2.8 PRESION REDUCIDA DE BOMBEO
GASTOS Y PRESIÓN REDUCIDA DE CIRCULACIÓN
El gasto reducido de circulación (QR) se determina disminuyendo la presión en el
sistema de circulación a cua lquier gasto menor del gasto de trabajo.
Esto es, que no necesariamente tiene que ser el 50% del gasto normal de trabajo.
Esto dependerá de las condiciones reales que se tengan en el pozo, así como del
equipo de bombeo.
Al tener este gasto estabilizado se debe leer la presión de bombeo en la tubería
de perforación, esta presión superficial será la presión reducida de circulación (PR) y
representa las caídas de presión por fricción en el sistema a determinado gasto
reducido (QR)
El gasto de la bomba durante el control de un brote se reduce por las siguientes
razones:
1. Disminuir la presión de circulación requerida durante el control
2. Disminuir la posibilidad de falla del equipo de bombeo por fatiga
3. Permite adicionar barita durante la operación de control
4. Se dispone de más tiempo para analizar los problemas que se suscitan
5. Permite que el rango de trabajo del estrangulador variable sea el adecuado
6. Reduce las caídas de presión por fricción en el sistema durante el control
El gasto y la presión reducida de circulación se deben actualizar cuando se
realice un cambio de geometría en la sarta de perforación, cuando cambien las
propiedades del lodo o cada vez que se incremente la profundidad en 150 m.
Cuando no se cuenta con dicha información, es posible calcular la presión
reducida de circulación a un gasto dado con las fórmulas de caídas de presión por
fricción en el sistema, y algunas consideraciones prácticas.
2.9 PRESIONES NORMALES, ANORMALES Y SUBNORMALES
FORMACIÓN CON PRESIÓN NORMAL
Es aquella que se puede controlar con fluido de densidad de agua salada.
La densidad del fluido requerido para controlar esta presión es el equivalente a un
gradiente de 0.100 a 0.107 kg/cm²/m.
Para conocer la “normalidad” o “anormalidad” de las presiones en cierta área; se
deberá establecer el gradiente del agua congénita en las formaciones de esa región,
conforme el contenido de sales disueltas. Para la costa del Golfo de México se tiene
un gradiente de 0.107 kg/cm²/m (100,000 ppm de cloruros).
| FORMACIÓN CON PRESIÓN SUBNORMAL
Es aquella que se puede controlar con un fluido de densidad menor que la del
agua dulce, equivalente a un gradiente menor de 0.100 kg/cm²/m.
Una posible explicación de la existencia de tales presiones en las formaciones, es
considerar que el gas y otros fluidos han escapado por fallas u otras vías del
yacimiento, causando su depresionamiento.
FORMACION CON PRESION ANORMAL
Es aquella en que la presión de formación es mayor a la que se considera como
presión normal. Las densidades de fluidos requeridos para controlar estas presiones
equivalen a gradientes hasta de 0.224 kg/cm²/m
Estas presiones se generan usualmente por la comprensión que sufren los fluidos
de la formación debido al peso de los estratos superiores.
Las formaciones que tienen altas presiones se consideran selladas, de tal forma
que los fluidos contenidos en dicha formación no pueden escapar, soportando éstos,
parte de la presión de sobrecarga.
Los métodos cuantitativos usados para determinar zonas de alta presión son:
· Datos de sismología
· Parámetros de penetración
· Registros geofísicos
2.10 DETERMINACIÓN DE PROFUNDIDADES DE ASENTAMIENTO DE
TUBERIAS DE REVESTIMENTO
INTRODUCCION
La fase primordial en la delicada tarea de perforar, terminar y reparar pozos, es la
de programar en forma adecuada el conjunto de variables que pueden presentarse
según sea el caso. La selección de los materiales a utilizar es de suma importancia,
ya que de éstos dependerá el éxito en el cumplimiento de los programas.
Uno de los aspectos de primer orden dentro de las operaciones que se efectúan
para perforar un pozo, es el que se refiere ala protección de las paredes del agujero
para evitar derrumbes y aislar manifestaciones de líquidos o gas. Dicha protección se
lleva acabo mediante tuberías de revestimiento o ademe, las cuales se introducen al
pozo en forma telecopiada, es decir, que los diámetros de las tuberías utilizadas van
de mayor a menor, por razones fundamentales técnicas y económicas.
Durante la perforación de los pozos se atraviesan formaciones con situaciones y
problemáticas diferentes, entre las que se tienen: zonas de bajos gradientes de
fractura, intervalos con presiones anormalmente altas, formaciones inestables,
yacimientos depresionados, etc. Esto origina que a medida que se va profundizando
se tengan que ir aislando intervalos con característica diferentes mediante la
introducción y cementación de tuberías de revestimiento.
El objetivo de un diseño, es el seleccionar una tubería de revestimiento con un
cierto grado, peso y junta, la cual sea la más económica, y que además resista sin
falla, las fuerzas a las que estará sujeta.
Las funciones de las tuberías de revestimiento son:
1.
Evitar derrumbes y concavidades.
2.
Prevenir la contaminación de los acuíferos.
3.
Confiar la producción del intervalo seleccionado.
4.
Dar un soporte para la instalación del equipo de control superficial.
5.
Facilitar la instalación del equipo de terminación, así como los sistemas
artificiales de producción.
Las tuberías de revestimiento representan alrededor del 18% del costo total del
pozo. De aquí la importancia de optimizar los diseños a fin de seleccionar las menos
costosas que garanticen la integridad del pozo durante la perforación y la terminación
del mismo.
Al ser colocada dentro de un pozo, la tubería de revestimiento esta sujeta a tres
fuerzas significantes durante las operaciones de perforación, terminación, reparación
o vida productiva del pozo, por lo que en su selección deben soportar las siguientes:
· Presión externa (colapso).
· Presión interna.
· Carga axial y longitudinal (tensión y compresión).
En general, las tuberías de revestimiento se pueden clasificar en conductora,
superficial, intermedia y de explotación.
Tubería Conductora.- Es la primera que se cementa o hinca al iniciar la
perforación del pozo. La profundidad de asentamiento varía de 20m a 250 m. Su
objetivo principal es establecer un medio de circulación y control del fluido de
perforación que retorna del pozo hacia el equipo de eliminación de sólidos y las
presas de tratamiento. Permite continuar perforando hasta alcanzar la profanidad
para asentar la tubería de revestimiento superficial. Algunas veces en la tubería
conductora se instala un divertir o desviador de flujo a fin de poder manejar flujos de
agua salada o gas superficial, enviándolos hacia fuera de la localización.
El diámetro seleccionado de la tubería por emplear, dependerá en gran parte de
la profundidad total programada del pozo.
Tubería Superficial.- La introducción de ésta tubería tiene por objeto instalar
conexiones superficiales de control y al mismo tiempo proteger al agujero
descubierto, aislando los flujos de agua y zonas de pérdida de lodo cercanas a la
superficie del terreno.
Como ejemplo tenemos que para las diferentes zonas de trabajo, actualmente se
emplean tuberías superficiales de 20” para pozos exploratorios o pozos de
desarrollo que son a profundidades mayores a 4500 m. Estas tuberías se introducen
a profundidades que varían entre 500 y 1000 m, cabe aclarar que los diámetros se
seleccionan de acuerdo a la profundidad.
Tubería Intermedia.-Estas tuberías se introducen con la finalidad de aislar zonas
que contengan presiones normales de formación, flujos de agua, derrumbes y
pérdidas de circulación: en sí se utiliza como protección del agujero descubierto, para
tratar, en la mayoría de los casos, de incrementar la densidad de los fluidos de
perforación y controlar las zonas de alta presión.
Dependiendo de la profundidad del pozo o de los problemas que se encuentren
durante la perforación, será necesario colocar una o más sartas de tuberías de
revestimiento intermedia, que aislaran la zona problema.
Tubería de Explotación.-Estas tuberías tienen como meta primordial aislar el
yacimiento de fluidos indeseables en la formación productora y de otras zonas del
agujero, también para la instalación de empacadores de producción y accesorios
utilizados en la terminación del mismo. En el diseño de esta tubería se deberá tener
especial atención, considerando todos los elementos que intervienen en su
programación.
Tubería de Revestimiento Corta (Liners).-Constituye una instalación especial
que evita utilizar una sarta de la superficie al fondo del pozo; la longitud de esta
tubería permite cubrir el agujero descubierto, quedando una parte traslapada dentro
de la última tubería que pude variar de 50 a 150 m, y en ocasiones se emplea una
longitud mayor, dependiendo del objetivo de su introducción.
Razones para su utilización.
1.
Control del pozo. El liner permite aislar zonas de alta o baja presión y terminar
o continuar la perforación con fluidos de alta o baja densidad.
2.
Economía de tubería de revestimiento. Se pueden efectuar pruebas de
producción de horizontales cercanos a la zapata de la última tubería de
revestimiento, a un costo muy bajo, debido a la pequeña cantidad de tubería
usada, no comparable con una tubería llevada hasta la superficie.
3.
Rápida instalación. Las tuberías de revestimiento cortas pueden ser colocadas
en el intervalo deseado mucho más rápido que las normales, ya que una vez
conectada la cantidad requerida, ésta es introducida en la tubería de
perforación.
4.
Ayuda a corregir el desgaste de la última tubería de revestimiento cementada.
Al continuar la perforación existe la posibilidad de desgastar la tubería de
revestimiento, lo cual se puede corregir mediante una extensión o
complemento de una tubería corta.
5.
Evita volúmenes muy grandes de cemento. Debido a que las tuberías cortas
no son cementadas hasta la superficie.
6.
Permite utilizar empacadores y tuberías de producción de mayor diámetro. Al
no tener un diámetro restringido en la tubería de explotación, podemos utilizar
empacadores y tuberías de producción con un área de mayor flujo, las cuales
quedarán arriba de la boca de la tubería corta.
7.
Auxilia en la hidráulica durante la perforación al permitir utilizar sartas de
perforación combinadas, mejora las pérdidas de presión por fricción en la
tubería de perforación, durante la profundización del pozo, permitiendo
alcanzar mayores profundidades con sarta más resistentes.
Complemento (TIE-BACK). Es una sarta de tubería que proporciona integridad
al pozo, desde la cima de la tubería corta hasta la superficie. Normalmente es un
esfuerzo para la tubería de explotación sise tienen altas presiones, fluidos corrosivos
o si la tubería de explotación fue dañada. Puede ser cementada parcialmente.
Complemento Corto (STUB). Es una sarta de tubería que funciona igual que el
complemento proporciona integridad por presión para extender la cima de la tubería
corta. Puede ser cementada parcialmente.
Sin Tubería de Producción (TUBINGLESS). Es una tubería de explotación que
se extiende a la superficie y que se utiliza como tubería de producción para explotar
los hidrocarburos.
SELECCIÓN DE LOS PUNTOS DE ASENTAMIENTO
INTEGRIDAD HIDRAULICA – La zapata debe soportar las presiones
hidrostáticas, de circulación y surgencia y proporcionar suficiente tolerancia al brote
para el control del pozo con seguridad.
SOLUCION PARA PROBLEMAS DE PERFORACION – En algunos casos, la
única solución a un problema de perforación puede ser meter la tubería de
revestimiento antes de alcanzar la profundidad planeada. Este puede ser la siguiente
tubería planeada o una tubería corta de contingencia.
ZONA AISLADA – La tubería se puede meter antes o después de la profundidad
planeada para proteger las zonas potenciales de producción.
FORMACION CONSOLIDADA – Roca cementada naturalmente que evita
derrumbes y/o colapso de agujero durante la cementación.
IMPERMEABLE – pérdida de fluido de la lechada de cemento puede resultar en
un fraguado rápido del cemento antes de su desplazamiento total.
Si hay permeabilidad presente, se dificulta determinar la presión de goteo (leakoff)
verdadera del pozo.
ROCA DE BAJO ESFUERZO – La suposición del gradiente de fractura inicial
esta basada en el tipo de roca más débil.
Lutita limpia es la formación ideal para asentar la tubería. En el campo, sin
embargo, la formación seleccionada para el asentamiento es el mejor compromiso
entre lo ideal y lo que es posible.
CONDUCTOR / TUBERIA ESTRUCTURAL
TUBO CONDUCTOR – Dependiendo de la profundidad de los sedimentos
superficiales, la profundidad de asentamiento de la tubería puede variar de 30 a 150
m debajo del lecho marino o de la superficie.
Para asegurar la integridad del asentamiento, las tuberías es xxxx, indicado por el
número de golpes de martillo por pie (BFP) de penetración. Por ejemplo, La costa del
Golfo de EUA requiere de 140 a 150 BFP, en Venezuela 250 BFP.
TUBERIA ESTRUCUTURAL – La profundidad planeada para el asentamiento de
la tubería puede variar de 30 a 150 m debajo del lecho marino o de la superficie
dependiendo de la inestabilidad del agujero y/o de los problemas de perdida de
circulación.
Figura de Tubería Conductora
La tubería estructural es probada a presión, pero a la poca profundidad de
asentamiento, la zapata no se prueba.
TUBERIA SUPERFICIAL
TUBERIA SUPERFICIAL – La profundidad de asentamiento planeado está
determinada por la inestabilidad del agujero, problemas de pérdida de circulación y
para proteger acuíferos.
La tubería superficial debe proporcionar suficiente esfuerzo de fractura para
permitir perforar el siguiente intervalo de agujero con suficiente tolerancia al brote.
Figura de Tubería Superficial
La tubería se prueba con presión y la zapata se prueba a la presión máxima
anticipada o a la presión de admisión.
TUBERIA INTERMEDIA
TUBERIA INTERMEDIA – La profundidad de asentamiento planeada está
determinada por la tolerancia al brote deseada, la inestabilidad del agujero anticipada
y problemas de perdida de circulación.
Figura de Tubería Intermedia
La tubería se prueba con presión y la zapata a la presión máxima anticipada o a
la presión de admisión
TUBERIA CORTA DE PERFORACION
TUBERIA CORTA DE PERFORACIÓN – La profundidad de asentamiento
planeada está determinada por la mínima tolerancia al brote deseada. La
inestabilidad del agujero anticipada, problemas de pérdida de circulación o para
proteger zonas de producción.
Si la tubería corta es de contingencia por problemas de perforación, la ocurrencia
del problema determina la profundidad de asentamiento.
Figura de Tubería Corta de Perforación
La tubería corta se prueba con presión, la zapata y la boca de la tubería se
prueban a la presión máxima anticipada o a la presión de admisión
TUBERIA EXTENDIDA/ TUBERIA CORTA O COMPLEMENTO DE PRODUCCION
TUBERIA CORTA DE PRODUCCIÓN – La profundidad de asentamiento
planeada está determinada por la profundidad total del pozo (PT).
Si la tubería corta es de contingencia por problemas de perforación, la ocurrencia
del problema determina la profundidad de asentamiento.
Figura de Tubería corta de Producción
La tubería extendida, tubería corta o complemento se prueban a la presión
máxima anticipada.
Pág. 100 - 110 del documento de origen. Esta es la versión txt del archivo MANUAL DE PERFORACIÓN publicado en http://wwwelrinconpetrolero.blogspot.com/2010/10/fundamentos-de-perforacion.html
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