102660660 Prevencion de Reventones y Control de Pozos Datalog

DATALOG PREVENCION DE REVENTONES Y CONTROL DE POZOS

Versión 2.1 Marzo 2001

Dave Hawker

M is ió n C o r p o r a tiv a Ser una com pañía líder en el m undo en brindar solu ciones de perforación y m onitoreo g eo ló g ico a la industria petrolera y de gas,

m ediante la utilización de una tecn o lo g ía innovadora y un serv icio al clien te excepcional.

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CONTENIDO

2 GRADIENTES DE PRESIÓN...........................................................................................................................................................4 2.1 P resiones R elacionadas con las Fo rm a c io n es ........................................................................................................... 4 2.2 P resiones de B alanceo del P ozo ........................................................................................................................................ 5 2.2.1 Hidroslática del L o d o ..........................................................................................................................................................6 2.2.2 Densidad equivalente de Circulación............................................................................................................................... 7 2.2.3 Presiones de Surgeneia (Surge Pressurcs)...................................................................................................................... 8 2.2.4 Presiones de Pistoneo(Swab pressurcs).......................................................................................................................... 9 3 ARREMETIDAS Y REVENTO NES........................................................................................................................................... 10 3.1 3.2 3.3 3.4

D efiniciones...............................................................................................................................................................................10 C ausas de las A r r em etidas ............................................................................................................................................... 11 S eñales de advertencia de u n a arr em etid a ..............................................................................................................12 Indicadores de A rremetidas D urante la P erforación .........................................................................................13 3.4.1 Gas de C onexión..............................................................................................................................................................14 3.5 Indicadores D urante UN V ia je ....................................................................................................................................... 16 3.5.1 Margen del V ia je ............................................................................................................................................................... 17 3.6 E xpansión de G a s ................................................................................................................................................................... 19 3.7 REVISION DEL FLU JO ......................................................................................................................................................... 20 4 EQUIPO PARA CONTROL DE ARREM ETIDAS................................................................................................................. 21 4.1 E l S istema de P revensión de A rrem etid a s ................................................................................................................. 21 4.2 PREVENTORES Y A R IETES.............................................................................................................................................. 22 4.2.1 Preventor de anular............................................................................................................................................................22 4.2.2 Ariete preventor................................................................................................................................................................. 23 4.3 C onfigura Ccion de afilam iento ..................................................................................................................................... 24 4.4 E quipo su b m a r in o ...................................................................................................................................................................25 4.4.1 Paquete Submarino E lcvablc...........................................................................................................................................26 4.5 ESTRANGULADOR MULTIPLE..................i .................................................................................................................. 27 4.5.1 Líneas de Estrangulación y de M atado......................................................................................................................... 28 4.6 CERRANDO los PREVENTORES.......................................................................................................................................29 4.6.1 Fuente de presión............................................................................................................................................................... 29 4.6.2 Acumuladores.....................................................................................................................................................................29 4.6.3 Línea Múltiple de Control.................................................................................................................................................30 4.7 DIVERSIFICADORES............................................................................................................................................................32 4.8 P reventor de R eventones INTERNO..............................................................................................................................33 4.8.1 Taladros con sistema rotacional de Kelly......................................................................................................................33 4.8.2 Taladros con sistema de Control rotacional de Tope (Top D riv c)........................................................................33 4.8.3 Prcventores A dicionales...................................................................................................................................................34 4.9 PREVENTORES ROTATORIOS.........................................................................................................................................35 5 CALCULOS DE FRACTURA...................................................................................................................................................... 36 5.1 5.2 5.3 5.4 6

P rueba de F uga (LEAK OFF T E ST )................................................................................................................................. 36 P resión de Fr a c tu r a .............................................................................................................................................................38 MAXIMA PRESION DE ANULAR PREMITIDA EN SUPERFICIE.........................................................................41 T olerancia de ARREMETIDA (KICK TOLERANCE)................................................................................................43

PRINCIPIOS DE CONTROL DE POZOS Y CALCULOS...............................................................................................48 6.1 BALANCEANDO PRESIONES DE FONDO DE POZO.............................................................................................. 48

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6.2 F ormulas PARA cierre ........................................................................................................................................................ 51 6.3 AFLUENCIA DE POZO. A lt u r a y T ip o ..........................................................................................................................51 6.4 E s t a b i l i z a n d o pr e s io n e s d e c ie r r e ...................................................................................................................................... 53 6.5 ARREMETIDAS IN D U C ID A S............................................................................................................................................ 54 6.6 F lo t a d o r e s d e una v í a .................................................................................................................................................................54 6.7 V e l o c id a d e s d e C ir c u l a c ió n L e n t a ...................................................................................................................................... 55 6.8 P e s o d e l L o d o de D o m in io DE PO ZO (M A TA D O ) ...........................................................................................................55 6.9 C ir c u l a n d o e l L o d o d e D o m in io DE POZO (MAT A D O )......................................................................................... 56 6.10 R e d u c c ió n d e P r e s ió n G R A D U A L ....................................................................................................................................58 6.11 C o n s id e r a c io n e s EN OPERACINOES COSTA AFUERA ............................................................................................59 6.12 C o n s id e r a c io n e s EN POZOS HORIZONTALES ............................................................................................................ 59

7 METODOS DE CONTROL DE PO ZO .......................................................................................................................................60 7.1

T iem p o d e E s p e r a y P e s o ............................................................................................................................................................ 60

7.2 M étodo de L PERFORADOR...............................................................................................................................................62 7.3 M étodo A c t u a l ...................................................................................................................................................................... 64 7.4 M é t o d o V o l u m é t r ic o .................................................................................................................................................................. 65

8 PROGRAMA (SOFTWARE) Q L O G ...........................................................................................................................................67 8.1 P ro g r a m a d e F u g a s ................................................................................ ............................................................................. 67 8.2 P ro g ra m a d e I n flu jo (ARREMETIDA) /D om inio (MATADO)............................................................................... 68

9 EJERCICIOS....................................................................................................................................................................................... 70

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1 INTRODUCCIÓN

M uchos problem as pueden ser encontrados durante la perforación de pozos, especialm ente en áreas que no han sido explo rad as anteriorm ente, los cuales pueden ser considerados grandes inconvenientes cuya solución requiere del em p leo de m ucho tiem po operativo, y p o r co nsiguiente de dinero. Las arrem etidas y los R eventones tam bién son costosos desde el punto de vista del tiem po que se em plea en controlarlos pero, a diferencia de los dem ás problem as que puedan surgir, estos se caracterizan por ser una am enaza directa p ara la seguridad de la plataform a de perforación y su personal. Por lo tanto, es d e sum a im portancia que todo em pleado que trabaje en el m onitoreo del pozo esté en total capacidad de reconocer cualquier indicio de que una arrem etida este sucediendo dentro de éste. El poder identificar dicho suceso en su fase inicial perm ite al perforador cerrar el pozo lo antes posible, poniendo en práctica un procedim iento de control del pozo m ás seguro y reduciendo el riesgo tanto para el taladro com o para su personal. A d ic io n a lm e n te , el In g e n ie ro de R e g istro de L odos d eb e co m p re n d e r las te o ría s y p ro c e d im ie n to s a seg u irse en uno e v e n to de co n tro l d el p o zo con el fin de asistir y d a r so p o rte a la o p eració n .

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2 GRADIENTES DE PRESIÓN Sin to m ar en cu en ta lo que la causa, una arrem etida ocurre cu an d o la presión del fluido de la form ación e x c e d e a la p resió n h id ro stá to c a e q u ilib ra n te en el esp acio anular. E sto p u e d e c a u s a r un in flu jo de los fluidos de la form ación al espacio anular, y por ende, produce una arrem etida que debe ser controlada. Por lo tanto, el control del p o zo co n siste, e n esencia, en elim in ar el in flu jo y re sta u ra r el b alan c e en el p o zo para que la p resió n an u lar sea m a y o r a la p resió n de la form ación. D urante este p ro ceso es de vital im p o rtancia asegurar que, m ientras el pozo esté espacio anular n o llegue a fractu rar la form ación m ás débil en h ueco abierto. Si arrem etid a es p orque se h a p ro d u cid o un reventón, lo cual se considera com o el resolver y pelig ro so d e todos los problem as que surgen en una perforación, ya que la p érdida del taladro y de su personal.

cerrado, la presión en el esto sucede durante una pro b lem a m ás difícil de se puede llegar incluso a

P or lo tanto, para lograr un co n tro l de pozo efectiv o es m uy im portante ten e r un buen entendim iento de las presiones de form ación que intervienen y de la presión an u lar que actúa contra estas.

2.1

Presiones Relacionadas con las Formaciones

P re sió n d e S o b re c a rg a

L a presión ejercida, a d eterm in ad a p ro fundidad, p or el p eso acu m ulado de sedim entos superpuestos. Es p or consecuencia una función tan to de la m atriz de roca com o de fluido de poro.

P resió n de F o rm a c ió n

L a p resión ejercida p or el fluido contenido en los espacios porosos de las rocas. P or lo tan to e s eq u iv a le n te a la presión h id ro stática del fluido de fo rm ació n en la región; la p resió n e je rc id a p o r la c o lu m n a v ertical del fluido (o fluidos) de la form ación.

P re sió n d e F ra c tu ra

L a p resió n m áxim a q u e puede soportal- una fo rm ación sin q ue se p ro d u zca la falla. El plan o m ás débil de la fo rm ación es siem pre horizontal ESFUERZO DE SOBRECARGA

Presión de Fractura

Poro de Formación Presión de Fluido

Presión Hidrostática del Lodo DATALOG: MANUAL DE BOP Y CONTROL DE POZOS, Versión 2.1, emitida Marzo. 2001

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2.2

Presiones de Balanceo del Pozo

Presión H idrostática de Lodo

La presión ejercida p o r el peso de una co lu m n a vertical de fluido de perforación estático o lodo.

D en sid ad E q u iv alen te de C ircu lació n A p esar de ex p re sa rse en té rm in o s de p eso de lodo e q u iv ale n te, es en realidad un a u m e n to en la p re sió n anular- p ro d u c id o p or las pérdidas de presión de fricción que resultan de la circulación del lodo. P re sió n d e P isto n e o

E sta e s u n a re d u c c ió n e n la p re sió n a n u la r p ro d u c id a p o r las p érd id a s de p re sió n de fricció n re su lta n te s del m o v im ie n to de lodos q u e se p ro d u c e al re tira r la sarta. S i la p re sió n a n u la r es m e n o r a la p re sió n de la fo rm a c ió n se p ro d u c irá un in flu jo .

P re sió n d e S u rg e n c ia

A u m e n to en la p re sió n a n u la r d e b id o a los in c re m e n to s d e la p resió n de fricción c u a n d o se in se rta la sarta de tu b e ría en el pozo. Si la presión de surgencia excede a la presión de la fricción se puede producir un derrum bam iento d e la form ación.

> Presión Sobrecarga (SBC) Fractura (Pfrac) Hidrostática del lodo Formación (PF) ECD

Profundidad Vertical

Si la presión de la form ación excede a la presión anular de balance » > A R R E M E T ID A Si la presión anular excede la presión de fractura > » F R A C T U R A

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P or esta razón se debe seleccionar el peso del lodo para que sea tan alto co m o se requiera para equ ilib rar la presión de la form ación y p revenir la arrem etida, pero tam poco puede ser m uy elevado porque puede producir la fractura en una form ación m enos profunda y débil. Esto puede llevar a la pérdida de circulación de los fluidos a poca profundidad, m ientras se produce la arrem etida en las form aciones m ás profundas, lo que se denom ina un reventón subterráneo. La "Presión A nular” es en consecuencia de sum a im portancia para el balance y control del pozo. D epende del peso del lodo aun cuando ésta presión “estática” puede increm entarse o dism inuirse en ciertas situaciones: • Subir la tubería causa pistoneo lo que reduce la presión anular. • Insertar la tubería causa presión de Surgencia, lo cual increm enta la presión anular. • La circulación tam bién produce aum entos en la presión anular. P or lo g eneral se d en o m in a a las presiones relacionadas con la F o rm ación com o “peso equivalente de lodo” (E M W ), ya que de e sta form a se puede “v isu aliz ar” co n v en ien tem en te las presio n es ejercid as d en tro del p o zo .

2.2.1

Hidrostática del Lodo

L a P resió n H id ro stática se d e fin e c o m o aq u ella presió n q u e ejerce el p eso de una c o lu m n a e stática de fluido a d e te rm in a d a p ro fu n d id ad . Es p o r esto q u e se p u e d e c o n s ta ta r q u e cu an d o un d eterm in a d o flu id o de p e rfo ra c ió n , o lo d o , lle n a el an u lo , la p resió n e je rc id a a c u a lq u ie r p ro fu n d id a d eq u iv ale a la P re sió n H id ro stá tic a del L odo. A cualquier profundidad: H Y D m ud PSI =

(P re s ió n H id ro s tá tic a ) = PPG

x

pie

p eso d e lo d o

x

TVD

x

g

x 0.052

KPa = kg/m3 x m x 0.00981 PSI = SG x pie x 0.433 I^ I ppg KPa SG

= = = =

libras por pulgada al cuadrado libras por galón kilo Pascal gravedad específica (gm /cc)

Esto da com o resultado la presión de balanceo dentro del pozo cuando no se esté perforando y la colum na de lodo se encuentre estática. Al iniciarse los m ovim ientos del lodo, las pérdidas de presión por la fricción producirán ya sea aum entos o dism inuciones en la presión de balance, dependiendo de la actividad que se realice al m om ento.

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Es necesario conocer, en todo m om ento, el valor de la presión de balance del anulo y su relación con las presiones “ litológicas” que actúan en su contra: •

Si se p erm ite q u e la presió n de la form ación e x c e d a al v alor de la presión del pozo, esto p u ed e o rig in a r un influjo de flu id o s de la form ación al p o zo , lo q u e resu ltaría e n u na arrem etida.

•

Al perm itir que la presión del p o zo exceda al valor de la presión de fractura se puede producir una fractura, lo que provocaría a su vez la pérdida de circulación y posiblem ente un reventón.

2.2.2

Densidad Equivalente de Circulación.

D urante la c ircu lació n , la p resió n ejercid a p or la co lu m n a de fluido “ d in ám ico ” en el fondo del p o zo aum enta (al igual que la presión equivalente en cualquier punto del anulo), lo que increm enta los resultad o s de las fuerzas d e fricción y las pérdidas de p resió n an u lar originadas p o r el m ovim iento del Huido. Es de vital im portancia con o cer el valor de dicha presión m ientras se ejecuten los trabajos de perforación ya q u e la presión d e balan ce en el p ozo al m om ento es m ayor que la presión p ro ducida p o r la colu m n a estática de lodo. El aum ento de la presión de circulación originaría: • Un sobre balance en com paración a la presión de la form ación. • Un aum ento del riesgo de invasión de la form ación • U na invasión más severa de la form ación • Un aum ento del riesgo de pega diferencial • U na m ayor carga sobre el equipo de superficie.

La presió n increm en tad a se d en o m in a Presión D inám ica o Presión de C irculación del Fondo del Pozo. (B H C P).

BHCP

=

H Y D m ud

+

P aA

en donde Pa A es la sum atoria de las p érdidas de presión

anular

Al convertir dicha presión a su equivalente en peso de lodo se debe utilizar el térm ino D ensidad Equivalente de Circulación (ECD). ECD = PL +

PaA (g x T V D )

PPG

= PPG + (PSI / (pies x 0.052))

KPa

= kg/m 3 + (K p a /( m x 0.0 0 9 8 1 ))

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Al perforar tam bién d ebem os tom ar en cuenta el peso de los cortes perforados, ya que el peso de los cortes sobre el ánulo, adicional m ente al peso del lodo, provocarán siem pre un increm ento de la presión en el fondo del pozo. Los cam bios de presión, al igual que el increm ento en la presión del fondo del pozo debido a la c irc u la c ió n (E C D ), so n c o n s id e ra d o s c o m o el re su lta d o del m o v im ie n to in d u c id o del lo d o , y de las p re sio n e s d e fric c ió n re s u lta n te s , al in tro d u c ir o re tira r la tu b e ría del p o zo .

2.2.3

Presiones Subientes

Las presiones subientes son el resultado de la inm ersión de la tubería en el pozo, lo que produce un m ovim iento ascendente del lodo dentro del anulo al ser éste desplazado por la sarta de perforación (tal com o se observa con el lodo desplazado en la superficie dentro del sistem a de pozos), y que resulta en presión de fricción. A l in tro d u c ir la tu b e ría al p o z o , la p re sió n de fric c ió n p r o d u c e un aum en to, o subida, de la p resión. El v alo r del au m e n to e n la p resió n d e p e n d e de varios factores tales co m o la d im e n sió n de la tubería, la v e lo c id a d de in m e rsió n d e la tu b e ría , el d e sfo g u e d el á n u lo y si la tu b e ría se e n c u e n tra a b ie rta o c e rra d a . A d e m á s de la p resió n de fricció n , la cual p u ed e c alc u la rse, es n ecesario considerar que un m ovim iento dem asiad o acelerado de inm ersión de la tubería provocaría una ola de reacción que viajaría p o r el lodo y sería peijudicial para el pozo. L a P re sió n de S u rg e n c ia p o r lo g en e ra l o c a sio n a d a ñ o s en la form ación, tales com o invasiones de lodo en form aciones perm eables, condiciones de inestabilidad del pozo, etc.

Sin em bargo, el verdadero peligro que representa la presión de surgencia es que al ser excesiva puede ser m ay o r q u e el v a lo r de la presió n de fractura de las fo rm ac io n es m ás déb iles o no co n so lid a d a s, lo q u e p ro d u c iría un co lap so . P or lo general se m an eja el concep to equivocado de que si la sarta se en cuentra dentro d e la tu bería de revestim iento (casing, el pozo abierto estará libre de sufrir presiones de surgencia. ¡D efinitivam ente eso no sucede! Sin im portar la profundidad de la broca durante la inserción, la presión de surgencia producida por el m ovim iento del lodo a d icha profundidad tam bién ejercerá presión en el fondo del pozo. En consecuencia, aún cuando la sarta se encuentre dentro de la tubería de revestim iento, si el valor de la presión de surgencia resultante es lo suficientem ente elevado, podría causar el colapso de una form ación en un pozo abierto. Esto es extrem adam ente pertinente cuando la profundidad del pozo no sobrepasa con m ucho al últim o punto de la tubería de revestim iento. La introducción de la tubería d e revestim iento es un m om ento m uy vulnerable para experim entar p resiones de surgencia, debido al m ínim o espacio anular entre la parte externa del revestim iento y las pared es del hoyo, y a que el extrem o de la tu bería de rev estim iento se en cu en tra cerrado. Es p or esto que

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la tu b e ría de re v e stim ie n to sie m p re se su m e rg e a m uy b a ja v elo cid ad y el d e sp la z a m ie n to de lodo se m o n ito re a c o n sta n te m e n te .

2.2.4

Presiones de Pistoneo

De igual m an era las presio n es d e pisto n eo son un resultado de la fricción cau sada p or el m ovim iento del lodo, pero a d iferen cia de la anterior, se producen al retirar la tubería del pozo. L as pérdidas de presión de fricción, c o n m o v im ie n to ascen d en te de tu b ería, producen u na re d u c ció n en la p resió n hid ro stática del lodo. El m ovim iento del lodo es el resultado de dos procesos principalm ente: 1. Con un m ovim iento lento de la tubería se puede producir un m ovim iento inicial ascendente del lodo que rodea a la tubería. D ebido a la viscosidad del lodo, éste tiende a “adherirse” a la tubería y puede ser llevado hacia arriba al su b ir la tubería. 2. M ás im portante aún, al co n tin u ar el ascenso de la tubería, y especialm ente si se lo hace con m ovim ientos rápidos, se dejará un espacio vacío justo debajo de la broca y, lógicam ente, el lodo del anulo descenderá para llenar este vacío.

Esta pérdida de presión de fricción origina una reducción en la presión hidrostática del lodo. Si el valor de la presión se reduce h asta ser m enor al v alo r de la p resió n de flu id o d e n tro del p o ro de la fo rm a ció n , dos s itu a c io n e s p u e d e n o c u rrir: -

1. Con form aciones de lutita im perm eable, la situación de desequilibrio p ro d u ce que la form ación se desm o ro n e y ced a la pared del pozo. Esto da origen a los ya conocidos derrum bes de form ación que llegan a sobrecargar el anulo y conducen al em paquetam iento de la sarta de perforación. 2. Con form aciones perm eables la situación se vuelve m ás crítica aún y, sim plem ente, la situación de desequilibrio o riginará la invasión de los fluidos de la form ación, lo que puede o riginar un reventón. A dem ás d e estas pérdidas de presión d e fricción, un proceso tipo pistón puede p roducir m ás influjo de fluido pro v en ien te de las form aciones perm eables. Al arrastrar herram ientas cuyo diám etro se aju sta al diám etro del pozo, tales com o estabilizadores, a través de form aciones perm eables, la falta de desalojo del anulo puede causar un efecto de jeringa, inyectando fluidos en el pozo. •

M ás del 25% de los reventones son producidos p or la reducción de la presión hidrostática, causada p o r el pistoneo.

•

A d e m á s d e a fe c ta r al a s p e c to d e s e g u rid a d del p o z o , lo s H uidos q u e in g re sa n al p o z o d e b id o al p is to n e o p u e d e n p ro d u c ir la c o n ta m in a c ió n del lo d o y lle v a r a la c o s to s a la b o r d e re e m p la z a r el lod o .

•

L o s c a m b io s de p re sió n e x p e rim e n ta d o s al cam b iar la d ire c c ió n de la tu b e ría , c o m o p o r eje m p lo d u ra n te las c o n e x io n e s, p u e d e n se r m u y d añ inas p a ra el p o z o p o rq u e p u e d e n c a u sa r el e n lo d a m ie n to

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d e las arcillas o lutitas, form ando puentes o salientes de rocas, y pueden inducir a rellenar el pozo con lodo y rim arlo (repasarlo).

3 ARREMETIDAS Y REVENTONES 3.1

Definiciones

¿Q ué es una arrem etida?

Es un influjo de líquido de form ación al pozo, el cual puede ser controlado desde la superficie.

¿Q ué circunstancias deben ex istir para que suceda un reventón? 1. La presión de la form ación debe se r m ay o r que la p resió n an u lar o del pozo. Los líquidos Huyen en la dirección de la presión decreciente o d e la presión m ás pequeña. 2. L a form ación debe ser perm eable para que los fluidos de la form ación circulen.

¿Q ué es un reventón?

Es un flujo de los fluidos de la form ación que no puede ser controlado desde la superficie.

¿Q ué es un reventón subterráneo? U n rev en tó n su b terrán eo o c u rre cu an d o se p ro d u ce un flujo no controlable de fluidos entre dos form aciones. En otras palabras, una form ación está sufriendo una arrem etida m ientras que, al m ism o tiem po, la otra pierde circulación.

¿Q ué es un reventón en superficie?

Se produce un reventón en superficie cuando no es posible cerrar el pozo para prevenir el flujo de fluidos en la superficie.

¡Es de vital importancia para el control del pozo el prevenir que una arremetida se convierta en un reventón !

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3.2 Causas de las Arremetidas

N o m a n te n e r el p o z o lle n o al re tira r la tu b e ría A l re tira r la tu b e ría del p o z o es n ec e sa rio bo m b ear lodo al p o zo p ara re e m p la z ar el v o lu m en del acero re tira d o . Si n o se s ig u e e ste p ro c e d im ie n to , el nivel d el lo d o en el p o z o c a e r á lo q u e p ro d u c iría un descenso en la presión hidrostática del lodo. Es m uy im portante m antener el pozo lleno al retirar los lastra barrenas de perforación debido a que contienen m ayor volum en de acero.

R ed u cció n de la p resió n a n u la r d e b id o al p isto n e o . L as fu e rz a s d e fic c ió n p ro d u c id a s p o r el m o v im ie n to d el lo d o al re tira r la tu b e ría re d u c e n la p re sió n anular y esto resulta m ás crítico al m om ento de iniciar un viaje cuando el pozo está equilibrado gracias a la h id ro stática d el lodo y cuando las presiones de pistoneo son m ayores.

P é rd id a d e C irc u la c ió n Si se pierde el Huido de p erforación a través de una form ación esto puede p roducir un descenso del nivel del lodo en el pozo y una reducción de la presión hidrostática.

R O P e x c e siv o al p e rfo ra r a trav és de a ren as g aseosas Si se p erm ite el in g reso de gas al e sp a c io an u lar en g ra n d es can tid ad es, esp ec ialm en te m ien tras é ste se e le v a y e m p ie z a a ex p an d irse, se p ro d u c irá una reducción en la p resió n anular.

F o rm a c io n e s s u b p re su riz a d a s Pueden ser p ropensas a la fractura y a la pérdida de circulación, lo que llevaría a una pérdida de la cabeza hidrostática en el anular.

F o rm a c io n e s so b re p re s u riz a d a s Es natural que si la presión d e la form ación es superior a la presión del anular, se producirá una arrem etida.

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3.3 Señales de advertencia de una arremetida

A ntes d e que se p ro d u zca un influjo o arrem etida, se pueden observar varias señales e indicaciones que lo g ran a d v e rtir s o b re la p o s ib ilid a d d e q u e e sto s su ce so s o c u rrirá n o q u e , d e h e c h o , e stén a p u n to de o cu rrir. Z o n a s d e p é rd id a de circulación

C on altas presiones de surgencia es necesario prestar atención a p osibles signos de fractura y de pérdida de circulación. L as form aciones m ás débiles y fracturadas pueden ser identificadas por experim entar R O P ’s y un torque errático m ás elevados. L os reto m o s reducidos de lodo, los cu ales se identifican p o r una re d u c c ió n en el flujo del lodo y un d esce n so en el v o lu m en del pozo, in d ican una p érd id a de flu id o s de la fo rm a ció n .

Z o n as de T ran sició n

In crem en to en R O P y d e sce n so de la te n d e n c ia del ex p o n e n te de perforación. Increm ento en los niveles de aas. A parece el gas de conexión. S e ñ a le s d e in e sta b ilid a d en e l p o z o , p e rfo ra c ió n , so b re ten sió n y a rra stre .

pozo

a p re ta d o ,

to rq u e

de

T em peratura del lodo en aum ento. Increm ento en el volum en de cortes, dernim bes, reducción de la densidad de la lutita.

C u erp o s sellad o s sobre p resu rizad o s C am b io s b ru scos en la rata de p en etración, co m o co n secu en cia de las p resio n es d iferen ciales y de alta porosidad.

Cuando ocurre un cambio brusco en la rata de penetración, revisar el flujo de retorno, para poder determinar si se encuentra asociado con una zona sobre presurizada y con un posible influjo.

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3.4

Indicadores de Arremetidas Durante la Perforación

L os siguientes indicadores de influjo han sido enlistados en el orden que p or lo general son detectados en la superficie. •

D escen so g rad u al d e la P resió n d e B o m b eo Podría ser relacionado o asociado a un increm ento en la rata de Bombeo. C aíd a de la presión de b o m b eo com o resultado d irecto del ingreso de fluidos de form ación de baja densidad al pozo, lo que red u ce la presión hidrostática del lodo en general. El descenso de la presión será m ás significativo por la presencia de gas y podría em peorar la expansión de los gases.

debido a

La caída de la presión será lenta y gradual al inicio, pero m ientras m ás tiem po tarde en detectarse la arrem etida, el descenso será “exponencial” . • A u m e n to del flujo de lodo d esd e el anular, seguido p o r ...... •

Un increm ento en los n iveles del lodo en los tanques del sistem a. M ientras que los fluidos de la form ación ingresan a la boca del pozo, un volum en equivalente de lodo será, necesariam ente, desplazado del anulo a la superficie, el cual será adicional al volum en del lodo que circula y m ostrará un increm ento en el valor del flujo del lodo. En caso de experim ental- un influjo de gas, el desplazam iento del lodo se increm entará d e form a dram ática m ientras se produce la expansión del gas.

M ientras continúa el influjo......... •

V a riacio n es e n la c a rg a del g a n c h o / P eso en la B ro ca Al pesar de no ser un indicador primario, estas señales pueden ser observadas m ientras se m odifica el efecto de fluctuación en la sarta.

Si el influjo llega a la su p erficie.... •

L o d o c o n tam in ad o , esp e c ia lm e n te

lodo “ co rta d o ” con gas

D ensidad del lodo reducida. C am bio en el contenido o concentración de cloruro (por lo general aum enta). R espuesta de gas asociada al evento. Indicadores de presión com o desm oronam ientos, tem peratura del lodo elevada. ¡¡Siempre debe detectarse la arremetida antes de que el influjo llegue a la superficie!! DETECCIÓN TEM PR A N A ......REVISIÓN DEL FLUJO...... CIERRE DEL POZO SI FLUYE

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3.4.1

Gas de Conexión

L os gases d e conexión son un indicador exacto del aum ento en la form ación (y p or lo tanto una ad v e rte n c ia de q u e un rev en tó n p o d ría su ceder) com o c o n sec u en cia de un d e seq u ilib rio tem poral en el pozo. L o s g a se s d e c o n e x ió n a p a re c e rá n c o m o una respuesta claram ente d efin id a y de co rta d u ració n , con una respuesta de gas abrupta, la duración de un tiem po “ fondo - arriba” luego de reencender las bom bas después de la conexión. Este desequilibrio siguiente m anera: •

tem poral

puede

resultar de

la

U na reducción de presión (en la EC D ) debido al p isto n eo p ro d u c id o p o r el lev an tam ien to de la tubería.

• Una reducción de la hidrostática del lodo cuando se detiene el bom beo y se co lo ca la sarta en los soportes o cuñas. •

U n a su cció n tip o pistón ejercid a p or las herram ientas de d iá n e tro sim ilar al diám etro del pozo, tales com o los estabilizadores y las brocas, m ientras se arrastran a través de form aciones perm eables.

El p isto n e o es el re su lta d o d el a rra stre in icial del lodo ju n to con la sarta d eb id o a su viscosidad. El m ovim iento del lodo produce p érdidas de presión de fric c ió n q u e d ism in u y e n la p re sió n d el a n u lo . E sto o c u rre a lo largo d e to d a la tu b e ría . A d e m á s, el m ovim iento del lodo tam bién ocurre hacia abajo, com o resultado de la llenada de lodo a través de la sarta para cubrir el espacio dejado por la tubería.

Si la Presión Anular < la Presión de la Formación, se producirá un influjo

La reducción en la presión originada por el pistoneo aum enta con: • La velocidad d e subida de la tubería • L a longitud de la sarta de perforación • L a visco sid ad del lodo • E spacio anular reducido

Un influjo puede originarse en cualquier punto en el pozo abierto si la form ación es perm eable y el p ozo sea llevado a una condición de desbalance o desequilibrio.

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En todo caso, es m ás probable que aparezcan los gases de conexión desde el fondo del pozo: • A q u í es cuando la caída de presión es m ayor •

A q u í ocurre que el espacio an u lar en la zona donde están ubicados las herram ientas de ensam blaje de fondo y lastra b arrenas es reducido. L o contrario ocurre con la tubería de perforación.

•

N o e x istirá n in g u n a c o stra p a ra p ro te c c ió n c o n tra p e q u e ñ o s in flu jo s desde p erm eab les.

las

fo rm acio n es

L a s a rc illa s im p e rm e a b le s ta m b ié n e stán en c a p a c id ad de p ro d u c ir g as de c o n e x ió n a tra v é s de las fracturas y los deslizam ientos (izquierda) y no del influjo com o sucede con las form aciones perm eables. C uando las paredes del pozo producen derrum bes se llega a exponer la porosidad y, durante este proceso, se liberan los gases.

Por lo tanto, los gases de conexión indican claram ente que se ha producido un influjo de los Huidos de la form ación al reducirse tem poralm ente la presión anular. U na vez que se ha registrado el gas de conexión, se deberá observar detenidam ente las conexiones subsiguientes para determ inar señales de aum ento de presión y/o de pistoneo. U na tendencia al alza indicará que el pozo se acerca cad a vez m ás al equilibrio y que una arrem etida podría o cu rrir ev en tualm ente en lugar de un influjo tem poral. E sta re d u c ció n en podría originarse por: •

la

p re sió n

d iferen cial

El aum ento de la presión de la form ación a través de una zona de transición,

O •

U na red u c ció n en la p re sió n del a n u lo al p e rm itir el ingreso de m ás gas al an u la r debido al increm ento en el pistoneo.

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Si los gases del en to rn o y los de co nexión van en aum ento, el peso del lodo tam bién debe ser increm entado p ara que el pozo vuelva al equilibrio.

3.5

Indicadores Durante el Viaje •

R elleno insuficiente del fluido d e perforación al pozo Al retirar la tu b ería del pozo, el po zo no recibe el suficiente lodo d e relleno para co m p en sar el volum en de la tu b ería retirada. Esto indica que: U na arrem etida ha sido succionada de alguna form ación a la boca del pozo, o q u e ... Se está perdiendo el lodo a través de la form ación

•

U n “ v ia je h ú m e d o ” En el cual el in flu jo y la p resió n b ajo la sarta p rev ie n en q ue el lodo se e sc u rra d e sd e la sarta, m ie n tra s é sta se retira.

•

P isto n e o El pistoneo excesivo se puede identificar en el cam bio en el volum en del tanque de viaje al retirar distintas paradas de la tubería. Se podrá conservar que el tanque de viaje aum enta su volum en de lodo antes de que el nivel del lodo descienda al pozo para el proceso de llenado.

•

A u m e n to en el p o zo Un increm ento co n tin u o en el nivel del tanque de viaje m u estra claram ente que una arrem etida está sucediendo.

•

G an an cia de volum en en los tan q ue s de lodo De igual m anera, el lodo que fluye a la superficie revela un influjo. El flujo tam b ién puede resu ltar de los Huidos de pistoneo que m igran y se expanden en el anulo. Este p ro ceso p o r si m ism o p u e d e se r su ficien te para re d u c ir la h id ro stá tic a h a sta el p u n to de pro d u cir un in flu jo .

•

R elleno del pozo Un rellen o ex cesiv o del p o zo (en el fondo del pozo) luego d e un viaje puede presentar derrum bes en un p ozo sobre presu rizad o o inestable.

•

B roca apretada E sto es m ás una ad vertencia que un indicador, una b ro ca apretada trabajando en un pozo apretado com o resultado d e altas presiones.

es una señal de estar

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Cada precaución (es decir, el observar el pozo antes de sacar la tubería, el m inimizar el pistoneo, las revisiones del flujo de retom o) debe ser tomada para evitar el riesgo de una arremetida durante el viaje:

•

El control del p ozo será m ás difícil si la broca se encuentra fuera del pozo o sobre la profundidad del influjo.

•

N o se puede c e n a r el pozo (los ram ales de la tubería o del anulo) si los collares (lastra barrenas) de perforación están pasan d o a través de los B O P ’s.

3.5.1

Margen del Viaje

L a red u cció n de la p resión durante el pistoneo es de vital im portancia d urante el viaje (a diferen cia de lo expuesto sobre las co nexiones), deb id o a que: • La presión d e equilibrio es la hidrostática en lugar de una EC D m ás alta. • Al retirar cada p arada d e la sarta se produce un pistoneo recurrente. • El efecto “pistón” afecta a todas las form aciones perm eables dentro del pozo.

Para m inim izar la reducción en la presión es necesario: • R etirar lentam ente la sarta de la tubería. • M a n te n e r la v isco sid ad del lodo lo m ás baja posible (siem p re ten ie n d o en c u e n ta q u e se d eb e m an ten er las pro p ied ad es de lim pieza y de levantam iento de cortes del lodo d urante la perforación). P ara a se g u ra rse q u e la re d u c c ió n en la presión no p ro v o ca rá un d e seq u ilib rio , e s po sib le c a lc u la r un m arg en d e se g u rid a d o viaje:

a rra s tre

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P odem os cre a r un g ráfico que d em u estre, para un determ inado perfil del pozo, sistem a del lodo, etc., las caíd as de presión (Y ) resultantes para determ inado tram o de tubería, siendo levantada a varias velocidades de viaje (X). Para este gráfico: •

Para una velocidad determ inada, es posible calcular el peso del lodo adicional que proporcione un m argen de viaje específico sobre la presión de la form ación.

•

Para una situación de sobre equilibrio, es posible calcular la velocidad m áxim a de funcionam iento con el fin de evitar la creación de un desequilibrio.

Ejemplo: Se a n tic ip a un c a m b io en la fo rm ació n a 3 4 0 0 m , ¿cuál es el p eso del lodo re q u e rid o p a ra o b te n e r un m arg en d e v iaje d e 5 0 0 K p a? L a p resió n estim a d a de la fo rm ació n es de 1045 k g/m 3 (em w ).

Presión de la Form ación = 1045 x 3400 x 0.00981 = 34855 KPa BH P requerido = 34855 + 500 = 35355 KPa M W = 35355 / (3400*0.00981) = 1060 kg/m3

Si se c o n o ce q u e el v a lo r a c tu a l del p e so del lodo se e sta b iliz ó en 1060 k g /m 3 , e s p o sib le u tiliz a r el Program a Sw ab/Surge (P isto n e o /S u rg e n c ia ) p a ra d ete rm in a r la v elo cid ad m áx im a de a rrastre de la tubería y no sobrepasar el lím ite de 500K Pa de caída de presión. De este m odo, aún cu an d o se p ro d u zca el pistoneo, la presión anular nunca p odrá descen d er debajo del valor de la presión de la form ación.

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3.6 Expansión de Gas

Según la ley de Boyle, la relación entre la presión, el volum en y la tem peratura (PV /T) es una constante. Las b u rb u ja s de gas se e x p an d en m ie n tra s sub en por el án u lo y la p resió n h id ro stática del lodo (la cual actú a en c o n tra de las b u rb u jas) d ism in u y e. Al d iv id ir en do s la profundidad vertical, la presión hidrostática tam bién se divide en la m ism a proporción. P o r lo tanto, d e acuerdo con la L ey de Boyle, las burbujas de gas duplican su tam año. Al u tilizar sistem as de lodos con b ase de agua, el gas m etan o p or lo gen eral se p resen ta rá c o m o un gas libre, en lugar de ap arecer co m o un gas d isuelto (A co n d icio n es norm ales, m áxim a cantidad de C 1 en solución es 3% ). Por lo tanto, cuando un influjo de gas suba por el ánulo se podrá observar una expansión increm entada:

p ro fu n d id a d P ara ilu stra r cu an im p o rtan te p uede ser la exp an sió n de gas, asu m am o s q u e V2 m3 (5 0 0 litros) de gas ingresan al p o zo a 4 0 0 0 m . A ....

2000m lOOOm 500m 250m 125m 60m

V = 1 m3

V V V V V

= 2 m3 = 4 m3

= 8 m3 = 16 m3 = 32 m3

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P o r el contrario, los lodos con base en aceite (aprox. 10% de C l so lu b le a C o n d ic io n es n o rm a les), y p e o r a ú n , en aceites m inerales (-1 5 % ), tienen puntos de burbujas más elevados y es posible que las burbujas de gas no aparezcan h a sta q u e el in flu jo se e n c u e n tre m u y c e rc a de la superficie. Es por esto q u e SPP, M F O y los indicadores del nivel de tanques p u eden no ser sig n ifica tiv o s hasta q u e el influjo e sté ce rca , o y a en la s u p e rfic ie , en d o n d e la e x p a n sió n sería casi inm ediata al liberarse el gas de la solución. Es verdaderam ente im portante tratar de id entificar el in flu jo p ro p ia m e n te d ich o en u n a p e q u e ñ a v a riac ió n de volumen.

3.7

Análisis de Fluido

E xisten d os form as de realizar un análisis de fluido que determ ine si el pozo se en cuentra estático o está fluyendo: •

M irar debajo de la m esa rotaría en la cabeza del pozo, determ inar visualm ente si hay Alujo dentro del pozo.

•

D irigir el flujo del p ozo hacia el tanque de viaje y m onitorear el nivel para observar si ha sufrido cam bios.

Estos m étodos por lo general se realizan en los siguientes casos: • C uando existen cam bios significantes en la rata de penetración (drilling breaks) • C u n d o se o b se rv a c u a lq u ie r in d ic a d o r de rev en tó n d u ran te la p e rfo ra c ió n , e sp e c ia lm e n te los c a m b io s en el flu jo de re to rn o del lodo. • A ntes de lim piar la tubería en su parte interna antes de retirarla del pozo. • D espués de retirar las prim eras paradas de tubería para verificar que el pistoneo no haya provocado un flujo. • C uando la broca se encuentra al nivel de la zapara del revestidor. • A ntes de sacar los collares o lasü a barrenas de perforación a través de los Sistem as de Prevención de A rrem etidas ( BOP). • M onitoreo constante (tanque de viaje) m ientras se encuentre fuera del pozo.

Si el pozo fluye, debe cerrarse.

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4 EQUIPO PARA CONTROL DE ARREMETIDAS 4.1

El Sistema de Prevención de Arremetidas

Para p rev en ir una arrem etid a es necesario contar con un sistem a para cerrar o sellar el pozo que perm ita m an ten er b ajo control el flujo de Huidos de la form ación. E sto se logra a través del sistem a de Prevención de A rrem etid as (B O P), u n arreglo o conjunto de preventores, válvulas y bobinas colocados a la cabeza del pozo. C om únm ente se lo conoce com o el arreglo apilado (stack), y su propósito es: • Sellar el pozo para m antener bajo control el flujo de Huidos de la form ación. • E vitar que los Huidos escapen hacia la superficie. • Perm itir el desalojo de fluidos del pozo de una m anera controlada. • P erm itir d e una m an era contro lada el bom beo de fluido d e perforación al pozo para eq u ilib rar la presión de la form ación y p rev en ir influjos posteriores. • Perm itir el m ovim iento d e ingreso o salida de la tubería en el pozo. La distrib u ció n y el tam añ o del sistem a de preventores (B O P) se determ inan de acuerdo con el peligro esp erad o y la p rotección requ erid a, adem ás del tipo y tam año de la tubería a utilizarse. E xisten varios rangos de presió n d e trabajo para Prevención de A rrem etidas establecidas p o r el Instituto A m ericano de Petróleo (A PI), las cuales se basan en el rango m ás bajo de presión de uno de los artículos instalados en el sistem a de arreglo de preventores, los cuales pueden ser, los preventores en si, el cabezal del revestidor, u otro acople. D ependiendo del rango de la tubería de revestim iento y las presiones de formación esp erad as d eb ajo del punto de asentam iento del rev estidor se puede instalar un B O P g raduado apropiadam ente. P o r lo general los B O P ’s tienen graduaciones de 5,000, 10,000, o 20,000 psi. Los requerim ientos para un sistem a de arreglo de preventores son: •

D ebe ex istir la tu b ería d e rev estim iento suficiente para asegurar un anclaje firm e para el arreglo apilado de preventores.

• Debe ser capaz de cerrar y sellar el pozo com pletam ente, con o sin sarta en el pozo. • Debe co n tar con un procedim iento de cierre sim ple y rápido. • Debe co n tar con líneas controlables para desfogar la presión. • Debe facilitar la circulación d e fluidos tanto a través de la sarta com o del anular. •

Debe contar con la habilidad d e colgar o cortar la tubería, ser cerrardo en caso de que la instalación sea subm arina, desm ontar el elevador y abandonar el sitio.

•

L as in sta la c io n e s su b m a rin a s no d e b e n se r a fe c ta d o s p o r el m o v im ie n to lateral del e le v a d o r prov o cad o p o r el m ov im ien to existente y las variaciones de la m area. Esto se logra a través de una co n ex ió n d e bola.

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4.2

Preventores y arietes

Se aplica estos nom bres a varias “em pacaduras” que pueden ser cen a d as para sellar la cabeza del pozo. A continuación se m uestra un arreglo pequeño de B O P para un pozo poco profundo en tierra.

P re v e n to r de an u la r

C ierre m an u al po sib le en A rie te

4.2.1

tierra

Preventor de anular Este gráfico m uestra un em paquetador reforzado (sello de caucho) que rodea al pozo. Al aplicar presión puede cerrarse alrededor de una tubería de c u a lq u ie r ta m a ñ o y, de e ste m o d o , c e r ra r el a n u la r. C on el au m en to de p resió n tam bién puede c e rra r tu bería de m ayor diám etro incluyendo a la tubería de perforación, tubería pesada no m uy rígida (collares) y el kelly. S in em bargo no se lo p u e d e u tilizar e n tu b e ría de form a irre g u la r o en h e rra m ie n ta s ta le s c o m o c o lla re s de perforación espirales o estabilizadores. Este sistem a perm ite red u cir la velocidad de la rotación y el m ovim iento vertical de la tubería m ientras que el pozo se encuentre sellado. A l v ia je q u e se re a liz a en el p o z o c u a n d o se tie n e u n preventor anular cen ado se lo conoce com o . Se conoce co m o < stripping> al proceso de retirar la tubería del pozo cuando el preventor anular se encuentre

cerrado.

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T a m b ié n se p u e d e c e rra r un p o z o a b ie rto con un p re v e n to r a n u la r c u a n d o no h a y a tu b e ría d e n tro del m ism o .

4.2.2 P reventores de Ariete Los prev en to res d e ariete tienen un sello de caucho m ás rígido que calza alrededor de form as esp ecíficas y pre diseñadas.

A rie te s de tu b e ría / rev est.

En e ste ca so el sello de c a u c h o coincide, e x ac ta m en te, c o n el diám etro esp e c ífic o de la tubería p a ra que el a n u lar se e n cu en tre c o m p letam en te sellado cuando la tubería se encuentre dentro del pozo. E s p o r e sto que el arreg lo de B O Ps debe in c lu ir arietes de tu b e ría p ara cada tam año de tubería que ingrese en el pozo.

A rietes C ieg o /d e C orte

Se u tiliza arietes ciego o de C orte p a ra cerrar un anulo abierto, es decir, cuando no hay tubería dentro del pozo. Si h a y tu b e ría d en tro del p o zo , los arietes c ie g o s c o rta rá n la tu b e ría al cen ar el pozo. Si e stá eq u ip ad o con hojas m etálicas cortantes, la tu bería se cortará. E ste tipo es m ás com ún en an e g lo s m arinos porque perm ite que la tubería se soporte en los arietes de tubería y se corte p or m edio de las hojas cortantes, lo que pennite que el taladro desaloje el sitio.

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4.3

Configuración de apilamiento

El preventor anular sim ple irá posicionado sobre el apilam iento de los BOP. L a u b ic a c ió n d e la s d istin to s a rie te s y lín e as d e p en d e del tip o de las o p e ra c io n e s. A c o n tin u a c ió n se d etallan los b eneficios o d esv en tajas que b rinda el colocar los arietes ciegos o de corte sobre o d ebajo de los arietes de tubería. • A rie te s c ieg o s in fe rio re s Se puede cerrar el pozo con el fin de perm itir la reparación o el reem plazo de otros arietes, es decir, funcionaría com o una v álvula m aestra. L a sarta no puede ser suspendida sobre arietes de tubería. • A rie te s c ieg o s su p e rio re s L a sarta puede ser suspendida en los arietes de tubería y retirada y posteriorm ente se podrá cen ar el pozo con el ariete ciego.

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L os arietes de tu b e ría p u e d e n c e rra rse cu an d o la tu b e ría se e n cu e n tre d en tro del p o z o y los arietes ciegos pueden ser reem plazados con los arietes de tubería. Esto m inim iza el desgaste y perm ite que se pueda efectuar la operación < stripping> de la tubería.

4.4

Equipo Submarino

t

Tubería de elevación marina. Válvula y línea de dominio

Tunen

Líneas flexibles o anillos (válvula +

hlcvaci

Preventor anular, generalmente dos

Tubería y Arietes empaquetadores de protección

I

i

Bases Guías Temporales y Permanentes DATALOG: MANUAL DE BOP Y CONTROL DE POZOS. Versión 2.1. emitida Marzo, 2001

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4.4.1

Paquete subm arino Elevable

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4.5

Estrangulador Múltiple

Se a p lic a u n a p re s ió n d e re to rn o lu e g o d e u n in flu jo y c ie rre d e p o z o , p a r a a s í lo g ra r b a la n c e a rlo , c a m b ia n d o la ru ta del flujo a trav és de v álv u las ajustables (e stra n g u la d o res m últip les). E n to n ces, se p u e d e c o n tro la r la fu g a de flu id o s y p re sió n en form a segura. Un cierre suave se realiza cuando una válvula se abre antes de que se cierren los arietes, para m inim izar el choque o im pacto sobre la form ación. Un cierre fuerte ocurre cuando la válvula se ajusta antes del cierre. L as v á lv u la s se co n e c ta n a la b a se del B O P a trav és de u na serie de lín e as y v álv u la s q u e p ro v een un núm ero diferente de rutas de fluido así com o la habilidad de deten er co m pletam ente el flujo de fluidos. Este arreglo se lo co n o ce co m o estran g u lad o r m últiple (choke m anifold).

N uevam ente, la línea de estrangulación m últiple debe cum plir con requerim ientos específicos: •

L a línea tiene una cap a c id ad de p resió n igual a la v elocidad de la p resió n de la operació n de la base B O P (igual al c o m p o n e n te m ás débil).

•

L a lín ea d e v álv u las que c o n e c ta n el m últiple al arre g lo de p re v e n to re s d eb en e sta r tan rectas c o m o sea p o sib le y an c la d a s firm em en te.

•

D eben e x istir rutas de fluido y teas altern ativ as en la parte b aja de la línea de válvulas p a ra a sí aislar el eq u ip o que req u iera reparación.

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4.5.1

Líneas de estrangulación y de m atado

Las líneas de estran g u lació n se utilizan g eneralm ente para dejar escap ar fluidos del anular. Las líneas de m atado se utilizan g en eralm ente para bom bear lodo al pozo si no se lo p uede h acer a través de la sarta de perforación. La colocación o configuración de los arietes apilados determ inan la posición de las líneas de m atado. Se lo c a liz a rán d ire c ta m e n te b a jo uno o m ás arietes para que c u a n d o se c ierren , el fluido y la p resió n se m antengan bajo control (línea de estrangulación). El estrangulado!" tiene una ruta hacia el m últiple, sitio donde pueden ser m onitoreadas las presiones. Un estrangulado!' ajustable perm ite que la “presión de reto rn o ” que se aplica al pozo se aju ste p a ra m antener el control. T am bién perm iten una vía alterna para el bom beo del lodo de perforación o cem ento dentro del pozo, si no es posible que circule a través d e la b arra o de la sarta de perforación (línea de m atado). La línea de m atado se alineará g eneralm en te con las bom bas del taladro pero, m u chas veces se puede utilizar una línea de m atado rem ota co m o u n a bom ba au x iliar d e alta presión. Aun cuando los preventores pudiesen tener salidas para adjuntar el estrangulador y las líneas de m atado, se usa bobinas para perforación separadas. Esto es un acople de ruptura que se fija entre los preventores creando un espacio extra (el cual sería requerido para para colgar la tubería y ten er suficiente espacio para las uniones entre arietes ) para pennitir anexar las líneas de matado. En taladros flotantes, cuando la base del BOP está en el fondo m arino, el m últiple y la línea de m atado se adhieren en el lado o puesto al elev ad o r subm arino. Las líneas deben ser flexibles en la parte superior e inferior del elevador para perm itir m ovim ientos y levantam ientos.

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4.6 Cerrando los Preventores Los preventores se cierran h idráulicam ente, con un fluido que se suple bajo presión. posible solo si el arreglo de preventores es accessible.

El cierre m anual es

H ay tres com ponentes principales en el sistem a para cerrar los preventers:1. Fuente de presión 2. A cum uladores 3. M últiple d e C ontrol

4.6.1

Fuente de presión

•

El flu id o h id rá u lic o d eb e se r a d m in istra d o b a jo u n a p re sió n su ficien te para q u e se cierren los arietes.

•

L as b o m b a s e lé c tric a s y n e u m á tic a s se u tilizan p a ra a d m in istra r el flu id o h id rá u lic o b a jo la p re sió n a n te s m e n c io n a d a .

•

A dicionalm ente, siem pre deben haber bom bas de repuesto y fuentes de electricidad alternativas o aire para prenderlas.

4.6.2

Acumuladores

Las botellas de acum ulación son una serie de botellas precargadas de nitrógeno que alm acenan y adm inistran Huido hidráulico bajo presión, necesaria para cerrar los preventores. L os d iv erso s tip o s de p re v e n to re s tienen un am p lio ra n g o de p resio n es o p e ra tiv a s y req u ieren v o lú m en es d iferen tes de flu id o h id rá u lic o para su fu n cio n a m ie n to . •

Se debe c o n o cer el v olum en total de H uido hidráulico requerido para o p erar todo el conjunto de arreglos apilados d e preventores.

• Las botellas de acum ulación están unidas para alm acenar el volum en necesario. • Las botellas están cargadas previam ente de nitrógeno (generalm ente entre 750 - 1000 psi) •

El Huido hidráulico se bom bea hacia adentro de las botellas, com prim iendo el nitrógeno e increm entando la presión en la botella.

• L a p resión operativa (m ín im a requerida 1200 psi, m áxim a g eneralm ente 3000 psi) determ in a la cantidad de Huido hidráulico disponible de cada botella y por lo tanto, el núm ero total de botellas requerido.

Por ejemplo: -

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A

Pre-cargadas

B

C argo d e Fluido M áx im o

C

Presión M ínim a O perativa

P = 1OOOpsi

V = 401itros

P = 3000psi

N2 volum en = (1000*40)/3000

P = 1200psi

N2 volum en = (1000*40)/1200

= 13.331itros = 33.331itros

Por lo tanto, el fluido hidráulico utilizable, por cada botella, es de 20 litros.

4.6.3

Múltiple de Control

E ste e s b á s ic a m e n te el c e n tro d e o p e ra c io n e s p a ra el c o n tro l d el p o zo . El M últiple de control dirige el flujo del líquido hidráulico hacia el ariete o preventor correcto. Los reguladores reducen la presión desde el valor de la presión operativa del acum ulador hasta la p re sió n o p erativ a del prev entor, g e n e ra lm e n te 5 0 0 -l5 0 0 p s i. El p a n e l m a e sü 'o d e c o n tro l s e s itú a g e n eralm en te en la “c a se ta de p e rro ” , con un seg u n d o p anel en o tra área segura. C om únm ente, la operación neum ática se utiliza p a ra a b r ir y c e r r a r el p re v e n to r, lo s estranguladores, y las líneas de m atado y regula las presiones.

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Los arreglos de p rev en to res su b m arin o s requieren de una operación un poco diferente desde el panel de control, p o r lo tanto:-

• Se requieren tam bién líneas de señal o líneas piloto adicionales a las líneas de Huido hidráulico. •

Los reguladores bajo el agua y las válvulas controlan el flujo y presión del fluido hidráulico luego de recibir u na señal desde la superficie.

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4.7

Diversificadores

El d iv ersificad o r en un que trabaja a baja p resión, instalado bajo el neplo de cam p an a y la línea de flujo. D irige el fluido del pozo para que no llegue al taladro y al personal. C om ú n m en te se los utiliza an tes de in stalar el arreglo de BO Ps para d a r seguridad en el ev ento de que se encuentre gas en zonas superficiales. L os d iv e rsific a d o re s son e se n c ia le s en la p erfo ració n c o sta afu e ra p ero e stán d iseñ ad o s p a ra m an e jar presiones bajas. E stá diseñado p ara em paquetar o en cerrar el cuadrante o N elly, o la tubería de p e rfo ració n y d irig ir el flu jo h a c ia o tro lugar. Si se q u ie re c o n tro la r p re sio n e s altas o c e rra r c o m p le ta m e n te el p o z o , lo s re s u lta d o s se rá n u n a falla o un d e sc o n tro l en el flu jo , o c a s io n a n d o u n a fra c tu ra en la fo rm a c ió n a lre d e d o r d e l re v e s tid o r su p e rfic ia l o d el tu b o c o n d u c to r. G eneralm ente se instalan dos líneas de diversificadotes y en el caso de una arrem etida:• Se abrirán una o am bas líneas de diversificador •

Se cierra una em pacadura el espacio anular

alrededor de la tubería de perforación, o cuadrante (K elly) para aislar

• El gas se lo conduce en una dirección lejos del taladro hasta que pierda su presión

Estructura del taladro

L a resp u e sta debe ser rá p id a ya q ue con g as p o c o p ro fu n d o la c a b e z a h id ro s tá tic a es m ín im a y el gas llegará ráp id am en te a la superficie. Se debe ab rir una línea de viento antes de cerrar el em p aq u e para p rev e n ir que el gas salga a través del tubo conductor. E ste esq u e m a m u estra una instalación típica p ara barcazas de perforación y plataform as semi sum ergibles. Se lo ensam bla en la subestructura del piso de p e rfo ra c ió n so b re la tu b e ría su b m a rin a autoelevable. El m o v im iento relativo entre el arreglo de p re v e n to re s y el ta la d ro se c o n ta b iliz a m ed ian te una unión flex ib le/circu lar ubicada bajo el arreglo. U na segunda unión flexible se instala entre el d iv e rsific ad o r y la unión telescópica de la tubería autoelevable.

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4.8

Preventor de Reventones Interno

Esto se refiere al eq u ip o que se puede u tilizar p a ra aislar totalm ente la sarta de perforación con el fin de p ro v eer control adicional. Pueden ser válvulas de cierre m anual que se insertan en la sarta de perforación en superficie o pueden ser válvulas u n id ireccionales autom áticas ubicadas dentro de la sarta de perforación en el hoyo. H ay ciertas diferencias en el equipo, dependiendo del sistem a rotatorio del taladro:-

4.8.1

Taladros con sistem a rotacional de Kelly (C uadrante)

V álvula o grifo superior p a ra k e lly

Esta válvula se localiza entre el K elly y la unión giratoria (sw ivel) para aislar el fluido de perforación en la sarta de perforación.

V alvula o grifo inferior p ara N elly

Esta se instala en la base del K elly y generalm ente se utilizará si la válvula p ara K elly superior está dañada o es inaccesible.

V álvula d e seguridad

4.8.2

E sta válvula es casi idéntica a la válvula inferior para kelly. En lugar de s e r in s ta la d a c o m o p a rte d e la sa rta , é s ta se m a n tie n e en el p iso del ta la d ro p a ra se r “ c o n e c ta d a ” e n la p a rte s u p e rio r d e la tu b e ría de p erforación p or si hay una arrem etida d urante el viaje m ientras el kelly está colgado.

Taladros con sistema de Control Rotacional de Tope (Top Drive)

E ste tip o d e ta la d ro s u tilizan una V á lv u la S u p e rio r de S e g u rid ad R e m o ta y u na V á lv u la In fe rio r de S e g u rid a d , e sta n d o a m b a s c o n e c ta d a s e n tre sí. •

La válvula su p erio r se op era en base a control rem oto ya que la ubicación del control rotacional de tope es m uchas veces inaccesible (altura) en caso de una arrem etida.

La ventaja de este arreglo es que hay una protección inm ediata en caso de una arrem etida, si ésta llega a ocurrir d urante un viaje. DATALOG: MANUAL DE BOP Y CONTROL DE POZOS. Versión 2.1, emitida Marzo, 2001

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4.8.3

Preventores A dicionales

B O P In te rn o

E sta es una válvula de control unidireccional que se la utiliza para cerrar el tope de la tubería de perforación. Perm ite que la sarta de perforación se m ueva en el pozo, bajo presión, en el caso de que ocurra una arrem etida m ientras la sarta no se encuentre en el fondo. F ísicam ente es difícil estabilizar la válv u la co n tra el flujo de lodo pro v en iente de la tubería de p erforación, así que generalm ente se instala prim ero la válvula de seguridad.

V álv u la D escen d en te u n id ireccio n al E sta v álvula se bom bea o se deja ca e r dentro de la tubería de perforación, a s e n tá n d o se en la b ase situ a d a en o c e rc a del e n s a m b la je d e fo n d o (BH A ). A lg u n o s m o d e lo s de este tip o de v álv u la p u ed en se r re c u p e rad o s con ca b le y a que, de otra m anera, la sarta de perfo ració n debe ser lev an tad a para sacar la válvula. G en eralm en te forzada.

se los utiliza en op eracio n es de v iaje p or m aniobra

Si se a b a n d o n a u n a lo c a c ió n c o s ta a fu e ra , se d e b e n in sta la r a n te s de cortar la tubería. V á lv u la F lo ta n te

E sta v álvula de control se instala en el acople entre la broca y el m otor de fo n d o (bit sub) para p re v e n ir el flu jo de re to rn o del lo d o a trav és de la sarta de perforación. Los m odelos sim ples son válvulas de una vía que previenen que la p re s ió n se tra n s m ita al pozo m ie n tra s flu y e el flu id o . D esafortunadam ente, esto tiene com o resultado una desventaja ya que no se co n o cerá la presión de la tubería de perforación al m om ento de cerrar el pozo. U na v álvula tipo “ranurada” o válvula “venteadora” m inim izan los reflujos pero permiten registrar la presión de c ie ñ e estable.

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4.9

Preventores Rotatorios

Se los conoce tam bién com o cab ezas rotatorias o BO Ps rotartorios. • Se en cu en tran en sam b lad o s sobre lo s B O P están d ar y actúa com o un diversificador de flujo rotatorio. • E sto p erm ite m o v im ien to s de ro tación y verticales a la tubería de perforación al m ism o tiem po que los sello s d e c a u ch o se c ie rra n a lre d e d o r y ro ta c o n la tu b e r ía o kelly. •

P o r lo tan to , se lo g ra c o n te n e r el flu jo del lodo y ser dirig id o hacia otro lugar a través de los ensam blajes del tazón y cojinete.

•

C on este eq u ip o se pueden co n tro lar las presiones anulares hasta 3,500 lppc

•

L a s a p lic a c io n e s in c lu y e n c a s o s de p e rfo ra c ió n b ajo b alan ce y h a sta facilitan la p e rfo ra c ió n e n zo n as d e altas p resiones m ientras fluye el pozo.

Cabeza de Kelly

Caucho superior Ensamblaje cojinete

de

Caucho inferior

Tazón

M ientras que el sello de caucho contiene las presiones alrededor de la sarta o kelly de perforación, el flujo se lo dirige m ediante el tazón y cojinete. El ensam blaje del cojinete perm ite que la parte interna rote con la sarta de perforación m ientras la parte ex tem a se m antiene estacionaria, ju n to con el tazón. Los sellos son generalm ente de dos tipos:1. U n c a u c h o con fo rm a de c o n o q u e se sella alred ed o r de la sa rta de p erfo ra ció n . El d iám etro in tern o del se llo es m ás p e q u e ñ o q u e el d iá m e tro ex tern o de la tu b e ría p o r lo q u e el se llo se estrecha para lograr q ue se cierre perfectam ente alrededor de la tubería. No se requiere presión hidráulica adicional p ara co m p letar el proceso de sellado ya que la presión real proviene de las presiones existentes en el p ozo y que actúan sobre el caucho en form a de cono. Por lo tanto, el caucho se sella solo y m ientras m ayor sea la presión del pozo, m ejor será el sellado. 2.

Un sellado tipo em paque que requiere presión hidráulica externa para inflar el caucho y lograr el sellado. H abrá sellado siem pre y cuando la presión hidráulica sea m ayor que la presión del pozo.

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5 CÁLCULOS DE FRACTURA 5.1

Prueba de Fuga

E sta e s u n a p ru e b a d e p re sió n q u e se la re a liz a g e n e ra lm e n te lu e g o d e h a b e r p e rfo ra d o el z a p a to d e rev estid o r y cem en to y n u ev a form ación, antes se seguir perforando la siguiente sección del pozo. Esta p rueba tiene do s razones principales. Integridad del C em ento

A ntes d e perfo rar la siguiente sección del pozo, es crítico determ inar si la ad h e sió n del c em en to e s su fic ie n te m e n te fu erte p ara p re v e n ir q u e los flu id o s de a lta p re sió n flu y an a fo rm a c io n e s m e n o s p ro fu n d a s o a la superficie

Presión de F racturas

Si, com o se supone, el cem ento retiene la presión que se ejerce durante la prueba, habrán fracturas en la fo n n acio n es, en con d icio n es controladas. A esta profundidad, se asum e que la form ación será m ás débil ya q ue es el punto m enos profundo ju n to a la siguiente sección del pozo. P o r lo tanto, la presión de la form ación d eterm inada en la prueba presión m áxim a aplicable al pozo sin causar fracturas.

será la

Se pueden realizar dos tipos de pruebas M u ch as v eces se realiza una P rueba de Integridad de la F o rm ación cu a n d o hay un buen c o n o cim ie n to de las p re sio n e s de fo rm a c ió n y fra c tu ra en u na región d e term in ad a . En lu g a r de in d u c ir frac tu ra s, la prueba de p resio n es se la tom a en una p resión m áx im a pre-determ inada, co n sid erad a lo suficientem ente alta com o p ara p erfo rar en form a segura la sigu ien te sección. Una Prueba de Fuga co m p leta lleva una fractura de la form ación. Procedim iento:• •

L u e g o d e p e rfo ra r el re v e s tim ie n to d el z a p a to , se p e r fo ra u n a p e q u e ñ a s e c c ió n de la n u e v a fo rm a c ió n , a lre d e d o r d e lO m . C e rra r el p o zo

•

B om bear el lodo a una velocidad constante, hacia dentro del pozo de m anera que la presión en el anular se increm ente. • M o n ito rear la presión p o r indicaciones de que el lodo ha sido inyectado a la form ación. Prim eram ente se verá un increm ento linear con una caída de presión que ocurre cuando se llega al punto de fu g a En este punto se detiene el bombeo. El gráfico q u e representa la p resió n en función del tiem po o el volum en de lodo bom beado m uestra 3 etapas principales p ara una Prueba de F u g a com pleta. El operador debe decidir qué valor particular de la presión de fuga se to m a pero evidentem ente, se tom ará el valor m enor. D e esta m anera este será el punto inicial d e la Presión de Fuga, si el desarrollo de la prueba no causa una ruptura com pleta. Si hay una, la P resión de P ro p ag ació n debe ser la m enor, in d ican d o que la form ación se e n c u en tra m ás débil co m o resu ltad o de la prueba.

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P re sió n de R u p tu ra Presión Superficial de Cierre

Ha ocurrido una falla com pleta . / e irreversible con la caída de la presión- p arar el bom beo

P re sió n de F u g a Incremento lento de la presión reducir la velocidad de bombeo mientras el lodo comienza a inyectarse en la formación

P resió n de P ro p ag ac ió n Si para el bom beo en el punto de falla, la form ación puede recuperarse pero estará más débil

Volumen de Lodo bombeado

C on u n a p ru e b a de fuga (L O T , L eak O ff T est) el lo d o se in y e cta en la fo rm ació n h a sta q u e h a y una fractura. Por lo tanto, la form ación se debilitará perm itiendo una tolerancia m enor en la siguiente sección del hoyo. U n a fu g a c o m p le ta d eb e c o n d u c irse en pozos ex p lo ra to rio s don d e n o se tiene in fo rm a ció n sobre la presió n de fractura. Si se c o n o c e s o b re la p re s ió n re g io n a l y los g ra d ie n te s de fra c tu ra , se d e b e c o n d u c ir u n a P ru e b a de Integridad d e la form ación (FIT , F o n n atio n Integrity T est) a una presión que se sabe se encuentra sobre la m áxim a requerida anticipada, durante la siguiente sección del pozo. Al no increm entar la presión hasta el p u n to d e fuga, la F IT p ro v ee un c re c im ie n to en el m arg en de seg u rid ad seg u ro c o n tra la fra ctu ra en la zo n a del zapato.

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5.2

Presión de Fractura

T odos los m ateriales tienen una fortaleza finita. L a Presión de Fractura se define com o la presión m áxim a que una form ación puede soportar' antes d e que su resistencia a la tensión se exceda y falle. Los factores que afectan a la presión de fractura incluyen: T ipo de roca E sfuerzos o T ensiones in-situ D ebilidades tales com o fracturas, fallas C ondiciones del pozo R elación entre la geom etría del pozo y la orientación de la form ación C aracterísticas del lodo Si una roca se fractura ex iste una situación de peligro potencial en el pozo. P rim e ra m e n te , h a b rá u n a p é rd id a d e lo do en la z o n a fracturada. D ep en d ie n d o del tip o de lodo y el v o lu m en de p érd id a, e sto p u ed e ser ex trem ad am en te co sto so . L a pérd id a de lodo puede reducirse o p rev en irse re d u c ie n d o la p re sió n a n u la r p o r m edio de v e lo c id ad e s de b o m b e o red u cid as, o, se puede necesitar una acción co n ectiv a m ás costosa, utilizando una variedad de m ateriales para sellantes y “taponar” la zona fracturada y prevenir pérdidas futuras. Evidentem ente, todos estos tipos de tratam iento causan daños extrem os en la form ación y deben evitarse, de ser posible. S in e m b a rg o , si la p é rd id a de lo d o e s d em asiad o se v e ra , el nivel de lo d o en el p o z o p u e d e b ajar, reduciendo la p resión h id rostática existente en el pozo. Esto puede dar p or resultado una zona, en otro tram o del pozo, que se encuentre d esequilibrada y fluyendo. Este es el caso de un reventón subterráneo! P or lo tanto, es esen cial c o n o c e r el g rad ien te d e fractura m ientras se plan ea y perfora el pozo.

LOP

La presió n de fractura se d eterm in a en base a la prueba de fuga realizada al nivel del zapato del revestim iento. D urante la p n ieb a, una co m binación de dos p re sio n e s a rro ja una p re sió n en el z a p a to q u e c a u s a u n a fractu ra:

HYD •

L a p r e s ió n h id r o s tá tic a q u e ejerce el fluido de perforación en el zapato.

•

L a p resió n de cierre a p lic a d a cu a n d o se b o m b e a lodo a un p o zo c e rra d o , e s d e c ir, la p resió n de fuga.

Fractura

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Pfrac = HYDshoe + LOP

donde

Pfrac = presión de fractura HYDshoe = hidrostática del lodo en el zapato = M W x TVDshoe x constante

L O P = presión de cierre aplicada en la superficie, ya sea determ inada del LO T o FIT Plrac (emw) = MW + LOPATVDshoe x g)

E jem p lo - En U n id a d e s d e C a m p o Un L O T se d esarrolla con una profundidad de zapato a 4000ft T V D , con un peso de lodo de 10.5ppg. fuga ocurre cuando hay una presión de cierre de ISOOpsi.

La

L O P = 1500psi HYDshoe = 10.5 x 4000 x 0.052 = 2184psi Pfrac = 2 1 8 4 + 1 5 0 0 = 3684psi Pfrac em w = 3 6 8 4 /(4 0 0 0 x 0.052) = 1 7 .7 1 p p g em w

E je m p lo - E n U n id a d e s M é tric a s Se realiza un FIT con una profundidad de zapato de 2500m TV D , con un peso de lodo de 1035 kg/m 3. El F IT se m antiene en la presión de cierre de superficie de 10500 Kpa. L O P = 10500K Pa HYDshoe

=1035

x

2500

x

0.00981

= 25383 KPa

Pfrac = 25383 + 10500 = 35883 KPa Pfrac em w = 35883 / (2500 x 0.00981) = 1463 kg/m.3 em w S in e m b a rg o , e s m u y im p o rta n te e n te n d e r q u e , a u n q u e la p ru e b a de p re s ió n e s la ú n ic a m a n e ra de d e te rm in a r la p resión de la fractu ra (o tra q u e solo p e rd e r la c irc u la c ió n e x is te n te ), h ay a lg u n a s circunstancias que pueden llevar a inexactitudes o falta de confiabilidad:-

• La Prueba de Integridad de F orm ación no determ ina la presión de la fractura real, solo el m ínim o valor aceptable para la operación de perforación. A un cuando no provee inform ación precisa, esta prueba no provee m árgenes de seguridad.

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• G en eralm en te se seleccionan las form aciones consolidadas del pozo p a ra a sen tar el zapato - esta form ación p u ed e n o ser la m ás débil si luego se encuentran form aciones no consolidadas o con dem asiada presión, en un intervalo corto desde el zapato. •

P u ed e h a b e r una fuga ap aren te cu an d o existe una p erm eab ilid ad alta, o fo rm acio n es yu g u lares altas, aún cu an d o no h ay a una fractura.

•

Puede hab er una m ala adhesión del cem ento que dé p or resultado una fuga a través del cem ento en lugar de a través de la form ación.

•

Se puede reg istrar porosidad localizada o m icro fracturas en presiones de fractura bajas, registradas

•

L a g e o m e tría d el p o z o , en re la c ió n a lo s e s fu e rz o s h o riz o n ta le s o v e rtic a le s, p u e d e lle v a r a presiones de fractura engañosas, produciendo resultados diferentes en la m ism a form ación, entre pozos verticales y desviados.

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5.3 Máxima Presión Anular Permitida en Superficie C u an d o se req u iere c errar un p ozo p a ra c o n tro la r un rev en tó n , cierre para b a lan cear la presió n ex iste n te en el fondo del pozo.

es n ecesario que ex ista una presión de

Existen dos presiones que actúan en el zapato al m om ento del cieñe: ® ®

Presión hidrostática del lodo Presión de cieñ e aplicada desde la superficie

L a c o m b in a c ió n d e a m b a s p re s io n e s n o d e b e e x c e d e r la p re sió n d e la fra c tu ra d e la fo rm a c ió n en el z a p a to , (la P fra c se d e te rm in a e n b a se a las p ru e b a s d e fu g as) P f r a c > H Y D sh o e + P re s ió n d e C ie r r e

La presión M A A S P es la presión d e c ie ñ e m áx im a que se puede aplicar sin que se fracture la zona m ás débil, asu m ien d o que sea el zapato: Pfrac = H Y D shoe + M A A S P M A A S P = Pfrac - H Y D shoe

Al m om ento del L O T , es evidente que la M A A S P es igual a la Presión de Fuga ya que la presión de cierre es la causa de la fractura.

E jem p lo - En U n id a d e s d e C a m p o Se realiza un L O T a una p rofundidad de zapato de 4000 pies T V D , con un peso de lodo de 10.5 ppg. presión de fuga es de 1500 psi. Pfrac = hyd + L O P = (10.5

x

4000

x

0.052)

+

La

1500

Pfrac = 2184 + 1500 = 3684psi P o r lo ta n to , la P re sió n M A A S , c o n un lodo de 10.5 p p g , ta m b ié n e s ig u al a 1500 p si. U n a p re sió n de c ie rre m a y o r a e ste v alo r fra c tu ra ría el zap ato .

L a P resión M A A S P c a m b ia ra so lo si c a m b ia el peso del lodo: L a p rofundidad p erfo rad a no im porta ya que estam os tratando con la zona m ás débil, ubicada en el zapato. De las dos presiones que actúan en el zapato:

La presión hidrostática del lodo cam bia solo si cam bia el peso el lodo.

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Pfrac no varía, com o es evidente. C alcular la M A A S P , para 6000 pies M D, si el peso del lodo se increm enta a 11.2ppg. M A A SP = Pfrac - H Y D shoe = 3684 -(1 1 .2

x

4000

x

0.052) =

1354psi Esta form a de calcular cam biará solo si se encuentra una zona débil a una m ayor profundidad.

E jem p lo - en U n id a d e s M étricas Y a que Pfrac perm anece constante, si se increm ente el peso del lodo, la M A A S P debe bajar. A l m o m e n to de la p ru e b a d e fu g a , se d e b e c o n s tru ir u n a ta b la c o m p a ra tiv a d el p e s o de lo d o v e rsu s M AASP. Si se realiza u n a fu g a en el zap ato , T V D de 3 0 0 0 m, el p eso del lodo es de 1020 k g/m 3 y la p resió n de fuga re g istra d a es 80 0 0 K pa.

Pfrac = (1020

x

3000

x

0.00981)

+

8000 = 38019 Kpa

M A A SP = Pfrac - HYDshoe

M A A SP @ 1020kg/m 3 = 8000 Kpa M A A SP @ 1030kg/m 3 = 38019 - (1030 x 3000 x 0.00981) = 7706KPa M A A SP @ 1040kg/m 3 = 38019 - (1040 x 3000 x 0.00981) = 7412KPa M A A SP @ 1050kg/m 3 = 38019 - (1050 x 3000 x 0.00981) = 7117K pa

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5.4 Tolerancia de Arremetida (Kick tolerante) El peso presión elevado fractura

del lodo debe ser suficiente co m o para ejercer y prevenir una arrem etida pero no debe ser tan com o para que la presión resultante cause una en la form ación, com o es evidente.

E sta fo rm a ció n llev ará a u na p é rd id a de c irc u la c ió n (p é rd id a de lo d o e n la fo rm a c ió n ) e n la z o n a fracturada. Esto, en cam bio, llevará a una caída en el nivel d el lo d o ex isten te en la reg ió n anular, reduciendo la presión hidrostática del pozo. P or últim o, con una presión red u cid a en la región anular, puede c o m en zar a fluir otra form ación perm eable localizada en otro punto del pozo. A nte la pérdida de la circulación en un punto y un influjo o arrem etida en oiro, es indudable q ue pueda co m en zar un reventón subterráneo! En condiciones críticas, el pozo debe cerrarse. D urante la p erfo ració n se p u ed e b a la n c e ar la presión a lta de las fo rm aciones con el p e so del lodo. Sin em bargo, si se produce una arrem tida (causada ya sea p or un increm ento en la presión de la form ación o a través de una reducción de la presión causada por pistoneo), el pozo debe cerrarse. Si la presión causada p or el p eso del lodo es m uy alta, las form aciones m ás débiles, localizadas en el zapato, pueden fracturase cuando se cierre el pozo. E sta situación será p eo r si se req u ieren p resiones de cierre m ás elevadas para b alan cear la baja d ensidad d e los influjos, especialm ente con g as expansible! La T O L E R A N C IA DE A R R E M E T ID A es el balance m áxim o en gradiente (es decir, peso de lodo) que p u e d e se r m a n e ja d o p o r el pozo, co n el T V D (P rofundidad V ertical V erd a d era) actual, sin fra c tu ra r el z ap ato , en c a so de que el p ozo d e b a ser cerrado.

TOLERANCIA DE INFLUJO =

TVDshoe x (Pfrac - PL) T V D h o le

D onde Pfrac PL

= gradiente de fractura (peí) en el zapato = peso real del lodo

Si el p e so de lo d o re q u e rid o p a ra b a la n c e a r las p re sio n e s de la fo rm ac ió n m ie n tra s se p e rfo ra d an p o r resultado una fractura en el zapato d u rante el cierre del pozo, se debe colocar un recu b rim ien to de zapato m ás p rofundo (a una p resión de fractura m ayor). Para que el influjo del gas se considere, la form ula debe m odificarse com o sigue:

KT = [TVDshoe x (Pfrac - PL)] - I influx height x (PL - densidad de gas)! TVDhole TVDhole

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El m étodo ilustrado se basa en tres criterios: • U na altura y volum en de influjo m áxim os (no hay tolerancia de influjo) - Punto X • U na densidad de gas típica o conocida (de pruebas previas de pozo, por ejem plo ) • L a tolerancia m áx im a d e influjo (influjo líquido y no gaseoso) - Punto Y E sto d efin e los lím ites en un p lan o g ráfico , lo que provee de una re feren cia fácil para este im portante p arám etro. Los valores se determ inan de la siguiente forma:

Altura M áxim a =

TV D shoe x (Pfrac - PL)

i"L - üensiuad del gas Si se desconoce la densidad del gas, se deba asum ir 250 kg/m 3 (0.25 SG o 2.08ppg)

V o lu m en M á x im o d e In flu jo se d eterm in a en base a la cap acid ad de altu ra m áx im a y an u lar que d e fin e el P u n to Y del gráfico.

KT M áxim o, co m o se m uestra anteriorm ente, =

TVDshoe x (P fra c - P L ) T V D h o le

Esto define el Punto X en el gráfico, un influjo líquido sin gas. Este gráfico se co m p leta al dividirlo entre las diferentes secciones anulares cu biertas p or el influjo, es decir, en caso de que existan secciones de perforación diferente o de que el influjo se encuentre por sobre la sección de perforación o, aún, si el influjo pasa del hueco abierto al hueco recubierto. E sto es necesario ya que el m ism o volum en de influjo va a tener diferentes alturas de colum na en cada sección anular.

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T o le ra n c ia de In flu jo , e je m p lo p rá c tic o U tilizando la siguiente configuración de pozo: Z apato de revestim iento Profundidad del p ozo Pfrac en el zapato P L Real Longitud de C ollares de Perforación C apacidad del A nular

= 2000m = 3000m = 1500 kg/m 3 peí = 1150 kg/m 3 = 200m = 0.01526m 3/m (216m m hueco abierto, 165mm collares de perforación) = 0.ü2396m 3/m (216m m hueco abierto, 127mm collares de perforación) = 250 kg/m 3

C apacidad del A nular D ensidad del Gas

A ltu ra M áxim a

= T V D sh o e x (Pfrac - PL) P L - d ensidad del g as

= 2 0 0 0 ( 1 5 0 0 - 1 150) 1 1 5 0 -2 5 0

=

777.8m

V olum en M áxim o, d eterm in ad o d esd e 200 m. alrededor de los collares d e perforación y 577.8 m. a lred ed o r de la tubería de perforación: DC DP

= 2 0 0 x 0 .0 1 5 2 6 = 577.8 x 0.02396

V ol M ax = 3.05 + 13.84

KT M áxim o

= T V D sh o e x

(P fra c - P L )

= 3 .0 5 m 3 = 13.84m 3 = 16.89m 3

= 2000 (1500 - 1 150) = 233.3 kg/m 3

T V D h o le

3000

Por lo tanto, el Punto X = 16.7m3, Punto Y = 2 3 3 kg/m 3

A hora, se debe determ inar el “punto de ruptura” del gráfico, para las secciones anulares de los collares de perforación y tubería de perforación: Para hacerlo, se debe calcu lar el K T relacionado a un influjo de gas de 3.05m 3, que llegará h asta el tope de los collares de perforación cuya longitud es de 200 m: K T = [T V D s h o e x

(P fra c - P L )]

-

[a ltu ra d e in flu jo x

T V D h o le = 2 0 0 0 (1 5 0 0 - 1150) 3000

(P L - d e n s id a d d e l g a s )]

T V D h o le -

2 0 0 ( 1 1 5 0 -2 5 0 ) 3000

= 173.3 kg/m 3

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Por lo tanto, el punto de ruptura del gráfico se encuentra en los 3.05ni3 y 173.3 kg/ni3. El gráfico se lo d ibuja de la siguiente m anera: KT kg/m3

De éste gráfico se puede obtener la siguiente inform ación:

P ara el in flu jo d e líq u id o , sin gas: • La tolerancia de influjo es de 233 kg/m 3 sobre el peso del lodo actual. •

Esto q uiere decir que la p resión m áxim a de la form ación que puede controlarse al c e n a r el pozo, sin causar fracturas es 1383 kg/m 3 (1150 + 233).

•

C uando la presión d e la form ación es m ayor que la anticipada, se debe asentar un nuevo zapato de revestim iento.

El gas ligero y ex p an sib le ca m b ia este escenario dram áticam ente: • Si se perm ite m ás d e 16.7 m 3 de gas en el anular, no hay tolerancia de influjo en pozo cerrado y el zapato se fracturará! •

L os operadores m uchas veces trabajan en el nivel m áxim o aceptable de influjo para determ inar la tolerancia.

•

Por ejem plo, un gas con un influjo de 10m3 tendrá una tolerancia d e influjo de 86 kg/m 3 sobre el peso del lodo actual.

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Esto puede verificarse con la siguiente form ula: De los 10m3, 6.95m 3 se en cu entran alrededor de la sección anular de la tubería d e perforación, ya que 3.05m 3 llenan la sección del cu ello de perforación: A ltura alrededor de la T P = 6.95 / 0.02396 = 290m A ltura alrededor del C P = 200m A ltura Total = 490m

KT

= 2000 (1500 - 1150) - 490 (1150 - 250) 3000 = 86.3 kg/m 3

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6 6.1

PRINCIPIOS DE CONTROL DE POZOS Y CALCULOS

BALANCEANDO PRESIONES DE FONDO DE POZO

Si se a su m e q u e h a y un in flu jo o a rre m e tid a en el fo n d o del p o zo , d u ra n te el c o n tro l del m ism o , la presión de fondo del pozo (B H P) debe balancearse hacia am bos lados, tanto en la parte interna de la sarta de perforación com o en el espacio anular correspondiente. Se puede considerar que este pozo se com porta de acuerdo a los lincam ientos de un tubo en U. En u n a situ a c ió n de p o z o n o rm al:

S1DP = 0

SICP = 0

Se asum e que el pozo se en cu en tra en balance norm al d o nde la presión hid ro stática d el lodo ex ced e la p resió n de form ación.

la

En una situación de perforación norm al, el tubo en U se abre hacia la superficie con la presión en el fondo del hueco igual a la hidrostática del lodo. E sta presión será igual en am bos lados del tubo en U, para que el pozo esté balanceado.

BHP = HYDmud

Si el p o z o se c ie rra , las p re s io n e s so n la s m is m a s y n o se requiere presión superficial adicional para lograr un balance.

A h o ra , c o n sid e re m o s las p ro fu n d id a d e s y las p resio n es reales:

S1DP = 0

SICP = 0

PL = I020kg/m 3 T V D = 1OOOm HYD m ud = 1020 x 1000 x 0.00981 = 10006 KPa Si esto es m ayor que Pform , entonces el BH P = 10006 KPa. L as p resiones de cierre encuentra balanceado.

serán c e ro ya que el pozo se

B H P= HYD = 10006KPa

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A h o ra , si el a n u la r es p a rc ia lm e n te (la m itad en este c aso ) lle n ad o co n lodo m ás liv ia n o :

SIDP = 0

SICP = 98

La sarta se en cuentra llena to d av ía con lodo de 1020 kg/m 3 , y ejerce una presión BH P de 10006 KPa. Sin e m b a rg o , reducido:

1020 500m

la h id ro stá tic a en el a n u la r se h a

H Y D 102ü = 1020 x 500 x 0.00981 = 5 0 0 3 KPa H Y D IUoo = 1000 x 500 x 0.00981 = 4905 KPa

1000 Presión A nular = 5003 + 4905 = 9908K Pa

* 10006KPa

4

lOOOm E sto n o b a la n c e a la B H P , p o r lo q u e si el p o z o se en co n trab a c e rrad o , se d e b ía a d ic io n a r 9 8 K P a en la superficie.

9908KPa

BHP = 10006KPa (98 + 5003 + 4 9 0 5 = 10006)

R eg resan d o a n u e stro p o zo con lodo de 1020 kg/m 3 :

A los lOOOm, una form ación es penetrada con una presión de !0400K P a. Con el influjo, el resultado será que el pozo se cierre.

SIDP=394KPa

La BH P es ahora igual a 10400KPa En el la d o de la sarta de p e rfo rac ió n , se a su m e q ue la afluencia no ingresa en la tubería:

influx

HYDm ud = 10006KPa Una presión SID de 394K Pa balanceará el pozo:

BHP = Pform = 10400Kpa 10400 = 10006 + 394 En el anular, la hidrostática total se reduce p o r la afluencia p o r lo que se requerirá una presión SIC m ayor para balancear el pozo.

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E je m p lo : Profundidad Perforada = 3500m TV D , P L = 1030kg/m3. Influjos de fo rm a c ió n ....F P = altura.

38000K Pa; petróleo cuya densidad es 850 kg/m 3 Huye h asta 500m de

S ID P = 2 6 3 5 K P a

S I C P = 3 5 18 K P a

H Y D m ud = 35365K Pa

B H P = la F P m ás alta = 38000 K Pa H YD = 1030 X 3500 X 0.00981 = 35365K Pa

Para balancear la parte interna de la sarta de perforación, SID P = 38000 - 35365 = 2635KPa Para b alancear el espacio anular,

S IC P = 38000 - (H Y D m ud + H Y D influx) = 38000 - [(1030 x 3000 x 0.00981) + (850 x 500 x 0.00981)] 3 8 0 0 0 -[3 0 3 1 3 + 4169] = 3518KPa

De estos principios del tubo en U se pueden determ inar las siguientes form ulas para el cierre:

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

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6.2

Formulas para cierre

P re sió n e n el A n u la r o o s a rta de p e rfo ra c ió n + P re sió n de C ie rre = P resió n d e F o rm a c ió n

L a Presión S1D p rovee una presión adicional a la hidrostática del lodo en la sarta de perforación, para así b alan cear la BH P que se in crem en tó corno resultado de la presión de la form ación. H id ro stática del L o d o + S ID P = P resión de la F o rm ació n

El m ism o p rincipio se aplica al lado anular del tubo en U, p ero ahí, la co lu m n a de lodo se co n tam in a p o r la aflu e n c ia o in flu jo . E sto re d u c e la h id ro stá tic a gen eral en el a n u la r y se re q u ie re una p re sió n C S I m ay o r p a ra lo g ra r un b alan ce. Si se a su m e q u e la a flu e n c ia s e c o n c e n tra e n el fo n d o del p o z o , la a ltu ra de la a flu e n c ia se la p u e d e d e te rm in a r de la s ig u ie n te m a n e ra : N u ev o lo d o H Y D + In flu jo H Y D + S IC P = Presión de la F orm ación D onde la afluencia hidrostática = gradiente de la afluencia x altura de la afluencia

6.3 Afluencia De Pozo, Altura y Tipo La S IC P no se utiliza para d eterm inar la presión de la form ación pero puede ser utilizada en los estim ados tem pranos del tipo de afluencia que se necesita controlar. Esto sucede sin tom ar en cuenta la fórm ula que se m uestra anteriorm ente y es deb id o varios datos un tanto inciertos que pueden surgir.

G eneralm ente, el volum en de afluencia se asum e que es igual al increm ento del volum en de líos tanques, es decir, al volum en de lodo desplazado a superficie com o resultado de la afluencia existente en el fondo del pozo. A ltu ra de a flu e n c ia = in c re m e n to en p isc in as * c ap a cid ad an u la r Lodo limpio

Lodo contaminado afluencia

U na vez que se cierra y se alin ea el flujo h ac ia el tan q u e de viaje, el volum en de los tanques se increm enta debido al volum en de afluencia existente en el fondo del pozo. Sin em bargo, antes de ce rrar el po zo y m ientras circula, la afluencia debería haber sido dispersada hacia el anular, contam inando el lodo y reduciendo la altura debida a una m ayor capacidad anular. M u c h a s v e c e s se ig n o ran esto s p o s ib le s e rro re s y se a su m e q u e la aflu en cia o cupa el fondo del pozo d ejan d o una peq u eñ a colu m n a de lodo en la parte superior.

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La altura a la que llega la afluencia depende de:

• El diferencial de presión y la penneabilidad, es decir, la efectividad de Huido a fluir. • El tip o de fluido • El tiem po que se requiere p ara cerrar el pozo, perm itiendo las afluencias • L as cap acid ad es anulares C om o es ev id en te, m ien tras m ay o r sea la altura de afluencia, habrá una m ayor reducción de la presión hidrostática y p o r lo tanto, se req u erirá una CS1P m ayor para balan cear el pozo.

O

( ¡l

BHP = Pform

La expansión del gas reducirá aún m ás la hidrostática ! C on una inform ación confiable, la gradiente de afluencia de la puede determ inar de la siguiente m anera:

Gradiente del Huido (psi/ft) = (PLppg x 0.052) - (SICP - SIDP (psi)) Altura de afluencia (ft)

Grad de Fluido (KPa/m) = (kg/m3 x 0.00981) - (SICP - SIDP (KPa)) altura de afluencia (m)

G rad ien te del Fluido (psi/ft) 0.05 - 0.15 0.15 - 0.40 0.433 0.433 - 0.48

T ipo de Fluido G as C o n densado -A ceite A g u a Fresca A gua Salada

G radiente del Fluido (K P a/m ) 1.131 - 3.393 3.393 - 9.048 9.795 9.795 - 10.858

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6.4

Estabilizando presiones de cierre

C u ando se cierra un pozo, las presiones CS1 y S1D se increm entan en form a continua hasta que el pozo se encuentra balanceado en am bos lados. U n a v e z q u e s e e sta b iliz a n la s p re s io n e s, la s p re sio n e s de c ie rre re fle ja n u n a re d u c c ió n en la p re sió n hidrostática (en la cadena de p erforación y en el anular) y en la presión adicional requerida para balancear la form ación. A ntes de que se estabilicen las p resiones, la BH P no logra un balance en la presión de la form ación por lo que podría haber afluencias. A l m ism o tie m p o , el g a s sig u e m ig ra n d o m ientras se c ierra el p o z o , aún c u a n d o no es p o sib le q u e se e x p a n d a y a q u e no hay lu g a r p a ra d e sp la z a r el lo d o d e sd e el anular. Si las presio n es (C SIP) no se estab ilizan p ero siguen increm entándose gradualm ente, se puede asegurar que existe gas IS en el p ozo y que e stá m igrando. Para d eterm in ar el g rado de d esbalance si las presiones no se estabilizan, se debe registrar la presión en función del tiem po, cad a m inuto. Se puede graficar el resultado en un cuadro en el que se represente la presión en función del tiem po. velocidad del increm ento dism inuye, ésta será la cantidad de desbalance existente

Si la

T ie m p o En e s te c a s o , e s m u y útil s a b e r c u á n rá p id o se in c re m e n ta el g a s en el a n u la r c e rra d o . c a lc u la rs e d e p e n d ie n d o d e la v e lo c id a d c o n la q u e in c re m e n te la C S IP :

E sto p u e d e

V elocidad de M igración = increm ento de la presión en función del tiem po / gradiente de presión hidrostática = (p si/h r) / (p si/ft)

= ft/h r

ej. PL = 11.1 ppg; La presión se increm enta en 200 psi en un lapso de 30 m inutos V elocidad de M igración

= 4 0 0 / (11.1 *0.052) = 693 ft/hr

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6.5

Arremetidas inducidas

Si co m o resu ltad o d e que la p resión de la form ación exceda a la presión hid ro stática del lodo se ocasiona un in flu jo o a rre m e tid a, las p re sio n e s d e c ierre se p re se n tarán en am b o s lados del tu b o en U, S IC P > S ID P. Si se registra una S ID P igual a cero, la h idrostática del lodo (dentro del lado de la sarta de perforación re firié n d o n o s al tu b o en U ) m a n te n d rá en b a lan c e la p re sió n de la fo rm a ció n . Si el in c re m e n to en la p re sió n de la fo rm a c ió n no es la c a u sa de un in flu jo , y la re d u c c ió n de la p re sió n a n u la r p u ed e s e r la cau sa, es e v id e n te q u e el in flu jo d eb e h a b e r sid o in d u cid o p o r alg ú n o tro m e ca n ism o : •

Por pistoneo, reduciendo tem p o ralm ente la presión an u lar bajo la presión de la form ación, para p erm itir una afluencia.

•

C u an d o no se m antiene el pozo lleno durante un viaje, nuev am en te se reduce la presión hidrostática del anular.

T odavía se puede registrar una C S IP y a que la afluencia reduce la hidrostática del lodo en el anular y la reducción se deb e b alancear p o r la presión de reto m o que se aplica en la superficie. En esta situación, el control requiere únicam ente que se circule el influjo hacia fuera.

6.6 Flotadores de una vía Los flotadores prevén la transm isión de fluidos y presión hacia a n ib a de la sarta a m enos que se utilice un diseño “plano o con escapes” . P or lo tanto, no se tran sm itirá un in crem ento en la presión de la form ación a la superficie a través de la sarta de perforación, y la SID P será igual a cero! Si se d esco n o ce la S ID P , no se puede d eterm in ar la presión de la form ación (y el peso m uerto del lodo ap arecerá en poco tiem po). Para determ inar la inform ación requerida, se puede utilizar el siguiente procedim iento.Luego de c e n a r y estabilizar, registrar la SIC P B om bear a la velocidad de m atado planeada (esto se basa en la V elocidad d e C irculación Lenta y la presión conocida) M antener una SIC P constante utilizando válvulas R egistrar la presión en la tubería de perforación m ientras circula Parar el bom beo y c e n a r la válvula La presión de cien'e de tubería de perforación efectiva se la calcula de la siguiente manera:

SIDP = presión de la tubería de perforación - presión SCR

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6.7

Velocidades de Circulación Lenta

El control del pozo se lo realiza siem pre con u n a velocidad lenta de bom beo para m inim izar la presión de bom beo adicional existente en el anular. Es im portante sab er q ué presión resulta de esta velocidad de bom beo en una situación “no rm al” . Se deben registrar las presiones SCR para timbas bom bas en un rango de velocidades de bom beo, es decir, 20, 30 y 4 0 em boladas por m inuto. G eneralm ente se registran:• Al principio (o final) de cada tu m o , si la profundidad de perforación ha variado • Si el peso del lodo cam bia significativam ente • Si el perfil del pozo/sarta ha cam biado • A ntes de continuar p erforando con otra broca Las presiones SRC se utilizan para determ inar lo siguiente:• Presiones de circulación inicial y final cuando se circula el lodo de m atado hacia la broca • La SID P cuando se utiliza un flotador de una sola vía (explicado anteriorm ente)

6.8 Peso del Lodo de Dominio de Pozo (Matado) C o m o se lo vio previam ente, la S ID P es la presión adicional (a la presión hidrostática del lodo) requerida para b alancear la B H P d ebido al increm ento en la presión de la form ación:F P = H Y D m u d + S ID P El peso del lodo d e dom inio es el peso del lodo requerido para balancear la presión de la formación. i.e.

P L M u e rto =

P L In icial +

S ID P

(TVD x g) PPG

=

PPG +

PSI ft x 0.0052

kg/m 3

=

kg/m 3 +

K Pa m x 0.00981

E jem p lo - En U n id ad es de C a m p o Se o ca sio n a un in flu jo al p erfo rar a 800()ft con un p eso de lodo de lO .óppg. A l m o m e n to de cierre se reg istra u n a S ID P de 350psi: KPL

= 10.6 +

350 8000 x 0.052

= 10.6 + 0.84 = 11.5ppg FP

= 1 1 .44ppg peí

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= 11.44 x 8000 x 0.052 = 4759PS1 E je m p lo - E n U n id a d e s M é tric a s A l p e rfo ra r a 3 7 0 0 m c o n un p e s o de lo d o de 2 5 0 0 KPa: K PL

=1045 +

1 0 4 5kg/m 3, se p re se n ta un in flu jo c o n u na S ID P de

2500 3 7 0 0 x 0 .0 0 9 8 1

= 1045 + 68.9 = 1114 kg/m 3 FP

6.9

= 1 1 1 4 k g /m 3 e P L = 1 1 1 4 x 3 7 0 0 x 0 .0 0 9 8 1 = 40,435 K Pa

Circulando el Lodo de Dominio de Pozo (Matado)

El lodo de m atado circula a una velocidad de bom beo constante, la V elocidad de C irculación Lenta. Al iniciar el p ro ceso de control de pozo, la sarta de p erforación está llena del lodo original (nuevam ente, a su m ie n d o q u e no h a e n c o n tra d o aflu e n cias en su cam in o h a c ia la p arte su p e rio r p o r el in te rio r de la sarta)

O L a p re sió n d e la b o m b a re g is tra d a s e rá la p re sió n S C R re g istra d a y la S ID P a d ic io n a l re q u e rid a para b a la n c e a r el p o zo : Por lo tanto, al iniciar la operación de dom inio del pozo:

ICP = SIDP + presión SCR d o n d e IC P = P resió n de C ircu lació n Inicial

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M ientras se bom b ea el lodo de m atado m ás pesado hacia la parte baja de la sarta, el lodo ligero original se desplaza d e la sarta hacia el anular.

Ya que el lodo pesado rem plaza al lodo liviano, la presión hidrostática de la sarta se increm enta. P or lo tanto, se requiere una S ID P m enor para m antener la B H P en balance. La velocidad de bom beo se m antiene en S C R E ntonces, la SID P d eb e reducirse m anualm ente abriendo la válvula, y así, cada vez...

H Y D m ud + S ID P = B H P (P resión de la F o rm ació n )

C o n tin u an d o con la circu lació n , vam os a asu m ir que el lodo de m atado llegó a la broca, d esplazando el lodo original de la sarta de perforación: Y a q u e el lo d o d e m a ta d o se h a c a lc u la d o p a ra c o n tro la r el p o z o , la p re sió n h id ro s tá tic a d el lo d o de m a ta d o a h o ra b a la n c e a la B H P . P o r lo ta n to , n o se re q u ie re a p lic a r d e sd e la s u p e rfic ie u n a p re s ió n a d ic io n a l de re to rn o . L a “ S ID P ” re g istra d a e s a h o ra e q u iv a le n te a la p resió n S C R p ero no al lodo de m a ta d o , q u e es m ás pesado. Esto se puede determ inar m ediante el m étodo de las razones (ratios method), en base a la presión SCR registrada para el peso de lodo original:-

Presión Final de Circulación FCP = SCRpress x ( KPL/PL)

La FC P balancea el lado de la sarta en el tubo en U y debe m an ten erse para lo que resta d e la operación de m atado del pozo.

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6.10

Reducción de Presión Gradual

D u ra n te la e ta p a in ic ia l d el p ro c e d im ie n to d e c o n tro l del p o z o , se d e b e m o s tra r una re d u c c ió n e n la presión m ientras se circula el lodo de m atado al lodo. Se reduce gradualm ente la presión, de la presión de circulación inicial a la presión de circulación final Una vez que el lodo de m atado se en cuentra en la broca y la presión se encuentra en la FC P, sabem os que el lado d e la sarta de perforación del tubo en U balancea la presión de la form ación. L a red u cció n de la p resió n se d e te rm in a p a ra las p re sio n e s req u e rid a s en in te rv a lo s re g u lare s determ in ad o s p o r las em boladas to tales de bom beo requeridas para llenar la sarta con el lodo de m atado (es decir, la cap acid ad de la carta y em b o lad as hacia abajo). Los ajustes a la p resión requeridos (por estrangulación) se determ inan en base al núm ero total de em boladas (de la superficie a la broca) y la diferencia entre la IC P y la FCP. Por ejem plo:Em boladas hacia abajo = l üüü 1C P=H 00PSI F C P = 700PSI

1

emboladas

presión

0 1100

100 1060

-’0)

El peso del lodo se debe increm en tar para b a lan cear la presión de la form ación

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Si S IC P > S ID P

T odavía existe u na afluencia en el anular y puede hab er un nuevo influjo o que la afluencia se m antenga durante la circulación inicial

R epetir este procedim iento hasta q ue se logre rem over com pletam ente el influjo.

P ro ced im ien to - C ircu lació n 2 Se asum e que antes de la segunda circu lación, todos los fluidos afluentes han sido rem ovidos del anular durante la p rim era circulación. • A brir el estrangulador y fijar la velocidad de circulación lenta d e la bom ba •

B om bear el lodo de m atado a u na velocidad constante, m anteniendo una C S IP constante ajustando el estrangulador (D ). Esto perm itirá que d escien d a la presión de la tu bería de perforación m ientras se bom bea el lodo de m atado hacia la broca y se increm enta la hidrostática

•

C u a n d o el lo d o de m a ta d o lle g a a la b ro ca , el p o z o e s tá m u e rto en los lad o s d e la tu b e ría de p e rfo ra c ió n . R e g is tra r la p re s ió n de la tu b e ría de p e rfo ra c ió n , F C P (E ).

• C o n tin u ar con la circu lació n , d esp lazan d o el anular- con el lodo de m atado m ientras se m antiene co n stan te la p resió n de la tu b e ría de p erforación (F). La C IS P d escen d erá m ien tras el lodo de m atad o d esp laza e l anular. •

U na vez que el lodo de m atado llega a la superficie, dejar de bom bear, cerrar el pozo y confirm ar que está m uerto

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7.3

Método Actual

C o n e ste m é to d o , la c irc u la c ió n c o m ie n z a in m e d ia ta m e n te y el lo d o a u m e n ta g ra d u a lm e n te de p e so m ientras hay circulación. E sto seguirá h asta que el lodo de m atado final llegue a la superficie y el pozo esté m uerto. D esv en tajas • Se im ponen presiones m ayores en el anular • La m ezcla de baritina y el peso del lodo pueden no ser consistente a lo largo del tiem po P ro ced im ien to • Con el p ozo cerrado, calcular la ICP, el peso del lodo de m atado y la FCP. • En lugar d e in crem entar las em boladas desde la superficie hacia las brocas, determ in ar la reducción de la p resión en térm inos del peso del lodo increm ental hasta que se logra circu lar el lo d o de m atad o final. En v arias circu lacio n es de in crem en tará el p eso del lodo y red u cirá la presió n en la tu b ería de p erfo ració n . •

A l lle v a r la b o m b a h a s ta u n a v e lo c id a d de c irc u la c ió n lenta, a se g u ra rse q u e la p re sió n de la tu b e ría d e p e rfo ra c ió n se a ig u al a la IC P , a ju sta n d o la v álv u la .

•

M ien tras la den sid ad del lodo alcan za el in crem ento, la presión de la tu b e ría de p e rfo ració n se reduce a tra v é s del e stran g u lad o r, de acuerdo al gráfico.

• C uando el lodo de m atado llega a la superficie, el pozo está m uerto.

► MW p re sió n

10.0

10.2

10.4

10.6

10.8

11.0

11.2

11.4

1 1.6

11.8

12.0

1100

1060

1020

980

940

900

860

820

780

740

700

Para cad a increm ento en el p eso del lodo, se reduce la presión de la tubería de perforación. C uando e lodo de m atado llega a la broca, le presión de la tubería de perforación debe estar en la FCP. E j. IC P = 1 1OOpsi; F C P = 700psi; PL = 1Ü.Oppg; KPL = 12.0ppg

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7.4

Método Volumétrico

Esta técnica se utiliza cu ando no se pueden utilizar los procedim ientos norm ales de m atado desde el fondo del pozo. Esto puede ocurrir p or las siguientes razones: •

Si la sarta d e perforación se en cu en tra fuera del pozo y la presión de la tubería de perforación es insignificante.

•

Si la c irc u la c ió n de m a ta d o e fe c tiv a no es p o sib le p o rq u e la sarta de p e rfo ra c ió n tie n e fu g a o d e se n ro sc a d a , o si las b o q u illa s o je ts en la b ro ca e stán tap o n ad as.

Durante este procedim iento se deben seguir dos principios:•

Se m antiene una B H P constante al perm itir el escape de un volum en m edido de fluido de perforación d esde el anular m ientras la afluencia se m ueve p o r el pozo.

• M ien tras se ex pande el gas, la C S IP se increm enta. Se ev ita una presión excesiva al d e ja r fluir una cantidad controlada de fluido de perforación, sin reducir la BHP, hasta un punto que perm itiría una afluencia posterior. In fo rm a c ió n re q u e rid a 1.

El g rad o d e d esb alan ce, lectu ra obtenida del m an ó m etro C S IP - la presión C S IP obviam ente refleja la presión adicional requerida para balancear la presión de la form ación.

2.

L a a ltu ra d e la c o lu m n a d e lo d o , c u a n d o se lo d e ja flu ir d e s d e el an u la r, re d u c e la p re sió n h id ro s tá tic a en u n a c a n tid a d d a d a , ej. lOOpsi o 7 0 0 K pa.

altura (ft) = lOOpsi / (PLppg x 0.052) altura (m) = 700KPa / (PLkg/m3 x 0.00981) 3.

El volum en del lodo que p ro d u cirá una caída de presión sim ilar cuando haya una fuga desde el anular.

volumen (bbls) = altura (ft) x capacidad del recubrimiento (bbls/ft) volumen (m3) = altura (m) x capacidad del recubrimiento (m3/m) P ro ced im ien to - P a so I El p rim er paso es una fuga volum étrica de lodo desde el anular m ientras se m antiene el BHP, p erm itiendo que la afluencia se increm ente y que el gas llegue a la superficie. •

P erm itir que la C S IP se increm ente desde 200psi sobre el d es balance. E sto provee una BH P de 200psi sobre la presión de la form ación, previniendo afluencias posteriores.

•

D ejar esc a p a r d esp acio el v olum en de lodo requerido para red u cir la presión hid ro stática en 100 psi. E sto se lo logra utilizando el estrangulador, m anteniendo una C S IP constante. La C S IP

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tod av ía refleja un d esbalance d e + 200psi, m ientras la B H P, reducida en lOOpsi, provee ahora un m argen d e 1OOpsi sobre la presión de la form ación. •

C e rra r el e stra n g u la d o r y p erm itir el in crem en to de la p re sió n en lOOpsi m ás. L a C S IP ah o ra refleja un desbalance de + 300psi, m ientras la BH P provee un m argen de 200psi sobre la presión de la form ación.

• N uevam ente, m antener la C S IP constante, dejar escapar el volum en de lodo requerido para red u cir la h id ro stática en lOOpsi m ás. L a C SIP to d av ía refleja un d esb alan ce de + 300psi, m ien tras la B H P n u ev am en te p ro v e e un m argen de lOOpsi sobre la p resió n de la form ación. • R epetir la operación hasta q ue el gas llegue a la superficie.

P > Desbalance

P ro ced im ien to - P a so 2 C on el gas en la superficie, se necesita bom bear lodo al pozo a través de la línea de m atado, rem plazando el gas y m anteniendo la B H P p ara b alancear la presión de la form ación. M ientras se realiza esta acción, el gas se com prim e, increm entando la CSIP. • •

R e g istra r la C S IP B om bear lentam ente el volum en de lodo necesario para increm entar la hidrostática en lOOpsi, en el pozo

• E sperar para que el gas se separe del lodo (alrededor de 15 m inutos) • D ejar escapar el gas del estrangulador, lentam ente, dism inuyendo la C SIP al valor inicial •

C on tin u ar con la fuga h asta que se registre una caída de lOOpsi para co m pensar el increm ento de lOOpsi en la presión hidrostática debido al lodo bom beado al pozo

• R epetir este procedim iento hasta que se haya rem ovido todo el gas del anular. • R evisar el flujo del pozo. Si se encuentra estático, correr la tubería hacia el fondo

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8 PROGRAMA (SOFTWARE) QLOG 8.1

Programa de Fugas

D urante la pru eb a de fugas, este p rogram a leerá y reg istrará los cam b io s de presión en tiem po real y, al final de la prueba, calculará la presión de la fractura y el peso de lodo equivalente. Si no se especifica lo contrario, se m onitoreará el sensor de presión del anular para los registros de presión por lo q ue se debe aseg u rar que la pru eb a sea co n d u cid a en la m ism a línea principal m últiple donde esta ubicado el sensor. Inform ación requerida:In te rv a lo d e m u e stra

e s d e c ir, q u e tan se g u id o se v a a re g istra r la in fo rm a c ió n . generalm ente la establece en 5 segundos.

El u su ario

TVD

se lo to m a de la profundidad del sistem a de pozo en tiem po real seguram ente deberá ser editada con el valor de la profundidad a prueba.

D ensidad del L o d o

T o m ad a del sistem a en tiem po real- é sta puede ser editada para m ostrar el v a lo r d e te rm in a d o p o r el in g e n ie ro de lodos y p o r lo ta n to el v alo r utilizado para realizar los cálculos

B om ba de L odo o bom ba au x iliar N úm ero de B om ba

la inform ación d e la bom ba se la puede d eterm inar del archivo de inform ación de la bom ba

V olum en o T iem po

El parám etro en base al cuál se gralicará la presión. Si se se le cc io n a la B om ba de L odo, se puede se leccio n ar el v o lum en o tiem p o en base al cuál se g ra fic a rá el v o lu m e n de lodo b o m b ea d o o el tie m p o utilizado. Si se se le c c io n a el A u x ilia r, se d eb e se le c c io n a r el tie m p o y a q u e no h a b rá un in d ic a d o r de b o m b e o .

U n a v e z q ue se h a in g re sa d o to d a la in fo rm a c ió n , se d eb e p re s io n a r F3 p a ra c o m e n z a r. El p ro g ra m a c o m e n z a rá a re c o le c ta r in fo rm a c ió n b a sá n d o se en el in te rv a lo de m u e s tra se le c c io n a d o . U na v ez term in ad a la prueba, presione cualquier tecla para p arar la adquisición de datos P resione F7 para calcular. El p ro g ram a d eterm in ará la p resió n m áx im a reg istrad a y de a h í c alc u lará la G rad ien te de F ractura en térm inos d e la D ensidad E quivalente del Lodo. Se debe tener en cuenta que la “Presión de la F ractura” citada es la m áxim a Presión A p licad a registrada durante la prueba y no la Presión de F ractura actual. Utilice F2 o F8 para im prim ir o graficar la prueba

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8.2

Programa de Influjo (Arremetida) /Dominio (matado)

Este p ro g ram a to m a inform ación del sistem a en tiem po real y de la inform ación ingresada por el usuario. C u alq u ier inform ación tom ada del sistem a puede editarse, si se lo requiere.

P á g in a I, In fo rm a c ió n V elocidad de bom beo y presión para la V elocidad de C irculación Lenta. El perforador y el registrador de lo d o d e b e n re a liz a r a c tu a liz ac io n e s reg u larm en te cada vez q u e utilizan el p ro g ram a. L o s d ato s de salida de la bom ba se calcularán autom áticam ente en base a la velocidad de bom beo y se registraran en la Inform ación de B om beo en T iem po Real. Utilice “intro (enter)” para actualizar los cálculos. B o m b a a u tiliz a r

es decir, cual bom ba se utilizará para circular el lodo de matado

C a p a c id a d d e la tu b e ría de p e rfo ra c ió n y a n u la r

C alculadas autom áticam ente de los perfiles del pozo y tuberías

P eso del L o d o O rig in a l

T om ado del sistem a de tiem po real

M a rg e n d e V iaje

Ingrese la presión req u erid a si se req u iere un cierto desb alan ce en el peso del lodo de dom inio

E m b o la d a s h a c ia a b a jo y E m b o la d a s d e re to rn o

C alculado en base a los perfiles actuales. Se actualizarán solo si el taladro está circulando y el sistem a registra las em boladas de la bom ba. Y a q u e c u a n d o se c o rre el p ro g ra m a el p o z o p u e d e c e rra rse , ta lv é s se a n e c e sa rio in g re sa r m a n u a lm e n te las e m b o la d a s correctas.

Presión de E stallido d e R evestim iento O btener este dato del ingeniero de perforación P rofundidad del U ltim o Z apato de R e v estim ien to

G ra d ie n te d e F ra c tu r a d e la F o rm a c ió n

P ágina 2,

T o m ada del perfil del pozo pero recuerde que ésta será la profundidad m edida. Si el pozo es desviado de debe ingresar la Profundidad Vertical V erdadera. Ingresada m anualm ente en base a la Prueba de Fuga o de Integridad de la Form ación

In fo rm ació n

P re sió n d e C ie rre

Increm ento de V olum en de T anques

T ubería de P erforación y R evestim iento - esta inform ación se la obtiene del sistem a de tiem po real pero debe ser confirm ada con el perforador cuando se logran estabilizar las presiones. Esto se refiere a la ganancia en volum en en piscinas por el influjo. Recuerde restar volum en de conecciones superficiales, si se aplica

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V o lu m en T o tal de T a n q u e s

E ste debe se r el v o lum en total de los tan q u es q ue se utilizarán p a ra h a c e r y c ir c u la r el lo d o d e m a ta d o . E s te v o lu m e n se lo re q u ie re para d e te rm in a r c u a n ta b a ritin a se re q u ie re para increm entar el peso del lodo de m atado.

P ro fu n d id a d V e rtic a l T o ta l

Se la to m a del siste m a (p ro fu n d id a d d el p o zo ) p e ro d e b e se r editada si el influjo no o c u n e en el fondo del pozo.

M é to d o de M a ta d o

1 para Perforador, 2 para Espera y Peso, 3 para C oncurrente

In c re m e n to E m b o la d a s/P e so

En los m étodos de P erfo ració n y E sp era y de Peso. E ste es el increm ento de las em boladas para la presión descendente cuando el lo d o de m atad o c irc u la h a c ia la b ro c a (m ie n tra s el lodo de dom inio va de la superficie hacia la broca, la presión debe reducirse de la Presión de C irculación Inicial a la Final). En el M étodo C o n cu rren te , se debe in g re sa r el in c re m en to del peso del lodo - el program a determ inará cuantas circulaciones se requieren.

O pciones F7 p ara calcular:

Presión Inicial de C irculación Peso del L odo de M atado Presión Final de Circulación M áxim a Presión del A nular Perm itida R equerim iento T ota de Baritina Sacos de Baritina a añadir Tipo de Invasión de Fluido Peso del lo d o en el m argen de viaje, es decir, p eso del lodo de m atad o + in crem en to n ecesario para el desb alan ce de la presión defin id o Sacos del m argen de viaje (de baritina)

F3 p a r a T a b la : En los m étodos de P erfo ració n /P eso y E spera, esto será una tabla de em boladas versus presiones para la p resión d escen d en te (Inicial a F inal ) m ientras el lodo d e m atado circula hacia la broca. Para el m étodo concurrente:- en cad a circulación requerida con un increm ento del increm ental del peso de lodo, se m uestra la presión de circulación final.

F2 p ara Im prim ir:

Im prim e la tabla anterior

F8 para G raficar:

M u estra la reducción de la presión versus em boladas para el descenso anterior.

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9 EJERCICIOS E J E R C IC IO 1 - G ra d ie n te d e F ra c tu ra y M á x im a P re sió n A n u la r d e S u p e rfic ie P e rm itid a Se realizó u n a P ru e b a de la Integ rid ad de la F o rm ació n a u n a p ro fu n d id ad de zap ato de 8 8 0 0 ft (T V D 8502 ft) El p e s o d e lo d o d u ra n te la p ru e b a fue de s u p e rfic ie se m a n tu v o a 3 0 0 0 p si.

9 .6 p pg, y p a ra el p ro p ó s ito de la p ru e b a , la p re sió n d e la

1) C a lc u la r la Presión H idrostática en el zapato 2) C alcu lar la Presión d e F ractu ra en el zapato 3) C a lc u la r la G radiente de F ractura en el zapato 4) C alcu lar la G radiente de Fractura Equivalente del Peso del Lodo 5) C uál es el v alor de la M A A S P tom ado de la prueba?

A 10000 ft (T V D 9620 ft), la densidad del lodo debe increm entarse a 10.2 ppg. 6) C uál es la Presión H idrostática en el zapato? 7) C uál es la M A A S P nueva? E J E R C IC IO 2 - G ra d ie n te d e F ra c tu ra y M A A S P Se realiza un FIT at 4000m (3850m T V D ) con un peso de lodo de 1100 kg/m 3. La presión se m antiene a 20000 Kpa. 1. C alcular la presión hidrostática en el zapato. 2. C alcular la presión de fractura. 3. C alcular la gradiente d e Fractura EPL. 4. Cuál es la M A A S P al m om ento del FIT? 4. C alcu lar la M A A S P con los siguientes increm éntales del peso del lodo:1150 kg/m 3 1200 kg/m 3 1250 kg/m 3

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E jercicio 3

C ontrol d e Pozos

O curre un influjo m ientras se perfora un pozo de 12 lA ” a 7500 pies (M D y TV D ). El lodo presente p esa 10.2 ppg. El zapato del revestidor de 13 V8” (ID 12.72”) se localiza a 4000 pies. Se realiza una prueba de fuga con lodo d e

9ppg y arroja una presión de fuga de 1500psi. La

capacidad de la bom ba es de 0.102 bbls/stroke La sarta de perforación:

tubería de perforación HW DP 500ft DC 600ft

O D 5.0”, ID 4 .28” O D 5.0” , ID 3.0” O D 8.5” , ID 3.0”

La últim a SCR registrada fue de 220psi a 30 spm. H ubo una ganancia en tanques de 8 bbls y las presiones de cierre son

SID PP 280psi SIC P 330 psi

1) C alcular (bbls/ft) la capacidad de la tubería para cada sección 2) C alcular (bbls/ft) la capacidad anular para cada sección 3) C alcular la gradiente de Fractura en el zapato 4) A l m om ento del influjo , calcular'

a) la presión hidrostática actual b) la M A A SP actual

5) C alcular la densidad del lodo requerido para m atar el pozo 6) C alcular las presiones inicial y final de circulación 7) C alcular

a) em boladas desde la superficie a la broca b) em boladas desde la broca al zapato revestidor c) em boladas desde el zapato a la superficie

8) C alcular la altura de la afluencia 9) C alcular la gradiente de la afluencia 10) Q ué tipo de afluencia produce influjos?

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E jercicio 4

C ontrol de Pozos

Tamaño de la broca: 8.5” Tamaño del revestimiento: 9 5/8” LOT: 2875psi realizado con lodo a lOppg Capacidad de la Bomba: 0.119 bbls/stk Drenado de conecciones de superficie: 23 bbls Ultimo SCR @ 30spm = 400psi Pérdida de presión en anular de a 40psi cuando se mata un pozo a esta velocidad

Perforando @ 80spm = 2900psi Ann Ploss = 300 psi

Longitud de tubería: HWDP 490 ft DC 750 ft

Capacidad de tubería (bbls/ft): DP HWDP DC

0.01776 0.0088 0.008

Capacidad anular (bbls/ft) DP/CSG DP/OH HWDP/OH DC/OH

0.0562 0.0505 0.0505 0.0292

El pozo se lo está perforando con un lodo que pesa 10.y ppg, y proveyendo un desbalance sobre la presión de la formación. A 15670 ft M D se o b se rv a una g a n a n c ia en tanques. Las b o m b as se detien en y la g a n a n c ia total en tanques es de 43bbl antes de cerrar el pozo. L as presiones de cierre se registran co m o se m uestra en el gráfico.

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1) C alcular las em boladas desde la superficie hasta la broca 2) C alcular las em boladas de la broca hasta el zapato 3) C alcular las em boladas desde el zapato hasta la superficie 4) C alcular la capacidad anular total 5) C alcular la capacidad de la sarta de perforación 6) C alcular la gradiente de Fractura (EPL) en el zapato 7) C alcular el ECD, antes de que haya un influjo Una vez que se ha dado el influjo, 8) C alcular la altura de la afluencia 9) C alcular la gradiente de la afluencia 10) Q ue tipo de influjo es? 11) C alcular el peso del lodo de m atado 12) C alcular la presión de la form ación 13) C alcu lar la presión de circulación inicial 14) C alcu lar la presión de la circu lació n final 15) C alcular el EC D m ientras se m ata el pozo a 30 spm. A sum ir que el anular desplazó com pletam ente al lodo de m atado. 16) A la velocidad d e m atado, calcular el tiem po entre broca y zapato zapato y superficie 17) C alcular la M A A S P con lodo de m atado en el pozo 18) A n te s de s e g u ir c o n la p e rfo ra c ió n u tiliz a n d o el n u e v o p e s o del lo d o , c a lc u la r el p e s o d e lo d o re q u e rid o p a ra p ro d u c ir un m a rg e n d e v ia je de 5 0 0 p si. V erifique sus cálculos utilizando el program a de influjo/dom inio Q LO G Es decir, confírm e lo siguiente

Peso del lodo de m atado Presiones de circulación inicial y final M A A SP con lodo de m atado T ipo de afluencia M argen de viaje

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N ecesitará ingresar los siguientes datos:D atos de S C R para la bom ba I C apacidad de la T ubería de Perforación (Q5) C apacidad A nular (Q 4) Peso del lodo M argen d e V iaje requerido Em boladas de la Broca a la Superficie (Q2 + Q3) Em boladas de la Superficie a la Broca (Q l) Profundidad T V D del Revestim iento G radiente de F ractura de la F orm ación (Q 7) Presiones de Cierre Increm ento en el V olum en de tanques TVD

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E jercicio 5

C ontrol de Pozos

T a m a ñ o d e la B ro ca: 311 m m T a m a ñ o d e l R e c u b rim ie n to : 3 3 9 m m F IT : 10000 K P a , c o n lo d o d e 1020 k g /m 3 B o m b a : 0 .0 1 6 m 3 /stk U ltim o S C R @ 4 0 s p m = 2 5 0 0 K P a

L o n g itu d d e tubería: H W D P DC

C a p a c id a d d e tu b e ría Zapato lOOOm MD lOOOm TVD

DP

250m

150m

(m 3):

2 3 .8 2

HWDP

1.13

DC

0.68

C ap a cid ad a n u la r (m 3 ) D P /C S G Broca 3000m MD 2650m TVD

D P /O H H W D P /O H D C /O H

7 0 .2 9 101.28 15.82 6 .5 4

E l p o z o s e p e rfo ra c o n un p e so d e lo d o d e 1045 kg/m 3 cuando hay un increm ento de 5m 3. El pozo se cierra y las presiones se registran com o se m uesua anteriorm ente (Gráfico).

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1. C alcular las em boladas de la superficie a la broca 2. C alcular las em boladas de la broca al zapato 3. C alcular las em boladas del zapato a la superficie

Desde el FIT... 4. Cuál es la presión de la fractura en el zapato? 5.

Cuál es el peso del lodo m áxim o equivalente para evitar las fracturas en el zapato?

C uando ha ocurrido el in flu jo ...... 6. C alcular el peso de lodo requerido para m atar el pozo 7. C alcular presión inicial de circulación 8. C alcular la presión finid de circulación 9. C alcu lar la M A A S P cuando el lodo de m atado se encuentra en el pozo 10. C alcular la altura de la afluencia 11. C alcular la gradiente de la afluencia 12. C uál fluido causa el influjo? 13. A ntes d e continuar perforando con el lodo de m atado, cuál es el peso de lodo que proveerá un m argen de viaje de 2000 Kpa?

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E je rc ic io 6 T o le ra n c ia d e a rre m e tid a Utilice los siguientes perfiles de pozo e inform ación Profundidad del pozo T am año del pozo PL A ctual

3700m T V D 216m m 13.5 ppg

P rofundidad del zapato 3000m T V D Pfrac 15.5 ppg ePL 278m de collares de perforación de 165m m T ubería de Perforación 127m m

C apacidad A nular D C /O H = 0.0949 bbls/m Capacidad A nular D P/O H = 0.1508 bbls/m

A fluencia de gas, densidad 2.08 ppg

1.

C u ál e s la a ltu ra de a flu e n c ia m áx im a que se p u e d e c o n tro la r en fo rm a se g u ra sin fra c tu ra r el z a p a to ?

2. C uál es el volum en anular alrededor d e los collares de perforación? 3. C ual es la altura de afluencia m áxim a, cuál es el volum en de afluencia m áxim o?

4. C uál es la tolerancia de arrem etida, asum iendo una afluencia líquida? 5.

C uál es la to leran cia d e arrem etida para que una afluencia de gas llegue al tope de los collares de perforación?

6.

D ibujar un gráfico de la tolerancia de arrem etida contra el volum en de afluencia

7.

A s u m ie n d o un in flu jo líq u id o , cuál es la p resió n m á x im a de la fo rm ación (p eí) q u e p u e d e ser c o n tro la d a en fo rm a se g u ra sin fra c tu ra r el zap a to ?

8.

Del g ráfico , si hay u n a a flu e n c ia de gas de 2 0 0 b b ls, cuál e s la presión m áx im a de la form ación que p u ed e co n tro larse en fo rm a segura?

9.

D eterm ine la altura de u n a aflu en cia de 20bbls y verifique la respuesta a la p regunta 8 utilizando la fórm ula.

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E jercicio 7 T o le ra n c ia d e a rre m e tid a Utilice los siguientes perfiles de pozo e inform ación P rofundidad del pozo T am año del hueco PL A ctual

3200m T V D 216m m 1350 kg/m 3

Profundidad del Z apato 2000m T V D Pfrac 1700 kg/ni3 peí 250m de collares de perforación de 165m m T ubería de perforación de 127mm

C apacidad A n u lar D C /O H = 0.01525 m 3/m C apacidad A n u lar D P/O H = 0 .0 2 3 % m 3/m

A fluencia de gas, densidad 250 kg/m 3 1.

C uál es la altura m áxim a d e afluencia de gas que puede co ntrolarse en form a segura sin fracturar el zapato?

2 . C uál es el volum en anular alrededor de la cadena de perforación? 3.

Para una altura m áx im a d e afluencia, cuál es el volum en m áxim o de afluencia?

4.

Cuál es la tolerancia d e influjo, asum iendo una afluencia líquida?

5.

C uál es la tolerancia de influjo para que una afluencia de gas llegue al tope de los collares de perforación?

6 . D ibuje un gráfico que represente la tolerancia de influjo contra el volum en de afluencia 7.

A su m ien d o que hay un influjo líquido, cuál es la presión m áxim a de la form ación (peí) que puede controlarse de form a segura sin fracturar el zapato?

8. Del g ráfico anterior, si hay una aflu en cia de gas de 5m 3, cuál es la presión m áxim a de la form ación que puede controlarse en form a segura? 9.

D eterm ine la altu ra d e una aflu en cia de 5m 3 y verifique su respuesta a la pregunta 8 utilizando la fórm ula

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Ejercicio 8 Control de Pozos submarino Hueco para aire = 80ft

Pozo de 12 Va" : Profundidad Perforada = 8500 ft TVD PL Actual = 10.2 ppg

Profundidad del Agua = 120 l't Zapato Revestidor de 13 3/8” = 6000 ft TVD.

CSG ID = 12.87” Tubería auto elevable ID = 20” Línea de estrangulación = 200lt Estrangulador ID = 2 3A "

LOT realizado con un lodo de 9.5 ppg Presión de Fuga = 2 lOOpsi

Longitud EXT = 200l t DC OD = 8” DC ID = 3 ”

Bomba = 0.115 bis/embolada con una eficiencia del 97%

Ganancia en tanques = 20bbls Longitud HWDP HWDP OD = 5” HWDP ID = 3 ”

SIDP = 500psi; SICP = 800psi

— 300ft

Ultima presión SCR @ 30 SPM = 350psi DP OD/ID = 5 ” / 4.28”

1. 2. 3.

Calcular las emboladas de la superficial a la broca Calcular las emboladas del fondo al zapato Calcular las emboladas del zapato al BOP

4.

Calcular las emboladas, a través del estrangulador. del BOP al RT

5.

Cuál es la presión de fractura en el zapato?

6.

Antes del influjo, cual es la MAASP

7.

Cuál es el peso del lodo de matado?

8.

Cuál es la presión de la formación?

9.

Cuáles son las presiones inicial y final de circulación?

10.

Cuál es la MAASP con lodo de matado en el pozo?

11.

Cuál es el peso del lodo requerido para proveer un margen de viaje de 150 psi sobre la presión de la formación?

12.

Cuál será la nueva MAASP?

Tolerancia de arremetida, asumiendo una afluencia de gas de 2.1 ppg y utilizando un nuevo lodo de matado (+margen de viaje) 13.

Cuál es la altura máxima de la afluencia?

14.

Cuál es la presión máxima del influjo?

15.

Cuál es el volumen de afluencia máximo permitido?

16.

Cuál es la tolerancia de arremetida para un influjo de gas de

1Obbls?

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17. Una vez que se controla el pozo, qué volumen de lodo de matado se requiere para desplazar la tubería auto elevable?

Respuestas a Ejercicios E jercicio I 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

G ra d ie n te de F ra c tu ra y M A A S P .

4244 psi 7244 psi 0.852 psi/ft 16.39 ppg EPL 3000 psi 4509 psi 2735 psi

E jercicio 2

G ra d ie n te de F ra c tu ra y M A A S P

1. 41545 K pa 2. 61545 K pa 3. 1630 kg/m 3 EPL

4. 20000 Kpa 5. 18111 K pa 16223 K pa 14334 K P a

Ejercicio 3 C ontrol de Pozos 1)

tubería de perforación HW DP DC

0.0178 bbls/ft 0.00874 bbls/ft 0.00874 bbls/ft

2)

tubería de perforación/recubrim iento tubería de perforación/pozo H W D P/pozo D C/pozo

3)

hidrostática del lodo presión de la fractura gradiente de la fractura E P L = 16.21

4)

a) hidrostática = 3978 psi b) M A A SP = 1 2 5 0 psi

5)

10.92 ppg

6)

IC P = 500psi F C P = 236psi

0.13289 0.12149 0.12149 0.07559

bbls/ft bbls/ft bbls/ft bbls/ft

= 1872psi = 3372 psi = 0.843 psi/ft ppg

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7)

a) 1216 b) 3902 c) 5211

8) 9) 10)

106 pies 0.058 psi/pie gas

Ejercicio 4 C ontrol de Pozos 1) 2) 3) 4) 5) 6)

1) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15)

2240 2123 4888 834.3 bis 266.6 bis 0.813 psi/pie 15.64 ppg peí 11.1 ppg peí 685 pies 0.082 psi/pie Gas 11.63 ppg 8923 psi 1110 psi 435 psi 11.68 ppg peí

16)

75 m ins 71 m ins 2 hrs 43 m ins

17) 18)

2044 psi 12.3 ppg

E jercicio 5 C ontrol de Pozos

1. 1602 2. 7727 3. 4393 4. 20006 KPa 5. 2039 kg/m 3 6. 1 103 kg/m 3 7. 4000 K Pa 8. 2639 K Pa 9. 9186 K Pa 10. 114.7m 11. 7.636 K Pa / m DATALOG: M ANUAL DE BOP Y CONTROL DE POZOS. Versión 2.1, emitida Marzo. 2001

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12. C ondensado o A ceite 13. 1180 kg/m3 E jercicio 6 1. 2. 3. 4. 5.

T o le ra n c ia de a rrem etid a

525.4m 26.4 bis 63.7 bis 1.62 bis 0.76 bis

8. ~ 15.5 b ls e P L 9. 210.7m , 0.97 bis (M ax F P = 14.47 bis peí)

E jercicio 7 T o lerancia de arrem etida 1. 2. 3. 4. 5.

636m 3.8125 m3 13.06 m 3 218.75 kg/m 3 132.81 kg/m 3

DATALOG: MANUAL DE BOP Y CONTROL DE POZOS, Versión 2.1. emitida Marzo, 2001

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8. ~ 1470 kg/m 3 9. 299.6m , 1 4 6 6 k g /m 3 E jercicio 8 C ontrol d e P ozos subm arino 1. 1281 2. 2575 3. 6890 4. 13 5. 5064psi, 1 6 .2 3 p p g p el 6. 1882psi 7. 1 1,4ppg 8. 5008psi 9. ICP=850psi, F C P = 3 9 1psi 10. 1435psi 11. 11.7ppg 12. 1342psi 13. 14. 15. 16.

2831 pies 3.2ppg 336.4bls 3.1 ppg

17. 72.9bls

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