Cañoneo o Baleo de Pozos Petroleros

CAÑONEO Los orificios que generamos no son del mismo diámetro, no sabemos a exactitud los daños que puede ocasionar a nuestro casing. Falla en la detonación eléctrica

 Al cañoneo cañoneo se lo conoce como baleo, baleo, cañoneo, cañoneo, penetración, penetración, perforaci perforaciones. ones. Cañoneo es el proceso por el cual se crean aberturas a través de la tubería de revestimiento y el cemento para establecer comunicación entre el pozo y las formaciones seleccionadas. Las herramientas para realizar este trabajo se llaman cañones, también se puede utilizar para operaciones de remediación de cementación. Las operaciones de cañoneo se pueden hacer principalmente para poner en producción un pozo. Si los registros de pozos muestran que el cemento tuvo canalización o no llegó a tener una buena adherencia entre las paredes y la tubería dejando un espacio vacío, se pueden utilizar operaciones de cañoneo para abrir una comunicación entre el pozo y el espacio anular antecedente que no fue cementado y si en caso realizáramos el cañoneo en ese lugar, vamos a tener una comunicación entre el agujero del pozo y el espacio anular que no fue cementado y podremos corregir la cementación (bajando cemento e inyectándolo directamente en el punto donde no hubo cemento). El principal objetivo es: bajar el cañón y crear las aberturas para establecer comunicación entre el interior del pozo y el reservorio.

Conceptos para entender las técnicas de cañoneo 

Densidad de cañoneo.- Se define como densidad de cañoneo al número de cargas por unidad de longitud (entre las más comunes: son de 2 a 4 tiros por pie.) Con dispositivos especiales esta densidad se puede elevar de 4 a 14 tiros por pie. Esto hace referencia a cuantos agujeros va a perforar el cañón por cada metro.

Ejemplo: Si tenemos un cañón que dispara 4 tiros por cada pie y el tamaño del cañón es de 9 pies: serán detonados 36 tiros (en un pie habrán 4 disparos, son 9 pies por lo tanto son 36 disparos). 

Dirección del tiro.- También conocido como fase; indica el ángulo que va existir entra cada carga (las cargas pueden estar disparadas en una o varias direcciones de acuerdo con el ángulo, pueden ser 0, 90, 120 y 180 grados).

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Separación de las cargas.- La separación de las cargas indica la distancia existente entre la pared interior del revestidor (cañería que fue cementada) y la carga (el cañón).

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Penetración.- Es la longitud de perforación realizada por una carga, es decir: que distancia hay entre la pared de la tubería de revestimiento hasta donde llego el agujero que creamos con el cañón. La penetración debe atravesar la cañería, el cemento y la formación.

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Diámetro a la entrada de la perforación.- Es el diámetro del agujero que se crea en el revestidor durante el cañoneo, hace referencia al tamaño de la bala.

Esquema de la penetración que realiza un cañón.- El revestimiento, la cañería, el cemento, la formación. Donde debemos distinguir una zona de filtrado de lodo que es una zona alterada por contaminación durante la perforación, luego de esa zona tenemos la formación virgen. Desde la pared de la cañería hasta donde llega la longitud de la perforación que hemos realizado se lo conoce como PENETRACIÓN.

El objetivo principal del cañoneo es establecer una comunicación efectiva entre el yacimiento y el interior del pozo a través de un orificio creado en el revestidor, el cemento y la formación. El cañoneo nos permite evaluar zonas productoras mediante una prueba de producción de pozo, mejorar la producción por inyección cuando ampliamos la perforación. 

Geometría del cañoneo.- La geometría del cañón se va a definir por la fase, la densidad, la penetración y el diámetro del hueco (diámetro de la bala o carga). Fase.- La fase de un cañón de perforación es la dirección en la cual las cargas son disparadas es relación a los otros disparos, estas puede ser fase 0, 180, 120, 90, 60 y fase 45. Fase 180 tendrá 2 disparos, fase 45 tiene 8 disparos. Densidad del disparo.- Es la cantidad de disparos o cargas que existen en un pie de longitud. Por ejemplo: Si tenemos 6 disparos por pie, tendría que hacer una configuración de 60°, así tendría 6 disparos en un pie. La configuración de los disparos se puede realizar de muchas formas de acuerdo a lo que necesitemos; si la formación tiene poca permeabilidad necesitaríamos realizar más disparos, si la formación tiene alta permeabilidad podríamos ocupar menos densidad de disparos. Penetración.- Es la profundidad o longitud de la perforación realizada por la carga. Usualmente se mide siguiendo el método API práctica recomendada 43, el procedimiento estándar para evaluación de perforaci ones de pozos, de los cañoneos; (normalmente con ese estándar trabajan las empresas). Es una norma que indica paso a paso como realizar la medición de esa

penetración, como evaluar el cañoneo. Se hace a través de un laboratorio haciendo detonar la carga (disparar el cañón) en una formación conocida en superficie (de compresibilidad conocida). Determinación de la penetración.- De acuerdo a la práctica recomendada por la API. Ecuación

para tipo de explosivos.

Ecuación para cargas moldeadas tipo chorro Pen = Pensup x e (0.086(Cr  – Cf)) Donde:

Pen = Penetración (pulgadas) Pensup = Penetración en superficie (Carta API RP-43) Cr = Compresibilidad en superficie a las condiciones de la prueba (Kpsi) Cf = Compresibilidad de la formación de interés 0.086 = Constante

Ecuación para la carga tipo bala 

Pe = Pb x (  )1.15 Donde:

Pe = Penetración Pb = Penetración de prueba de la carta Cb = Compresibilidad de la arena de pruebas Cl = Compresibilidad de la formación de interés

Ecuación para la carga tipo hidráulico con chorro de agua Pe = Pb x 10 0.000037 (Cb  – Cl) Donde:

Pe = Penetración Pb = Penetración de prueba de la carta Cb = Compresibilidad de la arena de pruebas Cl = Compresibilidad de la formación de interés

PROCESO DE DETONACIÓN DE LA CARGA Se tiene la carga en su posición y sin detonar, luego la carga se detona. (La detonación puede ser eléctrica o por percusión). La carcaza se expande y el aire comienza a colapsarse, comienzan a producirse las aberturas en la cañería de producción. Se forma un chorro de alta presión de partículas de metal pulverizado, la onda viaja a unos 8000 pies por segundo y a unos 7000000 PSI, varía dependiendo el tipo de carga que se utilice para crear el chorro. Cuando el chorro se desarrolla empieza a crecer (se va desarrollando cada vez más.) La presión es hace que la velocidad aumente hasta alcanzar alrededor de 23000 pies por segundo, el chorro se elonga porque la parte posterior viaja a una velocidad menor (va haciendo el canal.) La penetración se logra mediante una presión de impacto elevada (entre 3 a 5 millones de PSI en el revestidor y cerca a los 300000 PSI en la formación). La primera pared de acero de la cañería más el cemento le va a ir quitando presión y fuerza al explosivo, hasta llegar a alcanzar su penetración total y una presión al final de la formación. Todo eso es el proceso de detonación de

una carga con explosivos, que es lo más utilizado. OPERACIONES DE CAÑONEO En primer lugar debemos tener definido el diseño de completación y el diseño del cañón con toda la geometría del proceso de cañoneo que deseamos. Una vez que tenemos toda la ingeniería de gabinete (lo que se desarrolla en la oficina) se procede a hacer la operación de campo. Para realizar la operación de campo primeramente debemos transportar hasta la locación todos los equipos, (barril de cañón, explosivos, tren detonante) y la operación la vamos a realizar con Slickline o wireline. Slickline.- Puede ser un cable de acero o una tubería de producción TCP. Wireline.- Un cable eléctrico y este puede ser un cañoneo a través de casing gan. Una vez que se detona el cañón (que se realiza propiamente el cañoneo) viene lo que se denomina prueba de producción, que no es otra cosa que abrir y cerrar el pozo para probar el potencial productivo del reservorio. Existen muchos tipos pruebas (flujo tras flujo, isoclonal, isoclonal modificada, etc.) Eso consiste en abrir el pozo y medir la producción en superficie durante un tiempo determinado. Se puede hacer una prueba de 6, 12, 24 horas y luego podre cambiar las condiciones. Existen diferentes formas de hacer pruebas, una sencilla prueba de producción sería variando el choque de superficie. El choque es un estrangulamiento, una reducción del área efectiva del fluido (tubo de Venturi). La reducción del diámetro provoca el aumento de la velocidad y la disminución de la presión., El choque en el arbolito de producción tiene como objetivo regular la presión. Si hablamos de choque abierto no hay choque. Variando los choques con un tiempo determinado (Día 1  – choque 30; Día 2  – choque 34, etc.) realizamos una gráfica de (Q VS T) y así se realiza un análisis de optimización para ver cuál es el caudal más eficiente con el que debo poner en producción el pozo (Mediante una prueba IPR). Para

poder transportar los explosivos las empresas que van a realizar este trabajo necesitan de un permiso o licencia que la otorgan el ministerio de defensa.

PRESIÓN DIFERENCIAL AL MOMENTO DE LA OPERACIÓN DE CAÑONEO Las operaciones de cañoneo se las pueden realizar en bajo balance, sobre balance o extremo sobre balance. Una vez perforado el pozo, bajamos la cañería y cementamos, todo lle no de fluidos de completación (es un fluido de características no corrosivas y libre de partículas en suspensión para evitar el taponamiento del cañoneo, usualmente son a base de sal, también pueden ser de potasio ).

1. Bajo balance.- Se refiere a la presión hidrostática ejercida durante el momento del cañoneo. Cuando la presión hidrostática es menor que la presión de formación (yacimiento). Recomendaciones.- Para permeabilidades mayores a 100md para reservorios de petróleo se requiere un diferencial de presión entre 200 y 500 PSI, para reservorios de gas entre 1000 y 2000 PSI. Para yacimientos con permeabilidad menor a 100md (usualmente los de Bolivia) el balance requerido es entre 1000 a 2000 PSI para reservorios de petróleo y entre 2000 a 5000 para gas. Ejemplo: Presión de yacimiento = 2100, para bajo balance tengo que ejercer una presión de más o menos 2000 PSI, a favor de la formación (tendríamos que poner aire, espumas, algo bastante liviano.) Si la presión de formación es de 5000 PSI, para que sea bajo balance tendríamos que ponerle al fluido de completación unos 3000 PSI. Ampliamente utilizados en pozos exploratorios y de desarrollo con una caracterización de yacimiento conocida con la finalidad de garantizar una correcta limpieza en los baleos y una óptima eficiencia de flujo. Esta operación nos garantiza la correcta limpieza de los cañoneos.

2. Sobre balance.- Cuando la presión hidrostática es mayor a la presión de formación. Usualmente se utiliza cuando el cañón es bajado con casing gan y cable eléctrico. La presión hidrostática es mayor que la presión de formación para evitar que el hidrocarburo se venga y arrolle el cable o el equipo. 3. Extremo sobre balance.- Esto se da cuando la presión hidrostática es mucho mayor que la presión de formación. Esto me garantiza mucho más que la presión no se va a venir el hidrocarburo dentro del pozo (se va a controlar el pozo). Principalmente sirve para inducir una fractura para conseguir una mejor permeabilidad. Teniendo mucha más presión, va empezar a romper la formación y así se mejorara la permeabilidad de la formación, luego se aliviana la presión se cambia el fluido por un fluido más

liviana para que la presión hidrostática sea menor, una vez la presión hidrostática sea menor el hidrocarburo va a salir hacia la superficie. Desventajas de esta técnica.- Encarece los costos, este fracturamiento hidráulico y la introducción del fluido de completamiento más la pólvora que puede haber quedado como residuo de la detonación puede taponar los poros o los cañoneos en la cañería y se reduce el área de afluencia al pozo. Para poder hacer esto hay que tener un diseño correcto del cañón, con buenos explosivos, garantizar la eficiencia de detonación de todo el cañón y tener un fluido de completación bastante limpio y puro que no contamine la formación (Si de lo contrario el fluido nos contamina la formación solo disminuiríamos la permeabilidad y solo empeoraríamos la producción del pozo). Esas son las 3 formas de operación de cañoneo de acuerdo a la

presión diferencial que se ejerce en el pozo. Sobre balance y extremo sobre balance.- Utilizada en yacimientos de baja permeabilidad con la finalidad de provocar un fracturamiento para mejorar la porosidad y permeabilidad de la formación.

EFECTIVIDAD DE LOS DISPAROS Se la realiza a través de un análisis, de la profundidad de penetración de los disparos y se evalúa si estos sobrepasan el radio de investigación dañado, entonces debemos determinar el radio de investigación dañado, determinar la profundidad del disparo y hacer una comparación de los resultados. El radio de investigación dañado  es la profundidad de la pared de la formación que sufrió daño por filtración de lodo durante la perforación. Radio de investigación dañado.- Es la profundidad de la pared de la formación que sufrió daño por filtración de lodo durante la perforación, reduce su permeabilidad y se produce un daño skin en la pared de la formación dañando la permeabilidad de la roca, Ahora dijimos que la penetración era desde la pared de la formación hasta donde llega, hasta donde necesito que llegue? R.- Hasta la formación en su zona virgen o no dañada, ¿Cómo voy a medir la eficiencia de los disparos? R.- Voy a comparar la profundidad del daño y la profundidad de penetración. ( La profundidad de penetración debe ser mayor que la profundidad de daño). Si la penetración es mayor que el radio dañado nuestra operación de cañoneo va a ser efectiva. Si la penetración es mucho mayor que el radio dañado, será mucho mejor. Si la penetración es casi igual que el radio dañado esto va a ser malo. Para la eliminación del radio de daño se lo puede hacer a través de una sencilla ecuación que presenta Hosking: El radio de daño = radio del pozo x e (daño skin/relación de permeabilidad de la formación y la permeabilidad del daño - 1) Donde: el daño skin podemos obtenerlo a través de una prueba de formación y se lo analiza. La permeabilidad podemos obtenerla a través de pruebas de

laboratorio o a través de registros de pozos o podemos obtener la permeabilidad de la zona dañada y permeabilidad de la zona virgen

(usualmente esta relación suele estar entre 2 y 10 siendo 10 los valores extremos, cuando hay mucho daño). Tipos de Cañones Podemos clasificarlos de 2 tipos:

1. El tipo de carga del cañón.- Estos tipos de cargas pueden ser: balas, hidráulicos o chorros. Los tipo bala son los primeros que se diseñaron, y funcionan prácticamente igual que una arma o pistola. Tipo hidráulico, son los que utilizan agua, como un chisguete dándole presión al agua con una bomba en superficie. Tipo chorro de cargas moldeadas que son los explosivos y son los que se utilizan más. Ahora de acuerdo al ensamblado y bajado al fondo del pozo podemos clasificarlos como bajado en la tubería de producción y ensamblado y bajado en la cañería de producción. La cañería de producción es la que bajamos y cementamos, y las tuberías de diámetros más pequeños que se introducen dentro para hacer producir los hidrocarburos una vez baleados son las tuberías de producción (Acero al carbono, aleación de hierro y níquel). Las que se bajan a través de la tubería pueden ser los TCP (Tubing conventional production) o pueden ser el Trup Tubing Gan es a través de una tubería de producción. El más utilizado el TCP. La cañería de producción es la que se baja a través de un casing gan. Cuando se baja la cañería de producción el cañón para hacer estas perforaciones, el cañón se va a bajar ensamblado en la cañería que se va a cementar y eso va conectado a la superficie con un cable. En el tipo de tubería de producción se baja una tubería de producción y el cañón esta enroscado ahí mismo.

Tipos de cañón de acuerdo a las cargas 1. Tipo bala.- Son los primeros que aparecieron, los convencionales, funcionan como una pistola. Este fue un diseño patentado en 1926 comenzó a ser utilizado a partir de los años 30. En este método las balas son disparadas hacia el revestidor atravesando el cemento hasta llegar a la formación. El desempeño disminuye sustancialmente al incrementar la dureza de la formación, el revestidor y el cemento. Es poco utilizado en la actualidad pero continúa utilizándose en formaciones blandas o formaciones resquebrajadizas. 2. Tipo Chorro.- De cargas moldeadas son los explosivos. Una de las últimas tecnologías. Involucra el uso de explosivos de alta potencia y unas

cargas moldeadas con una cubierta metálica. Es la técnica de cañoneo más utilizada en la actualidad y más del 95% de las operaciones de cañoneo utiliza ese método con explosivos. 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 mecánicas o tubería de producción o tubería flexible. Los explosivos actúan rápidamente y producen una explosión caracterizada por la producción de una onda de alta velocidad (Cordón detonante, carga primaria, carga principal). 3. Tipo hidráulico.- Son los que utilizan agua. Los explosivos que se utilizan en la industria petrolera son: PYX, RDX, HNS, HMX.