Curso Prevencion de Arremetidas y Control de Pozos

 

FUNDACION DE MEJORAMIENTO PROFESIONAL COLEGIO DE INGENIEROS DE VENEZUELA  

Curso Prevención de Arremetidas y Control de Pozos

 

EL TIGRE, JULIO DE 2005 Tabla de Contenido

Unidad 1: Conceptos Básicos

Nomenclatura Presión Presión hidrostática Presión de circulación Presión de sobrecarga Presión de fractura Presión de formación Formaciones de presión anormal Gradiente de presión Gradiente de fractura Gradiente de presión de sobrecarga

1 2 2 3 3 4 4 5 7 8 8

Roeblarceibóanlaennctree(pArPe)siones S  Arremetid  Arrem etida a Reventón

8 9 9 10

Unidad 2: Causas de Arremetidas

Introducción Llenado inadecuado del hoyo Densidad insuficiente del lodo Suabeo (succión) Pérdida de circulación Control de surgencias (entrada de fluidos)

11 12 12 13 13 14

Loedrfoorcaocritóandodepfoorrm gaasciones con presiones anormales P

15 4 1

Unidad 3: Indicadores de Arremetidas

 Aumento del flujo  Aumento flujo e en n la líne línea a de reto retomo mo  Aumento  Aume nto de vvolum olumen en en en lo loss ta tanques nques  Aumento  Aume nto en lla a ve velocid locidad ad d de e pen penetrac etración ión Incrementos de unidades de gas Lodo contaminado Disminución Disminució n de la presión de circulación y aumento de emboladas de la Pozo fluye con las bombas paradas El pozo' no toma volumen de lodo adecuado

16 17 17 18 18 18 18 19

Unidad 4: Tipos de Procedimientos Procedimientos de Cierre

Cierre perforando

21 2

 

Diagrama de flujo

22

C ie rre d u ra n te u n v ia e Cierre con el desviador de flujo

23 25

Unidad 5: Prueba de Integridad de Presión (PIP)

Preparativos En qué consiste C ó mo s e r e a l i z a P re s ió n d e fra c tu ra Ejemplos

27 28 29 29 30

Unidad 6: Hoja de Cálculo para el Control de Arremetidas

Parámetros de la hoja de cálculo Cálculo de los parámetros de la hoja de cálculo

31 33

Unidad 7: Métodos de Control de Arremetidas

Método del perforador  Método del ingeniero Método concurrente Comparación entre los distintos métodos

36 43 45 45

Unidad 8: Equipos

Válvulas impiderreventones Tipos de válvulas impiderreventones  Accesorios  Accesor ios

46 47 48

Válvula de seguridad del cuadrante ("KELLY COCK") Válvula flotadora Preventor de revento reventones nes iinternos nternos (válvula impiderreventones interna) Separador de lodo y gas Desviadores de flujo  Arregloss de conj  Arreglo conjuntos untos de válvulas impiderre impiderreventones ventones Selección de arreglos de impiderreventones Unidad acumuladora de presión (U.A.P.) (KOOMEY) Inspección y prueba de una U.A.P. Pasos para la inspección y prueba de una U.A.P. Estranguladores Tipos de estranguladores

48 49 49 50 50 51 52 55 55 56 57 57

R Lienceoam s ednedeasctiroannegsulpaamraieenltocorrecto uso del estrangulador Pruebas para equipos

57 58 3

 

Referencias bibliográficas

60

Objetivo

Desarrollar en el participante habilidades y destrezas para detectar, prevenir y controlar una arremetida mediante el uso de técnicas y procedimientos de perforación considerando las medidas de seguridad y protección integral.

4

 

Introducción

La Pr Prev even enci ción ón de Ar Arre reme mettida dass y Con onttro roll de Po Pozzos es una de las las ac acci cion ones es de adiestramien adiest ramiento to hacia donde la Industria Petrol Petrolera era ha dirigido un gran esfuerzo, medi mediante ante el diseño e implantación de programas de formación para su personal y el del sector  conexo, con el propósito de capacitarlo para prevenir daños, al evitar la ocurrencia de reventones que le producen consecuencias lamentables al personal, a la empresa, al ambiente y al país. En su estructura, el presente diseño estará integrado por dos partes fundamentales: conceptos básicos y equipos. La parte correspondiente a conocimientos mínimos requeridos se desarrolla considerando cada uno de los conceptos básicos dentro de una metodología teórico-práctica, donde el participante no sólo demostrará el dominio de tales conceptos, sino que los aplicará en situaciones navegando en el programa de acuerdo con sus propias necesidades de aprendizaje reales, e inquietudes. La parte correspondiente a los equipos que constituyen el sistema de prevención y control de un pozo le proporcionará al participante nociones fundamentales sobre cada uno de los mismos, enfatizando en aquellos aspectos relevantes relacionados con el manejo, la conservación y el mantenimiento del mencionado sistema. En la medida en que el participante vaya cubriendo la fase teórico-práctica, desarrollará periódicamente actividades de evaluación las cuales le permitirán cuantificar o verificar su nivel de aprendizaje y reforzar los objetivos y contenidos no alcanzados, de acuerdo con sus expectativas y los criterios de evaluación del curso. Una vez fin finali alizad zado o el curs curso, o, los par partic ticipa ipante ntess hab habrán rán des desarro arrolla llado do las hab habili ilidad dades es y destrezas para prevenir y manejar eficientemente una arremetida, mediante el uso de lasnecesarias técnicas más adecuadas que garantizan la completa seguridad tanto del personal que labora en perforación como la de los equipos que se utilizan 5

 

Unidad 1: Conceptos Básicos

Es necesario, antes de comenzar con el tema de Prevención de Arremetidas y Control de Pozos, revisar ciertos conceptos básicos requeridos para comprender el material que se presentará en las unidades siguientes.

Nomenclatura

La nomenclatura que se utilizará a lo largo de este manual es la siguiente:

P F P Fureesrizóan A  Ár  Área

Libras fuoerrzaul Labd-fa.s L c . Pul adas cuadradas ul 2 6

 

D Densidad

Densidad en libras / pie3 Densidad en libras / galón Pies  Altura H  Al K Constante Libras or ul adas L c . Ph Presión Hidrostática Libras or ul ul adas L c . Ps Presión de Sobrecar a Libras or or u ull adas L c . Pf  Presión de Fractura Libras or ul adas L c . P Presió ón n de Formac Formación ión o Presión ón del Yacim Yacimiento ientoLibras Libras or ul adas L c . DLpc DLpG

Presión

Es el valor resultante de aplicar una fuerza sobre determinada área. La expresión matemática es: P=F/A

La unidad frecuentemente utilizada para la presión es libras sobre pulgada cuadrada, la cual recibe la siguiente abreviatura: Ippc.

Presión Hidrostática

Es la presión ejercida por la columna de fluido estático en un pozo. Para calcular la presión hidrostática (Ph), se multiplica multiplica la densidad del fluido (D) por la altura real de la columna (H). Esta presión llega a ser máxima en el fondo del pozo. La fórmula para encontrar la presión hidrostática depende de las unidades en que esté expresada la densidad del fluido de perforación:

7

 

Ph=K*D*H

Fórmula general

Ph=0.052 * Du)G * H Donde D es en libras p por or galón, H es en pies Ph=.069 Ph=. 069 * Due * H Dond Donde e D es en libr libras as or ie cúbic cúbico, o, H es en ies

Presión de Circulación

Es la presión necesaria para generar movimiento del fluido de perforación venciendo la resistencia ocasionada por la fricción entre éste y las superficies por donde circula. Se obtiene calculando la suma de las caídas de presión en todo el sistema de circulación que el fluido sale de la bomba hasta que retorna a los tanques de lodo. Es equivalente al valor leído en el manómetro de la bomba de lodo.

8

 

Presión de Sobrecarga

Es la presión ejercida por el peso combinado de la matriz de la roca y los fluidos contenidos en los espacios porosos de la misma (agua, hidrocarburos, etc.) sobre una formación particular. 27/05/2013

9

 

Presión de Fractura

Es la presión necesaria para inyectar fluido a un yacimiento, fracturándolo. Para que ocurra la fractura es necesario que la presión ejercida sobre la formación sea mayor que la suma de la presión de poro más la componente horizontal de la presión de sobrecarga. Esta presión puede también ser determinada mediante la prueba de integridad de presión. Presión de Formación

La presión de formación, también conocida como presión de poro o presión de yacimiento, es la presión ejercida por los fluidos confinados dentro de los poros de una formación. Las presiones de formación pueden clasificarse, de acuerdo a su valor  de gradiente de presión, en normales, subnormales y anormales.

10

 

Las formaciones con presión subnormal corresponden a yacimientos naturalmente fracturados o formaciones agotadas.

Formaciones de Presión Anormal

Son presiones de formación con valores mayores a 0.465 lppc / pie. Generalmente, estos valores de gradiente corresponden a yacimientos aislados o entrampados. Cómo se originan

Existen varios mecanismos por los cuales se originan las presiones anormales 11

 

en cuencas sedimentarias. La causa más común es la compactación anormal de los sedimentos. Entre los mecanismos que tienden a provocar presiones anormales están efectos de compactación, diagenéticos, de densidad diferencial y de migración de fluidos. Cómo se detectan

Se pueden detectar antes, durante o después de la perforación.  Antes  Ante s de la perforación perforación,, se corre un registro sísmico con el cual se obtiene un perfil de velocidades de reflexión de las ondas sísmicas con el que se puede predecir una zona de presión anormal.

Durante la pe Durante perfora rforación ción,, se pueden detectar las presiones anormales mediante el uso de técnicas que consisten en obtener, graficar e interpretar datos que permitan corroborar la presencia de una zona de presiones anormales para luego decidir la acción más apropiada a tomar. Entre los indicadores de la existencia de una zona de presiones anormales están: • Velocidad de penetración: el aumento brusco de la velocidad de penetración en la zona de transición donde existe una subcompactación es un indicador efectivo de que se está entrando a una zona de presión anormal, considerando que los parámetros de perforación como peso sobre la mecha, velocidad de la rotaria, presión de bomba, propiedades reológicas del lodo (densidad, viscosidad), se mantienen constantes. Exponente "d": desarrollado Jordán y Shirley,del tiene como finalidadde detectar  presiones anormales basadaspor en la interpretación comportamiento los

parámetros utilizados durante la perforación. 12

 

Log(R/60 N) 'd' = ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Log (12 W / 106 D)

Donde: 'd' = exponente 'd' R = rata de penetración N = revoluciones por minuto de la mesa rotatoria W = peso sobre la mecha (en libras) D = diámetro de la mecha (en pulgadas) 60 = factor de conversión de revoluciones/min. a rev. /hora 106= factor de escala Esta ecuación es sólo una aproximación empírica que permite tener una relación entre el exponenteuna 'd' tendencia y la presión(pendiente) diferencial.a Al graficar el se exponente con la profundidad, se obtendrá medida que perforen 'd' secciones con presiones norm no rmal ales es.. Es Esta ta te tend ndenc encia ia cambi cambia a de di direc recci ción ón cu cuan ando do se en encue cuent ntra ran n pr presi esion ones es anormales y disminuye la presión diferencial.

El exponente 'd' se ve afectado por presiones diferenciales mayores de 500 Lppc. Para eliminar el efecto de sobrebalance se multiplica el exponente 'd' por la relación entre la densidad del lodo normal dividido entre la del lodo utilizado.   Camb Ca mbio io en las las prop propie ieda dade des s del del lodo lodo:: cam cambio bioss sig signif nificat icativo ivoss en las propied propiedade adess reológicas del fluido de perforación. Sobre todo en lodos base agua , cuando se perfora

una zona con presión anormal, es un indicativo de desbalance de las presiones en el hoyo.

13

 

•

Temper Tem peratur atura a del lodo: lodo: un cambio de la temperatura puede indicar la

proximidad proximi dad de una zon zona a de presion presiones es ano anorma rmales les,, aun cua cuando ndo tam tambié bién n puede ser originado por la presencia de fallas, discordancias o cambios litológicos. •

Análisis de muestras: en una zona de transición, las muestras litológicas

tienen propiedades físicas diferentes a las obtenidas en una zona de presión normal. Entre estas características están la composición, color, textura, tamaño, forma, cantidad y densidad. Si la densidad es menor a la de la muestra anterior, entonces la porosidad de la roca/muestra será mayor, lo que significa retención de agua en sus poros. Esto puede ser originado por  una presión anormal. •

Densidad de lutita: un cambio en la densidad de lutita puede indicar la existencia de una zona de presiones anormales. En lutitas normalmente compactadas, su densidad se incrementa con la profundidad. En el caso de formaciones con presión anormal, las lutitas han retenido alto porcentaje de agua en los poros y, por consiguiente, su densidad será menor.

Después de la perforación, la detección de presiones anormales en esta fase

se hace a través de la interpretación de diferentes tipos de registros eléctricos corridos en el pozo. Entre estos registros están el de resistividad, el sónico, el de conductividad, etc. Gradiente de Presión

 A la variación de los valores de presión por unidad de profundidad se le conoce 14

 

como gradiente de presión. Esta, al igual que la presión hidrostática, es directamente proporcional a la densidad del lodo. Las fórmulas utilizadas para calcular el gradiente de presión son:

Gradiente de Fractura

Es la variación del valor de la presión de fractura por unidad de profundidad del hoyo. Gradiente de Presión de Sobrecarga

Es la variación del valor de la presión de sobrecarga por unidad de profundidad del hoyo.  Relación entre Presiones Para poder perforar un pozo hasta su objetivo, en condiciones seguras, debe existir existir una relación definida entre las presiones involucradas durante la operación: 1.- PhPy

La presión hidrostática siempre debe ser mayor que la presión del yacimiento (presión de 15

 

formación) para evitar el flujo de fluidos desde el yacimiento hacia el hoyo.

Sobrebalance (AP)

Es la diferencia que existe entre la presión hidrostática ejercida por el lodo y la presión del yacimiento (AP = Ph - Py). De acuerdo con el American Petroleum Institute (API), los valores de AP deben estar  en el rango de 0.2 a 0.5 lpg, lo que es equivalente a estar entre 200 y 500 lppc. Existen efectosentre negativos sobrebalance. A pesardedeesta serdiferencia necesariopuede mantener un sobrebalance la Ph ydel la Py, un valor excesivo crear  problemas que impidan la perforación de un pozo hasta su objetivo final. Estos problemas pueden ser la disminución de la tasa de penetración, la posibilidad de atascamiento diferencial y la pérdida de circulación. Arremetida

 Al no cump cumplilirs rse e la re rela laci ción ón Ph > Py Py,, ocur ocurririrá rá la inva invasi sión ón de flui fluido doss cont conten enid idos os en la formación hacia el hoyo, originando una arremetida.

16

 

Reventón

Brote incontrolado de fluidos a la superficie provenientes de una o más formaciones.

17

 

18

 

UNIDAD 2: Causas que pueden Ocasionar una Arremetida

Introducción

Como es sabido, una arremetida se origina por un desbalance entre la presión de formación y la presión hidrostática ejercida por la columna de fluido de trabajo. Este desbalance hace que los fluidos que se encuentran en la formación fluyan al interior del pozo. El riesgo de una arremetida depende de varios factores, entre los cuales están:

19

 

• La permeabilidad de las rocas es factor importante, ya que aquellas formaciones con alta permeabilidad pueden originar una arremetida con mayor frecuencia a una que tenga baja permeabilidad.

• La presión

diferencial o diferencial impuesta (diferencia entre la presión hidrostática del lodo y la de la formación) es otro factor que puede originar una arremetida. Si la presión de formación es mayor que la hidrostática, existirá una presión diferencial negativa que puede originar una arremetida de una magnitud volumétrica tal que las operaciones de control se hagan muy complejas, ocasionando pérdidas considerables de tiempo. Existen distintas causas que pueden generar un desbalance de presión y dar lugar a condiciones o situaciones que pudieran originar una arremetida. Estas causas pueden presentarse tanto al momento de perforar como al de sacar y meter tubería (hacer un viaje).

Llenado Inadecuado del Hoyo

 A medida que se extrae la sarta, el nivel de lodo en el hoyo baja debido al volumen que ocupaban los tubos extraídos, ocasionando una reducción de la presión hidrostática; por lo ta tant nto o es estr estric icta tame ment nte e ne neces cesari ario o const constat atar ar que que el pozo pozo ace acept pte e el mi mism smo o vo volu lume men n disminuido al sacar la sarta de perforación. Esto es lo que se conoce como llenado adecuado adecuad o del pozo y requiere del cálculo exacto del volumen para evitar la ocurrencia de una arremetida, al mismo tiempo que permite determinar si el pozo pierde o gana fluido. El control del llenado del hoyo se hace a través de un tanque calibrado, denominado "Tanque de Viaje".

20

 

Densidad Insuficiente del Lodo

Si se perfora una formación permeable con una densidad del lodo inadecuada e incapaz de controlar la presión de la formación, los fluidos invadirán el hoyo. En este caso, la solución es utilizar un lodo de densidad mayor que genere una presión que equilibre la presión de la formación. Sin embargo, altas densidades del lodo pueden exceder el gradiente de fractura de la formación y producir un reventón subterráneo. También pueden ocasionar pega diferencial de la tu tube berí ría a y re redu duci cirr la vel veloc ocid idad ad de penet penetrac ració ión. n. Por lo ta tant nto, o, es rec recom omen enda dabl ble e mantener la densidad del lodo dentro de los márgenes estipulados por el API, es decir  ligeramente por encima de la presión de la formación (sobrebalalalance ) Suabeo (succión-achique)

El efec efecto to de sua suabe beo, o, succi succión ón o ac achi hiqu que e se re refifiere ere a la dism dismin inuci ución ón de la pre presi sión ón hidrostática de la columna de lodo originada por el vacío creado en el fondo del pozo cuando se extrae la sarta de perfor perforación. ación. Este vacío se produce debido a que el fluido de perforación no ocupa el espacio que deja la sarta con la misma rapidez con que ésta sale del hoyo. Este efecto es acentuado cuando se saca la sarta con demasiada rapidez y cuando la mecha está embolada con sólidos de formación como lutitas plásticas que no permiten que el lodo fluya a través del espacio anular ocasionando su salida del hoyo, ocurriendo por consiguiente la disminución de la presión hidrostática en el fondo. Sin embargo, este efecto es momentáneo. En el momento que se suspende el movimiento 21

 

de ascenso de la sarta de perforación, el efecto de suabeo cesa. Para evitar este efecto la velocidad de extracción de la sarta debe ser controlada (sobre todo si ésta se encuentra en hoyo abierto), y además deben mantenerse óptimas las condiciones. reológicas del lodo.

Pérdida de Circulación Una pérdida de circulación ocasiona disminución en la altura de la columna hidrostática, lo

cual origina una disminución de la presión ejercida en el hoyo por dicha columna. Si la disminución de la presión hidrostática es tal que la presión de la formación se hace mayor  que ella, ocurrirá una arremetida. La pérdida de circulación puede ser natural o inducida. Es natural, si la pérdida es ocasionas por condiciones del yacimiento, como por ejemplo yacimientos naturalmente fracturados, fallas, yacimientos agotados, etc. Puede ser inducida por un efecto de surgencia o por irrupción de fluidos del yacimiento ocasionada por la utilización de densidades de lodo insuficientes. Los fluidos provenientes d yacimiento pueden dirigirse hacia la zona de pérdida de circulación y ocasionar un reventón subterráneo. Para evitar la ocurrencia de pérdidas de circulación inducidas, se debe bajar la sarta de perf pe rfora oraci ción ón a ve velo loci cida dades des co cont ntrol rolad adas as y ma mant nten ener er un lo lodo do en ópt óptim imas as co cond ndic icio ione ness reológica.

22

 

Control de Surgencias (arremetidas)

La presión de surgencia, ejercida por el lodo hacia la pared del hoyo debido al movimiento descendente de la sarta de perforación, puede provocar una pérdida de circulación y originar una arremetida. Esta se puede prevenir al controlar la velocidad de bajada de la sarta de perforación, controlando las características reológicas del lodoexterno y utilizando de perforación diseñadas adecuadamente en cuanto al diámetro de lassartas mismas.

Lodo Cortado por Gas

El gas al contacto con el fluido de perforación produce una reducción en la densidad de éste creando una disminución de la presión hidrostática. Este gas generalmente emana de formaciones atravesadas durante la perforación y puede originar una arremetida. Este gas puede provenir de secciones de lutitas presurizadas, arenas productoras de gas, gas de viaje y gas de conexión. Para prevenir que esto ocurra, se debe utilizar un lodo de densidad adecuada, perforar con una un a ta tasa sa de pene penetr trac ació ión n co cont ntro rola lada da y ut utililiz izar ar en el ta tala ladr dro o equi equipo poss se sepa para rado dore ress y desgasificadores.

Perforación de Formaciones con Presiones Anormales (o anormalmente presurizadas).

Una formación con presión anormal contiene fluidos presurizados por encima de la presión normal del área. Si se perfora en una formación permeable y de presión anormal, con un lodo diseñado para presiones normales, se producirá una arremetida. La prevención de esta situación depende, generalmente de los procesos utilizados para detectar presiones anormales.

23

 

Unidad 3: Indicadores de una Arremetida

Existen varios indicadores que permiten identificar una arremetida. Estos deben ser oportunamente recono rec onocid cidos os etc.) e int interp erpret retado adoss tomar por los mi miemb embros rospertinentes de una cua cuadri drilla lla de perfo forac ración ión vez (pe (perfo rforad rador, or, encuellador, para poder las acciones al control del per pozo. Cada que se reconozca un indicador de una arremetida, se deben parar las bombas y observar durante un período razonable si el pozo fluye. 24

 

Los indicadores pueden clasificarse de acuerdo con la actividad que se esté realizando en el pozo, ya sea durante la perforación o cuando se realice un viaje.

PERFORANDO Aumento de Flujo en la Línea de Retorno

Un aumento del flujo en la línea de retorno del pozo durante la perforación, es una señal evidente de que algo anormal está ocurriendo. Si dicho aumento se debe a un caudal adicional aportado por la formación, existe una arremetida. Si por el contrario se debe a otra causa, como por ejemplo la circulación de manera inadvertida por la línea de matar, no implica la ocurrencia de una arremetida, por lo tanto es necesario disponer en el taladro de un medidor de flujo, debidamente calibrado e instalado en la línea de retorno (FLO-SHOH), a fin de detectar oportunamente cualquier anormalidad en el caudal de retorno.

Aumento de Volumen en los Tanques

El aumento de volumen de lodo en los tanques durante la perforación, sin que se haya agregado lodo de la reserva a éstos, es un indicador de que se está ganando fluido y por lo tanto es posible que se trate de una arremetida. Para el control de este volumen se debe disponer de censores que permitan detectar aumento o disminución de lodo en los tanques, como de las alarmas correspondientes para alertar al personal.

Aumento en la Velocidad de Penetración

En general, un cambio repentino en la penetración de la mecha lo ocasiona un cambio en el tipo de formación que se perfora o un aumento en la permeabilidad de la formación. Si la mecha entra en una 25

 

formación con presión mayor a la esperada, se genera un incremento en la velocidad de penetración y puede ocurrir una arremetida. En este caso se deben interrumpir las operaciones y observar el pozo. Es necesario llevar un gráfico de la tasa de penetración contra la profundidad para analizar la tendencia del incremento de presiones y así poder prevenir la arremetida.

Incrementos de Unidades de Gas

El incremento de las unidades de gas en el fluido de perforación es considerado como una advertencia de presencia de alta presión en la formación. El gas disminuye la densidad del lodo, y favorece la ocurrencia de una arremetida. Las unidades de gas se miden con la utilización de un dispositivo especial conocido como cromatógrafo, el cual permite además conocer los componentes del gas que se tiene en el sistema.

Lodo Contaminado con Agua Salada

 Al perforar formaciones salinas o que contengan agua salada con un lodo de perforación en base a agua, se puede originar una contaminación de éste, la cual se detecta por el aumento del contenido de cloruros al analizar el fluido de perforación. Cuando la contaminación es severa, los cambios en las condiciones físicas del lodo, sobre todo en su viscosidad, son tan extremas que pueden ser observados a simple vista.

26

 

Disminución de la Presión de Circulación y Aumento de Emboladas de la Bomba

Una disminución en la presión de circulación ocurre cuando los fluidos producto de la arremetida hacen que la presión hidrostática disminuya en el espacio anular. Esto significa que la bomba necesita hacer menos esfuerzo para desplazar el lodo existente en el espacio espaci o anular hacia la superfi superficie, cie, ocasionan ocasionando do que disminuya la presió presión n necesar necesaria ia para circular el fluido en el hoyo y que aumente el número de emboladas de las bombas.  Al disminuir la presión en el espacio anular, se incrementa la velocidad de la bomba por existir menos resistencia que vencer para la misma. Los instrumentos que se utilizan para detectar este indicador son los manómetros que se encuentran a la salida de la bomba y en el piso de la cabria. Pozo Fluye con las Bombas Paradas

Este es indicador determinante de una arremetida. Si las bombas están paradas y el pozo está fluyendo, es seguro que una arremetida está en camino. En esta situación se procede a cerrar el pozo y a seguir los procedimientos correspondientes según se explicará más adelante en el módulo relativo a control de pozos.

EN VIAJE El Pozo no Toma Volumen de Lodo Adecuado

La entrada de fluidos al hoyo se puede determinar a través de la medición del volumen de fluido flui do utilizado utilizado para compensar el volumen de acero (sarta de perfor perforación) ación) sacado del hoyo durante un viaje. Si el volumen de fluido tomado por el hoyo es menor que el volumen calculado, la formación está aportando fluidos al hoyo. Esto significa que una arremetida está en proceso de ocurrir. Para llevar el control del llenado del hoyo se utiliza un tanque de viaje calibrado. La capacidad de este tanque debe estar entre 20 y 60 barriles. Tubería de Perforación

Desplazamiento

Capacidad 27

 

Diámetro Externo Peso

Conexión API

Bls por  Pie

Bls. por  Pareja

Bls por Pie

Bls. Por   pareja

2-7/8

10.4

IF

0.00391

03519

0.00449

0.4041

3-1/2

13.3

IF

0.00520

0.4680

0.00740

0.6660

4-1/2

16.6

IF

0.00634

0.5706

0.01419

1.2771

4-1/2

16.6

XH

0.00648

03832

0.01394

1.2546

XH

0.00793

0.7137

0.01267

1.1403

XH

0.00754

0.6786

0.01746

13714

XH

0.01800

1.6200

0.00873

4-1/2 5 5

20 19.5 23

0.7857

Desplazamiento de lodo de acuerdo con las características de la tubería de perforación Numero de Valor  Val Parejas Teórico or  Rea l

5

3.4

3.4

1 0

6.8

6.8

1 5

10.2

8.5

28

 

Unidad 4: Tipos de Procedimientos de Cierre

Después de constatar la ocurrencia de una arremetida, se debe proceder a cerrar el pozo y verificar  las presiones existentes tanto en la tubería de perforación como en el espacio anular. El procedimiento de cierre de pozo depende de la operación que se realice o del tipo de arremetida, pudiéndose pudiéndose efectuar un cierre duro o un cierre suave, según sea el caso. Un cierre duro se aplica en operaciones de rehabilitación y reparación de pozos. En cambio, el cierre cier re suave es el tipo de cierre utilizado en perforación. Sólo en casos extremos o de emergencia, se podrá utilizar el tipo cierre duro durante la perforación. En el cierre duro se procede a cerrar el preventor anular inmediatamente después de parar las bombas; mientras que en el cierre suave, primero se abre la línea de estrangulación, luego se cierra 29

 

el preventor y por último se cierra el estrangulador. Este curso centrará su atención en el tipo de cierre suave.

Cierre Perforando

Una vez detectada la presencia de indicadores de una arremetida, se debe proceder a cerrar el pozo siguiendo el procedimiento adecuado.

Procedimiento Detallado

 Acci  Ac ción ón •

Parar la mesa rotatoria

•

Leva Levant ntar ar el cuad cuadra rant nte eh has asta ta que que a apa pare rezc zca ae ell últi último mo tubo tubo de perf perfor orac ació ión n

•

Parar las bombas de lodo

•

Verificar si el pozo está fluyendo 30

 

Si el pozo...

No Fluye

Entonces...

• Tomar acción dependiendo del tipo de indicador de la arremetida • Encender nuevamente las bombas • Bajar el cuadrante •  Ac  Acci cion onar ar la me mesa sa ro rota tato toriria a • Continuar perforando

~~~ .......................................... w....M....^~~~^~.

• Abr briir la vál válvula vula HCR • Cerr Cerrar ar el pr prev even ento torr a anu nula lar  r  • Cerr Cerrar ar el estr estran angu gula lado dorr su suav avem emen ente te Nota: observar que la presión de cierre del

revestidor no supere la Máxima Presión Anular  Permisible en la Superficie (MPAPS) • Tomar los valores de PCT y PCR • Regi Regist stra rarr la gana gananc ncia ia d del el llod odo o en los los tan tanqu ques es • Proced Proceder er a la a apli plicac cación ión del mét método odo de ccont ontrol rol más conveniente.

Diagrama de Flujo  A continuación se muestra el diagrama de flujo correspondiente al procedimiento de de cierre de pozo mientras se perfora

31

 

Cierre Durante un Viaje

32

 

Cuando el pozo no toma el volumen teórico calculado sucede algo anormal. Si toma más volumen del calculado, se podría estar originando una pérdida de circulación. Si por el contrario, el pozo toma menos volumen que el calculado, entonces una cantidad ca ntidad de fluido extraño ha invadido el pozo. Procedimiento Detallado Acción • •

Detener el viaje de tubería Colocar el último tubo a tiro de cuña, es decir, colocar la unión a la altura de trabajo - asegurar tubería con las cuñas

•

Retirar el elevador - subirlo con el bloque

•

Colocar la válvula de seguridad (Kelly Cock) abierta

•

Cerrar la válvula de seguridad (Kelly Cock)

•

Chequear el flujo proveniente del pozo Si ... No hay flujo y

Entonces... •

existe un

Quitar la válvula de seguridad Instalar una válvula impiderreventones (landing sub. +

influjo en el hoyo

torpedo) interno •

Bajar la sarta por parejas

•

Chequear si el pozo fluye antes de hacer cada nueva Conexión

•

Si el pozo no fluye, continuar el procedimiento hasta llegar  al fondo

•

Si hay flujo, cerrar el pozo a la profundidad donde se detecta el flujo

El pozo Fluye

 Abririr HCR  Abr HCR

•

Cerrar Cerrar p preve reventor ntor (pre (prefer ferible iblemen mente te e ell esféri esféricco) o)

•

Cerrar Cerrar le lenta ntament mente e el est estran rangula gulador, dor, vverif erifica icando ndo MP MPAPS APS

•

Conectar cuadrante

•

Abri Abrirr vál válvu vula la de de seg segur urid idad ad

•

Leer p pres resiones iones de ci cierre erre en tu tuberí bería a (PCT (PCT)) y en e ell rev revestid estidor  or  (PCR) y anotar ganancia en los tanques de lodo

•

Seleccionar los métodos de control convenientes

Diagrama de Flujo  A continuación se muestra el diagrama de flujo correspondiente al procedimiento de cierre

de pozo mientras realiza un viaje 33

 

34

 

Cierr Cierre e c o n el Desv Desvia iador dor d e Fluj Flujo o

Para que el pozo no fluya directament directamente e sobre la estructura del taladro, se han diseñado equipos denominados desviadores de flujo, cuya función principal es la de conducir estos fluidos lejos del pozo y de la estructura. Este consiste preventor anular de baja presión que permite cerrar el espacio anularequipo y de una serie en de un líneas que llevan el flujo lejos del equipo. Se utiliza un desviador de flujo cuando se duda si al cerrar el pozo la presión aplicada contra la formación supere su resistencia a la fractura debajo de la zapata del revestidor y pueda originarse un reventón interno. Procedimiento

Paso

1 2 3 4

Acción Levantar el cuadrante hasta que aparezca la primera  junta  

Parar las bombas de lodo Abrir las vá válvulas d de e la las lílíneas de d de escarga Cerrar el preventor anular  

Es importante saber que el procedimiento requerido para controlar un pozo con un 'desviado: de flujo' es muy diferente al utilizado para controlar un pozo que ha sido cerrado. Cuando se utiliza el primero, se empieza a descargar fluidos a altos galonajes logrando algunas veces controlar el pozo de esta manera. Sin embargo, este procedimiento depende de que podamos circular el lodo a una tasa mayor que la del retorno y de las densidades de los fluidos. Ventajas

Evitar fractura de la formación debajo de la zapata Transportar fluidos a una distancia segura, lejos de la estructura

Desventajas

.

El pozo no está bajo control y por lo tanto es difícil matarlo Manejo de grandes volúmenes de fluido en superficie

35

 

Unidad 5: Prueba de Integridad de Presión

La Prueba de Integridad de Presión (PIP) es un procedimiento operacional de cierre del pozo y bombeo gradual del fluido de perforación hasta que la formación comience a ceder. El conocimiento de estos valores es indispensable en las operaciones de control de pozos para evitar problemas de pérdida de circulación por fractura al utilizarse altas densidades de lodo. También es necesario conocer la presión de fractura para determinar la Máxima Presión  Anul  An ular ar Pe Perm rmis isiible ble en la Sup uper erfifici cie e (M (MPA PAPS PS). ). De la PIP se obtienen gráficos específicos de comportamiento de la presión de prueba contra los barriles bombeados en cada paso.

36

 

Preparativos para la PIP

 Ant  Antes es de re real aliz izar ar la pr prue ueba ba de integ ntegririd dad de pr pres esiión se de debe ben n re real alizar izar un unas as acc accione ioness previas las cuales consisten en:

37

 

38

 

En que consiste la PIP

La prueba de integridad de presión consiste en: Etapa  A

B

Descripción Se bombea lodo lentamente al pozo a una tasa pre-seleccionada de lodo (de 1/4 a 1/2 barril/minut barril/minuto). o). Al comienzo del bombeo el sistema se compensará (llenado del revestidor). Luego se observará un aumento constante de presión por cada volumen de lodo bombeado. Se procede a construir una gráfica donde se registren los aumentos de presión con el volumen bombeado acumulado. En un principio, los puntos obtenidos en el gráfico estarán alineados.

C

D

 € Cua Cuand ndo o los los pu punt ntos os gr graf afic icad ados os comi comien enza zan n a ap apar arta tars rse e de la re rect cta, a, se ha encontrado el límite de la prueba de integridad. En este punto, la formación ha comenzado a ceder, y se nota menos incremento de presión correspondiente a un volumen constante. Se de detitien ene e la la b bom omba ba y sse eo obs bser erva va el pozo po porr u un n tie tiemp mpo o prud pruden enci cial al..

39

 

Como se realiza la PIP

Para realizar la Prueba de Integridad de Presión deben seguirse los siguientes pasos. Paso

Acción

1 2

Bombear p pe equeños vvo olúmenes d de e lo lodo Leer la presión y graficar 

3

Re Repe pettir llos os pa paso soss 1 y 2 has hasta ta q que ue lo loss pun punto toss gr graf afic icad ados os se se d des esví víen en de la línea recta del gráfico. En este punto se tiene el límite de la prueba originado por la cedencia de la formación.

4

Bo Bomb mbea earr otra otra ca cant ntid idad ad de flflui uido do de desp spué uéss de de h hab aber er ob obte teni nido do el límite de prueba para comprobar que se ha llegado a la presión de fractura. Este paso es necesario debido a que la formación aún no se ha fracturado.

5

Parar la bomba y observar el pozo por un período de cierre de diez

6

De Desa saho hoga garr pr pres esió ión nyo obs bser erva varr e ell vol volum umen en d de e ba barr rriile less rret etom omad ados os..

Presión de Fractura

 Al realiz realizar ar la Prueb Prueba a de IIntegr ntegridad idad d de e Pre Presión sión se obt obtiene iene ccomo omo re result sultado ado un valor de pre presión sión denominado límite PIP. La presión de fractura se calcula a partir de esta presión y se expresa en densidad del lodo equivalente (DLE). La ecuación utilizada para este cálculo es:

limite PIP (Lppc) DLE = Peso del lodo en el hoyo (Lpg) + -----------------------------------------(Lpg)EQ 0.052 * Profundidad de la zapata (pies)

La constante de las unidades en las cuales esté expresada la densidad del lodo (0.052 en lbs/gal) debe ser sustituida por 0.007 si se trabaja en lbs/pie3.Como se dijo anteriormente, las formaciones más débiles son las que se encuentran debajo de la zapata del revestidor, de allí la importancia de conocer la densidad del lodo equivalente que soporta esta formación para evitar problemas tales como pérdida de circulación.

40

 

Ejemplos de PIP

 A continuación continua ción se m muestran uestran varias rrepresen epresentaciones taciones gráficas obtenida obtenidass de pruebas de integridad de la formación. Como puede observarse, la forma de la curva depende depende del tipo de formación y del tipo de prueba que se realiza.

41

 

42

 

Unidad 6: Hoja de Cálculo para el Control de Arremetidas

Parámetros de la Hoja de Cálculo

Durante las operaciones normales de perforación deben tenerse bien definidos y apuntados ciertos parámetros en la hoja de cálculo para el control de pozos. Esto evitaría tener que real re aliz izar arlo loss bajo bajo pres presió ión n de tr trab abaj ajo o cuan cuando do se teng tenga a un pozo pozo cerr cerrad ado o con con pr pres esio ione ness entrampadas en tuberías y en el espacio anular. Esta información está relacionada con el equipo y los datos de la perforación del pozo al momento previo cuando ocurrió la arremetida y permitirá realizar los cálculos de control del pozo.  A cont contin inua uaci ción ón se disc discut uten en los los aspe aspect ctos os re rela laci cion onad ados os con con la info inform rmac ació ión n pr pree-re regi gist stra rada da

Máxima Presión Anular Permitida en la Superficie (MPAPS):

Es la presión de resistencia de la formación a nivel de la zapata, reflejada en la superficie. Bajo ningún pretexto en las operaciones de perforación, la presión del fluido en el hoyo puede exceder la resistencia de la formación a cualquier profundidad. Durante las operaciones de control, la presión del fluido en el hoyo máxima permisible en la zapata se considerará el factor crítico. Para todos los fines prácticos, esta presión se denomina: Máxima Presión Anular Permisible en la Superficie (MPAPS). MPAPS = Pf - Phzapata MPAPS = 0.052 * (DLE - Diodo) * Hzapata

(LPPC)

Nota: Lade fórmula correspondiente densidad lodo equivalente (DLE)a la aparece en la página 30.

Presiones de la Bomba a Velocidades Reducidas.

Las operaciones de control de pozos se llevan a cabo con la bomba a velocidades reducidas, a fin de: Reducir las cargas del equipo superficial. •

•

•

Permitir desgasificar el lodo para densificarlo. Incluir la presión de la tubería de perforación (pozo cerrado) para obtener la presión inicial de circulación. 43

 

Se deben conocer anticipadamente las presiones de circulación de las bombas de lodo a velocidades reducidas. Estas deben ser tomadas:  Ante  An tess de come comenz nzar ar a pe perf rfor orar ar con con un una a nu nuev eva a me mech cha. a. •

•

Cada ocho (8) hrs. (al comienzo de cada turno).

•

Cuando se reparen las bombas.

•

Cuando se varíe la densidad del lodo.

•

Cuando el supervisor lo crea conveniente.

El perforador debe tomarlas a mitad y a un tercio de la velocidad de perforación estimada.

Establecimiento de la capacidad de mezcla de Barita en el taladro

C SoLa capacidad de mezcla para aumentarle la densidad al lodo dependerá de la tasa máxima a la cual se pue pueda da agrega agregarr Bar Baritita a por per períod íodos os pro prolon longad gados. os. Se recom recomien ienda da est establ ablece ecerla rla con el lo lodo do normalmente en uso. Esta puede ser establecida tanto con Barita a granel o por sacos en los embudos de mezcla.

Capacidades

Se deben conocer las capacidades internas de la sarta de perforación como la de los espacios anulares, ya que facilita los cálculos de volumen. Igualmente, deben conocerse las capacidades de los tanques de preparación de lodo.

Cálculo de los Parámetros de la Hoja de Cálculo

Luego de detectar la arremetida y cerrar el pozo, se debe realizar el siguiente procedimiento y cálculo de parámetros. 44

 

45

 

46

 

nidad 7: Métodos de Control de Arremetidas

Una vez realizado el cierre del pozo se procederá a tratar de controlar la arremetida. Para ello pueden utilizarse diversos métodos. En este curso se estudiarán aquellos métodos de control de arremetidas que son comúnmente utilizados y que se conocen como métodos convencionales. convencionales. Otros métodos de control de arremetidas utilizados solo en situaciones específicas y que son métodos no-convencionales, serán materia de estudio de otro curso y no conocidos como serán tratados en este material. Después de cerrar los preventores, los fluidos de la formación continúan invadiendo el pozo hasta que la presión en el fondo del mismo iguale a la presión de la formación. En una formación con buena permeabilidad, puede ser necesario esperar varios minutos para que la presión del pozo cerrado se equilibre con la presión de la formación. Cuando se estime que las presiones de cierre se hayan estabilizado, deben leerse y anotarse, tanto la presión de la sarta de perforación, como la de la tubería de revestimiento, haciendo un chequeo cada 15 minutos. Es importante resaltar que el período de cierre del pozo debe ser lo más corto posible. Esto se debe de be a qu que e mi mien entr tras as má máss tiem tiempo po pe perm rman anez ezca ca el po pozo zo cerr cerrad ado o má máss infl influj ujo o ocur ocurririrá rá,, incrementando la dificultad de las actividades de control del pozo.

47

 

Método del Perforador 

El control de una arremetida con el método del perforador se realiza en dos ciclos de circulación. La primera circulación del pozo desplaza el fluido infiltrado y lo conduce por el

espacio anular hacia la superficie. Esta circulación se efectúa empleando el mismo lodo de perforación utilizado cuando surgió la arremetida. La segunda circulación consiste en hacer circular lodo más denso para controlar  la presión presión de la formación, reemplazando al fluido existente en el pozo.

En que Consiste el Método del Perforador 

En la tabla siguiente se explica forma general lo que ocurre y lo que sede gas observa al utilizar el método delen perforador para controlar una arremetida (burbuja de gas). Etapa

Preparación

Qué ocurre

Se prepara para realizar la primera circulación. Se inicializan presiones Se circula lodo para sacar el gas del espacio anular. (Ver página 38)

Qué se observa

El pozo debe estar cerrado.

 Aumento en el nivel  Aumento nivel de los tanques de lodo equivalente al volumen de gas que se introdujo en el pozo, más el volumendel equivalente a la expansión

Primera Circulación

mismo a medida que éste sube por 

  Cuando se trata de una Nota: arremetida de aceite o agua salada, el nivel de los tanques no aumenta mayormente durante la circulación en el pozo, por la naturaleza incompresible de los lí uidos.

48

 

Etapa

Qué ocurre

Qué se observa

Una vez que todo el gas ha sido Comienza a aparecer lodo limpio en la línea de retorno, el volumen expulsado a la atmósfera, se de lodo en los tanques vuelve a su   nuevamente lleno de fluido. Las presiones en la sarta de perforación y en la tubería de revestimiento revestimient o deben ser idénticas. Se llena la sarta sarta de perforación con Luego que la sarta de

pozo. la bomba y se cierra el Parada de la detiene primera circulación

un lodo más denso. (Ver página 39) Segunda Circulación

se ha llenado de lodo nuevo, se mantiene constante la presión de la sarta de perforación mientras se   anular. La presión de la tubería de revestimiento revestimient o va disminuyendo gradualmente a medida que se llena el espacio anular con el lodo nuevo.

Se detiene la circulación y se verifican las presiones en la sarta y Condición de en la tubería de revestimient revestimiento. o. Parada: La presión de la tubería debe ser  0 psi.

49

 

Como Realizar la Primera Circulación

En la siguiente tabla aparecen los pasos a realizar cuando se desee ejecutar la primera circulación del método del perforador. Paso

1

Acción

Iniciar la circulación

Como Hacerlo

Abriendo el estrangulador y poniendo en operación la bomba a la velocidad de circulación anterior, manteniéndol manteniéndola a

2

Manten ntene er cons consttan antte vel veloci ocidad de bombeo

3

Manten ntene er ccon onst stan antte la la p pre resi sió ón d de e Utilizando el estrangulador de la tubería la tubería de revestimiento de revestimiento. Nota: Se debe tener presente que transcurre un lapso entre el ajuste de la válvula estranguladora y los cambios de presión observados en el manómetro de la sarta de perforación. Esta demora depende de la cantidad de gas en la columna y de la densidad del lodo

4

5

Manten ntene er ccon onst stan antte la la p pre resi sió ón d de e Modificando la apertura del la sarta de perforación en uno de estrangulador los siguientes valores: revestimiento. de la tubería de 1. En el valor obtenido al sumar  la presión de tubería a la presión de circulación (a la velocidad de bombeo previamente elegida). 2. En el valor observado cuando la bomba alcanza una velocidad constante, seleccionada mientras se mantiene constante la presión de la tubería de revestimiento. revestimiento. Si n no o ha ha ssa alid lido ttod odo oe ell g gas as,, rrep epet etiir  el procedimiento desde el paso 50

 

6

Detener la circulación

Deteniendo la bomba y cerrando el pozo.

Mientras se realiza la primera circulación se puede, en cualquier momento, parar la bomba y cerrar el pozo sin ningún riesgo en la operación. Cuando se detiene la bomba, debe observarse nuevamente la presión de cierre de revestidor  (PCR) y la presión de cierre de la tubería de perforación (PCT) para utilizarlas al restablecer la circulación.

Como Realizar la Segunda Circulación

En la siguiente tabla aparecen los pasos a realizar cuando se desee ejecutar la segunda circulación del método del perforador. Paso

1

2

Acción

Pre Prepa para rarr llo odo a la la d de ensi nsida dad d requerida.

La presión de cierre de la sarta se utiliza para calcular el aumento de densidad del

lodo necesario para equilibrar la presión de la formación. Bombear constantemente a la La velocidad de la bomba depende de la misma velocidad utilizada durante velocidad con que se mezcle la Barita el primer ciclo de circulación.

3

Como Hacerlo

para mantener la densidad deseada.

Mantener la presión de la tubería

de revestimiento constante en el valor de la última presión de cierre observada. 4

Trasladar el control de la presión Regulando el estrangulador mientras el espacio anular se llena con nuevo lodo. de la operación a la sarta de perforación, empleando el valor de presión observado en la sarta cuando se llenó. Parar la circulación.

51

 

6

Observar que las presiones de la sarta y en la tubería de revestimiento sean cero.

7

Si la lass pre pressio ion nes no son ce cero ro,, repetir desde el paso 1. Cerrar el pozo.

8

Ejemplo del Método del Perforador 

 A continuación se muestra un escenario común de perforación donde una arremetida de gas es controlada utilizando el método del perforador. Valores Iniciales

Presión de Cierre e en n la Tubería de Perforación (PCT) 260 lppc Presión de Cierre del Revestidor (PCR) 400 lppc Presión Reducida de Circulación 1.000 lppc Presión Hidrostática 6.5001ppc Lodo utilizado 12 lb/gal  Altura de la columna 10.000 pies

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Primera Circulación

La primera circulación se lleva a cabo para desplazar el gas infiltrado y conducirlo por el espacio anular hacia la superficie. En los pasos A, B y C se indican las condiciones con el pozo cerrado y la variación de las presiones a medida que una burbuja de gas asciende por el espacio anular hasta emerger  fuera del espacio anular durante la primera circulación.

53

 

Segunda Circulación

 A continuación se describe el procedimiento y las presiones envueltas en el reemplazo del lodo liviano por uno densificado (12.5 Lpg) durante la segunda circulación.

54

 

55

 

Método del Ingeniero

El Método del Ingeniero o Método de Esperar y Densificar es una variante del Método del Perforador y está basado en el caso de se quemantiene se pueda el preparar el nuevo fluido densidad requerida en corto tiempo mientras pozo cerrado. No secon dalainicio a la circulación hasta que se densifique el lodo en los tanques.  A dif diferen erencia cia del mét método odo del perf perfora orador dor que uti utiliz liza a dos ciclo ciclos, s, est este e mét método odo rea realiliza za una única circulación para introducir el lodo de mayor densidad y eliminar el influjo de gas, petróleo o agua salada. Con este método se obtiene una presión sobre la zapata de la tubería de revestimiento menor a la que se obtiene con el método del Perforador. Sin embargo se origina una presión mayor en el espacio anular.

En que Consiste el Método del Ingeniero

56

 

En la tabla siguiente se explica en forma general el método del Ingeniero para controlar una arremetida. Etapa

Descripción

1

Ante Antess de co com men enza zarr lla a circ circul ulac ació ión n sse e me mezc zcla la en lo loss ta tanq nque uess de de succión   Se hace hace fu func ncio iona narr lla a bo bomb mba a a la ta tasa sa re redu duci cida da de co cont ntro roll de circulación   Se mant mantie iene ne co cons nsta tant nte e lla ap pre resi sión ón de la ttub uber ería ía de re reve vest stim imie ient nto o a su valor de cierre, mediante ajustes del estrangulador.

2 3 4 5

Una ve vezz q que ue la bo bomb mba aa alc lcan anza za la ve velo loci cida dad d con const stan ante te eleg elegid ida, a, se lee la   AA medi medida da qu que e se se b bom ombe bea a llod odo od den ensi sififica cado do po porr lla a ssar arta ta,, lla ap pre resi sión ón de circulación inicial disminuye. Esta disminución disminución es equivalente a la presión de cierre de la sarta de perforación menos el aumento de presión de fricción ocasionado por 

6

7

Una ve vezz qu que ee ell llod odo o de co cont ntro roll lllleg ega a a la la me mech cha, a, la pr pres esió ión n de de circulación se mantiene constante hasta que el fluido de perforación es La presión  en la tubería de revestimiento aumenta hasta que el influjo llega a la superficie, luego disminuye a cero cuando el espacio

57

 

Método Concurrente

El Método Concurrente, también conocido como Método de Densificar por Etapas, consiste consi ste de en acuerdo comenzar de programa inmediato determinado. la circulación ajustando gradualmente la densidad del lodo a un En este Método es necesario calcular los ciclos de bombeo requeridos para circular el lodo hasta el fondo de la sarta de perforación para los incrementos de densidad del lodo seleccionado. En este Método se obtiene una presión sobre la zapata de la tubería de revestimiento menor a la que se obtiene con el método del Perforador, sin embargo se origina una presión mayor en el espacio anular. Comparación de los Distintos Métodos

En la siguiente aparecen los distintos comparados detabla acuerdo a distintos criterios.métodos de control convencionales

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Unidad 8: Equipos

Válvulas Impiderreventones

Son equipos especialmente diseñados para ejercer el control del pozo cuando éste desarrolla succión; requiere el bombeo de un fluido para equilibrar las presiones y expulsar el influjo fuera del pozo. Son operados hidráulicamente y pueden ser accionados a control remoto. Funciones 1. Cerr Cerrar ar la part parte e sup super erio iorr d del el pozo pozo 2. Per Permit mitirir e ell bombe bombeo o de flu uido ido al inter interior ior del poz pozo o

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3. Permitir tir el movim miento iento de la sart sarta a de per perforac foración ión y ccolgar olgar la mis misma ma si es es neces necesario ario 4. Cont Contro rola larr el esca escape pe de flui uidos dos

a) Válvula Válvula Impiderreve Impiderreventon ntones es tipo Ariete Ariete b) Válvula Impiderreventones tipo Anular  Anular 

Tipos de Válvulas Impiderreventones

Arietes

Estos preventores, que cierran el pozo con grandes bloques de caucho integral, derivan su nombre del cilindro hidráulico y del vástago tipo ariete que mueve los tapones de sellamiento. Los arietes hidráulicos están controlados por un pistón de doble acción que se opera por  medio de la presión de un fluido hidráulico desde la unidad acumuladora de presión. El diseño de los arietes permite que la presión del pozo llegue al lado posterior de los pistones, lo cual ayuda a mantener los arietes cerrados. Los preventores disponen de un ensamblaje de tapones intercambiables llamados bloques de arietes. Se utilizan cuatro tipos de arietes: 1. Arietes Arietes d de e tube tuberías rías:: par para a tubería tuberíass de perfor perforació ación n y rev revesti estidores dores.. 2. Arietes Arietes cciego iegos: s: cu cuando ando n no o exi existe ste n ningú ingún n tip tipo o de tuberí tubería a en el hoyo hoyo.. 3. Arietes Arietes de ci cizall zallamie amiento nto o de cor corte: te: si sirven rven pa para ra cort cortar ar la tube tubería. ría. S Se e pueden pueden utilizar también como arietes ciegos. 4. Arietes Arietes de diá diámetr metro o variable: variable: son utili utilizado zadoss en tuberí tuberías as de difer diferent entes es diám diámetro etros. s. Las válvulas impiderreventones tipo ariete se clasifican en sencillas, dobles y triples. A su vez éstas están clasificadas según su diámetro y la presión de trabajo estipulada por el

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fabricante. Preventores Anulares

Tienen la capacidad de sellar alrededor de cualquier objeto dentro del hoyo, tal cómo: tuberías, portamechas, cuadrantes, Estos preventores una goma sintética reforzada con acero, como unidad deetc. empaque que rodea lautilizan sarta de perforación o cualquier tubo que esté dentro del hoyo, llamada elemento, cerrando totalmente el espacio anular. La tubería puede rotarse lentamente, moverse arriba y abajo dentro del preventor  anular. Son operados por presión hidráulica y no pueden ser accionados manualmente. Tipos de elementos Tipo de elemento

Natural Nittrit rito o

Neo Ne o re ren no

Uso recomendado por el fabricante

Lodos a b ba ase de agua Lo Lodo doss a base base de ac acei eittes es pa para ra te temp mper erat atur ura a en entr tre e 165 165°F °F y 265° 265°F F y para ambientes con H9S Lod Lodos a base de ace aceite con tem er erat atur ura a de o era racción ent entre -3 -30° 0°F F 20

Accesorios

Hay varios accesorios adicionales para el control de pozos que se encuentran localizados en el piso de la plataforma o en la sarta de perforación. Estas herramientas se requieren para evitar que el pozo saque el lodo a través de la tubería de perforación.

Válvula de seguridad del cuadrante " KELLY COCK"

La válvula de seguridad del cuadrante es una válvula tipo bola colocada en cada terminal de la junta del cuadranteeny caso la unión giratoria. Su propósito básico, esoproveer medio de cerrar la sarta de de perforación, de que la manguera de perforación el tuboun que sostiene la manguera perforación tenga alguna salida de lodo mientras que se está circulando una arremetida. También se cierra la válvula de seguridad del cuadrante si la presión de la tubería de perforación amenaza con exceder la presión que se tiene en la manguera de perforación. También permite la unión giratoria, para que los equipos y/o herramientas se puedan meter dentro del pozo a presión. Otra válvula de seguridad del cuadrante más baja se usa como reemplazo para la válvula de seguridad' superior. Esto permite el ahorro de lodo que de otra manera se perdería entre las conexi con exione ones. s. Tam Tambié bién n per permit mite e que el cua cuadra drante nte sea des desenr enrosc oscado ado par para a que la vál válvul vula a de contrapresión se pueda instalar durante las operaciones de forzamiento de la tubería. Los requerimientos mínimos para una válvula de seguridad del cuadrante son: 1. La vál válvul vula a de segu segurid ridad ad o Kell Kellyy Cock de debe be ser ca capaz paz de ma mant ntene enerr la pres presión ión igual o mayor que la presión sostenida por el equipo preventor de reventones.

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2. El di diáme ámetro tro inter interior ior de la vá válvu lvula la de seg seguri uridad dad de dell cuad cuadran rante te debe debe ser por lo menos tan grande como el diámetro interior del cuadrante. Cuando un pozo empieza a fluir mientras se está haciendo un viaje, la tubería de perforación se debe cerrar antes de accionar el preventor de reventones, utilizando una válvula de seguridad del mismo tipo válvula la Kelly Cock, cual utilizando. se debe tener enser el piso de la cabria, la misma rosca de la de tubería deque perforación que selaesté Debe manejable de talcon manera que pueda ser enroscada en la tubería y en posición abierta. Después que se ha asegurado en la tubería o portamecha de perforación, se debe cerrar con una llave de torsión manual. En este momento, el equipo preventor de reventones se debe cerrar.

Válvula Flotadora

La válvula flotadora actúa como una válvula de observación de la sarta de perforación. Permite bombear fluidos dentro del pozo, pero no permite el flujo del pozo hacia afuera. La válvula flotadora es a menudo usada para minimizar el contraflujo durante las conexiones. Una Un a vál válvul vula a flota flotador dora a ut utili ilizad zada a dur durant ante e las ope operac racio iones nes de perfor perforaci ación ón puede puede llega llegarr a obstruirse con el material de pérdida de circulación. Además un bombeo constante a través de la válvula durante la operación de perforación, puede erosionar el asiento, haciéndola asíflotadora, inútil en una emergencia. Una válvula flotadora en la sarta de perforación también hace imposible una lectura directa de la presión de cierre de la tubería de perforación. Por esta razón, las válvulas flotadoras se hallan provistas con un dispositivo de escape que permite que la lectura de la presión de cierre se haga en superficie permitiendo un contraflujo mínimo en el pozo.

Preventor Interno de Reventones (PIR)

Un preventordonde interno de reventones similar automáticamente a una válvula flotadora de de la él, tubería perforación el fluido se puedees bombear a través pero de la presión del pozo lo hace cerrarse automáticamente.

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Hay dos tipos de preventor interno: 1. El ttipo ipo D Dardo, ardo, que cconsi onsiste ste e en n una válv válvula ula de co contrap ntrapresi resión ón qu que e se angos angosta ta e en n la posición abierta, de manera que la válvula se puede cerrar mientras el pozo está fluyendo. Después que la válvula se ha instalado se saca la aguja, la cual suelta el dardo y permite que se cierre el PIR (preventor de reventones). 2.

El otro otro titipo po de PW e ess la ver versi sión ón de bo bombe mbeo o hac hacia ia ab abajo ajo e ell cual cual requ requier iere e que algún algún tipo de retención se encuentre presente en la sarta de perforación. Después que llega a la botella especial, el ensamblaje se ajusta en su lugar por medio de cuñas. Los preventores interiores de bombeo hacia abajo son muy útiles durante los procedimientos de "Snubbing" de la tubería hacia arriba a través del preventor de reventones. Un tapón colocado por medio de guaya de acero también se puede usar para este propósito. Si una válvula flotadora u otro equipo de contrapresión no están instalados en la sarta de perforación y ocurre una arremetida con la tubería fuera del fondo, entonces se debe instalar  un preventor de reventones interno antes de comenzar la operación de "Snubbing" de la tubería dentro del hoyo.

Separador de Lodo y Gas

Después que el lodo de perforación que contiene gas ha salido del estrangulador, se dirige separador  de gas. Este es un tanque grande con varias mallas internas que permiten la separación del gas y del lodo. A medida que el lodo entra en el tanque, se libera el gas que se encuentra atrapado en él. El lodo sale por el fondo del separador al tanque de lodo y el gas fluye a la atmósfera a través del tope del separador.

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Desviadores de Flujo

Son preventores anulares de baja presión y espacio anular grande, que se colocan en el tubo conductor mientras se perfora el hueco de superficie.  

Características 1. No reti retiene enen n la pres presión ión de la for formac mació ión, n, la des desví vían an later lateralm alment ente e por lín líneas eas  de esca escape pe localizadas en su parte inferior. 2. Los cont control roles es del desviad desviador or anular anular está están n nor normal malme mente nte arreg arreglad lados os para para abr abrir  ir   las líneas de escape (o líneas de salida) mientras se cierra el preventor anular. 3. Usualmente La Lass líne líneas as de sa da perm rmititen en ma mane nejjar los los volú volúme mene ness de flui fluido do qu que e se encu encuen entr tren en.. van sali delida 6,8 ape 12" pulgadas. 4. En tierr tierra a y costa afuer afuera, a, las lín líneas eas de vente venteo o conect conectadas adas en cada sal salida ida deben deben ser tendi tendidas das pr  suficientemente suficientement e lejos del área de trabajo, eferiblement eferiblemente e en dos direcciones opuestas. Donde se use una línea de venteo sencilla, ésta debe ser tendida en la misma dirección del viento prevaleciente. La importancia de los desviadores de flujo es que su uso permite evitar el fracturami fracturamiento ento de la formación a nivel de la zapata del revestidor.

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Arreglos de Conjunto de Válvula Impiderreventones (V.I.R)

 A continuación se presentan algunos tipos de arreglos V.I.R usadas comúnmente. Estos Estos equipos son estándar en cuanto a diámetro y presiones de trabajo; no obstante su arreglo dependerá de los criterios y parámetros de seguridad tanto de la empresa perforadora como de la propietaria del pozo. Son las diferentes maneras de colocar los equipos preventores de acuerdo con varios criterios. Cada área de perforación puede tener requerimientos que se encuentran por  encima de los requerimientos generales utilizados. Además, cada operador puede variar  los requerimientos generales de acuerdo con la política y principios individuales de cada compañía. Nota: Todos los diámetros deben ser compatibles y las presiones deben estar en el mismo

rango.

Selección del Arreglo

Considere el arreglo de tres preventores que consisten de arietes ciegos, arietes de tubería, preventor anular y un carreto o spool. El preventor anular va colocado en la parte superior. Los cambios de criterio se hacen sobre la posición del resto de los miembros del conjunto.

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Selección de Arreglos de Impiderreventones

Considere los siguientes diseños de impiderreventones.

Ejemplo 1: Tres preventores y un carreto en el siguiente orden de arriba hacia abajo:

Considere que el pozo comienza a fluir mientras que toda la tubería está fuera del pozo:

Ejemplo 2: Considere que un segundo arreglo de tres preventores y un carreto. El arreglo de arriba

66

 

hacia abajo es como sigue:

Desventajas

Eros Erosió ión nd de e llas as sal salid idas as d del el carr carret eto o

Consecuencias

Pé Pérd ida ad del el cont contro roll del del po pozo zo porq porque ue no ha hay yrdid   No provee flexibilidad en el cambio de Dado ue no rovee un control de ariete cie o or deba o del carreto

Ejemplo 3:

67

 

Considere que un tercer diseño es el siguiente arreglo:

68

 

Unidad Acumuladora de Presión (U.A.P.)

Es la unidad que acumula fluido hidráulico a presión (Energía Hidráulica) para usarlo en el cier ci erre re o ap apert ertura ura de la lass di dife fere rent ntes es vá válv lvul ulas as im impi pide derre rreven vento tone nes. s. La op opera eraci ción ón de un acumulador está basada en el principio de la expansión del gas. Primero, las botellas acumuladoras se precargan con gas nitrógeno bajo presión, luego como el fluido hidráulico se bombea dentroCuando de la cámara de se almacenamiento, el gasuna se comprime hasta alcanzar la presión prefijada. el fluido requiere para cerrar válvula impiderreventones, sale de la cámara de almacenamiento por la expansión natural del gas al reducirse la presión

Inspección y prueba de la U.A.P.

La unidad debe probarse todases lasdecir válvulas impiderreventones utilizandosin la energía almacenada de losoperando acumuladores, la presión y el volumen disponible necesidad de recargarla.

69

 

Pasos para la inspección y prueba de una U.A.P.

70

 

Estranguladores

Son válvulas diseñadas para controlar la salida de fluidos y así crear una contrapresión en superficie que mantendrá constante la presión de fondo en el pozo, evitando la entrada de fluido al hoyo. Dicha contrapresión se establece con el cálculo de la presión de circulación correcta.

Tipos de estranguladores

Pueden ser manuales y a control remoto Se seleccionan:

a. b.

Según su diámetro. Según la presión de trabajo.

Recomendaciones para el Correcto Uso del Estrangulador 

Para utilizar correctamente el estrangulador hidráulico se deben tomar en cuenta las siguientes recomendaciones: 1. Busqu Busque e la regulac regulación ión hidr hidráulic áulica a adecua adecuada da para la apert apertura ura o el cierre de dell estran estrangulad gulador  or  2. Ejec Ejecute ute las corr correccio ecciones nes de presión presión con extr extremo emo cuid cuidado. ado. Un exc exceso eso de mani manipula pulación ción en el estrangulador contribuye tanto a desgastarlo como a descalibrarlo. 3. Real Realizar izar las cor correcci recciones ones de pres presión ión de circ circulaci ulación ón notan notando do el aumen aumento to o reducci reducción ón de presión deseado en el manómetro de presión anular. Líneas de estrangulamiento

Líneas de estrangulamiento para matar el pozo Las últimas porciones del sistema de control de presión son las líneas de choque y las líneas para matar el pozo. Durante los procedimientos de control del pozo, las líneas de choque se usan para mantener contrapresiones en el anular conectando el influjo del anular a través del fluido en el anular.

Líneas de estrangulamiento

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Las líneas de estrangulamiento unen las salidas del preventor de reventones o el carrete de perforación (drilling spool) a las líneas de distribución del estrangulador, el cual se encuentra localizado fuera de la estructura de la cabria. Generalmente, dos válvulas se colocan en la línea, al final del preventor. Si las líneas se rompen o se corroen, las válvulas se pueden usar para cerrar el pozo, mientras se hacen las reparaciones necesarias. Líneas múltiples de estrangulamiento Las líneas múltiples del estrangulador (choke manifolds) deben ejecutar la difícil tarea de controlar la salida de la alta presión de los fluidos en el proceso para matar el pozo. Debido a la alta presión del gas y la erosión de la arena y los pedazos mayores de formación que se deben sacar a través del estrangulador, es aconsejable tener un choque de repuesto conectado a las líneas múltiples para ayudar al estrangulador de rutina. Cuando se tienen presiones de trabajo altas, es aconsejable tener  más de dos estranguladores. Los componentes múltiples del estrangulador (manifold) deben tener  una presión de trabajo, por lo menos, igual a la presión de trabajo de todo el equipo preventor de reventones.

Pruebas para Equipos

Son las pruebas aplicadas al conjunto de impiderreventones, componentes del cabezal y sus conexiones. En su aplicación se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones: •

•

•

•

•

•

•

Deben efectuarse con agua a través de la línea de control del pozo utilizando para ello el probador tipo tapón o el probador de copa. Debe utilizarse el probador tipo tapón al finalizar su instalación o después de haber sido reparado o reemplazado. La presión de prueba debe ser igual al rango de presión de trabajo de los impiderreventones o del cabezal, cualquiera que sea la menor de éstas. Es conveniente también realizar una prueba con baja presión de 500 lppc. para detectar fugas. Deben mantenerse abiertas las válvulas de salida laterales del cabezal por  debajo del probador para evitar la presurización del revestidor. Debe pr Debe prob obar arse se el eq equi uipo po a inte interv rval alos os re regu gula lare ress cump cumplliend iendo o con con los los procedimientos de la empresa. La prueba en el aguante sometida a presión debe ser por los menos de 10 minutos.

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Las pruebas que se deben realizar son:

1. Posi Posición ción de llas as válv válvulas ulas de ssegur eguridad idad mientr mientras as se perfora perfora 2. Prue Prueba ba de dell mú múlti ltiple ple d del el e estra strangul ngulador  ador  3. Pru Prueba eba de llíne íneas as llat atera erales les 4. Prue Prueba ba de arie arietes tes ciegos ciegos cerr cerrados ados 5. Prue Prueba ba d de e ari arietes etes inferio inferiores res cerra cerrados dos 6. Prue Prueba ba d de e ari arietes etes supe superior riores es cerrad cerrados os 7. Prue Prueba ba co con n el p preve reventor ntor esféric esférico o cerrado cerrado 8. Prue Prueba ba co con n los ari arietes etes supe superio riores res cerrad cerrados os

73

 

Referencias Bibliográficas −

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1989. - WHIPSTOCK, Eastman, Lo Básico Básico de la Perfor Perforaci ación ón

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Direccional.

CONTENIDO CAPITULO V

Página

Métodos Mét odos de C Con ontr trol ol de Po Pozzos co con n la la S Sar artta e en n el el Fon Fondo do 5.1 Definiciones Básicas 5.1.1 Presión Reducida de Circulación 5.1.2 Presión Inicial de la Circulación 5.1.3 Presión Final de Circulación

55-2 2 5-2 5-2 5-3 5-3

5.1.4 Densidad del Lodo de Control 5.2 Procedimientos de Control 5.2.1 Mé Método d de el Pe Perforador (Circular-y Pesar) 5.2.2 Método del Ingeniero (Esperar y Pesar)

5-3 5-4 5-4 5.14

5.2.3 Método Combinado (Circular y Aumentar el Peso) 5.3 Comparación de los Métodos

5-21

5.4 Factores que Me tan los Métodos de Control

5-26

5.4.1 Tipo de Fluido

5-27 5-27

5.4.2 Volumen del Influjo 5.4.3 Aumento en la Densidad del Lodo

5-30 5-31

5.4.4 Geometría del hoyo

5-32

75

 

Certificación Internacional de Control de Pozos Métodos de Control de Pozos con la Sarta en el Fondo

La presión del pozo se iguala con la de la formación una vez que se cierra y se detiene el flujo de fluidos de la formación. Se debe ejercer una presión ligeramente mayor para evitar que fluya fluido adicional de la formación mientras se circula la arremetida. Al mismo mis mo tie tiempo mpo,, se debe debe evit evitar ar una pre presi sión ón de fo fondo ndo de poz pozo o ex exces cesiv iva a par para a ev evititar  ar  fracturar la formación a nivel de la zapata del último revestidor cementado y producir  una pérdida de circulación. Todo esto requiere que se circule la arremetida manteniendo manteniendo la pres presión ión de fon fondo do con consta stante nte.. Por esta esta razó razón n los proced procedimi imient entos os para para log lograr rar este este objetivo también se denominan "Métodos de presión de fondo de pozo constante".  Antes de discutir los métodos es necesario conocer la definición definición de los siguientes parámetros. 5.1 Definiciones Básicas 5.1.1 Presión Reducida de Circulación

Se denomina así a las pérdidas fricciónales del sistema que se originan a las tasas de bombeo seleccionadas para controlar el pozo. Esta presión se puede determinar antes y después de la arremetida. Cuando se esta perforando se utiliza como práctica común registrar la presión de circulación (PRC) a diferentes velocidades de bombas. Normalmente, se registra la pres pr esió ión n a la mita mitad d de la ve velo loci cida dad d de bomb bombeo eo util utiliz izad ada a para para perf perfor orar ar el pozo pozo.. A continuación se indica cuándo se requiere un nuevo registro de la presión reducida de circulación: En los cambios de guardia de la cuadrilla. Cuando varíen las propiedades del lodo, especialmente la densidad y la viscosidad. Cada vez que perforen 500 pies. Cuando se cambie la mecha. Cuando varíen los componentes de la sarta de perforación. Luego de la reparación de una bomba. • •

• • •

•

•

Después de cementar un nuevo revestidor.

La presión reducida de circulación se debe determinar en ambas bombas y de manera que

76

 

generen la misma presión reducida, es decir: 1. Selecc Seleccionar ionar la veloci velocidad dad reduc reducida ida de cir circulaci culación ón y deter determinar minar lla a presión reducida de circulación a la bomba No. 1. 2. Determ Determinar inar la ve velocida locidad d reduci reducida da de circu circulación lación d de e la bomb bomba a No. 2 que dé la misma presión reducida que la bomba No. 1. Métodos de Control de Pozos con la Sarta en el Fondo

5.1.2 Presión Inicial de Circulación

Es la pre presi sión ón ne neces cesari aria a en la tu tube berí ría a de pe perf rfor oraci ación ón en sup superf erfic icie ie que pe perm rmitite e comenzar el desplazamiento, generando un sobrebalance mínimo sobre la formación y evitand evitando o que siga entr entrando ando flui fluido do de la forma formació ción n al pozo pozo.. Es igual a la presi presión ón acumulada en el manómetro de la tubería de perforación en superficie (presión de cierre), más las pérdidas fricciónales del sistema (presión reducida de circulación) originadas a la tasa de bombeo que se utiliza para controlar el pozo. PIC = PCTP + PRC Donde: PIC PIC

(5.1)

:p pre resi sión ón inic inicia iall d de e cir circu cula laci ción ón,, lpc lpc..

PCTP: presión de cierre en tubería de perforación, lpc. PRC: presión reducida de circulación, lpc. 5.1.3 Presión Final de Circulación

Esta presión se refiere a la presión friccional originada en el sistema de circulación, cuando se sustituye o reemplaza el lodo que tiene el pozo por el de control. Se puede obtener utilizando la siguiente ecuación: PFC _ PRCx P Lc

(5.2)

P Donde PFC: presión final de circulación, Ipc. PLcc : d PL den ensi sida dad dd del el lodo lodo de cont contro rol,l, lbs/ lbs/ga gal.l. p

: densidad del lodo original, lbs/gal.

5.1.4 Densidad del Lodo de Control

Es la densidad del lodo que debe tener el pozo para balancear la presión de la formación y evitar la entrada de más influjo de la formación al pozo. Se puede obtener  con el siguiente análisis:

77

 

Pf  -PCTP + Ph

(5.3)

0,052p Lch = PCTP + 0,052ph PCT PLC =Pp + 0,052h 0,0 52h

(5.4)

Certificación Internacional de Pozos

5.2 Procedimientos de Control

Existen tres métodos o procedimientos utilizados para desplazar y controlar los Influjos cuando la mecha se encuentra en el fondo del pozo. La diferencia básica entre ellos radica en el fluido circulado en el pozo para desplazar el influjo hasta la superficie. Estos métodos se denominan: •

Método del perforador (circular y pesar)

•

Método del ingeniero (esperar y pesar)

•

Método combinado (circular y aumentar el peso)

Para describirlos se desarrollará un ejercicio que muestra en forma simultánea, los cálculos y el procedimiento de cada uno de ellos. 5.2.1 Método del Perforador 

Este método se emplea cuando no resulta fácil emplear el material densificador, o cuando no se cuenta con él para circular influj influjos os de agua, petróleo o gases cuyos altas velocidades velocidades de migración pueden reducidas, causar problemas el pozo para y, además, en equipos tierra que tienen dotaciones instalacipara instalaciones onescerrar inadecuadas la mezcla, o poca odeninguna ayuda de supervisión. Aunque el método del perforador es simple y directo, las presiones en el revestidor resultan un poco más altas que en las otras técnicas, y el control del pozo lleva más tiempo. No se debe utilizar en pozos en los que se prevea una pérdida de circulación. Es importante que todos estudien y entiendan la técnica y las ideas que lo fundamentan, ya que es el método básico de control de pozos. Si se si sigu guen en la lass té técn cnic icas as bá bási sicas cas,, la lass op opera eraci cion ones es de co cont ntro roll re resul sulta tan n se senc ncililla las. s. El procedimiento se realiza en dos ciclos de circulación. La primera se efectúa empleando un fluid fluido o de perfor perforaci ación ón de la mis misma ma de dens nsid idad ad del del qu que e se es esta taba ba usand usando o cu cuand ando o su surg rgió ió la arremetida (circulación del influjo). La segunda consiste en circular el lodo de control de la presión de la formación, eliminar y reempla zar el fluido más liviano del pozo. Ambas se ejecutan velocidad de circulación y manteniendo de fondosedepuede pozo constanteaylaligeramente mayor que lareducida presión de la formación.laElpresión procedimiento resumir de la manera siguiente: Se cierra el pozo después del influjo. •

78

 

Se registran las presiones de cierre en tubería (PCTP) y en el revestidor  (PCR) ya estabilizadas y el volumen del influjo. Se circula el influjo de inmediato con el lodo dé pozo (I ra circulación), mientras se aumenta la densidad del lodo en los tanques para realizar la 2aa circulación. Se cierra el pozo. Se circula el pozo nuevamente con el lodo de control (2d a circulación). •

•

•

Métodos de Control de Pozos con la Sarta en el Fondo Problema ejemplo No. 5.1

En un pozo donde ocurre una arremetida se requiere realizar el programa progra ma de desplazamiento por el método del perforador. Los datos del pozo y de la arremetida se presentan pr esentan a continuación (figura No. 5-1).

Profundidad: 10.000 pies Diámetro de la mecha: 8' " Tubería de perforación: 5" - 19,5 lbs/pie, 4,276". Revestidor intermedio: 9 5/8", N80, 47 lbs/pie @ 8.000 pies. Barras: 600' - 6 ½" x 2 'A".

79

 

Densidad del lodo: 10 lbs/gal. Bomba triple: 12" x 6" - 95% Ef. Ganancia de los tanques: 20 bls. Presión de cierre en tubería (PCTP): 620 lpc. Presión de cierre en el revestidor (PCR): 7501pc. Presión reducida de circulación: 700 lpc. Velocidad reducida: 30 Epm.

.

Certificación internacional de Pozos Solución: 1. Cál Cálculo culo del vvolum olumen en de fflui luido do en el sist sistema ema a) Sup Superf erfic icie ie - M Mech echa a: Capacidad volumétrica de tubería (CV = 0,01776 bis/pie) Capacidad volumétrica de barras (CVb = 0,00607 bis/pie) V4, = 0,01776 bis /piesx9 x9400 400 pies = 1 167 67 bis. pie Vb = 0,00607 bis/pie x600 pies = 4 bis. pie VSM = Vm + Vb =171 bls. b) Mecha - Superficie: Capacidad volumétrica hoyo - barras (CVh_b h_b = 0,02914 bis/pie) Capacidad volumétrica hoyo tubería (CV h-tp, = 0,0459 bls/pie) Capacidad volumétrica revestidor - tubería (CV r-tp= 0,04892 bis/pie) Volumen hoyo - barras (VH_ H_b b) = 0,02914- 7—bls x600 = 17 bis pie pie Volumen hoyo - tubería (V h-tp) = 0,0459 bis x1.400 = 64 bis pie hoyo — sarta sarta = 81 bis Por hoyo lavado (10%) = 81x0, 1 = 8 bls Volumen hoyo - sarta (VHS) = 81 + 8 = 89 bls 391 1 bls pi pie e Volumen revestidor - tubería (V r-tp) = 0,04892 bis x8.000 = 39 VMS = 89 + 391 = 480 bls

80

 

2. Factor de emboladas de la bomba (Bomba Triple) FER = 4 42 2 = 42 0,0102xLCxdªxEf  0,0102x12x62 x0, 95

=10 emb/bls

Métodos de Control de Pozos con la Sarta en el Fondo 3. Embola Emboladas das Superfi Superficie cie - Medi Media a ESM = VSM x FER

= 171 bis x 10 emb/bls ESM = 1.710 emb 4. Embo Embola lada das s Hoyo Hoyo - Abi Abier erto to EHA = VHS x FER = 89

bls x 10 emb/bls = 890 emb 5. Embola Emboladas das Mecha Mecha - Super Superfic ficie ie EMS = VMS x FER =

480 bis x 10 emb/bls = 4.800 emb 6. Embo Embola lada das s Total Totales es

ET = ESM + EMS = 1710 + 4.800 = 6.510 emb 7. Presió Presión n Inici Inicial al de de Circu Circulac lación ión

PIC = PCTP + PRC = 620 + 700 = 1.320 lpc 8. Densid Densidad ad del Lodo Lodo de de Cont Control rol

Plc = p + PCTP

620 =10+ ____________=11,21bs/gal

0,052xh P L C =11, =11, 2 lbs/ lbs/ga gall

0,052x10.000

9. Presión Final de Circulación P F C = P R Cx C x P L C = 700x 11,2= 7841pc

P

10

PFC = 784 lpc @ 30 Epm. Procedimiento Operacional 1. Abrir el estrangulador aproximadamente un octavo ('/8), cerciorándose de que el pozo éste

fluyendo a través del mismo (PCR baja 50 a 100 lpc). Prender la bomba y acelerar hasta alcanzar la velocidad reducida de circulación (VRC = 30 Epm), tratando de mantener PCR

81

 

constante e igual a 750 lpc. Ajust Ajustar ar el estrangul, So Sorr hasta que la presión en tubería sea igual a la presión inicial de circulación (PIC = 1.3201pc). (Figuras Nos. 5-2, 5-3 y 5-4). 2. Comenzar la primera circulación en forma normal para sacar el influjo del pozo con el lodo

original (p = 10 lbs/gal), ajustando el estrangulador para mantener constante la presión inicial de circulación (PIC =es1.320 lpc) a 30= Epm de la= bomba y durante 4.800 (EMS).5-4, El tiempo estimado t = EMS/Epm 4.800/30 160 minutos (2 horas, 40emboladas minutos). Figuras 5-5 y 5-6. Certificación Internacional de Pozos 3. Mientras se circula para sacar el influjo, aumentar la densidad del lodo desde p = 10

lbs/gal hasta obtener la densidad del lodo de control, pLC = 11,2 lbs/gal. 4. Después de 4.800 emboladas (EMS) parar las bombas y cerrar el estrangulador. En el

revestidor revestid or (anu (anular) lar) y en la tubería tubería de perf perforaci oración ón se debe leer PCTP = PCR = 620 lpc de presión. De no ser así, continuar circulando con el lodo original hasta que salga el nuevo influjo que entró y finalmente cerrar el pozo (Figura No. 5-7). 5. Circular el lodo de control

=11,2 lbs/gal, manejando la bomba y el estrangulador en forma semejante al paso 1 a trav través és de la sarta de perf perforac oración, ión, ma manten nteniend iendo o la presión constante en el revestidor e igual a 620 lpc, durante 1.710 emboladas (ESM) a 30 Epm. Tiempo estimado t = 1.710/30 = 57 minutos (Figura No. 5-8). PLC

'

6. Después de 1.710 emboladas (ESM), la presión en la tubería de perforación debe ser 

igual a la presión final de circulación, PFC = 784 lpc (de no ser así, ajustar con el estrangulador). Continuar la circulación del lodo de control (p LC =11,21bs/gal) ajustando el estrangulador para mantener la presión en TP igual a PFC = 784 lpc durante 4.800 emboladas adicionales (EMS) y a 30 Epm de la bomba. Tiempo estimado t = 4.800/30 = 160 minutos (2 horas, 40 minutos). (Figuras Nos. 5-9 y 5-10). 7. Parar las bombas, cerrar el pozo y verificar que las presiones en la tubería y en el anular 

son cero. (Figura No. 5-11). En el punto 5 del procedimiento anterior se pueden agregar unas emboladas adicionales, por el volumen de fluido original que existe en las conexiones superficiales y que también hay que desplazar. Se puede considerar, como regla práctica, 100 emboladas de la bomba.

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Métodos de Control de Pozos con la Sarta en el Fondo

Una vez seleccionada la velocidad reducida, no se debe modificar. Si se cambia la velocidad de la bomba, también se deben modificar los cálculos, tales como: presión inicial de circulación, presión final de circulación y cualquier otro cálculo que incluya la presión reducida de circulación. La presión del revestidor debe mantenerse constante e igual a la presión de cierre (PCR) mientras se lleva la bomba hasta la velocidad reducida. Si se permite que la presión del revestidor caiga cuando se está llevando   la bomba a la velocidad reducida, la presión de fondo del pozo también caerá y entrará un nuevo influjo. Si se pone la bomba en línea y el estrangulador no abre o no abre con la suficiente rapidez, el aumento aume nto de presi presión ón pued puede e pro provoc vocar ar la fract fractura ura de la forma formació ción n y/o una fal falla la del equip equipo. o. Obviamente, es preferible un influjo adicional.

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Certificación Internacional de Pozos

Después de decidir el método de control (método del perforador) y realizar los cálculos necesarios se debe llevar la bomba a la velocidad reducida de circulación (30 Epm) mientras se mantiene la presión del revestidor constante. En la mayoría de los casos es recomendable abrir el estrangulador una pequeña cantidad (V8) antes de poner la bomba a la velocidad reducida, para estar seguro de que el estrangulador abrió (PCR baja 50 a 100 lpc). Tan pronto como la bomba alcance la velocidad reducida, se debe ajustar el estrangulador para regresar al valor de cierre inicial. (PCR= 7501pc), se espera la respuesta en la tubería (unos 2 segundos/ 1.000 pies) y se verifica que la presión en ella sea la inicial de circulación (PIC = 1.320 lpc). Recuerde! la presión del revestidor es "Contrapresión". Tan pronto como la bomba esté en línea y funcionando a la velocidad reducida, se debe volver a la presión de cierre inicial

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(PCR).

Métodos de Control de Pozos con la Sarta en el Fondo

Una vez que la bom bomba ba al alcan canza za la vel veloci ocidad dad red reduci ucida da de cir circul culaci ación ón (V (VRC RC = 30 emb/min) el control se desplaza a la presión de la tubería de perforación. La presión de tubería se llama, en este momento, "Presión Inicial de Circulación" (PIC). En este ejemplo la PIC es de 1.3201pc.

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Certificación Internacional de Pozos Durante la circulación de la burbuja de gas, la máxima presión sobre la zapata se produce cuando la parte delantera del gas la alcanza. Esto se produce aproximadamente a 690 emb. EGZ = (VHZ — Vgf ) xFER = (89 — 20x10 = 690 emb. De allí en adelante si se mantiene en la tubería la presión inicial de circulación constante (PIC = 1.3201pc), no existe ningún peligro de fractura de la formación, a pesar de que la presión del revestidor supere la máxima presión anular permitida en superficie (MPAPS).

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Cuando el influjo de gas llega a la superficie, primero la presión del estrangulador y luego la presión de la tubería disminuirá a medida que el influjo pase a través del estrangulador. Este se debe ajustar (cerrar) para mantener presión del revestidor en el valor que tenía justo ano s que el influjo entrara al estrangulador, para volver luego la atención a la presión de la tubería, la cual se debe mantener igual a la presión inicial de circulación. El contador de emboladas marcará un valor menor a las EMS calculadas anteriormente, (Ejemplo: 3.900 emb).

Métodos de Control de Pozos con la Sarta en el Fondo

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Después de sacar la arremetida, se debe pasar a atender la presión del revestidor, la cual debe mantenerse constante mientras se disminuye la velocidad de la bomba. Si se permite que la presión del revestidor caiga por debajo de la presión de cierre inicial de la tubería (PCTP = 620 lpc), puede presentarse otro influjo. Una vez cerrado el pozo, la presión en tubería como la del revestidor deben ser iguales.

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Certificación Internacional Internacional de Pozos Después de aumentar la densidad del fluido a la de control, se debe comenzar a cir circul cularl arlo o man manten tenien iendo do con consta stante nte lla a presión del re revestidor vestidor (PCR • PCTP. 620 ipc), El procedimi proce dimiento ento de in inic icio io es ig igua uall al de la prime primera ra circu circulació lación, n, pero la presi presión ón es diferente dife rente.. Cuand Cuando o la bomba está en la vel veloci ocidad dad reduc reducida ida (VRC = 30 Epm Epm)) y se está est á man manten tenien iendo do la pres presión ión del re reve vest stid idor or,, la pr pres esió ión n en la tu tube berí ría a di dism smin inui uirá rá progresivamente desde la PIC (1.3201pc) hasta la PFC (7841pc), a medida que el lodo de control se despl desplaza aza desde la superfici superficie e hasta la mecha. En este ejempl ejemplo o el proceso tardará entre 1.710 v 1.810 emboladas.

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La presión en el revestidor se debe mantener constante hasta que el fluido de control llegue a la mecha mec ha (1. (1.710 710 a 1.8 1.810 10 embola emboladas das). ). A par partir tir de ese mome momento nto,, se debe pas pasar ar el control control al manómetro de la tubería (la presión debe ser igual a la PFC = 784 lpc) y mantener constante hasta que el lodo de control llegue -a la superficie. En este punto se debe cerrar el pozo. Tanto la presión de la tubería como la del revestidor deben ser iguales a cero (esperar 15 a 30 minutos). Si la presión no es cero, se debe comenzar a circular nuevamente. El problema puede ser que el fluido densificado de control no está presente uniformemente en todo el pozo, o tal vez existe otro influjo. Si el pozo está controlado y se va abrir la BOP, se debe tener en cuenta que puede haber presión atrapada.

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5. 2 .2 Método Método del Ingenier Ingeniero o (esperar (esperar y pesar)

Este método constituye la mejor alternativa en las operaciones de perforación profunda, de altas presiones o de operaciones marítimas donde se tienen buenas instalaciones de mezclado para densificar el fluido, una dotación completa y ayuda adicional de supervisión. Es el método que controla el pozo con mayor rapidez y el que genera menores presiones en este y en la superficie. En general, se considera que es el método de control preferible. En dicho método se registran las presiones establecidas y el tamaño del influjo, después de cerrar el pozo. Se densifica el fluido antes de comenzar la circulación. Luego se circula el fluido de control por el pozo, manteniendo las presiones en el estrangulador de manera que se genere una presión constante en el fondo del pozo y ligeramente mayor que la de la formación. En la práctica, es casi imposible controlar un pozo con una sola circulación, porque el fluido no se desplaza de manera eficiente por el espacio anular. Esto sucede con todos los métodos de control, por lo que en general es necesario circular un volumen adicional del lodo de control. Problema ejemplo No. 5-2:

Resuelva el problema ejemplo No. 5-1, utilizando el método del ingeniero.  Solución: Para aplicar el método del ingeniero, además de los cálculos anteriores, es necesario determinar la programación de la presión en la tubería de perforación hasta que el lodo de control llegue a la mecha. Esto es necesario para garantizar una presión de fondo constante y ligeramente mayor que la presión de la formación. La presión en la tubería (P, P) varía desde la presión-inicial presión-inicial (PIC) hasta la presión final de circulación (PFC (PFC), ), durante el desplazami desplazamiento ento del fluido de control desde la superficie a la mecha. Esto es: Diferencial de presión (APc) = PIC - PFC

 APc =132 =1320 0 - 784 = 53 536 6 lp lpcc  APc = 5 536 36 lpc/1.7 lpc/1.701 01 emb emb = 0 0,31 ,313 3 Ipc/e Ipc/emb mb Emb Luego se puede hacer la programación de la presión cada cierta cantidad de emboladas por  ejemplo, cada 200. PIC = 1.320 lpc (cero emboladas). P200 = PIC – AP  APC/ C/em emb b x em emb1 b1 P200 = 1.320- (0,313 lpc/emb) x 200 emb P200 =1.320 - 63 =1.257 lpc De la misma forma, se determina la presión para 400, 600, 800, 1.000, 1.200, 1.400 y 1.600

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Métodos de Control de Pozos con la Sarta en el Fondo Luego se elabora la tabla No. 5-1 que se presenta a continuación: Tabla Nº 5-1 Emboladas emb

0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400 1.600 1.710

Presión l c

1.320 1.257 1.194 1.131 1.068 1.005 942 879 816 784

La programación de la presión también se puede hacer en forma gráfica, de la forma siguiente: 1. Gra Grafifique que en pap papel el norma normall las las em embol bolada adass superf superfici icie e - mecha mecha (ESM) contra contra la presión en la tubería. 2. Gra Grafifique que para cero (o) embo embolad ladas as el val valor or de la pres presión ión ini inici cial al de cir circul culaci ación ón (PIC). 3. Gra Grafifique que par para a el valor valor de las embol embolada adass super superfificie cie - mecha (ES (ESM), M), el valor valor de la presión final de circulación (PFC). 4. Un Una a lo loss do doss pu punt ntos os por una re rect cta a y le lea a so sobr bre e el ella la los valor valores es de pr pres esió ión n pa para ra las emboladas seleccionadas. La figura No. 5-12, muestra como se puede determinar en forma gráfica la programación de la presión en tubería en función de las emboladas de la bomba.

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Una vez que el fluido de control llega a la mecha, la presión en la tubería debe ser la presión final de circulación (PFC = 784 lpc), aproximadamente después de 1.810 emboladas de la bomba (ESM + 100). A partir de este momento se debe ajusta aju starr el estrang estrangula ulador dor para manten mantener er la pres presión ión cons consta tant nte e en la tube tuberí ría a en 7R41nc_ hasta cine el gas llegue al estrangulador.

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Métodos de Control de Pozos con la Sarta en el Fondo Igual que en el método del perforador, cuando el gas llega a la superficie, la presión en el re reve vest stid idor or y en la tu tube berí ría a dism dismin inuy uyen en a med edid ida a qu que e el in inflfluj ujo o pa pase se a tra ravé véss de dell estrangulador. Este debe ajustarse rápidamente, para regresar la presión del revestidor al valor que tenía antes de que el gas llegara a superficie. Es recomendable llevar un registro de la presión en el revestidor para como referencia. Posteriormente sede debe esperar  a que se estabilice la presión en el usarlo sistema, se vuelve a utilizar el manómetro la tubería y se realizan las correcciones necesarias para mantener la presión en la tubería (PFC = 7841pc).

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Después de haber circulado el influjo, se debe mantener constante la presión en la tubería (PFC = 7841pc) hasta que el fluido de control llegue a la superf superficie icie y salga el lodo ori original ginal que estaba en la sarta de perforación. En este momento el pozo debe estar controlado si se mantuvo la presión presión de acuerdo con lo programado. programado. Luego se debe proceder a parar bomba y cerrar el pozo.

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