubera mientras se circula
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Si el pozo no es limpiado correctamente, se debe incrementar el
volumen de aire
incrementar la concentracin de jabn y agua. De lo contrario se
debe cambiar a
otro sistema que requiera menos aire como espuma o un fluido
gasificado.
Monitorear constantemente la corrosin de la tubera.
2.4.4 Espuma
Para la perforacin con niebla, la fase continua es el gas, en el
caso de la espuma, la
fase continua pasa a ser el lquido con burbujas de gas dispersas
donde lquido y gas
se mueven juntas a una misma velocidad. El lquido usado en las
espumas es similar
al de la niebla y se inyecta a la corriente de gas dando un
volumen en fraccin de
2.5 a 25 por ciento.
FIGURA 2.3 Esquema para perforacin con niebla o espuma
Las espumas son descritas en funcin de calidad y de textura. La
calidad es la
fraccin en volumen de gas expresada como porcentaje a una
temperatura y presin
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dadas. Por ejemplo, una espuma con calidad de 90% es 90% gas y
10% lquido. La
textura describe la estructura de las burbujas dentro de la
espuma. Una espuma fina
tiene pequeas burbujas de gas, mientras que una espuma dispersa
tiene grandes
burbujas.
Las espumas tienen una alta viscosidad, permitiendo una
excelente capacidad de
transporte de cortes. La reologa es controlada por la fraccin de
volumen de lquido
a una presin determinada.
La viscosidad de las espumas ha sido estimada desde 115 cP a una
fraccin de
lquido de 2.5 por ciento, hasta 35 cP, a una fraccin de lquido
de 25 por ciento. En
algunas circunstancias se pueden adicionar viscosificantes al
fluido inyectado
formando una espuma rgida (Stiff Foam).
Para que los cortes sean eficientemente removidos del pozo, la
espuma debe
mantener sus condiciones de estabilidad y estructura hasta que
es descargada por la
lnea de superficie. Uno de los inconvenientes es la vida media
de la espuma en
superficie que puede ser considerable y su tratamiento costoso
debido a la cantidad
de qumico necesario para tratarla.
2.4.4.1 Caractersticas
Usada cuando el volumen de aire no es suficiente para perforar
con aire o niebla
en huecos grandes como de 26 y 17.5
La espuma usa menos aire que la perforacin con aire seco o con
niebla.
Para perforar un hueco de 26 con aire seco se necesitan de 6000
a 7000 SCFM,
mientras que con espuma se necesita solo 1,200 SCFM.
Se obtiene la mejor limpieza del pozo.
No es erosiva, bajas velocidades anulares.
La espuma puede manejar influjos de agua.
La presin de circulacin es de 200 a500 psi
La ECD de la espuma es ligeramente mayor que con niebla.
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La espuma Rgida tiene pequeas burbujas que no se rompen bajo
alta presin ni
temperatura.
Si la espuma se rompe en el anular, la limpieza de pozo pierde
toda eficiencia.
Componentes de la Espuma Rgida.
Volumen de aire: Depende del tamao del pozo y de la
profundidad.
Agua: 2050 GPM dependiendo del tamao del pozo.
Espumante: 1% en volumen del agua bombeada.
Inhibidor de corrosin: 0.1% en volumen del agua bombeada.
Polmero: Es usado para darle rigidez a la espuma, se adiciona
0.1% en volumen
del agua en el tanque de succin.
Rompedor de Espuma: Es adicionado al final de la lnea de retorno
o directamente
a la piscina.
Limitaciones de la espuma
Es recomendable detener el sistema si se inicia la produccin de
gas, ya que este se
entrampa en las burbujas y luego es liberado en la piscina
cuando la espuma se
rompe.
2.4.5 Fluidos Gasificados
Una vez que la fraccin de lquido exceda el 25% en volumen, la
estructura de la
espuma se rompe y las burbujas se comportan de una manera
independiente del
lquido movindose a velocidades diferentes. Cuando este tipo de
mezclas es usado
como fluido de perforacin, se denomina perforacin con fluido
gasificado, si el fluido
gaseoso es aire, se denomina lodo aireado.
Como fluido se pueden utilizar lodos, salmueras con o sin
viscosificantes, diesel o
hasta crudo.
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Para bombear la fase lquida, se utilizan las bombas de lodo y el
fluido se mezcla con
la fase en el stand pipe con la parte gaseosa que es
suministrada por compresores
adecuados para inyeccin de gas a alta presin.
Los retornos son desviados primero a un separador gas liquido,
el gas esdireccionado a un quemador y el lquido pasa al sistema
convencional de tratamiento
y remocin de slidos.
Si existe produccin de hidrocarburos, se pueden usar equipos
adicionales para
separar el crudo del fluido de perforacin.
2.4.5.1 Caractersticas
La densidad de la mezcla depende de la relacin de volmenes
bombeados de
gas y lquido. Ms gas bombeado baja la densidad.
La Densidad Equivalente de Circulacin es menor que la densidad
de solo la fase
lquida.
Las velocidades anulares son bajas cerca a la broca y altas
cerca de superficie
debido a la expansin del gas en el fluido.
Es usado comnmente para perforar zonas de inters o yacimientos
con presinnormal o depletados para eliminar el factor de dao.
Se tiene un mejor control de la densidad equivalente de
circulacin que con otros
sistemas, se pueden controlar rpidamente grandes influjos de
aceite o agua.
La presin de circulacin se ve limitada a la mxima presin de
inyeccin de gas
suministrada por el compresor (1750 PSI disponible en
Colombia).
Hay dos formas de perforar con fluidos gasificados:
Cerca de Balance La diferencia de presin entre la formacin y el
hueco es
mnima, de esta manera se controla el posible gas que pueda
producir la formacin.
El crudo se mezcla con el lodo y se debe mantener por debajo del
15%.
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Bajo Balance Se producen todos los fluidos de la formacin. Se
requiere equipo
especializado para controlar la produccin y manejar las
presiones en superficie.
FIGURA 2.4 Perforacin cerca de balance con lodo aereado
2.5 DISEO DE POZO
2.5.1 Bombeo de fluido de baja densidad por la tubera de
perforacin
Es posible obtener condiciones de bajo balance al bombear el
fluido de baja
densidad a travs de la tubera de perforacin. Este mtodo es rpido
y econmico,
permite utilizar tanto perforacin con un fluido gaseoso, niebla,
espuma o fluido
gasificado. Se puede utilizar tanto en operaciones de perforacin
de huecos de
superficie, zonas de inters en cerca o bajo balance con flujo de
hidrocarburos,
crudo, gas o agua en sistemas cerrados o abiertos.
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Tiene restricciones en el uso de herramientas de perforacin
direccional que utilizan
un fluido de perforacin no compresible para transmitir la
informacin a superficie.
Este sistema es similar a la perforacin convencional en donde se
usa un sistema de
lodo convencional y un inyector de aire, nitrgeno o gas natural
en el Stand -Pipe.Este sistema requiere solo cambios mnimos en el
diseo del pozo con nfasis en la
capacidad y presin de los compresores de gas, el equipo de
control de presin
necesario como el cabezal rotatorio, un separador de dos fases
para evacuar el
fluido gaseoso inyectado y el gas producido por la formacin
perforada.
Si el objetivo de la perforacin Bajo Balance es solo la zona
productora y el crudo
producido es minimizado, es posible perforarla exitosamente con
un costo mnimo
para el equipo de perforacin Bajo Balance.
FIGURA 2.5 Perforacin con fluido de baja densidad
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2.5.2 Tubera Parsita
Es posible generar el fluido aireado en el fondo del pozo en vez
de hacerlo en
superficie. Una de las tcnicas para lograrlo es colocar una
tubera parsita de
pequeo dimetro que es conectada al zapato del revestimiento
inmediatamentesuperior a la zona de inters.
FIGURA 2.5 Perforacin con tubera parsita
Al bombear gas, que puede ser aire, nitrgeno o gas natural, por
esta pequea
tubera, la densidad del fluido que est retornando por el espacio
anular se ve
reducida hasta alcanzar las condiciones de bajo balance
requeridas.
De esta forma, es posible utilizar las herramientas de
perforacin direccional
convencionales con pequeos ajustes.
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Presenta desventajas desde el punto de vista operacional, debido
a la dificultad de
manejar en la mesa rotaria el revestimiento y la pequea tubera
al tiempo usando
herramientas modificadas.
2.5.3 Tubera Concntrica
Es tambin posible aliviar la columna hidrosttica en el espacio
anular bombeando
un fluido gaseoso por un revestimiento concntrico no cementado y
que puede ser
retirado una vez terminada la operacin.
Resuelve los problemas tcnicos que se presentan al correr una
tubera parsita, se
pueden utilizar herramientas de perforacin convencionales con
pequeos ajustes,
pero reduce el dimetro del pozo a trabajar debido a una tubera
adicional que debe
ser corrida en el pozo. Se debe prestar atencin especial al
factor de limpieza de
pozo debido a los amplios espacios anulares que se presentan por
debajo de la
tubera concntrica.
2.5.4 Sistemas de Superficie
La principal diferencia entre las operaciones de perforacin
convencionales y la
perforacin Bajo Balance es el equipo adicional de superficie
requerido
La funcin principal de este equipo es desviar el flujo de los
hidrocarburos producidos
junto con el fluido de perforacin lejos de la mesa rotaria y
separar de una manera
segura el crudo, gas, fluido de perforacin y slidos que retornan
del pozo. De esta
manera, la perforacin bajo balance puede continuar de una manera
segura
una vez que la formacin productora es penetrada.
En muchos casos, se incorpora en el equipo de superficie un
estrangulador ajustable
(choke) en la lnea de retorno entre el pozo y el equipo de
separacin. Se utiliza para
generar una contra presin en el pozo y controlar de alguna
manera los fluidos
producidos, independientemente de la densidad del fluido de
perforacin.
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Se requiere un equipo para sellar el pozo con la tubera rotando
denominado cabezal
rotatorio o preventor anular rotatorio, el cual debe ser capaz
de mantener la presin
que ejerce el estrangulador en el pozo mientras la tubera est en
movimiento.
Esta tcnica provee la flexibilidad para controlar la presin del
pozo, factor que esmuy importante, durante la perforacin de arenas
poco consolidadas o formaciones
muy productivas, en donde es necesario restringir la presin
diferencial de bajo
balance a unos pocos cientos de PSI.
Luego del estrangulador, el sistema se puede diferenciar en
abierto o cerrado,
dependiendo del equipo de separacin sea abierto o no a la
atmsfera.
2.5.5 Sistema Abierto (TAS)
El sistema abierto es ms comnmente usado en la mayora de
aplicaciones en
perforacin Bajo Balance. Tambin se denomina Texas Atmospheric
System (TAS) y
es el mtodo ms econmico de producir y separar hidrocarburos
mientras se
perfora.
El fluido de perforacin preferido es la salmuera o el agua
producida debido a sus
facilidades de separacin del crudo para su posterior venta.
Una vez el flujo pasa por el estrangulador, se inyectan los
qumicos para controlar la
espuma y las emulsiones para pasar a un separador de gas que
enva el gas
producido e inyectado a un quemador.
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FIGURA 2.7 Sistema abierto para perforacin con flujo de
hidrocarburos
La mezcla de crudo y aceite pasa a un sistema de tanques de
separacin
denominado Skimmer system en donde el crudo es separado de la
salmuera y los
slidos por decantacin en diferentes compartimentos. La salmuera
es recirculada a
los tanques del taladro para ser bombeada nuevamente al pozo
mientras que losslidos son removidos usando equipos convencionales
de control de slidos.
Se debe realizar una prueba de emulsificantes en la mezcla sal
muera aceite para
formular el de emulsificante y antiespumante adecuado para
evitar problemas en el
posterior tratamiento de separacin del crudo.
El sistema de tanques de separacin aparenta ser un sistema
primitivo en
comparacin con el resto del equipo utilizado en Bajo Balance. La
clave est en el
control de slidos, pues la mayora de los equipos de produccin de
crudo no pueden
manejar los volmenes de slidos generados durante la perforacin.
Este sistema de
tanques de separacin est desarrollado para manejar estos slidos
y separar un
crudo limpio y disponible para la venta.
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Existen otros sistemas para separar el crudo y los slidos pero
el rango de precios es
mucho mayor, lo que no justifica su utilizacin.
2.5.6 Sistemas Cerrados
La complejidad de los sistemas de superficie est influenciada
por el tipo de fluido de
perforacin utilizado y la naturaleza y cantidad de los fluidos
hallados en las
formaciones perforadas.
Para perforar con solo aire en una formacin que contiene un poco
de gas, es tan
solo necesario instalar una lnea de retorno con un quemador
sobre la piscina.
Perforar en un yacimiento con baja relacin gas aceite es
adecuado trabajar con un
sistema de tanques de separacin (Skimmer tanks) abiertos.
En el otro extremo, un sistema cerrado con separador de 3 o 4
fases, usado con
salmuera nitrificada tiene que manejar cortes de perforacin,
aceite y gas producidos,
fluido de perforacin, nitrgeno y posiblemente H2S. Dichos
sistemas permiten que el
aceite sea recolectado para almacenamiento, el gas quemado y la
salmuera
recirculada al sistema de perforacin.
Los sistemas de separadores cerrados no son usados normalmente y
no se usan con
fluidos con aire para eliminar los peligros de explosin.
Estos sistemas son usados cuando se encuentra H2S o altos
contenidos de gas
durante la perforacin.
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El sistema cerrado puede llegar a costar de dos a cuatro veces
ms que el sistema
abierto debido a los requerimientos por equipo especializado y
personal para
operarlo.
FIGURA 2.7 Sistema Cerrado
2.6 Equipos
2.6.1 Compresores
Como su nombre lo indica, estos son el equipo necesario que
comprime el aire hasta
la presin requerida para circular el pozo. Generalmente se
utilizan dos etapas de
compresin, una primaria que produce altos volmenes de aire a
bajas presiones,
que alimenta a un booster en la segunda etapa encargado de
incrementar la presin.
Existen dos tipos principales de compresores, reciprocantes y de
rotacin. Los ms
usados como compresores primarios son de tornillo, mientras que
los Boosters son
generalmente reciprocantes o de pistn.
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2.6.2 Unidades de Nitrgeno
2.6.2.1 Unidades Criognicas
El nitrgeno es utilizado ampliamente para operaciones de
completamiento y
estimulacin de pozos. Para esas aplicaciones, el nitrgeno lquido
es transportado
en tanques criognicos para ser bombeado por una bomba de
desplazamiento
positivo a travs de un intercambiador de calor, donde la alta
temperatura de los
gases de escape del motor es usada para evaporar el nitrgeno
lquido. El uso de
esta tecnologa en operaciones en perforacin bajo balance es
generalmente costoso
debido a las altas ratas de inyeccin requeridas.
2.6.2.2 Filtros de Membranas
Es posible obtener Nitrgeno de manera ms econmica en la locacin
por medio de
los filtros de membranas los cuales estn compuestos por pequeos
tubos de
membrana de polister a travs de los cuales se hace circular
aire. El nitrgeno se
separa debido a las variaciones entre las ratas de permeabilidad
de las molculas de
oxgeno y nitrgeno.
Tericamente, solamente el nitrgeno fluir la longitud total del
tubo mientras el
oxgeno escapa por las paredes. Obviamente la pureza del nitrgeno
obtenida
depende del volumen de aire bombeado en la unidad, el cual es
por regla general el
doble de la capacidad de produccin de estas unidades de
nitrgeno. Por ejemplo si
Compresor de Aire, MI Air Drilling
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la unidad est diseada para producir 1,500 pies cbicos de
nitrgeno por minuto
(CFM), esta debe ser alimentada con 3,000 CFM de aire.
Debido a que estas unidades trabajan a baja presin, se conectan
generalmente
entre los compresores primarios y el booster.
2.6.3 Preventoras
En perforacin bajo balance, se utiliza el mismo ensamblaje de
preventoras con la
nica diferencia de la adicin de una cabeza rotatoria o una
preventora anular
rotatoria en la parte superior. Se prefieren los sistemas de 3
preventoras RAM y
una anular.
2.6.4 Cabezas rotatorias
La cabeza rotatoria es un elemento adicional colocado en la
parte superior de las
preventoras para desviar el flujo del pozo hacia la lnea de
salida, Blooie Line o
hacia el choke manifold.
Existen dos tipos de desviadores: las cabezas rotatorias,
diseadas para trabajos de
alta o baja presin en donde un elemento de caucho sella contra
la tubera gracias al
diseo en forma de cono que utiliza la presin en el anular para
aprisionar la goma
contra la tubera.
El otro tipo son las denominadas preventoras rotatorias, en
donde su diseo se basa
en una preventora anular con un sistema de rodamientos que
permiten que el
elemento sellante pueda girar libremente. Este tipo de diseo
puede soportar altas
presiones.
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2.6.5 Chokes y manifolds
El Choke Manifold se utiliza en operaciones de perforacin bajo
balance con flujo de
hidrocarburos y gas en superficie; este equipo es necesario para
mantener una
operacin segura ejerciendo una contra presin constante de los
fluidos de retorno.
De esta manera, se controlan los influjos de los fluidos de la
formacin hacia el
espacio anular y se mantiene la estabilidad del pozo. El choke
manifold debe ser
diseado de manera redundante con dos chokes y uniones con bridas
para poderrealizar reemplazos rpidos en caso de falla.
El choke es para uso exclusivo en operaciones con lodo
gasificado o espuma donde
la formacin fluye crudo y gas. En operaciones de perforacin con
aire o niebla, el
flujo es dirigido directamente a la Blooie Line o lnea de
retornos.
Cabeza Rotatoria
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2.6.6 Separadores de gas/Lodo
Se necesita implementar un separador de gas con base ajustable
en altura para
remover el gas atrapado en los fluidos que retornan del pozo y
al mismo tiempo
amortige la fuerza del fluido gasificado antes que alcance las
shakers. Otra de las
funciones del separador es evitar que la bomba de lodo resulte
inyectando fluido con
aire lo cual tiene consecuencias dainas sobre los equipos del
taladro. El Separador
debe estar diseado para manejar adecuadamente los picos de
produccin de gas y
de lquido.
Separador de Gas - Swaco
Choke Manifold
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2.6.7 Skimmers
El sistema de skimmers, es utilizado en la perforacin bajo
balance abierta, en dondese utilizan dos o tres tanques para
separar los slidos, el fluido de perforacin y el
crudo. En el primer tanque se encuentra un pequeo separador de
gas utilizado para
retirar los remanentes gaseosos de la corriente de entrada. El
flujo entra en este
primer tanque en donde los slidos son sedimentados para luego
ser retirados. El
proceso de separacin entre el crudo y el lodo se inicia en este
tanque tambin con
el uso de separadores ajustables. El lodo pasa al segundo tanque
en donde se
realiza una limpieza adicional para retornarlo al sistema de
lodos del taladro. El crudo
pasa al ltimo tanque para luego ser bombeado a los tanques de
almacenamiento.
2.6.8 Blooie line
En operaciones de perforacin con aire o con niebla, el flujo de
retorno es dirigido
directamente a la Blooie Line que descarga todos los cortes y
fluidos a una piscina.
Idealmente, la Blooie Line debe ser instalada a 45 de la
direccin de viento y debe
ser anclada firmemente para evitar cualquier movimiento. La
longitud recomendada
es de 100 hasta 300 pies de largo. El dimetro debe ser igual al
equivalente de la
seccin transversal del espacio anular del pozo para evitar
prdidas de presin o
deposicin de slidos en la lnea. Durante la perforacin con aire,
los slidos son
Tanques de Skimming
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expulsados en forma de polvo que debe ser controlado instalando
unas regaderas de
agua al final de la lnea.
2.7 PLANEACION DEL POZO
La parte ms importante durante la planeacin de un pozo a
perforar Bajo Balance
es la SELECCION DEL CANDIDATO.
El primer paso en la seleccin de un candidato es clasificar la
operacin dentro de
una categora de operaciones basado en la cantidad de informacin
disponible; las
categoras son:
Pozos Exploratorios
Pozos de Avanzada
Pozos de Desarrollo
Pozos de reentrada
Los pozos exploratorios presentan el ms alto riesgo debido a la
incertidumbre
geolgica, sin informacin de datos de presin de poro y
estabilidad del pozo entre
otras. Por esto son clasificados como malos candidatos para
perforacin Bajo
Balance. Sin embargo, no deben ser descartados de plano como
candidatos, algunas
secciones del pozo pueden ser ya conocidas o se cuenta con la
suficiente
informacin para realizar una operacin Bajo Balance.
Los Pozos de Avanzada estn localizados lo suficientemente cerca
de las zonas
activas de produccin para tener una buena idea de las
caractersticas del
yacimiento y de las zonas a perforar para disminuir el riesgo lo
suficiente y perforar
un pozo Bajo Balance.
Los pozos de desarrollo en donde se conocen con bastante
exactitud las condiciones
estructurales y de presin, son los mejores candidatos.
Adicionalmente, estos pozos
generalmente se encuentran en reas ya depletadas que requieren
un fluido liviano
para evitar prdidas de circulacin.
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2.7.1 Criterios de Seleccin
Si se aplican tecnologas de perforacin bajo balance al proyecto
no adecuado se
puede ocasionar una o varias de las siguientes
consecuencias:
Costos adicionales en perforacin.
Riesgo a vidas humanas.
Riesgo al medio ambiente.
Una vez que el pozo haya sido identificado para ser un candidato
a perforar Bajo
Balance, cada aspecto del plan del pozo y el programa de
perforacin tiene que ser
revisado.
Los aspectos a tener en cuenta son:
Caractersticas del Yacimientos
Perforacin de un nuevo pozo o reentrada.
Modelamiento del flujo
Seleccin del fluido de perforacin y gasificacin.
Seleccin del mtodo de inyeccin de gas.
2.8 SEGURIDAD EN PERFORACION BAJO BALANCE
La perforacin Bajo Balance difiere de la perforacin convencional
en que los fluidos
de las formaciones, son intencionalmente producidos debido a la
presin diferencial
en el pozo. Para esto se requieren una serie de equipos de
superficie adicionales
para separar estos lquidos y gases.
Debido a que un volumen adicional significante de crudo y gas
son producidos
durante la perforacin Bajo Balance en comparacin con la
perforacin convencional
y porque estos productos son altamente combustibles, se debe
prestar una
considerable atencin a los procedimientos de seguridad.
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Los procedimientos de seguridad requeridos durante la perforacin
Bajo Balance, se
centran en el control de los riesgos de explosin e
inflamabilidad de los hidrocarburos
y los procesos necesarios para disponer estos lquidos y gases
adecuadamente.
El crudo o el condensado producido, es generalmente enviado a
facilidades dealmacenamiento mientras que el gas es quemado.
2.8.1 Operaciones con gas Sulfuro de Hidrogeno
El sulfuro de hidrgeno (H2S) es extremadamente venenoso y puede
estar presente
en los vapores de los hidrocarburos lquidos o como gas
libre.
Es particularmente peligroso debido a que primero ataca el
sistema nervioso
haciendo que la persona pierda el sentido del olfato para luego
ocasionar la muerte.
Adicionalmente el gas ataca los aceros con alto contenido de
carbn volvindolos
frgiles hasta su fatiga.
Si un operador planea realizar operaciones de perforacin Bajo
Balance en un rea
con alto contenido de H2S o en un rea remota no probada
previamente, se deben
tomar precauciones especiales:
Proveer la informacin necesaria de las operaciones y los
riesgos.
Entrenamiento adecuado
Equipo especial de seguridad como sensores de H2S, alarmas de
emergencia,
indicadores de direccin de viento, respiradores de aire, entre
otros.
Un plan de contingencia para H2S con informacin especfica y
procedimientos
detallados.
Equipos resistentes al H2S
Equipos de separacin cerrados con de gasificadores al vaco para
aislar al
personal de una posible exposicin al gas.
2.8.2 Quema de Gas
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Al manejar grandes cantidades de gas durante la perforacin Bajo
Balance, se deben
disear lneas para los quemadores del tamao adecuado y en la
posicin correcta
con encendedores automticos y teniendo en cuenta la direccin del
viento.
Dependiendo de las restricciones en la locacin, el diseo de la
altura del quemadorde gas debe ser ajustado para un ptimo desempeo
y deben ser adecuadamente
anclados.
2.8.3 Separacin y almacenamiento
Para evitar un incendio o explosin, los sistemas de separacin y
almacenamiento de
hidrocarburos, deben ser diseados teniendo en cuenta las
condiciones de viento,
volumen a almacenar, conexiones mltiples adecuadas para carga y
transferencia.
2.8.4 Interaccin con las facilidades existentes.
Si existen facilidades cerca del rea de operaciones de Bajo
Balance, se debe
examinar una posible interface para reducir costos y simplificar
las operaciones.
Las facilidades existentes pueden simplificar tareas como:
Uso de gas natural para perforacin.
Uso de facilidades para tratamiento, separacin y transferencia
de crudo.
Uso del gas producido.
2.8.5 Comunicacin en el pozo
Es esencial una perfecta comunicacin en el personal del pozo
para lograr una
operacin exitosa y segura.
Se deben reforzar los siguientes canales de comunicacin:
Comunicacin entre el personal
Sistemas de adquisicin de datos en tiempo real.
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Alarmas de emergencia.
Entrenamiento del personal, incluye
Introduccin a las operaciones
Entrenamiento en lenguaje bsico (si es necesario)
ProcedimientosIndumentaria de seguridad.
Es necesario un entrenamiento del personal en las operaciones
Bajo Balance en
forma detallada y escrita. Se debe hacer redundancia en puestos
crticos de control
como en los operadores del Choke Manifold para evitar
emergencias que se
generan muy rpido.
El ingreso y egreso de la locacin debe ser controlado durante
las operaciones. Se
deben definir vas de escape principales y alternas en caso de
cambios en el viento o
bloqueo de las principales.
Se deben colocar estratgicamente detectores de gas e incendio
junto con el equipo
de extincin de fuegos en el taladro y en la locacin.
2.8.6 Fuegos de fondo
Se deben tomar las precauciones necesarias al perforar con aire
en relacin con las
mezclas que se pueden tornar explosivas en el fondo del pozo al
encontrar
produccin de gas o de hidrocarburos.
Existen suficientes correlaciones para determinar el rango en
que una mezcla se
puede volver explosiva.
2.8.7 Perforacin con Gas Natural
Nunca se debe subestimar el peligro de un fuego en superficie,
especialmente al
utilizar gas natural como fluido de perforacin. Se deben
implementar normas como
API 500B de instalaciones elctricas en el taladro y locacin.
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El costo del ahorro al usar gas natural como fluido de
perforacin debe ser invertido
en la aplicacin de las normas de seguridad.
2.8.8 Flujo en reversa
Para prevenir el flujo en reversa por la tubera de perforacin
debido al diferencial de
presiones, se deben instalar vlvulas cheque. Algunas de ellas
cuentan con un
mecanismo para aliviar la presin para poder realizar las
conexiones de tubera.
Es tambin recomendable usar varias de estas vlvulas para reducir
los tiempos de
conexin.
2.8.9 Procedimientos de control de pozo
Las prcticas convencionales de control de pozos son basadas en
mantener la
presin de fondo mayor que la presin de poro de las formaciones
expuestas. Un
descontrol del pozo ocurre cuando inadvertidamente el la presin
de poro sube por
encima de la presin del pozo haciendo que los fluidos de la
formacin ocupen el
espacio anular. El control del pozo entonces se realiza
estudiando los mtodos para
evitar estos descontroles, como detectarlos y procedimientos
para detener las
operaciones de perforacin y desplazar los fluidos de la formacin
del pozo.
Las operaciones de perforacin Bajo Balance, dejan fluir los
fluidos de la formacin
intencionalmente. Para esto, se han desarrollado equipos
especializados de control
del pozo para permitir perforar mientras el pozo esta vivo. Por
esto los programas
de entrenamiento para control de pozo, no son aplicables a este
tipo de operaciones
y se deben realizar entrenamientos especficos para el tipo de
trabajo a realizar.
2.8.10 Equipos
Se deben establecer normas de operacin para los equipos
utilizados en perforacin
bajo balance:
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Establecer procedimientos de operacin y prueba para los
equipos.
Las operaciones deben suspenderse si las presiones exceden los
mximos lmites
establecidos. Durante la perforacin bajo balance, se debe hacer
especial nfasis
en el manejo de las presiones durante perforacin, viajes as como
deteccin
temprana de descontroles del pozo.
Durante la perforacin Bajo Balance, se presentan fallas en las
BOP. La nica
forma de controlas estas fallas es el desarrollo de
procedimientos de pruebas
realizando diagramas que muestren todas las partes con
instrucciones detalladas
para probar cada una de las partes cuando sean instaladas,
reinstaladas, una vez
por semana y luego de cada reparacin.
Inspeccionar y Monitorear regularmente el equipo de superficie
como sensores de
gas, separadores de gas lodo, cabezal rotatorio, el elemento del
cabezal
rotatorio y el equipo de seguridad.
Detener la perforacin Bajo Balance si se detecta H2S.
Inspeccionar diariamente los separadores de lodogas o ms
frecuentemente en
reas donde el ROP sea alto.
Inspeccionar el elemento del cabezal rotatorio varias veces al
da.
Chequear la alineacin del cabezal rotatorio con la mesa
rotaria.
Desarrollar los planes de contingencia.
2.9 MEDIO AMBIENTE
2.9.1 Contaminacin de la tierra y el agua
Las operaciones bajo balance presentan algunos beneficios
ambientales pero
tambin causan algunas complicaciones que deben ser adecuadamente
manejadas,
en especial durante la produccin de gas y crudo.
Si los cortes de perforacin estn impregnados de aceite, el
manejo en superficie es
diferente de los cortes normales.
2.9.2 Polucin de Aire
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La quema de hidrocarburos, especialmente de crudo puede ser un
problema
ambiental si se exceden los lmites de emisin para una locacin
determinada.
Tambin las nubes de polvo durante la perforacin con aire
presentan problemas
ambientales que pueden ser reducidos instalando rociadores de
agua a la salida dela lnea de retorno.
La perforacin con espuma puede ser un problema si no se cuenta
con las
facilidades adecuadas para tratarla debido a que puede tener una
larga vida.
2.9.3 Disposicin de aguas producidas
El agua producida tambin puede generar problemas ambientales. Se
debe tener
una poltica clara de disposicin de agua que est regulada por los
permisos locales
y los costos asociados a este tratamiento o disposicin. Las
opciones de disposicin
son:
Disposicin de agua en sistemas superficiales de drenaje. Esta
opcin est
bastante regulada y depende de las caractersticas requeridas del
agua para poder
ser drenada de esta forma.
Reinyeccin. Tambin sujeto a las regulaciones locales, la
reinyeccin en un pozo
vecino puede ser una gran ventaja durante la perforacin de pozos
superficiales en
formacin con recarga activa del acufero, teniendo en cuenta
evitar contaminar
alguna fuente de agua.
Disposicin de agua en superficie:Como aspersin o riego.
Piscinas. Las piscinas deben ser diseadas para retener el agua
producida y evitar
desbordes durante las lluvias. As mismo se debe instalar un
sistema de paso para
evitar que las fuertes lluvias en la locacin sean dirigidas a la
piscina.
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Cualquier contaminacin generada durante la perforacin debe ser
responsabilidad
de la industria petrolera por lo que el operador debe conocer
cul es la regulacin
ambiental del rea.
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CAPTULO 3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
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3.1 CONCLUSIONES
Debido a que la perforacin bajo balance implica trabajar en un
pozo vivo, se
requiere un anlisis de riesgos operacionales a lo largo de todo
el proceso
No se debe olvidar la rueda motriz del negocio detrs de la
tecnologa. Si los
beneficios no pueden ser alcanzados, entonces se debe revisar el
proyecto.
Los costos de la perforacin bajo balance varan mucho dependiendo
del yacimiento
y la sofisticacin requerida en el equipo de separacin de
superficie y en el sistema
de adquisicin de datos. Los fluidos del yacimiento dictaminan el
equipo de
separacin requerido, y la presin del yacimiento dicta la
necesidad de un equipo de
control depresin adems de la necesidad de una inyeccin de gas.
El lugar y el
nmero de pozos que sern perforados dictaminarn hasta cierto
grado los costos de
movilizacin.
3.2 RECOMENDACIONES
En el futuro de la perforacin bajo balance ver un aumento
significativo en la
automatizacin y una reduccin resultante en la cantidad de
personal requerido lo
cual requerir que contemos con nuevos proveedores
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BIBLIOGRAFA
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Procedimientos de perforacin bajo balance gerencia de perforacin
y
mantenimiento de pozos divisin sur.
Documentacin tcnica del proyecto de optimizacin de perforacin
bajo balance
del campo Muspac, Miquel Angel Aguilar de la Serna.
Informe y procedimientos operativos para perforacin bajo balance
en los pozos
Iride1166 y Jujo 523 Valenzuela cazares J. Martin y Sols Fuentes
Epitacio,
perforacin divisin sur.
Primera aplicacin de perforacin bajo balance en Mxico Yaez
M.Macclovio
