Baleo 6to semestre

ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA “MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

BOLIVIA

PRODUCCIÓN PETROLERA I

“BALEOS”

CARLOS ALBERTO CALDERÓN CUELLAR GERALDINE RIBERA AGUILERA SANTA CRUZ – 2014

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ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA “MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

BOLIVIA

PRODUCCIÓN PETROLERA I

“BALEOS”

CARLOS ALBERTO CALDERÓN CUELLAR S3921-7 GERALDINE RIBERA AGUILERA S

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA EL SEXTO SEMESTRE DE INGENIERÍA PETROLERA

DOCENTE: Ing. Celestino Arenas Arenas M.

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INDICE Generalidades ..........................................................................................................4

1. Introducción.............................................................................................................. 5 Desarrollo .................................................................................................................6

2. Definición de Cañoneo de Pozos .............................................................................7 3. Objetivo de Cañoneo de pozos ................................................................................7 4. Factores a considerar............................................................................................... 8 5. Tipos de Cañoneo de Pozos ....................................................................................8 5.1. Cañoneo con balas ............................................................................................8 5.2. Cañoneo cargas moldeadas tipo chorro ............................................................9 5.3. Cañoneo con chorros de agua a alta presión (Hidráulico) ................................. 9

6. Los Explosivos .........................................................................................................9 7. Cargas......................................................................................................................10 8. Proceso del Cañoneo ...............................................................................................10 9. Geometría del Cañoneo ........................................................................................... 10 10. Factores que Afectan la Efectividad de Cañoneo ....................................................11 11. Métodos de Cañoneo ............................................................................................... 11 11.1. Cañoneo bajados a través de la tubería de producción .................................. 11 11.2. Cañoneo bajados a través del revestidor .......................................................11 11.3. Cañoneo transportados con tubería (TCP) .....................................................12

12. Condiciones de Cañoneo .........................................................................................12 12.1. Condición bajo balance / balance ...................................................................12 12.2. Condición sobre balance ................................................................................13 12.3. Condición sobre balance extremo ..................................................................13 Ejemplo propuesto ................................................................................................... 14 Conclusión y Recomendación .................................................................................. 16 Bibliografía ...............................................................................................................19 3

Generalidades 4

1. Introducción La correcta selección del sistema de disparos es de importancia relevante ya que de esto dependerá la productividad del pozo y la disminución de intervenciones adicionales. Por tal motivo los baleos de pozos de petróleo o gas, deben diseñarse de modo que se minimice las futuras reparaciones y se alargue al máximo la vida útil del pozo. En la actualidad, la tecnología en la construcción de cargas y sistemas de disparos ha evolucionado rápidamente, y es posible encontrar en el mercado un gran número de opciones y proveedores. La optimización de la producción demanda diseños cuidadosos, para obtener disparos conductores limpios. Un diseño óptimo se refiere a la elección del mejor y más eficiente sistema de disparos, cargas, cañones, fase, diámetro de los orificios, densidad de disparo, y asimismo la determinación del siste ma de Completación y Producción que asegure una buena relación de productividad, aún después de que un porcentaje de los baleos se taponen a m edida que produce el pozo. El cañoneo es el proceso de crear aberturas a través de la tubería de revestimiento y del cemento, para establecer comunicación entre el hueco del pozo y las formaciones seleccionadas. Las herramientas para hacer este trabajo se llaman cañones. El objetivo específico de este estudio es identificar el método de cañoneo apropiado para la producción efectiva del pozo.

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Desarrollo 6

2. Definicion de cañoneo de pozos Es el proceso mediante el cual se crean orificios en el revestidor mediante disparos que pasan a través de la capa de cemento y se extienden dentro de la formación para establecer una comunicación efectiva entre la zona productora y el pozo. Estas perforaciones deben ser limpias, de tamaño y profundidad uniformes y no deben dañar el revestidor y la adherencia de cemento. El proceso de baleo de un pozo es básicamente, el proceso mediante el cual se establece una comunicación entre el reservorio productivo y el interior del pozo mismo (“wellbore”), para lograr que los fluidos del yacimiento ingresen al pozo cementado para luego ascender por la tubería de producción; Involucra sin embrago un efecto de daño o afectación al flujo del petróleo que viene del reservorio; sin embargo, su efectividad depende del manejo de algunos factores que resultan de vital importancia, como ser: penetración de los baleos. diámetro de las perforaciones densidad de los baleos   

Son factores predominantes en la presión de flujo de ingreso al pozo y el caudal producido.

3. Objetivo de cañoneo de pozo El objetivo del cañoneo, es establecer una comunicación efectiva entre el yacimiento y el interior del pozo a través de orificios creados en el revestidor, cemento y la formación. El cañoneo permite: Evaluar zonas productoras. Mejorar la producción por inyección. Efectuar trabajos de cementación.   

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4. Factores a considerar 

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Lograr una comunicación efectiva desde el interior del pozo hacia la zona virgen Obtener la máxima tasa de flujo con el menor número de perforaciones. Evitar la excesiva producción de arena, que obligue más tarde a trabajos de reacondicionamiento. Lograr una profundidad uniforme en las perforaciones Minimizar el daño producido por las cargas sobre el revestimiento, el cemento y la formación.

5. Tipos de cañoneo Durante el pasar de los años se comenzaron a usar diferentes tipos de cañoneo de los cuales vamos a nombrar algunos de estos.

5.1. Cañoneo con balas En 1932 se comenzó a usar este tipo de cañoneo de los cuales podemos destacar 3 puntos: En este método, las balas son disparadas hacia el revestidor atravensado el cemente hasta llegar a la formación. El desempeño disminuye sustancialmente al incrementar la dureza de la formaciones, del revestidor y cementos de alta consistencia. 

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Es poco utilizado en la actualidad, pero continua aplicándose en formaciones blandas o formaciones requebrajadizas.

5.2. Cañoneo con cargas moldeadas tipo chorro. En 1958 se comenzó a usar este tipo de cañoneo de los cuales podemos destacar 3 puntos: Involucra el uso de explosivos de alta potencia y cargas moldeadas con una cubierta metálica. Es la técnica de cañoneo más utilizada en la actualidad, más del 95% de las operaciones de cañoneo utiliza este método. Es un sistema muy versátil  Las cargas son seleccionadas para los diferentes tipos de formación  Los cañones pueden ser bajados simultáneamente dentro del pozo utilizando guayas eléctricas, guayas mecánica, tubería de producción o tubería flexible (Coiled tubing) 

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5.3. Cañoneo con chorros de agua a alta presión (Hidráulico) En la actualidad se utiliza este tipo de cañoneo de los cuales podemos destacar 6 puntos: Utiliza altas presiones de fluido (algunas veces con arena) para abrir agujeros a través del revestidor, cemento y formación. Los fluidos son bombeados a través de la tubería, con un arreglo de orificios direccionados hacia la pared del revestidor. La tubería es manejada para realizar agujeros, canales e inclusive cortes completos circunferenciales del revestidor. El chorro presurizado lanzado hacia la formación, deja túneles limpios con muy poco daño. Los agujeros son creados uno a la vez. Tiene la desventaja de ser un sistema lento y muy costoso. 

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6. Los explosivos En cuanto a los explosivos se pueden considerar tres aspectos: La eficiencia de las cargas utilizadas en las operaciones de cañoneo depende de los explosivos. Los explosivos suplen la energía necesaria para realizar una penetración efectiva en el revestidor, cemento y formación. 

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Los explosivos actúan rápidamente, producen una explosión caracterizada por la producción de una onda de alta velocidad.

7. Cargas Este está compuesto por las siguientes partes: Muesca de cordón detonante. Carga primaria. Carga de explosivo principal. Forro o cubierta cónica.   Carcasa.     

8. Proceso de cañoneo 1) Carga sin detonar 2) La carga se detona. La carcasa se expande. El liner comienza a colapsarse. 3) Se forma un chorro de alta presión de partículas de metal fluidizado. La onda de presión viaja a 8.000 pies/seg. Y 7.000.000 psi. 4) El chorro se desarrolla más. La presión hace que la velocidad aumente a 23.000 pies/seg. 5) El chorro se elonga porque la parte posterior viaja a una velocidad menor (3.000 pies/seg.) 6) La penetración se logra mediante una presión de impacto elevada: 3  – 5 millones de Lpc en el revestidor y cerca de 300.000 Lpc en la formación.

9. Geometría de cañoneo Penetración 

Es la longitud de la perforación realizada por una carga explosiva dada. 

Fase de cañoneo Esta indica el Angulo entre las cargas, estas pueden ser disparadas en una o varias direcciones.

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Diámetro de entrada de la perforación Representa el diámetro del agujero que se crea en el revestidor durante el proceso de cañoneo.

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Densidad del cañoneo Es el número de cargas por unidad de longitud.

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Separación entre carga Espacio que existe entre cargas para evitar interferencia entre ellas.

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10. Factores que afectan la efectividad de cañoneo Para lograr un trabajo efectivo de cañoneo, se debe garantizar que el trayecto de la perforación penetre el revestidor, el cemento, la formación (hasta alcanzar la zona virgen), para así establecer un canal de fluidos del yacimiento hacia el pozo         

Sistema de cañoneo utilizado en el proceso. Cantidad y tipo de cargas. Densidad y fase de disparo. Separación entre las cargas y el revestidor Técnicas utilizadas en la completación del pozo. Características del revestidor y la tubería. Estado del cemento. Resistencia de la formación. Efectividad del cañoneo

11. Métodos de cañoneo Existen 3 tipos de cañoneos:

1) Cañones bajados a traces de la tubería de producción (Throug Tubing) 

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En este método, primero se baja la tubería con empacadura de prueba o se baja completación final. Luego se crea un diferencial de presión negativo (PhPf), lo cual permite mantener control del pozo.

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Los cañones de revestidor son más eficientes que los de tubería, cuando se usan en operaciones de fracturamiento o de inyección, ya que en estas operaciones se requiere de un buen control del tamaño de las perforaciones, lo cual usualmente se logra usando cañones de revestidor.

3) Cañones transportados con tuberías (TCP) 

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Se logran orificios limpios, profundos y simétricos, ya que permiten utilizar cañones de mayor diámetro, cargas de alta penetración, alta densidad de disparo, sin límites de longitud en los intervalos a cañonear en un mismo viaje, todo esto combinado con un diferencial optimo a favor de la formación. Con este método, el cañón se transporta en el extremo inferior de la tubería de producción con una empacadura, la cual debe ser asentada antes de iniciar la operación de cañoneo La mayor seguridad del pozo, cuando se emplea este método de cañoneo, se debe que cuando se baja el cañón adaptado a la tubería también se usa el equipo de control de presiones en el cabezal del pozo. Este equipo está instalado todo el tiempo para lograr máxima seguridad.

12. Condiciones de cañoneo Existen diferentes condiciones para cañonear un pozo en función de los resultados que se quieren obtener, se diferencian por la magnitud de la presión en el pozo con respecto a la presión en la formación, a continuación se presentan los casos posibles.

1) Bajo balance / balance Esta condición ocurre cuando la presión hidrostática en el pozo es más baja que la presión de la formación. Los cañoneos Bajo Balance crean una situación donde el flujo puede comenzar a entrar de manera inmediata al pozo. Al momento del cañoneo, el diferencial de presión ayuda a limpiar los túneles y a remover rocas comprimidas, sucio, y gases de la formación. El tipo de fluido de la formación y la permeabilidad son factores que influencian la cantidad de diferencial de presión a favor del yacimiento necesario, para remover rocas comprimidas y otros mecanismos de daño a la formación del área cercana al pozo. Requiere de data del pozo y del yacimiento para los cálculos del bajo balance y garantizar de esta manera la limpieza de los túneles cañoneados. 

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Permite realizar las operaciones con el pozo abierto y en condiciones de fluir hacia la estación de flujo. Al disparar los cañones se genera una zona compactada de menor permeabilidad y sin ``debris``

2) Sobre balance La presión hidrostática en el pozo es mayor que la presión de la formación, condición que permite que el pozo esté estático durante la operación. Esta técnica se usa entre 80 y 90 por ciento de los pozos nuevos. En algunos casos la utilización de Bajo Balance no es posible por las condiciones de la formación, en estos se requiere de Cañoneo Sobre Balance. Durante este proceso los tubos utilizados están llenos de líquido, con lo cual se garantiza que el pozo permanezca estático durante las operaciones. Se requiere que el pozo permanezca cerrado y contralo durante las operaciones de cañoneo. Al disparar los cañones se genera una zona compactada de menor permeabilidad y el túnel cañoneado lleno de residuos. El fluido de completacion puede ser inyectado a la formación, creando problemas de incompatibilidad y posible daño a la formación Al inducir el pozo a producción, algunas perforaciones se limpiaran, otras quedaran taponadas o con baja eficiencia de flujo Requiere taladro para efectuar la operación de cañoneo y posteriormente la bajada de la completacion del pozo. 

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3) Sobre balance extremo 

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Se requiere que el pozo permanezca cerrado y controlado durante las operaciones de cañoneo Al disparar los cañones se genera un incremento de presión en la formación menor que la resistencia compresiva de la roca. Produciendo fracturas en la formación. Requiere taladro para efectuar la operación de cañoneo y posteriormente la bajada de la completacion del pozo.

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Ejemplo Propuesto 14

Se desea disparar el intérvalo 3015-3075, en una formación de caliza con una permeabilidad de 4 md, el análisis del registro Sónico Dipolar proporciona una resistencia compresiva de 12400 psi, el fluido esperado es gas y condensado, con una presión del yacimiento de 4000 psi, la profundidad interior del pozo es de 3100 m, se planean utilizar pistolas de 2 1/8 pulg de diámetro, las cuales en pruebas API RP 43, tienen una penetración de 18 pulgadas, en cemento con resistencia compresiva de 5000 psi. El fluido de terminación es agua.

a) ¿Cuál será la penetración de la pistola para la formación de interés?. b) ¿Cuál deberá ser la presión diferencial requerida para disparar en condiciones de bajo balance? Solución:

Aplicando la ecuación y sustituyendo valores se tiene:

     ()    (a) Aplicando la ecuación para pozos de gas, la presión diferencial requerida para disparar en condiciones de bajo balance es:

 

 

   (b)

La profundidad del pozo es 3000 m, el pozo será terminado con agua dulce por lo que la hidrostática ejercida al nivel medio del disparo son 304.5 kg/cm2 (4330 psi), requerimos aplicar 2095 psi de diferencia (2235 psi) por lo que el nivel de fluidos deberá encontrarse a 1570 m, en otras palabras el pozo tendrá una columna de agua de 1 430 m.

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Conclusión y Recomendación 16

Conclusión

La longitud de penetración que se puede lograr en una operación de cañoneo depende principalmente de las propiedades mecánicas de la roca, es decir de su resistencia a la compresión; además de otros factores tales como el diseño y t ipo de cargas utilizadas. Diseñar los sistemas de cañoneo de tal manera que el valor de penetración alcanzada maximice en lo que sea técnica y económicamente posible el valor de Eficiencia de Productividad. Cañonear pozos con los Sistemas TCP Bajo-balance y PURE genera mejores Razones de Productividad en comparación con la técnica de Wireline; y en todas las situaciones, el sistema de cañoneo con mayores PR (Relación de productividad), dará las mejores tasas de flujo. Bajo los mismos parámetros bajo los cuales fueron disparados los pozos, emplear cargas de alta penetración logra un incremento de producción del 10.98% en los pozos que fueron cañoneados con el Sistema Wireline Convencional. Emplear cargas de alta penetración logra un incremento del 5% en producción aproximadamente para los pozos que fueron disparados con los Sistemas TCP Bajo-balance y PURE (manteniendo sus parámetros bajo los cuales fueron cañoneados). Realizar un trabajo de Cañoneo mediante la técnica de TCP Bajo Balance es aproximadamente 2 veces más costoso que haberlo efectuado con la técnica Wireline Convencional, sin embargo es 2 veces más económico que la técnica TCP PURE bajo similares parámetros de operación requeridos. La diferencia entre Wireline y las otras dos técnicas es notoria, siendo estas últimas las que ofrecen mejores resultados,

pero se observa también que entre TCP Bajo-balance y PURE no se generan

resultados en el análisis técnico que permitan dirimir entre un sistema y otro.

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Recomendación

Realizar trabajos de tratamientos con ácidos o similares en los pozos que se han cañoneado con técnicas que utilicen un sobre-balance, con el fin de reducir el daño provocado por los punzonamientos. Tener mucho cuidado con los valores de daño total obtenidos para cada pozo de las pruebas de restauración de presión, debido a que algunos no representan la condición real del reservorio. Se recomienda que además de cañonear con cargas de alta penetración, utilizar el Sistema TCP Bajobalance, ya que es el método que ofrece mejores réditos técnicos-económicos. Utilizar fluidos de matado del pozo compatibles con los de la formación para la operación de cañoneo en estado de sobre-balance, con el objetivo de no generar un daño adicional, el cual puede se r irreversible.

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Bibliografía 19

SCHLUMBERGER.  (2000).Técnicas de Diseño de los disparos para optimizar la Productividad SCHLUMBERGER.  (2003). Manual de Completación

DÍAZ J, SÁNCHEZ C.  (2007). Tesis de Grado: Análisis Técnico-Económico del uso de las diferentes técnicas de cañoneo en los campos operados por Petroproducción http://ingenieria-de-yacimientos.lacomunidadpetrolera.com/2010/05/baleo.html http://es.scribd.com/doc/72417967/Tema-7-Operaciones-de-Baleos-1

www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish04/spr04/p56_69.pdf

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