TEMA 6

TEMA 6PACKER DE PRODUCCION

OBJETIVOS Y CLASIFICACION.-Los packer de produccin, se emplean para aislar la caera de produccin de la presin de fondo del pozo y para evitar el contacto fsico del fluido a fin de evitar el movimiento vertical de fluidos desde el packer por el espacio anular hacia arriba, este fluido puede ser algunas veces altamente corrosivo. La correcta eleccin del packer tiene un impacto considerable sobre los trabajos futuros a realizar en el fondo del pozo, la presencia del packer hace posible la introduccin de un fluido de terminacin en el espacio anular entre la caera de produccin y la tubera de produccin.

La funcin principal del fluido de terminacin es proteger la caeria de produccin de la corrosin y adems reducir el gradiente de presin en el fondo del pozo, donde se aloja el packer, evitando as que la caeria colapse y que la tubera de produccin reviente.

El packer adems contribuye a controlar las filtraciones en el espacio anular, en el caso de que la tubera de produccin no provea un sello hermtico en sus uniones, consecuencia del desgaste. Dependiendo del peso especifico solicitado, se puede utilizar aceite o agua y son tratados con un inhibidor de corrosin.

CLASIFICACION DE LOS PACKER.-

De acuerdo al sistema de anclaje los packer se pueden clasificar de la siguiente manera:

Packer Mecnico (recuperable).

Packer Hidrulico (recuperable).

Packer Permanente.

1. PACKER MECANICO.-

Estos packer son bajados con la tubera de produccin y su asentamiento se logra girando la tubera en el sentido de las agujas del reloj, el nmero de vueltas necesarias para anclar el packer esta determinado por la profundidad y el diseo del fabricante.

De acuerdo a las caractersticas de la operacin superficial para anclar se clasifican en:

Compresin o Peso/Rotacin.

Tensin.

Compresin/Tensiona/Rotacin.

2. PACKER HIDRUALICO.-Son equipos similares a los pk mecnicos, la diferencia esta en el mecanismo de anclaje de estos es mediante presin hidrulica. El procedimiento de asentamiento es:

1. Se baja con la tubera hasta la profundidad establecida.

2. Se coloca presin a travs de la tubera la cual energiza unos pistos en la parte interna del packer.

3. Finalmente, el movimiento de estos pistones efecta el anclaje de las cuas as como la expacion de los elementos sellantes contra la caera de produccin.

Existen 2 tipos de packer hidrulicos: Selectivos y No Selectivos.

3. PACKER PERMANENTE.-

Estos equipos estn diseados para pozos de alta presin y temperatura, en completaciones donde se prevn trabajos de fractura en el futuro, en copletaciones selectivas y principalmente en pozos exploratorios donde no se conocen las caractersticas del yacimiento, forma parte de la ceria de revestimiento ya que al estar anclada hay que fresarla para su remocin.

COLOCACION DEL PACKER.-

El packer se coloca por deslizamiento metlico, esta se empuja a lo largo de una rampa cnica y sella contra la caera, el sello lo provee un anillo de goma el cual queda comprimido contra la caera.

RECUPERACION DEL PACKER.-

El packer puede ser recuperado de 3 formas diferentes:

1. Perforando o fresando la empaquetadura, utilizando para el caso packer permanente de produccin.

2. Con actuador cortante de pernos o anillo por traccin en la tubera, el cual libera el anclaje del packer y permite la recuperacin.

3. Mecanismos de liberacin mecnico, utilizando para empaquetadura recuperable.

CONEXIN TUBERA-PACKER.-

Existen 2 tipos de conexiones entre la tubera y la empaquetadura:

1. Conexin Rgida: La tubera se fija encima de la empaquetadura.

2. Semi-Libre: Este sistema permite el deslizamiento hacia arriba y hacia debajo de la tubera. Entre la tubera y el packer se dispone de un niple con camisa deslizante y sellos que aseguran la hermeticidad.

PACKER RECUPERABLES.-

Son aquellas se bajan con la tubera de produccin o tubera de perforacin y se pueden asentar por compresin, mecnicamente e hidrulicamente, despus de asentadas pueden ser recuperadas con la misma tubera, los packer recuperables son parte integral de la sarta de produccin, por lo tanto al sacar la tubera es necesario sacar el packer.Existen 2 tipos de packer recuperable: Mecnico e Hidrulico.

1. PACKER MECANICO RECUPERABLE DE COMPRESION.-

Un packer de compresin se asienta aplicando el peso de la tubera de produccin sobre el packer y se recupera tensionando, por estas razones no se recupera aplicando peso hacia abajo, se asienta bien aplicando peso sobre la tubera de produccin (compresin) o bien aplicando presin por el espacio anular sobre el packer.

Sus caractersticas particulares lo hacen apropiado para resistir diferenciales de presin hacia abajo. Son principalmente utilizados en pozos verticales, relativamente someros y de baja presin, pueden soportar presiones diferenciales desde abajo si se les incorpora un anclaje hidrulico de fondo dentro del ensamblaje del packer.

Packer Mecnica

De Compresin SR-2 2. PACKER MECANICO RECUPERABLE DE TENSION.-

Estos packer se asientan rotando la tubera de produccin de vuelta a la izquierda y luego tensionando. Para recuperarla se deja caer peso de la tubera de manera tal de compensar la tensiona y luego se rota la tubera a la derecha de vuelta, de manera que las cuas vuelvan a su posicin original.Se usan en pozos someros y donde se anticipen presiones diferenciales moderadas desde abajo, las presiones desde abajo solo sirven para incrementar la fuerza de asentamiento sobre el packer.

Son usados preferiblemente en pozos de inyecciones de agua, donde el peso de la tubera de produccin no es suficiente para comprimir el elemento sellante del packer de asentamiento por peso o packer a compresin.

Packer Mecnica

De Tensin SA-3

3. PACKER MECANICO RECUPERABLE DE COMPRESION-TENSION.-Estos packer se asientan por rotacin de la tubera mas peso o con rotacin solamente, no se recuperan po presiones aplicadas en cualquier direccin, por lo tanto pueden soportar una presin diferencial desde arriba o desde abajo. Para recuperarlas solamente se requiere rotacin de la tubera de produccin hacia la derecha, cuando se usan en pozos de bombeo mecnico se dejan en tensin y actuad como anclas de tuberas, cuando se usan en pozos de inyeccin de agua permiten mantener la tubera de produccin en peso muerto, lo que elimina la posibilidad de que se desasienten debido a la elongacin de la tubera o por contraccin de la misma.Su mayor desventaja se debe a que como deben ser liberadas por rotacin de la tubera si hay asentamiento de partculas slidas sobre el tope del packer se hace imposible realizar cualquier trabajo de rotacin, sin embargo eso se soluciona usando un fluido libre de partculas slidas como fluido de terminacin.4. PACKER RECUPERABLE SENCILLA Y DUALES DE ASENTAMIENTO HIDRUALICO.-

El asentamiento de los packer sencillo se realiza cuando existe una diferencial de presin entre la tubera de produccin y la caera de revestimiento, la principal ventaja de los packer recuperable con asentamiento hidrulico, es que la tubera puede ser corrida en el pozo y el cabezal de produccin instalado antes del asentamiento del packer, estos packer son particularmente apropiados en pozos altamente desviados donde la manipulacin de la tubera de produccin puede presentar dificultades, los packer duales se utilizan en completaciones mltiples cuando se requiere producir una o mas arenas.

APLICACIONES.-

Los packer hidrulicos recuperables, son recomendadas para las siguientes aplicaciones en condiciones generales:

Pozos pocos profundos a medianas profundidades. Presiones bajas hasta moderadas. Completaciones con mltiples packer. Completaciones con dos tuberas. Completaciones selectivas con mltiples packer. Packer Recuperable Asentamiento Hidrulico

PACKER PERMANENTES.-

Estos se pueden correr con la tubera de produccin o con equipo de cable, en este ltimo caso se toman como referencia las cuplas registradas en el perfil de cementacion para obtener un asentamiento preciso. En caso de formacin con temperaturas de fondo alta (4000 F a 4500 F), el mtodo mas seguro de asentamiento consiste en usar un asentador hidrulico bajado junto con la tubera de produccin.

Una ves asentado el packer, se desasienta el asentador hidrulico y se saca la tubera junto con la tubera de produccin, los hackers permanente se pueden considerar como una parte integrante de la caera de revestimiento, ya que la tubera de produccin se puede sacar y dejar el packer permanente asentado en la caera.

Usualmente para destruirla es necesario fresarlo, por lo que frecuentemente se denomina packer perforable.Como el nombre lo indica, los packer permanentes son exactamente eso permanentes. Una vez asentadas, no se pueden desasentar y si necesitan ser recuperados necesariamente, solo se puede hacer usando equipo de fresar para destruirla. Esta es la desventaja de este tipo de herramienta.

Las ventajes de estos packers son: Mayor rea de agarre de las cuas en el dimetro interno (ID) de la caera donde se anclan Ms fciles y econmicas de fabricar en materiales exticos para ambientes hostiles y condiciones de servicios severos.

La mayora de los modelos son adecuados para aplicaciones de altas presiones pozos de cualquier profundidad.

Permite el uso de tuberas ms grandes.Los packers permanentes no estn para ser conectadas directamente a la tubera como las recuperables, pero en cambio un rea interna pulida dentro de la cual se alojan unidades de sello, que se corren como parte de la tubera. Esta parte pulida puede estar incorporada a travs de todo el packer, o solo en la parte superior del packer para poder acomodar sellos de mayor dimetro. Los packer permanentes con reas pulidas se corren y asientan por cualquiera de los dos mtodos siguientes:

Aplicacin de presin hidrulica a un mecanismo para asentamiento mecnico

Aplicacin de presin hidrulica a una herramienta de asentamiento

conectada a ella, la cual es recuperable y reusable. (setting tool)

WIRELINE setting que utiliza una carga explosiva para generar la fuerza de asentamiento.APLICACIONES.-Los packer permanentes se utilizan en las siguientes situaciones:

Aplicaciones en profundidades medianas y profundas

Pozos desviados y/o con Dog-Legs

Completaciones con mltiple packer. En operaciones de empaque de grava.

En presiones medianas y altas presiones. Packer Permanente Packer Permanente

En Posicin De Bajada En Posicin De Asentamiento Packer Permanente Packer Permanente

De Asentamiento Por W/L de Asentamiento Hidrulico

Modelo L Modelo HS CONSIDERACIONES PARA LA SELECCIN DE PACKER.-

La seleccin del packer requiere un anlisis del objetivo de packer, para las operaciones previstas as como la terminacin inicial, la estimulacin del pozo y los procedimientos de reparacin del pozo.La recuperabilidad puede ser mejorada en gran medida usando aceites o agua libre de slidos, como fluidos de terminacin.

La frecuencia de fallas del packer puede ser minimizada por el uso del apropiado packer para el pozo y mediante la previsin de condiciones futuras al asentar el packer.

Los packer permanentes son los ms confiables y cuando estn propiamente equipados son excelentes para resistir a la alta presin diferencial impuesta durante la estimulacin.

EQUIPO DE COORDINACION DE SUPERFICIE FONDO POZO.-El asentamiento del packer siempre requiere una accin de superficie y en la mayora de los casos o movimiento vertical o de rotacin de la tubera.La seleccin del packer debe estar relacionado con el equipo de cabeza de pozo, los equipos de superficie y de fondo de pozo debe ser seleccionados para trabajar juntos como un sistema para garantizar una terminacin segura, esto es especialmente cierto en pozos con altas presiones.

MECANISMO DEL PACKER.-Para que un packer realice el trabajo para el cual fue diseado dos cosas deben suceder:1. Un cono debe ser empujado hacia las cuas a fin de que estas se peguen contra la pared de la caera de revestimiento.

2. El elemento sellantes (goma) debe ser comprimido y efectuar un sello contra la pared de la caera. FLUIDOS CORROSIVOS DEL POZO.-

Los materiales utilizados en la construccin del packer deben considerar que los fluidos del pozo contienen CO2 o H2S en presencia de agua o vapor de agua.

COMPONENTES BASICOS DEL PACKER.-a) ELEMENTOS SELLANTES.-

Estos elementos son normalmente construidos de goma de nitrilo y se usan en aplicaciones tales como: Instalaciones trmicas, pozos de gas condensado y pozos de gas seco, se ha comprobado que los sellos de nitrilo son superiores cuando se utilizan en rangos de temperaturas normales a media, cuando se asienta el packer el elemento sellante se comprime de manera tal que forma un sello contra la pared de la caera.

Durante esta compresin, el elemento sellante se expande entre el cuerpo del packer y la pared de la caera, esta expansin junto con la maleabilidad del mencionado elemento ayudan a que estos vuelvan a su forma original al ser eliminada a compresin sobre el packer, algunos packer incluyen resortes de acero retractiles moldeados dentro del elemento sellante para resistir la expansin y ayudar en la retraccin cuando se desasiente el packer.Cuando se presenta contenido de CO2 o H2S las condiciones de presin y temperatura deben ser consideradas, se recomienda el uso de Tefln en elemento sellante, pero este sello de Tefln debe estar acompaado de una respaldo metlico.

b) CUAS.-

Las cuas existen en una gran variedad de formas, es deseable que posean un rea superficial adecuada para mantener el packer en posicin, bajo las diferenciales de presion previstas. Las cuas deben ser reemplazadas si el packer ya fue utilizado.

c) ELEMENTO DE ASIENTO Y DESASENTAMIENTO.-

El mecanismo mas simple de asentamiento y desasentamiento es el arreglo cerrojo en J y pasador de cizallamiento que requiere solamente una ligera rotacin de la tubera de produccin al nivel del packer para el asentamiento y puede ser generalmente desasentado por un simple levantamiento sobre el packer, este procedimiento es aplicable solo a los packer recuperable.

d) DISPOSOSITIVO DE FRICCION.-e) ANCLAS HIDRUALICAS.-

Las anclas hidrulicas o sostenedores hidrulicos proporcionan un mtodo confiable para prevenir el movimiento que tiende a producirse al presentarse una fuerza en la direccin opuesta de las cuas, por ejemplo un packer con cuas que se asiente con peso puede moverse hacia arriba en el hoyo, cuando se lleva a cabo una acidificacin o fractura, sin embargo este movimiento se puede evitar mediante el uso de sostenedores hidrulicos o de un ancla hidrulico.

1: Bloques de Friccin, 2: Cuas, 3: Mandril, 4: Elementos Sellantes, 5: Sellos Internos

RECUPERABILIDAD.-

Las condiciones de recuperabilidad deben combinar varios factores, en relacin con el diseo y el uso del packer, los packer recuperables pueden ser liberados directamente por tensin o rotacin.

En pozos desviados se aplica usualmente el torque para liberar el packer, aunque a veces se debe maniobrar a tubera hacia arriba y abajo para transmitir el torque al fondo del pozo.

El elemento sellante debe evitar que los slidos queden en la superficie de deslizamiento, por lo general cuando el elemento sellante se libera el bypass del packer se abre lo que permite la circulacin para eliminar arena o material extrao.Alta fuerza de anclaje es necesaria para proporcionar un sello confiable bajo condiciones de presin diferencial alta.

PESCA.-

Un packer permanente debe ser perforado para ser retirado, esto generalmente presenta pocos problemas por que todo el material es maleable, la remocin de los packer recuperables es un poco costosa por que los elementos no son maleables y requieren cierto fresado para ser recuperados.

SISTEMA TUBING-PACKER.-

Packer con dimetro interior igual al de la tubera debe utilizarse para facilitar las operaciones a travs de la tubera. Adems la tubera debe fijarse para minimizar o mitigar el pandeo, donde las operaciones a travs de la tubera se prevn.

VENTAJAS.-

Mediante el uso de packer bien seleccionado las operaciones de pozo resultan ms eficientes, las operaciones de presin por wireline y registros procedern de maneras mas rpido, el alargamiento de la vida fluyente de pozo se logra con el uso correcto de packer.

DONDE NO DEBE USARSE PACKER.-

Los packer no se utilizan en pozos de bombeo mecnico, a menos en circunstancias extraordinarias cuando la completacion es dual.

En pozos de bombeo electrosumergible no debe llevar packer, a menos que cuenten con vlvulas de seguridad de superficie.REACCIONES CARACTERISITCAS DEL TUBING.-

Cambiar el modo de un pozo (productor, inyector) causa cambios en la temperatura y presin en el interior y fuera de la tubera. Esto depende de: Como la tubera esta conectada al packer, El tipo de packer utilizado y Como el packer resiste a la presin y temperatura y los cambios que esto produce:a. Variacin de la longitud de la sarta de tuberas.

b. Fuerzas de tensin y compresin sern inducidas en la tubera y el sistema del packer, si el movimiento de la tubera no esta permitido. EFECTO DE LA TEMPERATURA.-

Expansin o contraccin trmica hacen que la sarta de tuberas aumente su longitud.

EFECTO DE PISTONEO.-

El efecto de pistn produce cambio de longitud, el mismo esta afecto por los cambios de presin en el espacio anular y la tubera. EFECTO DE BALONAMIENTO.-

La presin interna hace que la tubera tienda a inflarse como un globo lo que producira un corte en la misma, de la misma manera la presin en el espacio anular aprieta la tubera causando que esta se alargue.

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