Perforacin II REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL
PODER POPULAR PARA LA EDUCACION SUPERIOR INSTITUTO UNIVERSITARIO
POLITCNICO SANTIAGO MARIO EXTENSIN CABIMAS
Realizado por: Br. Di Maria Francis C.i.: 19.311.936
Cabimas, Julio de 2011-
Perforacin II
INTRODUCCINSimplemente conocemos por avance de la perforacin a
la tasa de penetracin que se registra como el nmero de pies
perforados en la unidad de tiempo o sea en una (1) hora. Por otra
parte este avance es optimizado y controlado mediante anlisis de
costos por pie. Por consiguiente es de suma importancia conocer
sobre los factores que producen cambios en las tasas de penetracin.
En los puntos que le siguen al trabajo actual nos encontramos con
el reconocimiento y anlisis de las aguas de formacin A.F.
(subsurface oilfield waters) es estudiado por una rama de la
geoqumica que es la del estudio de las aguas subterrneas y esta
ligado a la qumica analtica, la geoqumica y la geologa. El AF
entrampada en la sedimentacin tambin experimenta modificaciones
post deposicionales debido a la diagnesis de aguas y rocas. Es
difcil encontrarse una prueba definitiva pero testimonios
circunstanciales y los escasos datos sugieren que la composicin del
agua de mar ha permanecido apreciablemente constante durante los
ltimos 108 109 aos. La porosidad y estructura del suelo determina
el tipo de acufero y la circulacin de las aguas subterrneas. El
agua subterrnea puede circular y almacenarse en el conjunto del
estrato geolgico: este es el caso de suelos porosos como arenosos,
de piedra y aluvin. Puede circular y almacenarse en fisuras o
fallos de las rocas compactas que no son en ellas mismas
permeables, como la mayora de rocas volcnicas y metamrficas. El
agua corre a travs de la roca y circula en fisuras localizadas y
dispersas. Las rocas compactas de grandes fisuras o cavernas son
tpicamente calizas. Un DST es un procedimiento para realizar
pruebas en la formacin a travs de la tubera de perforacin, el cual
permite registrar la presin y temperatura de fondo y evaluar
parmetros fundamentales para la caracterizacin adecuada del
yacimiento. Tambin se obtienen muestras de los fluidos presentes a
condiciones de superficie, fondo y a diferentes profundidades para
la determinacin de sus propiedades; dicha informacin se cuantifica
y se utiliza en diferentes estudios para minimizar el dao
ocasionado por el fluido de perforacin a pozos exploratorios o de
avanzada, aunque tambin pueden realizarse en pozos de desarrollo
para estimacin de reservas. -
Perforacin II Ncleo es una muestra rocosa de un yacimiento, que
es tomada en un pozo petrolfero a una profundidad especfica,
preservando sus caractersticas geolgicas y caractersticas
fsico-qumicas, con la finalidad de hacer posteriores anlisis
petrofsicos y geolgicos. En el presente trabajo desarrollaremos
aguas de formacin, aguas de acuferos y aguas de estratos
sedimentarios, movimientos de las aguas a travs de los estratos
(conificacin y adedamiento), mtodos de exclusin de agua, evaluacin
de formacin comprendida por la herramienta DST, la muestra de canal
y toma de ncleo.
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Perforacin II
ESQUEMA-INTRODUCCIN 1.- Factores que afectan la velocidad de
perforacin 1.1.- Tipo de formacin 1.2.- Presiones en el pozo 1.3.-
Tipo y diseo de la barrena 1.4.- Peso aplicado sobre la barrena
1.5.- La hidrulica en la perforacin 1.6.- Tipo de lodo y su control
1.7.- Factores de Formacin 1.8.- Velocidad de rotacin 1.9.- Rata de
penetracin 1.10.- Otros factores 2.- Exclusin de Aguas 2.1.- Origen
y Comportamiento de Aguas en Estratos Sedimentarios 2.2.-
Conificaciones y Adedamiento 2.3.- Mtodos de Exclusividad de Agua
3.- Evaluacin de Formaciones 3.1.- Toma de Ncleos 3.2.- Muestras de
Canales 3.3.- Pruebas de Formacin con Tubera (DST) -CONCLUSIN
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Perforacin II 1.- FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE
PERFORACIN La tasa de penetracin depende las siguientes variables:
o Presiones en el pozo y tipo de formacin. o Tipo de barrena y su
diseo. o Peso aplicado sobre la barrena o Velocidad de rotacin de
la barrena. o La hidrulica en la perforacin. o Tipo y control del
lodo. o Otras. 1.1.- Tipo de formacin
Los costos de perforacin dependen de los proyectos de la
Localizacin y de la profundidad. En relacin a la profundidad. sta
es gobernada por la litologa que debe ser penetrada. La tasa de
penetracin que puede ser ganada en varias formaciones vara en
proporcin inversa con la comprensibilidad de la roca y esfuerzo de
corte. Sin embargo sobre el factor del tipo de formacin que se
perfora tenemos muy poco control con respecto a la dureza y
condiciones abrasivas, pero cada da se sabe ms sobre la mecnica de
las rocas.
1.2.- Presiones en el pozo
Los esfuerzos de la roca tienden a incrementar con la
profundidad al profundizar, debido al confinamiento de presin
causado por el peso de la sobrecarga de los estratos. -
Perforacin II
Las presiones existentes en el hoyo cuando se perfora son:
Presin hidrosttica. Presin de sobrecarga. Presin de formacin. Una
condicin muy importante en la relacin entre estas variables es la
de conseguir un control de pozo tanto en estado esttico como
dinmico circulando, bien sea perforando no con el fin de mayor
avance mayor tasa de penetracin. Las definiciones y caractersticas
de cada tipo de presin se vern con mayores detalles en los tpicos
de mtodos de control de arremetidas. Se ha concluido que la tasa de
penetracin decrece si aumentamos en exceso a la presin hidrosttica;
pero depende ms aun de la presin diferencial entre la presin
hidrosttica y la presin de la formacin. 1.3.- Tipo y diseo de la
barrena
Sabemos que algunas barrenas trabajan triturando la roca, y
otras raspando las paredes y el fondo del hoyo. La mayora de la
barrena sin embargo, est dotada de estas dos caractersticas, y el
mximo rendimiento en la perforacin depende de la eleccin de la
barrena apropiada, segn las condiciones de la formacin. La seleccin
de barrenas no es sencilla ya que se basa en un estudio de los
pozos perforados en esa rea y un anlisis de los costos por pie. En
los recientes aos esta seleccin se ha vuelto ms compleja debido a
la extensa variedad de sus diseos, sin embargo con el uso del
computador la optimizacin de barrenas de perforacin mediante
anlisis de costo por pie, se pueden obtener los programas de
barrenas.
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Perforacin II 1.4.- Peso aplicado sobre la barrena Se sabe por
experiencia que la tasa de penetracin aumenta a mayor peso y a
mayor velocidad de rotacin.
No obstante, esta regla no siempre se cumple si tomamos en
cuenta lo siguiente: Ms peso y mayor velocidad de rotacin acelera
usualmente el desgaste en las partes de la barrena al producir
mayor vibracin. Esto no se cumple muy eficientemente si la limpieza
es pobre. El excesivo peso sobre la barrena, puede producir
desviacin y falla de la tubera de perforacin.
Esto tambin depende tanto de las condiciones del hoyo referente
a la aplicacin hidrulica y las propiedades del lodo como de la
naturaleza de la formacin que se perfora.
1.5.- La hidrulica en la perforacin
Este factor es uno de los ms importantes para lograr una mayor
eficiencia de perforacin y mayor tasa de penetracin.
1.6.- Tipo de lodo y su control
Se debe contar con un lodo que permita la aplicacin hidrulica
eficiente y que imparta condiciones favorables al hoyo para
permitir una mayor tasa de penetracin.
-
Perforacin II Un aspecto tambin importante que se puede
mencionar, aqu es la aplicacin de tcticas o maniobras para atacar
problemas potenciales en las operaciones de perforacin.
Problemas de desviacin de pozos. Problemas de prdidas de
circulacin. Problemas de atascamiento de tubera. Derrumbes del
hoyo. Descontrol del pozo. (Presiones anormales). Altas
temperaturas. Falla de tubera.
1.7.- Factores de Formacin
La mayora de las barrenas de roca trabajan bien en casi todas
las formaciones. A fin de obtener la cantidad de pies perforados y
las tasas de penetracin mxima para as bajar los costos de
perforacin, se debe seleccionar un tipo de barrea de roca diseada
para la formacin especfica que se va a perforar. Las barrenas de
dientes de acero son tiles para formaciones blandas, medianamente
blandas y de dureza media. Una barrena de roca con cortadores de
rodillo puede usarse en formaciones blandas plsticas si la barrena
tiene dientes largos y bien separados con suficiente accin de
raspaduras en el fondo. Esta accin se obtiene por la excentricidad
de los conos, pero tambin es importante que los dientes estn bien
separados para evitar el embolamiento de la barrena. El
embolamiento ocurre cuando la formacin se empaca muy apretada entre
los dientes, tal que la corriente de lodo no logra mantenerlos
limpios. Los dientes, tambin, deben ser tan -
Perforacin II largos como sea posible para permitir la mxima
penetracin en la formacin, obteniendo de esta manera cortes
grandes. Estas barrenas se rotan normalmente algo rpido, de 200 a
250 rpm; y el tiempo de rotacin puede ser tanto como 30 horas. En
formaciones blandas con frecuencia se encuentra arena, por esto,
los dientes se fortifican contra la abrasin aplicndoles carburos de
tungsteno. Las barrenas de dientes de acero diseadas para
formaciones medianamente blandas utilizan algunas de las mismas
caractersticas de diseo usadas para formaciones blandas.
Excentricidad es empleada en un menor grado para darle a los
dientes una accin de raspadura y torcedura en el fondo del hoyo.
Para este tipo de formacin, los dientes usados en las barrenas son
un poquito ms cortos, debido a que la penetracin de los mismos no
es tan grande como en las rocas blandas. Se necesitan ms dientes un
poquitos ms fuertes para una vida ms larga, pero manteniendo
espacio para que el fluido remueva los cortes fcilmente. Debido a
que la formacin puede ser abrasiva, las superficies de los dientes
y de los conos se revisten con un material duro. Las formaciones de
dureza media tales como caliza dura, dolomita y lutitas duras son
demasiado duras y quizs demasiado abrasivas para los diseos de
barrenas de dientes de acero discutidos anteriormente. Los dientes
no penetran muy profundo en este tipo de roca, pero estas pueden
ser astilladas y trituradas por la aplicacin de una accin de torsin
moderada. Por eso, a los conos de la barrena para este tipo de
formacin se les da una pequea cantidad de excentricidad. Los
dientes estn menos espaciados y sin interrupcin porque la
ventilacin no es necesaria. Para formaciones que son abrasivas y de
resistencia relativamente baja, a los flancos de los dientes se les
aplica revestimiento duro para fortificarlos contra el desgaste. En
las formaciones que tienen alta resistencia a la compresin y que
requieren bastante peso para triturarse y desmenuzarse
efectivamente, mximo rendimiento se puede obtener sin revestimiento
duro de los dientes. Las barrenas de inserciones de carburo de
tungsteno fueron desarrolladas originalmente para perforar
pedernales y cuarcitas extremadamente duras, pero pueden -
Perforacin II ser usadas para perforar formaciones duras, medias
duras, medianas y blandas. Este tipo de barrena no tiene los
dientes fresados de las barrenas Convencionales. En su lugar
inserciones cilndricas de carbur de tungsteno son presionadas en
huecos taladrados a precisin en los conos de aleacin de acero para
formar as los dientes. Para las formaciones ms duras se usan
inserciones de extremo esfrico. La proyeccin de la nariz de las
inserciones fuera del cono de acero es pequea y estn espaciadas,
estrechamente. Los extremos esfricos, o de forma de bola, de las
inserciones expuestas producen una accin de desmenuzamiento y
trituracin en la roca, perforando as el hoyo a medida que la
barrena es rotada bajo peso. Las barrenas de inserciones de carburo
de tungsteno tambin se pueden usar para formaciones de dureza
media. El buen rendimiento de las primeras barrenas de este tipo en
formaciones duras condujo rpidamente a la expansin de su uso en
formaciones algo ms blandas. Las barrenas para formaciones de
dureza media usan una proyeccin mayor de las inserciones fuera de
los conos de acero, sus surcos de "ventilacin" son profundos y sus
inserciones estn hechas para tener extremos cnicos. Estas barrenas
perforan ms rpidamente en formaciones medianamente duras que las de
inserciones de extremos redondeados. Como en formaciones medias, el
uso de inserciones en forma de cincel ha conducido a la aplicacin
exitosa de este tipo de barrena para perforar lutitas y otras
formaciones plsticas ms blandas. Igual que con las barrenas de
dientes de acero, es necesario disear una accin de raspadura y
arrancadura, o sea excentricidad, en lugar de apoyarse
principalmente en el tipo de accin trituradora utilizada en la
clase de barrenas, para formaciones duras, de inserciones de
carburo de tungsteno. Las barrenas de inserciones de carburo de
tungsteno han sido aplicadas exitosamente en las formaciones ms
blanditas usando inserciones de dimetro ms grande, puntiagudas, con
un espaciamiento ms grande y una accin mxima de
-
Perforacin II raspadura y arrancadura, as como tambin una
cubierta carburizada de mayor espesor y ms resistente a la abrasin
en el cono con cojinetes de muones de larga duracin. Se ha obtenido
duraciones de barrenas hasta de 300 horas. En algunos casos, se
necesitan solamente una o dos barrenas para perforar un pozo hasta
la profundidad total. 1.8.- Velocidad de rotacin
Entre los factores principales que afectan al rendimiento de una
barrena de perforacin se encuentran el peso sobre ella y la
velocidad de rotacin. Un incremento en el peso sobre la barrena y
en la velocidad de rotacin, aumenta la tasa de perforacin o
penetracin. Sin embargo, estos aumentos aceleran tambin el desgaste
de la barrena. Pruebas de campo han mostrado que la tasa de
perforacin aumenta en proporcin directa al peso sobre la barrena.
La Figura 1, muestra resultados de campo tpicos. En esta figura se
puede notar que por debajo de 2000 Lbs/in (357,87 Kg./cm.) de
dimetro de la barrena, las tasas de perforacin en formaciones duras
no son proporcionales al peso sobre la barrena. Independientemente
del tipo, la barrena tiene que ejercer suficiente presin sobre la
roca para vencer la fuerza compresiva de la formacin. En este caso
se necesit cerca de 1.500 Lbs/in (268,43 Kg. /cm.) de peso sobre la
barrena para fracturar la roca.
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Perforacin II
(Fig. 1 Tasa de Perforacin vs. Peso sobre la Barrena)
Se nota que tanto en formaciones blandas, como en duras, la tasa
de penetracin aument en proporcin directa al peso sobre la barrena,
siempre que la limpieza del hoyo haya sido adecuada. Esto es
generalmente cierto con cualquier tipo de barrena, incluyendo las
barrenas de inserciones. El lmite superior de la relacin
proporcional entre la tasa de perforacin y el peso, de la barrena
ocurre cuando la matriz de la barrena entra en contacto con la
formacin. La relacin entre la tasa de perforacin y la velocidad de
rotacin se muestra en la Figura 2. Aqu se nota que en formaciones
blandas, la tasa de perforacin es directamente proporcional a la
velocidad de rotacin. En formaciones duras, el incremento en la
tasa de perforacin disminuye con aumentos en la velocidad de
rotacin. Esta es la razn principal por la cual se usan altas
velocidades de rotacin en formaciones blandas y bajas velocidades
en formaciones duras. Las barrenas de diamantes son una excepcin,
tal como se muestra en la Figura 2. Las tasas de perforacin
aumentan en proporcin a la velocidad de rotacin siempre que la
limpieza del fondo del hoyo sea adecuada.
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Perforacin II
(Fig.2 Tasa de perforacin vs. Velocidad de rotacin)
Las figuras 1 y 2 no dan una indicacin del mejor peso sobre la
barrena o la mejor velocidad de rotacin a usar. Ellas indican
simplemente los efectos del peso sobre la barrena y la velocidad de
rotacin en las tasas de perforacin. l objetivo es usar el peso
sobre la barrena y velocidad de rotacin que garanticen el mnimo
costo de perforacin. El esfuerzo para seleccionar pesos sobre
barrenas y velocidades de rotacin que proporcionen un costo mnimo
en $/ft (Bs./m) fue denominado en un tiempo costo mnimo de
perforacin. El incremento en las tasas de penetracin debido a
aumentos en pesos sobre la barrena o velocidad de rotacin fueron
combinados con la reduccin de vida de la barrena para predecir los
mejores lmites de operacin para barrenas. La experiencia con
barrenas de dientes de acero ha demostrado que las tasas de
penetracin en rocas frgiles incrementan ms que proporcional al
aumento en peso sobre la barrena. Un aumento en el peso sobre este
tipo de barrena del 30% al 40% a veces dobla la tasa de penetracin.
El operador no esta interesado en mejorar la tasa de penetracin
instantnea, sino en mejorar el rendimiento global (la tasa de
penetracin y el nmero total de pies (metros) perforados por
barrena) de tal manera de -
Perforacin II que se obtenga el mnimo costo por pie (o por
metro) de hoyo perforado. En este caso, la obtencin del mximo
rendimiento de una barrena de roca depende de la forma del diente y
la estructura, as como tambin de la vida del cojinete. En
formaciones blandas plsticas, la utilizacin de mucho peso sobre la
barrena es restringida, debido a la tendencia de la barrena de
dientes de acero a embolarse. Es posible incrementar la velocidad
de rotacin para compensar la reduccin de peso; buena limpieza por
la alta velocidad del fluido de perforacin permite, rpidas tasas de
penetracin en estas formaciones. La magnitud a la cual la velocidad
de rotacin puede ser aumentada est limitada por las propiedades
abrasivas de la formacin. En formaciones ms duras es necesario
utilizar mayores pesos para vencer su resistencia. En este caso,
velocidades de rotacin excesivas producen cargas de choque
demasiado grandes para la estructura cortante, y el incremento en
la abrasividad produce aumentos en el desgaste de los dientes y los
cojinetes. Pruebas tericas y de campo han mostrado que pesos
moderados y altas velocidades de rotacin son los mejores para
utilizar barrenas de dientes de acero en formaciones no abrasivas
perforadas rpidamente. Pesos ms grandes y velocidades de rotacin
bajas, sin embargo, son mejores para formaciones abrasivas
perforadas lentamente. Estos procedimientos han indicado que en
general, la combinacin ptima de peso y velocidad de rotacin vara
para formaciones blandas, medias y duras. Esta prueba ha indicado
tambin que, usando barrenas de dientes de acero a medida que la
estructura cortante se gasta progresivamente, el peso sobre la
barrena debe aumentarse con el fin de mantener la tasa de
perforacin ms econmica. En la siguiente tabla se presentan las
combinaciones ptimas de peso y velocidad de rotacin. Tabla
#1CLASIFICACION DE LA PESO PTIMO (lb./IN FORMACIN DE DIAMETRO DE
BARRENA. Blanda 4.500 Mediana 6.000 Dura 8.000 VELOCIDAD ROTACIN
(rpm). 250 60 40 DE OPTIMA
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Perforacin II
Se debe notar que hay muchas variables en las caractersticas de
la formacin dentro de cada amplia clasificacin que pueden
materialmente afectar el peso y la velocidad de rotacin requerida
para perforar al ms bajo costo por pie (por metro) de hoyo. Los
procedimientos citados para determinar el mejor peso y velocidad
de
rotacin a utilizar con barrenas de dientes de acero, tambin se
aplica a las de inserciones de carburos de tungsteno. La diferencia
principal a ser considerada es que, bajo condiciones normales, la
estructura cortante (los dientes) de una barrena de inserciones de
carburo de tungsteno se desgasta muy poco. Por lo tanto, el peso y
la velocidad de rotacin permanecen constantes a travs de la vida de
este tipo barrena si la formacin tambin permanece constante. La
mayora de las barrenas de inserciones de carburo de tungsteno estn
provistas con cojinetes del tipo mun que son sellados y lubricados.
As que tanto el cojinete, como el diente son de larga duracin; no
es raro que una barrena de inserciones dure 200 horas o ms. Con el
fin de conservar la vida del cojinete, ha habido la tendencia a
utilizar menos peso sobre este tipo de barrenas, mientras se
mantiene una velocidad de rotacin de 40 a 50 rpm. La prctica
reciente es aumentar el peso de alrededor de 6000 lbs/in (1074
kgs/cm.) de dimetro de barrena a una cifra algo ms alta. En lo que
a barrenas de diamantes se refiere, es imposible predeterminar la
ms eficiente combinacin de peso y velocidad de rotacin a usar en
diferentes formaciones; muchos factores influencian esta
escogencia. La accin de una barrena de diamante, cuando se emplea
adecuadamente, es similar a la de una de arrastre. Los factores
mecnicos de hacer hoyos tratan con el peso y la repeticin de mover
los elementos cortantes sobre la formacin que se est perforando.
Por consiguiente, para que la barrena de diamantes perfore se le
tiene que aplicar suficiente peso para hacer que los puntos
cortantes de los diamantes penetren la formacin. de
Perforacin II 1.9.- Rata de penetracin
El grado de penetracin depende de lo siguiente: La dureza y
caracterstica de la formacin. El tamao y forma del punto de
diamante. El peso aplicado por unidad de dimetro de la barrena. El
peso causa la penetracin y la rotacin da movimiento al remueve la
formacin. Los factores mecnicos de peso y velocidad de rotacin estn
directamente relacionados con la tasa de penetracin. Los factores
hidrulicos afectan la tasa de perforacin en relacin directa a la
eficiencia con que estos factores mecnicos son aplicados. En lo que
a hidrulica se refiere, el principio de chorro, tal como se aplica
a la barrena de diamante es el nico medio eficiente de mantener los
diamantes limpios y frescos de tal manera que la formacin nueva
pueda cortarse con cada revolucin de la barrena, incrementando as,
la efectividad y la eficiencia de los factores mecnicos. Por lo
tanto, la accin del chorro, para que sea efectiva en una barrena de
diamante, requiere suficiente velocidad de fluido a travs de su
cara para limpiar y refrescar los puntos de diamante. La velocidad
ideal del fluido es siempre conocida y usualmente, otros factores
que puedan dictar un cambio necesario en esta velocidad ideal
tambin son conocidos. Por consiguiente, para mejor rendimiento, una
barrena de diamante tiene que ser diseada para que rena las
condiciones del hoyo y con conductos para el fluido de perforacin
que le den a este una distribucin apropiada a la velocidad ideal
basado en la disponibilidad del fluido en la barrena. El fluido
disponible puede ser limitado por la capacidad de las bombas de
lodo en la cabria o por la capacidad de fluido de la barrena de
diamante en uso. Cuando se est metiendo una barrena de perforar de
diamante, se debe detener, al menos, dos pies del fondo y regular
las emboladas de las bombas para enviar el volumen de fluido de
acuerdo con la capacidad de la barrena que se est utilizando.
diamante, el cual
Perforacin II
Se baja la barrena hasta el fondo sin rotacin si es posible, de
tal manera que se bombee cualquier ripio de hierro o pedazos de
formacin del fondo, aplicando de 5000 a 8000 Lbs (de 2273 a 3636
Kgs) de peso para asegurarse que la barrena est colocada en el
fondo y no en derrumbes del hoyo. Despus de esta operacin, se
levanta dos o tres pies del fondo, se rota lentamente (40 a 50 rpm)
y entonces se baja hasta el fondo y se le aplica peso (alrededor de
5000 Lbs (2273 Kgs) gradualmente se le aumenta el peso de
perforacin hasta que se obtenga la mejor tasa de penetracin. Esta
segunda presin final, establecida despus de que la barrena ha
empezado a perforar es importante mantenerla en la mente
constantemente mientras la barrena est en el fondo del hoyo. Si
esta presin final de la bomba aumenta o disminuye, es una indicacin
definitiva de que algo anormal est sucediendo y la causa debe ser
determinada y corregida. De otra manera, la barrena de diamante
puede ser daada o tiempo de taladro puede ser consumido
costosamente sin necesidad. Existen varias causas posibles que
producen cambios en la presin de bombeo. Aumento o disminucin de
presin puede ser debido a un cambio en el volumen bombeado.
1.10.- Otros factores La tasa o velocidad parmetros adicionales
son: de penetracin es afectada por muchas otras variables
inherentes al tipo de formacin y presin de poros de la formacin.
Algunos de los
- Tipo de mecha y dimetro de la mecha: Una adecuada seleccin de
mechas contribuye a mejorar significativamente la velocidad de
perforacin, por el contrario la mala seleccin nos traer problema el
ROP.
-
Perforacin II - Tamao de las boquillas o Jet de la mecha:
Conjuntamente con una buena
hidrulica de la mecha nos ayudara a obtener mayores ROP durante
la perforacin.
- Desgaste de la mecha: Siempre el desgaste de la mecha no
disminuir la velocidad de perforacin debido a su desgaste.
Otros factores
o parmetros operacionales afectan notablemente la tasa de
penetracin si son seleccionados correctamente:
o Peso sobre la mecha o Densidad del lodo: El efecto que la
densidad crea en la velocidad de penetracin es mejor interpretada
con el concepto de presin diferencial:
Presin diferencial = PHID PF
Si es positiva, la fuerza que se ejerce sobre los recortes trata
de mantenerlos en el fondo remolindolos sin penetrar a la roca y
por tanto reduciendo la velocidad de penetracin.
- Viscosidad efectiva del lodo: El efecto de la viscosidad sobre
la velocidad de penetracin puede ser contemplado como un problema
de limpieza en el fondo del pozo. La limpieza del agujero es mayor
cuando se emplean fluidos de baja viscosidad que permiten el flujo
mas fcilmente. En otro enfoque, la velocidad de perforacin puede
ser una funcin del nmero de Reynols, el cual se evala con la
viscosidad, junto a otras variables.
-
Perforacin II - Contenido de slidos: Un incremento en el
contenido de slidos reduce sustancialmente el ritmo de penetracin,
debido al incremento en densidad, viscosidad, etc. porque existen
ms slidos en el lodo de perforacin. Por lo tanto, para lograr una
perforacin eficiente es necesario mantener el contenido de slidos
tan bajo como sea posible ya que entre ms pequeas sean las
partculas de slidos y mayor sea la dispersin mayor es el efecto de
reduccin.
- Filtrado: El filtrado depende principalmente del contenido y
tipo de slidos en el lodo, de la permeabilidad de la formacin y de
la presin diferencial. Si se forma un enjarre rpidamente y este es
impermeable, dar como resultado un menor filtrado. Un fluido con
alta prdida inicial de filtrado tiende a incrementar el ritmo de
penetracin, sin embargo un alto filtrado inicial causar un alto dao
a la formacin. - Presin de bombeo. - Tasa de bombeo.
Los cambios en las variables que afectan la tasa de penetracin
pueden opacar el efecto de cambio de litologa o el aumento de
presin de poros de la formacin. Cuando se estn usando mechas de
dientes, el efecto del desgaste de los dientes, puede influenciar
la tasa de penetracin durante la corrida de cada mecha. Cuando no
cambian otras variables de perforacin, el efecto del desgaste de la
mecha se puede compensar parcialmente estableciendo una tendencia
de descarga esperada del comportamiento de las mechas anteriores en
la perforacin de formaciones de presin normal.
2.- EXCLUSIN DE AGUAS El agua afecta todas las etapas de la vida
del campo petrolero, desde la exploracin el contacto agua-petrleo
(CAP) es un factor fundamental para determinar el petrleo en
sitiohasta el abandono del campo, pasando por el desarrollo y la
produccin del mismo. Cuando se extrae petrleo de un yacimiento,
tarde o temprano el -
Perforacin II agua proveniente de un acufero subyacente o de los
pozos inyectores se mezcla y es producida junto con el petrleo Este
flujo de agua a travs de un yacimiento, que luego invade la tubera
de produccin y las instalaciones de procesamiento en la superficie
y, por ltimo, se extrae y se desecha, o bien se inyecta para
mantener la presin del yacimiento, recibe el nombre de 'ciclo del
agua'. Los productores buscan formas econmicas para mejorar la
eficiencia de la produccin y los servicios de control del agua
resultan ser uno de los mtodos ms rpidos y menos costosos para
reducir tos costos operativos y aumentar la produccin de
hidrocarburos en forma simultnea. El aspecto econmico de la
produccin de agua a lo largo del ciclo del agua depende de una
variedad de factores, como la tasa de flujo total, las tasas de
produccin, las propiedades del fluido, como la densidad del petrleo
y la salinidad del agua y, por ltimo, el mtodo final de desecho del
agua producida. Los costos operativos, que comprenden las tareas de
levantamiento, separacin, filtrado, bombeo y inyeccin, se suman a
los costos totales. Por otra parte, tos costos de eliminacin del
agua pueden variar enormemente: desde 10 centavos por barril,
cuando el agua se descarga en reas marinas, hasta ms de $1,50 por
barril cuando se transporta con camiones en tierra firme. Si bien
el ahorro potencial derivado del control del agua es importante en
s mismo, tiene ms valor el potencial aumento de la produccin y de
la recuperacin del crudo.
El manejo del ciclo de produccin de agua, la separacin de la
misma en el fondo o en la superficie y su eliminacin, comprenden
una amplia variedad de servicios de campo, que incluyen la
adquisicin de datos y el diagnstico con sensores de fondo; el
perfilaje de produccin y el anlisis del agua para detectar
problemas de agua; la simulacin de yacimientos para caracterizar el
flujo y diversas tecnologas para eliminar los problemas del agua,
tales como separacin e inyeccin en el fondo, cegado qumico y
mecnico, y separacin del agua e instalaciones de produccin de
superficie.
2.1.- Origen y Comportamiento de Aguas en Estratos
Sedimentarios
-
Perforacin II
El agua de formacin o agua de produccin esta asociada con el
petrleo existente en los yacimientos y sale a la superficie junto
con el gas y el petrleo. Esta agua se caracteriza por:
o Usualmente es caliente y con un alto contenido de sales. o
Puede contener metales pesados altos niveles de sales y fracciones
de crudo en emulsin o dilucin. o Puede ser radioactiva o Debe ser
reinyectada o tratada apropiadamente para evitar daos ambientales y
a la salud. o Puede contaminar el agua subterrnea de consumo
humano. Ambientes sedimentarios y aguas asociadas:
Si no existiese la posibilidad de alteraciones diagenticas y por
el ingreso de aguas metericas, podra establecerse una
correspondencia entre AF y los ambientes de deposicin.
a) Ambientes deposicionales de las rocas clsticas. Las AF de
ambientes elicos y fluviales usualmente contienen menos de
10.000mg/l de slidos disueltos.Los depsitos marinos regresivos son
sedimentos transportados desde el continente y decantados en el
mar. La salinidad de estos medios vara entre 35.000 mq/l (de mar) y
20.000 mg/l (de estuario). Los depsitos batiales abisiales estn
formados en zonas profundas marinas. Los ambientes lacustres son de
agua dulce (menos de 1.000 mg/l) aunque en lagos salinos pueden
llegar a 35.000 mg/l.
-
Perforacin II b) Ambientes deposicionales de las rocas
carbonticas. La meteorizacin libera calcio que pasa a solucin como
bicarbonato. La solubilidad de los bicarbonatos depende del dixido
de carbono disuelto en el agua y la perdida del mismo por
evaporacin, calentamiento o disminucin de presin conduce a la
precipitacin del carbonato de calcio. El carbonato precipitado
puede ser puro o coprecipitar con arena, arcilla o materia orgnica.
La salinidad de las AF en estos ambientes es del orden de los
36.000 mg/l. c) Ambientes deposicionales de rocas de evaporacin
depsitos salinos de evaporitas. La deposicin de evaporitas ocurre
cuando el agua de mar se evapora bajo condiciones ambientales
restringidas. La deposicin evaportica puede detenerse por cambio
del rgimen climtico o por tectonismo. Pueden tambin ingresar aguas
forneas a la cuenca de evaporacin. Existen cinco ambientes (grados
de salinidad) en los cuales el agua puede variar desde 35.000 mg/l
(marino normal) hasta 500.000 mg/l (ambiente super salino). Los
productores tempranos de petrleo no prestaron mucha atencin a las
aguas salinas que lo acompaaban. En 1928, el primer laboratorio
comercial de anlisis de coronas, extrajo sales de un testigo lo que
llevo a sospechar la existencia de agua indgena a la arena
productora de petrleo. Fettke (1938), fue el primero en reportar la
presencia de agua en una arenisca petrolfera, aunque pens que la
misma haba sido introducida por la perforacin. En 1920, Munn
reconoci que aguas migratorias subterrneas podan ser la principal
causa de acumulacin y transporte de petrleo y gas (teora poco
demostrable en la actualidad). La palabra connata fue utilizada por
Lane y Gordon para significar agua intersticial depositada con los
sedimentos. -
Perforacin II
El reconocimiento y anlisis de las aguas de formacin A.F.
(subsurface oilfield waters) es estudiado por una rama de la
geoqumica que es la del estudio de las aguas subterrneas y esta
ligado a la qumica analtica, la geoqumica y la geologa.
El volumen total de agua en la hidrosfera es cercano a 1338 x
1018 m3 el cual:
El 0,6 % es agua subterrnea y menos del 50 % de la misma esta
alojada debajo de los 1000 mt. El 15 % de las aguas subterrneas
esta presente en las rocas sedimentarias (1,3 x 1018 l). El 97,1 %
es agua de mar. El 2,3 % es agua dulce superficial. Las trampas de
los hidrocarburos son las rocas sedimentarias que constituyen el 5
% de la litosfera distribuida: 70 80 % como lutitas. 8 10 % como
areniscas. 5 14 % como calcitas. Las AF pueden ser: Aguas que
quedaron entrampadas durante la sedimentacin. Aguas metericas
infiltradas. Una combinacin de ambas. Dicho de otra forma, un agua
singentica puede ser expulsada durante la compactacin de los
sedimentos y luego mezclarse con aguas metericas. Aunque las AF
difieren mucho en su composicin de las aguas de mar actuales se
presume que las roca reservorio se han depositado en las aguas de
mares antiguos (Levorsen, Chave). -
Perforacin II Existen pocas evidencias de la composicin de aguas
de mar del pasado geolgico, adems, aunque se acepta que las AF son
remanentes del agua de mar, son tantos los mecanismos de alteracin
posible que es difcil asociar unas con otras. El AF entrampada en
la sedimentacin tambin experimenta modificaciones post
deposicionales debido a la diagnesis de aguas y rocas. Es difcil
encontrarse una prueba definitiva pero testimonios circunstanciales
y los escasos datos sugieren que la composicin del agua de mar ha
permanecido apreciablemente constante durante los ltimos 108 109
aos. o Rol del agua en la meteorizacin: La meteorizacin es el
factor mas importante en la transformacin de las rocas
sedimentarias y el rol del agua es esencial en particular en los
procesos qumicos y bacteriolgicos y en menor medida en los fsicos.
Las tres funciones ms importantes del agua en la diagnesis son:
Disolvente. Transportador. Catalizador.
El potencial inico expresa el grado de hidratacin de los iones y
es igual a Z/R donde Z es la carga elctrica y R el radio inico. La
hidratacin se aplica a una adsorcin o asociacin de molculas de agua
a otras molculas, iones o superficies no debe confundirse con
hidrlisis. Cuando el potencial inico se encuentra entre 3 y 12 los
iones disueltos son inestables y precipitan como hidrxidos quedando
inmovilizados. Las notables propiedades disolventes del agua se
deben a la marcada naturaleza polar del agua. La fuerza de atraccin
entre el dipolo y los iones en una -
Perforacin II superficie de cristal es la responsable de la
destruccin de los cristales en solucin, el proceso se llama
hidrlisis. Dicho de otra forma la hidrlisis significa una reaccin
qumica donde los iones en las molculas del agua se rompen y se
forman nuevas uniones. El agua es muy eficiente transportador de
iones en la solucin. Los iones transportables en solucin son los
que presentan potenciales inicos menores a 3(cationes) y mayores a
12 (aniones).
Por ejemplo: Tienen Z/R menor a 3: sodio, manganeso, litio y
bario. Tienen Z/R entre 3 y 12: magnesio, aluminio y silicio.
Tienen Z/R mayor a 12: carbono, fsforo y azufre. Decimos que el
agua es un buen catalizador porque puede acelerar reacciones
qumicas sin modificarse, reduce las barreras de energa de
activacin. o Una propiedad importante de las AF: Ph Y Eh: EL Ph es
el potencial de hidrogeno y una medida del equilibrio de acidez _
alcalinidad del agua. El Ph de un ambiente es un factor importante
para determinar si ciertos minerales precipitaran o no desde el
agua. La deposicin de la Calcita (CaCO3) es tpica de un Ph superior
a 7,8. La Slice se deposita solo en ambientes cidos. El Eh o
potencial redox de (oxidoreduccin) es una medida de la intensidad
relativa de las condiciones oxidantes o reductoras de un sistema
acuoso. De una manera general, los sedimentos se depositan sea en
condiciones oxidantes (aerbicas) o reductoras (anaerobicas) con Eh
positivo o negativo respectivamente. La deposicin de Hematita
(O3Fe2) indica un ambiente muy oxidante, la de Pirita (FeS2) muy
reductor. La presencia de Siderita (FeCO3) indica un ambiente
intermedio.
-
Perforacin II Las aguas connatas han sido alteradas tanto en su
composicin que realmente representan actualmente al agua que estaba
presente cuando se formo el ambiente. o Alteracin profunda de la
composicin del AF: Varios procesos capaces de funcionar en
subsuperficie pueden alterar la composicin y/o concentracin de las
AF. Hemos dado ejemplos de modificaciones diagenticas minerales y
en este apartado nos referiremos a las modificaciones diagenticas
del agua singentica. Ms adelante nos referiremos al ingreso de
aguas metericas en subsuperficie. o Intercambio inico: Una
propiedad caracterstica de los minerales arcillosos es su capacidad
de intercambio inico, en particular catinico (ver nuestra Nota
Tcnica N14). El proceso de intercambio es un modificador muy
importante de la composicin inica de las AF. Las arcillas fijan
cationes di y trivalentes liberando mono y divalentes al agua. El
II es un proceso estequiomtrico (equivalente equivalente) y
reversible. Aunque es predominante en arcillas la mayora de los
minerales de tamao coloidal (menor a dos micrones) tienen cierta
capacidad de intercambio como resultado deuniones rotas alrededor
de sus estructuras (desbalance de cargas).
o Membranas semipermeables (MS): Particularmente til para
explicar la concentracin de aguas salinas en acuferos recargados
por agua dulce las MS actan como tamices salinos. Este proceso esta
ligado a la movilidad inica y lo esta tambin a arcillas o
Lutitas.
-
Perforacin II El agua que pasa a travs de una MS es de menor
concentracin que la que permanece en la Lutita y el proceso puede
sucederse indefinidamente en secuencia vertical.
o Dilucin de AF Singenticas con agua de reaccin: El agua
liberada de transiciones minerales puede diluir las AF. Por ejemplo
puede liberarse agua en la transformacin de Yeso a Anhidrita o de
Smectita a Illita.
o El ingreso de aguas metericas (AM): Hemos visto algunas causas
por las cuales las aguas singenticas pueden llegar a modificarse.
Las AM pueden infiltrarse en la formacin en cualquier momento en la
transformacin del AF. El anlisis geoqumico es poco confiable para
detectar ingreso de AM debido, como vimos a las probables
alteraciones de las especies disueltas. En circunstancias
particulares, el agua original depositada durante la formacin del
ambiente, puede desaparecer y ser, por ejemplo, reemplazada por
agua de origen meterico. El estudio isotpico de las AF es
particularmente til para detectar intrusiones de aguas metericas o
bien para otros estudios hidrogeolgicos.
El proceso modificador de la qumica del agua singentica puede
ser de dos tipos: A) Mezclado o reemplazo con aguas metericas. B)
Reacciones con minerales y/o materia orgnica que ocluyen el
agua.
-
Perforacin II Aunque se presume que gran parte de las AF
provienen de aguas de mares antiguos, el hecho que existan AF
(connatas) con salinidades que van desde dulce hasta diez veces la
de mar plantea muchas dudas acerca del origen de las AF fsiles. Las
concentraciones mas bajas que las de agua de mar, aunque
generalmente asociadas a dilucin con aguas metericas, podran
deberse al origen no marino de los sedimentos asociados.
o Evidencias sobre la historia de la qumica del agua de mar:
Seria incorrecto terminar esta nota sin ampliar la idea que
supone que el origen de las AF muy salinas, han sido los mares
antiguos.
Veamos algunas cuestiones vinculadas a la evaporacin del agua de
mar. En1849 el qumico italiano Usiglio evaporo una muestra de agua
del mar Mediterrneo asequedad, y recupero e identifico los
productos de la evaporacin, los resultados fueron: TABLA Nro. 2
DENSIDAD SALINIDAD (Gr/Cm3) (P/P mil) 1,03 1,05 1,13 1,20 1,21 37,5
63,5 157,1 274,0 291,0
VOLUMEN REMANENTE (LITROS) 1,00 0,53 0,19 0,112 0,095
SALINIDAD (P/P mil) CaCO3 CaCO3 CaSO4 CaSO4 CaSO4 NaCl MgSO4
Los experimentos de Usiglio demuestran que cuando se reduce el
volumen original del agua de mar a ms o menos la mitad precipita la
Calcita. Cuando el volumen es 1/5 lo hace el yeso y al ser 1/10 la
Halita. Todos los depsitos de sal (de evaporitas) estn formados por
la evaporacin del agua de mar en un brazo semi -
Perforacin II aislado o totalmente aislado del mar en una regin
rida. Tambin pueden formarse en cuencas continentales de acumulacin
de aguas singenticas de sedimentos marinos (agua de mar fsil).
Retomemos ahora el tema del titulo. Las aguas subsuperficiales de
cuencas antiguas probablemente representen remanentes de agua de
mar entrampados con los sedimentos en el momento de su deposicin.
Ciertas evidencias qumicas sugieren que algo de estas aguas puede
haberse movido a considerables distancias desde su deposicin y el
factor mas probable de desplazamiento pudo haber sido la
compactacin. Hemos visto que en los ambientes deposicionales de las
Evaporitas las salinidades de las aguas singenticas pueden variar
desde 35.000 mg/l de slidos disueltos y en la tabla N1 vemos que en
ese punto ya precipitan carbonatos y carbonatos dolomitizados. A
partir de all podemos llegar a aguas madres de 250.000 a 350.000
mg/l en ambientes salinos y super salinos. Resulta entonces
consistente suponer que la concentracin del agua de mar de lugar a
aguas singenticas salinas, al menos en ambientes sedimentarios de
Evaporitas.
La industria del petrleo y la geotermia, han trado a la luz la
mayora de los hechos vinculados con las aguas connatas en cuanto a
su ocurrencia composicin y concentracin.
2.2.- Conificaciones y Adedamiento
La produccin prematura de agua es a menudo le resultado de
conificacin y/o digitacin cerca de un pozo productor cuando el agua
proviene del nivel de agua libre generalmente en la direccin
vertical. Por lo tanto, un cono de agua toma lugar en la parte ms
baja del intervalo completado del pozo. La produccin de un pozo
causa una -
Perforacin II cada de presin en ese punto del yacimiento. Si la
presin en la cara del pozo es suficientemente baja, el pozo est
completado directamente sobre el contacto agua petrleo y no hay
barreras de flujo vertical, entonces habr conificacin.
Por otra parte, si la produccin de agua ocurre en la vida
temprana de un yacimiento sin buzamiento donde el contacto se
vuelve inestable y el agua fluye ms rpido que el crudo debido a su
baja viscosidad y a la permeabilidad horizontal, este fenmeno se
llama digitacin o lengeteo.
Estos dos procesos que conducen a la ruptura prematura de agua.
Estos fenmenos son muy importantes porque causan un decremento en
la rentabilidad del proyecto en diversas formas. Primero, la
productividad de crudo se reduce debido a efectos de permeabilidad
relativa, segundo, los costos de levantamiento aumentan como
resultado de un fluido promedio ms pesado y la inyeccin y/o
acondicionamiento de agua es sustancialmente cara. Tercero, la
eficiencia de recobro se reduce porque el lmite econmico del corte
de agua se alcanza con petrleo remanente producible en el rea de
drene del pozo.
Los mismos son muy comunes durante la produccin de un
yacimiento. El proceso de digitacin es incluso esperado a que
ocurra en una formacin completamente homognea y es debida a fuerzas
hidrodinmicas que ocurren en el flujo de fluidos. El problema de
conificacin ocurre en virtud a la permeabilidad vertical y al
exceso de produccin que causa que el gradiente de presin sea mayor
a la fuerza gravitatoria. En general, cuando el pozo est cerca al
contacto agua petrleo, el agua se mueve verticalmente causando la
conificacin. Si el contacto agua petrleo se halla lejos y existe
produccin prematura de agua ocurre el fenmeno conocido como
digitacin.
-
Perforacin II La fuerza de un empuje por agua, es decir la tasa
a la cual el flujo de agua ingresa al reservorio de petrleo sujeto
a un empuje de agua, est gobernado por:
o Diferencia de presin entre el reservorio y el acufero, o Tamao
del acufero, o Permeabilidad del reservorio y del acufero, o
Espesor del reservorio abierto al agua o Si empuje es de fondo o
lateral.
Si la extraccin del reservorio es mayor a la tasa a la cual el
agua puede entrar, la presin del reservorio declinar. Por otro
lado, excesivas tasas de extraccin de pozos individuales o reas de
baja permeabilidad, causarn excesiva cada de presin entre el
reservorio y los pozos, creando grandes sumideros de presin en
estos pozos.
En una arena uniforme, los sumideros de presin causados por las
altas tasas de extraccin pueden resultar en un cono de agua
(Coning) hacia el intervalo de completacin.
En una arena estratificada, altas tasa de extraccin de fluidos
puede resultar en la canalizacin (Fingering) del agua a lo largo de
las arenas de alta permeabilidad y hacia los pozos, an a pesar que
los pozos estn completados sobre el contacto agua petrleo
(WOC).
Cuando un Fingering o Coning ha alcanzado el intervalo de
completacin, tiende a convertirse en estable y persistir en una
produccin de agua continua debido a que la permeabilidad relativa
al petrleo ha sido reducida como consecuencia del incremento
-
Perforacin II de la saturacin de agua. En algunos pozos, las
caractersticas de roca y fluido son tales que el cono subsistir an
si la tasa de produccin es reducida.
El desarrollo de Fingering o Coning de agua en gran escala a
travs del reservorio reducir la Recuperacin Final (EUR-Enhanced
Ultimate Recovery) debido a que la energa natural del empuje de
agua esta siendo usado para producir agua en vez de forzar al
petrleo delante del agua. En adicin, esta produccin prematura de
agua reducir el beneficio econmico por forzar tempranamente al uso
de equipo de levantamiento artificial y requerimiento del manipuleo
de volmenes de agua cada vez mayores para obtener la misma cantidad
de petrleo.
2.3.- Mtodos de Exclusividad de Agua
- Tapones de Cemento: Operacin que consiste en colocar una
columna de cemento en un hoyo abierto o revestido, cualquiera de
con los siguientes objetivos:
Aislar una zona productora agotada. Prdida de control de
circulacin. Perforacin direccional. Abandono de pozo seco o
agotado. -Cementacin Forzada: Se emplea durante la perforacin o en
las tareas de terminacin de los pozos, y posteriormente durante el
transcurso de la vida productiva de los mismos, en trabajos de
reparaciones y/o reacondicionamiento. Consiste en forzar la mezcla
de cemento a alta presin hacia las formaciones para corregir
ciertas anomalas en puntos determinados a travs de orificios que
por caoneo (perforacin a bala o a chorro) son abiertos en los
revestidores.
-
Perforacin II El cemento se inyecta en casos como: la falta de
cemento en cierto tramo de la tubera; el aislamiento de un
intervalo gasfero y/o acufero de una zona productiva, con miras a
eliminar la produccin de gas y/o agua; correccin de fugas de
fluidos a travs del revestidor, debido a desperfectos; abandono de
zonas productivas agotadas. -Reduccin de la tasa de produccin 3.-
EVALUACIN DE FORMACIONES
La evaluacin de formaciones precisa y oportuna constituye un
elemento esencial del negocio de exploracin y produccin. En el
pasado, los operadores deban adoptar soluciones intermedias entre
las ventajas de las herramientas de adquisicin de registros durante
la perforacin en tiempo real y la evaluacin de formaciones ms
global de las tcnicas aplicadas en herramientas operadas con cable.
Una nueva herramienta integrada de adquisicin de registros durante
la perforacin, junto con un potente programa de interpretacin,
establece un nuevo estndar en trminos de inseguridad y eficiencia y
reduce la incertidumbre asociada con la evaluacin de
formaciones.
Las compaas de exploracin y produccin han estado anticipando una
forma ms rpida, ms segura y ms global de evaluar el potencial
productivo de los yacimientos de petrleo y gas y posicionar
correctamente los pozos productivos mediante la utilizacin de
herramientas de adquisicin de registros durante la perforacin (LWD,
por sus siglas en ingls). Hasta no hace mucho, las propiedades
bsicas de las formaciones, tales como la resistividad y la
porosidad, adems de las mediciones relacionadas con las operaciones
de perforacin, tales como la inclinacin, la vibracin y la presin
anular, se adquiran apilando las herramientas de medicin
individuales en largos arreglos de fondo de pozo (BHAS, por sus
siglas en ingls). La conexin y desconexin de estos arreglos pueden
implicar un tiempo considerable durante los viajes de entrada y
salida de un pozo. Quiz ms importante es el hecho de -
Perforacin II que las distancias ms largas existentes entre la
barrena y los sensores provocan demoras con las mediciones y
obligan a los ingenieros y geocientficos a esperar la informacin
que, en muchos casos, podra incidir en forma inmediata en los
procedimientos de perforacin y en la identificacin de
objetivos.
Entre las prioridades de la tcnica de adquisicin de registros
durante la perforacin, identificadas durante una encuesta llevada a
cabo en la industria petrolera, se encuentra justamente la reduccin
de la distancia existente entre la barrena y los sensores LWD. La
reduccin de esta distancia mitiga los efectos ambientales sobre las
mediciones y reduce el tiempo de espera para la adquisicin e
interpretacin de los datos necesarios para la toma de decisiones
clave.1 Adems del mejoramiento de la confiabilidad de la
herramienta y del incremento de las velocidades de transmisin de
los datos a la superficie en tiempo real, los encuestados
manifestaron su deseo de eliminar las fuentes radioactivas qumicas
de las herramientas LWD. El tiempo que debimos esperar para ver
mejoradas estas capacidades ha llegado a su fin. Los cientficos e
ingenieros de Schlumberger han desarrollado una herramienta LWD
integrada que satisface estas necesidades y provee importantes
mediciones de perforacin y adquisicin de registros. stas incluyen
mediciones ya obtenidas con las herramientas LWD existentes,
previamente slo provistas mediante el empleo de herramientas
operadas con cable que proporcionan informacin sobre la litologa y
los fluidos de las formaciones. Un innovador diseo de herramienta
reduce la longitud de toda la seccin de medicin a un solo collar de
7.9 m [26 pies] y ofrece una opcin de adquisicin de registros sin
fuentes radioactivas que mitiga el riesgo para el personal, el
medio ambiente y el pozo.
3.1.- Toma de Ncleos
Un ncleo es una muestra rocosa de un yacimiento, que es tomada
en un pozo petrolfero a una profundidad especfica, preservando sus
caractersticas geolgicas y -
Perforacin II caractersticas fsico-qumicas, con la finalidad de
hacer posteriores anlisis petrofsicos y geolgicos. Mediante ellos
se puede conocer los ambientes sedimentarios y extrapolarlos a todo
un yacimiento; se puede medir directamente la porosidad y
permeabilidad de la roca en forma precisa; se pueden correlacionar
con los registros elctricos y utilizarse para estudios geomecnicos
y conocer la presencia de fluidos contenidos en la roca. Anlisis
Convencional:
Obtener porosidad, permeabilidad, saturacin de fluidos y
litologa. Obtener porosidad,permeabilidad, saturacin de fluidos y
litologa.
Definir cambios areales en porosidad, permeabilidad y litologa,
parmetros
requeridos para el modelaje del yacimiento y la estimacin de
reservas del yacimiento.
Definir de saturacin de agua intersticial y saturacin de
petrleo, a fin de seleccionarlos intervalos prospectivos para
operaciones de caoneo.
Conservar los ncleos con la humectabilidad original y saturacin
de fluidos originalescon miras a un estudio futuro de Anlisis
Especiales.
Aportar informacin para calibracin perfiles de pozos y/o mejor
la interpretacin atravs de estos.
Estudios de ambientes deposicionales.Anlisis Especial: Los
Anlisis Especiales de ncleos se realizan para un nmero limitado de
muestras, las cuales son seleccionadas en trminos de sus
propiedades fsicas, porosidad o permeabilidad. Estos anlisis son
necesarios para estudiar los problemas del yacimiento y consisten
en:
Estudio de presin capilar.-
Perforacin II
Determinacin de propiedades elctricas a travs de medidas del
ndice deresistividad, factor de formacin, exponente de saturacin y
factor de cementacin.
Flujo bifsico y estudio de permeabilidades relativas
gas-petrleo, agua-petrleo ygas-agua.
Estudio de humectabilidad y fenmenos relacionados con las
interaccionesfluido/slido tales como: efectos electrocinticas,
intercambio catinico y cintica de reaccin. -Factores Antes de la
Prueba: Existe un conjunto de parmetros de perforacin que influyen
sobre el ncleo y deben ser tomados en cuenta para optimizarlos en
el momento de realizar la toma del ncleo:
Se debe emplear un fluido de perforacin con un filtrado bajo
(Menor a 4 cc). Unfiltrado alto, podra presentar alteracin
ocasionada por el efecto de la filtracin y lavado. Tambin el
contenido de aceite en el fluido de perforacin nunca debe ser mayor
del 10%.
La tasa de penetracin no debe ser alta (independiente de la
litologa) porque secorre el riesgo de no recuperar el ncleo, sino a
perforar el hoyo.
Cuando se extraen las muestras de formacin del fondo del pozo a
la superficie,estas experimentan una gran reduccin de presin y
temperatura.
Esta accin expele fluido, particularmente gas, ya que es un
fluido compresible y laliberacin de gas en solucin en el petrleo,
esto cambia la distribucin espacial de los fluidos. En adicin, los
asfltenos y otros componentes pesados pueden depositarse sobre la
superficie de la roca, hacindola ms humectada al petrleo. Las
tcnicas usadas en el manejo, empaque y preservacin del ncleo pueden
tambin alterar la humectabilidad a travs de la prdida de
componentes livianos, deposicin de componentes pesados, y oxidacin.
-
Perforacin II
Los procedimientos de laboratorio de limpieza y preparacin del
ncleo pueden cambiar la humectabilidad por alteracin de la cantidad
y tipo de material adsorbido sobre la superficie de la roca.
- Factores Durante la Prueba: Un factor adicional que influye en
la humectabilidad es la escogencia de los fluidos de prueba;
ciertos petrleos minerales pueden alterar la humectabilidad. Los
anlisis de ncleos son algunas veces realizados con aire/agua o
aire/mercurio en lugar de petrleo y agua de formacin. Estos anlisis
asumen implcitamente que los efectos sobre la humectabilidad no son
importantes. Para obtener buenos resultados y hacer el mejor uso
posible de los ncleos, se deben ejercer ciertas precauciones: -
Extraccin del ncleo del sacanucleo y su limpieza Para obtener una
interpretacin correcta de los fluidos contenidos en el ncleo, se
deben seguir las normas siguientes: 1. El ncleo debe sacarse
inmediatamente que el SACANUCLEOS llegue a la superficie. Sise deja
en la herramienta sern alteradas las condiciones de equilibrio
establecidas por el gas al expandirse; el ncleo absorbera por
capilaridad el agua superficial del lodo. 2. El ncleo debe
extraerse de la herramienta con calma usando las herramientas
idneas para esta operacin y su dimetro puede variar entre 4 y 2
pulgadas. 3. El exceso de lodo y de revoque que pueda traer el
ncleo, se debe quitar raspndolo de la mejor manera posible, y
limpindolo despus hmedo, no empapado. con un trapo
Perforacin II 4. Tan pronto como este limpio el ncleo, debe ser
metido en sacos plsticos; ya que expuesto a la intemperie, aunque
solamente por unos minutos, segn las condiciones atmosfricas,
perdera rpidamente agua y las fracciones livianas de hidrocarburos.
- Enlatado del ncleo Una vez extrado del SACANUCLEOS, el ncleo se
pone ordenadamente en una serie de latas, las cuales estn pintadas
de blanco en el extremo que contiene la base de cada seccin del
ncleo. Las latas entonces se enumeran, comenzando con la que
contiene la parte mas profunda del ncleo. El extremo pintado de
blanco de cada lata debe llevar la siguiente informacin pintada de
calor vivo:
Nmero de la lata. Nmero del pozo. Nmero del ncleo. Intrvalo del
ncleo ( solamente del ncleo que se acaba de tomar ) Antes de
despachar los ncleos al laboratorio, bien de la empresa o, de
la
compaa contratista que har los anlisis respectivos, el ingeniero
debe cerciorarse de que el ncleo este envuelto en tela plstica y en
correcto orden. Tambin debe incluir en cada lata una etiqueta con
toda la informacin que va pintada en el extremo blanco de cada
lata, y adems, el nmero total de latas donde va todo el ncleo. En
el laboratorio entonces se hace la descripcin del ncleo, y se
determina de donde se deben tomar las muestras para los respectivos
anlisis. Esta determinacin debe ser sistemtica y a intervalos
regulares. Por lo general se toman dos pruebas por pie, y cuando
las formaciones no son uniformes, se puede aumentar la frecuencia
de las muestras. - Prdida de ncleo -
Perforacin II
El problema de la perdida o desmoronamiento de los ncleos
extrados se hace importante cuando se trata de determinar la
profundidad a que pertenecen. Sin embargo, el ingeniero se puede
valer de ciertas indicaciones que facilitan la tarea de prorratear
o ubicar las partes fallas o que faltan. Entre estas cabe
mencionar: el registro del tiempo perforando (el cual puede indicar
cambios de formaciones); la condicin del ncleo (si esta entero o en
pedazos, o si partes del ncleo estn enlodadas y asidas al
sacanucleos); la condicin del atrapador de ncleos (si esta
averiado) que puede ser causa de perdida de la inferior del
ncleo.
Uno de los ncleos ms reconocidos son los ncleos de pared por lo
general se toman por las siguientes razones: 1. Para obtener
informacin acerca de la litologa y fluidos contenidos por la
formacin. 2. Para hacer anlisis de polen. 3. Para determinar la
densidad del petrleo. El nmero de muestras deseadas depende de la
razn de los estudios por hacerse.
3.2.- Muestras de Canales
Es el conjunto de fragmentos de rocas, provenientes de las
diferentes formaciones atravesadas durante la perforacin y tradas a
la superficie por el lodo de perforacin, tienen la ventaja de ser
recuperadas a un bajo costo, se puede hacer descripcin litolgica y
estudio de geoqumica, pero presenta una serie de
inconvenientes:
No se le puede designar una profundidad exacta. -
Perforacin II Est altamente contaminada por el lodo de
perforacin. No traen una forma geomtrica determinada, capaz de ser
colocadas en celdas
de algn equipo para estudios petrofsicos.
3.3.- Pruebas de Formacin con Tubera (DST)
Un DST es un procedimiento para realizar pruebas en la formacin
a travs de la tubera de perforacin, el cual permite registrar la
presin y temperatura de fondo y evaluar parmetros fundamentales
para la caracterizacin adecuada del yacimiento. Tambin se obtienen
muestras de los fluidos presentes a condiciones de superficie,
fondo y a diferentes profundidades para la determinacin de sus
propiedades; dicha informacin se cuantifica y se utiliza en
diferentes estudios para minimizar el dao ocasionado por el fluido
de perforacin a pozos exploratorios o de avanzada, aunque tambin
pueden realizarse en pozos de desarrollo para estimacin de
reservas. Durante la perforacin, el fluido es bombeado a travs del
drill stem (derecha) y fuera de la mecha, por lo tanto, en un DST,
el fluido proveniente de la formacin es recolectado a travs del
drill stem mientras se realizan medidas de presiones. Cuando se
realizan pruebas DST se deben tomar en cuenta tres factores que
afectan los resultados, entre esos efectos se tienen: 1.- Efecto de
la prueba previa de presin (pretest): Para presiones altas, la
respuesta de la presin de cierre en ambos perodos se incrementa. La
variacin entre las respuestas se reduce en el segundo perodo de
cierre y a medida que la presin del pretest se acerca a la presin
esttica de la formacin, el efecto del pretest en el DST es muy
pequeo. 2.- Efecto de la permeabilidad: Cuando la permeabilidad
aumenta, la presin del pozo se recupera ms rpido, aunque el efecto
es pronunciado incluso en el caso de altos -
Perforacin II valores de permeabilidad. En todos los casos, la
presin se eleva por encima de la presin de la formacin. Para un DST
en formaciones de gran permeabilidad, la respuesta de la presin es
significativamente afectada por el perodo del pretest. 3.- Efecto
de la temperatura: Para permeabilidades bajas (aproximadamente 0,2
md/ft), el efecto de la temperatura provoca un incremento constante
de la presin al final de cada perodo de cierre. Para formaciones de
alta permeabilidad, el cambio de la presin resultante, debido al
efecto de la temperatura, es despreciable ya que el lquido puede
fluir dentro o fuera de la formacin. Si la variacin de temperatura
es alta (> 1C) el efecto de sta podra ser ms importante. Ejemplo
de uso en Venezuela A todos los pozos perforados de la formacin
Naricual del campo El Furrial se les realiz RFT y pruebas DST para
la captura de datos bsicos para caracterizar el yacimiento, con
algunas excepciones debido a problemas operacionales. Estas
evaluaciones permitieron determinar los niveles de presin por arena
(el perfil de presiones obtenido con el RFT fue validado con
muestras de fluido obtenidas durante pruebas DST en pozos
productores e inyectores), identificar contactos de fluidos, medir
el grado de comunicacin areal y vertical en el yacimiento y
finalmente optimizar la seleccin de los intervalos de caoneo en los
pozos. Debido al elevado contenido de asfltenos presente en el
crudo, se decidi utilizar 24 API como lmite inferior de completacin
de los pozos en el campo, ya que diversas pruebas DST demostraron
que la completacin de pozos por debajo de este nivel ocasionaba
serias obstrucciones con asfltenos en la tubera de produccin, lneas
de flujo y equipos de superficie.
-
Perforacin II
CONCLUSIN Los factores que afectan la velocidad o rata de
penetracin son de gran utilidad a la hora de perforar un pozo, ya
que nos permite saber cual es el problema que presenta y por ende
solucionar de manera rpida y eficiente determinado problema.
Algunos de estos problemas son: El peso de la barrena. La velocidad
de rotacin. La hidrulica. Factores de formacin. Entre otros ya
descrito en el trabajo de investigacin
-
Perforacin II Los factores mecnicos de peso y velocidad de
rotacin estn directamente relacionados con la tasa de penetracin.
Los factores hidrulicos afectan la tasa de perforacin en relacin
directa a la eficiencia con que estos factores mecnicos son
aplicados. S se tiene en cuenta que la produccin mundial de agua es
de aproximadamente 210 millones de barriles por da [33,4 millones
m3/d) que acompaan a los 75 millones de barriles por da [11,9
millones m3/d] de petrleo, se podra decir que muchas compaas se han
convertido prcticamente en empresas productoras de agua. La
evaluacin de formaciones precisa y oportuna constituye un elemento
esencial del negocio de exploracin y produccin. Las pruebas usadas
para evaluar las formaciones representan el inicio de toda la
produccin del pozo como tal, mediante la toma de ncleos se puede
conocer los ambientes sedimentarios y extrapolarlos a todo un
yacimiento; se puede medir directamente la porosidad y
permeabilidad de la roca en forma precisa; se pueden correlacionar
con los registros elctricos y utilizarse para estudios geomecnicos
y conocer la presencia de fluidos contenidos en la roca. Las
muestras de canales permiten principalmente determinar la litologa
de las formaciones atravesadas y por ltimo las DST no son ms que
aquellas pruebas que arrojan datos de presiones deseados para la
obtencin de una presin de alivio que contrareste la superpresin
esttica del lodo y obtener una presin inicial (Pi) ptima en todo el
sistema de circulacin a su vez nos permiten caracterizar el
yacimiento.
-
Perforacin II
BIBLIOGRAFA Global Drilling, Schlumberger Venezuela. INGENIERA
BSICA DE YACIMIENTOS, Ing. Jos Ramn Rodrguez, MSc, Ph.D.
Universidad de Oriente, Ncleo de Anzotegui (Mayo 2007). Comunidad
Petrolera,
http://www.lacomunidadpetrolera.com/showthread.php/2222-Water-coning-(Conificaci%C3%B3n-de-Agua-)
Blogstpot.com,
http://ingenieria-de-yacimientos.blogspot.com/2009/05/conificacion-ydigitalizacion.html
PetroBlogger,
http://www.petroblogger.com/2010/07/conificacion-y-canalizacion-del-agua-en.html
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