Curso Punzados Modulo I

AGENDA Temario:  Módulo I: • Introducción. Definiciones e Historia del Punzado de pozos productores de hidrocarburos. • Sistemas de Punzado. Explosivos, Cargas. Descripción de los distintos sistemas de Punzado (Perforating). Explosivos usuales y usos de los diferentes tipos de Cargas. • Cuerdas Detonantes e Iniciadores. Descripción.  Ronda de preguntas y respuestas:

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Temario:  Módulo II: • Carriers. Ángulos de Fase, Longitud de los cañones. Descripción y utilidad de los diferentes tipos de Carriers y ángulos de fases. • Sistemas de Punzado Through Tubing. Cañones, Ristras y Cables. Descripción de los sistemas.  Ronda de preguntas y respuestas:

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Temario:  Módulo III: • Daños en el Casing y el Cemento. Verificación de las condiciones previas al punzamiento y análisis del riesgo en el uso de algunos sistemas de punzado. • Evaluación de Cargas. Norma API para la evaluación. Interpretación de las planillas de Evaluación. • Planificación de un Trabajo de Punzado.  Ronda de preguntas y respuestas:

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Temario:  Módulo IV: • Sistemas de Punzado. Usos de los diferentes sistemas de Punzado para corregir o minimizar problemas preexistentes. • Daño por Punzado, Relación de Productividad y Efecto Skin. Análisis de daños producidos al punzar. • Punzados Underbalance y Overbalance. En qué consisten y en qué casos usar uno u otro.  Ronda de preguntas y respuestas:

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Temario:  Módulo V: • Diseños TCP y otros. Descripción y aplicación de estos diseños. • Diseños Especiales. Descripción y aplicación, casos reales.  Ronda de preguntas y respuestas:

 Evaluación Final:

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MODULO I ALGUNAS ETAPAS DE CONSTRUCCION DE UN POZO NUEVO

Perforación Drilling

Perfilaje Logging

Entubación y Cementación Set Casing and Cementing Ing. Jorge Morales

Punzado Perforating 7

MODULO I Objetivo:  Un pozo entubado y cementado está aislado.  Es necesario establecer una comunicación para permitir la producción o inyección de fluidos.  La operación que establece esta comunicación es el Punzado (Perforating, Baleo, Cañoneo).  Punzar es abrir agujeros en el Casing, que pasan a través del cemento y penetran en la formación.  El objetivo del punzado (Perforating, Baleo, Cañoneo) es conseguir un flujo efectivo entre el pozo y el reservorio deseado que le permitirá al operador: • • • •

Evaluar el intervalo productivo Optimizar la producción y el recupero Optimizar la inyección Aislar (mediante cementación a presión) ciertas zonas

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 El punzado es una operación esencialmente irreversible. Este hecho implica que se debe realizar una buena planificación y ejecución. Para ello, se debe examinar rigurosamente los siguientes puntos: • • • •

El ambiente en donde se punzará Los recursos disponibles para realizar el trabajo El objetivo específico de la completación o workover Los atributos y limitaciones del equipo de punzado disponible.

 Existen varios métodos para realizar agujeros en el casing, el más usual es el Punzado con cargas moldeadas. Otro método para punzar utiliza de un jet de agua de alta presión o con arena. Las cargas explosivas suelen estar montadas en una barra o carrier, o también en un cilindro metálico (Cañón). Estos dispositivos pueden ser conducidos al interior del pozo por diferentes medios:

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• • • •

Línea Eléctrica (Wireline) Tubería de producción (TCP) Tubería Flexible (Coiled TBG) Slickline, este medio es el menos usado. CAÑON

RISTRA

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TCP

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Breve Historia del Punzado:

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Breve Historia del Punzado:

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Equipamiento Actual:

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Comparación entre tecnologías:

Con BALA

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Con JET

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JET BALA JET BALA

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BALA

JET

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 El principal recurso hoy en día para punzar son las cargas explosivas huecas moldeadas (o de “chorro”), que contabilizan aproximadamente el 90-95% de las operaciones. Otras técnicas y/o explosivos existentes son:  Cortadores mecánicos (primer método usado, 1926)  Punzado utilizando balas (a partir de 1932)  Punzado por chorro de agua (1958)  Cargas explosivas moldeadas (1948 y hasta la actualidad)  TCP: Tubing Conveyed Perforating  Sistema Reactivos: PURE, STIM GUN  Cargas CONNEX (carga moldeada reactiva)

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Sistemas de Punzado: Los Sistemas de Punzado constan de:  Cargas Explosivas,  Portador de las Cargas,  Cuerda Detonante,  Iniciador o detonador.

Las operaciones para armar un Sistema de Punzado, son:  Colocación de las Cargas en el Portador de Cargas o Carrier.  Conexión de las Cargas a la Cuerda Detonante (Detonating Cord o Primacord).  Conexión de la Cuerda Detonante al Iniciador, en el momento de bajar los mismos al pozo. Ing. Jorge Morales

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Explosivos: Introducción a los Explosivos. Categorías de Explosivos  Naturaleza de los Explosivos  Clasificación de los Explosivos  Características de las Clases de Explosivos Naturaleza de los Explosivos.  Explosivo: es cualquier sustancia o dispositivo que libera su energía en tiempos extremadamente breves. Clasificación de explosivos químicos:  Altos Explosivos Primarios: Alto explosivo (detonadores)  Altos Explosivos Secundarios: Altos explosivos (cargas huecas)  Bajos Explosivos: (pólvoras)

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Características de las clases de explosivos. El proceso físico

Alto Explosivo

Bajo Explosivo

Naturaleza de la ignición

Detona

Deflagra

Tiempo de gasific.

Microsegundo

Milisegundo

Velocidad de reacción

~ 8 Km/seg

m/seg

Presión (psi)

~ 4 millones

~ 50 mil

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RDX = “Royal Demolition eXplosive” “Trinitrofenilmetilnitramina ” – Ciclonita o Hexógeno Blanco Velocidad de detonación: 8700 m/seg.

HMX = “High Melting eXplosive” “Ciclotetrametilentetranitramina” Octógeno Blanco. Velocidad de detonación: 9100 m/seg.

HNS = “HexaNitroeStilbeno” – Velocidad de detonación: 7400 m/seg.

PYX = “Picrilaminodinitropiridina” Velocidad de detonación: 7600 m/seg.

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Los Límites Operacionales los Explosivos en función del TIEMPO y la TEMPERATURA pueden verse en el gráfico siguiente:

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Ejercicio de Comprensión:

 Temperatura del intervalo a punzar se encuentra entre 93 y 98°C.  Se punzará con cañones TCP, los que serán conducidos por una sarta de TBG con Packer y accesorios.  Tiempos estimados para el armado de los cañones, el conjunto de fondo de producción y la sarta de tubing, incluyendo pruebas de hermeticidad del packer y sarta de tubing y accesorios: 12 hs.  El tiempo estimado para contingencias: 8 hs.  Seleccionar el tipo de explosivo más adecuado para trabajar con seguridad.  Rpta:

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Ejercicio de Comprensión:

 Rpta: RDX Ing. Jorge Morales

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Cargas Moldeadas: Las Cargas Perforantes son Cargas Moldeadas llamadas también Cargas Jet o Cargas Huecas.  Se moldea el explosivo y se lo cubre con un material metálico.  Las cargas moldeadas son más penetrantes que las que no están moldeadas.  La adición del recubrimiento metálico les da más poder.  La penetración puede ser aumentada colocando un espacio conveniente entre la carga y el objetivo (Standoff) Ing. Jorge Morales

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 CUBIERTA: Debe soportar Alta Temperaturas y Presiones y eventualmente Fluidos y Abrasión. Materiales usados en su construcción: Acero, Al, Zn y cerámicos. Luego de que se disparan las Cargas, dejan DEBRIS (residuos).  LINER o Recubrimiento: Proporciona la Masa para que el JET penetre el Casing, el Cemento y la Formación. La forma del LINER y su composición determinan: a) La Profundidad, b) El Diámetro y c) La Efectividad del Punzado.  LINER Cónico da Alta Penetración (DP) LINER Parabólico da Agujeros de gran Diámetro (BH)

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 LINERS son construidos de Cobre o de una aleación de Cobre-Plata. La alta densidad del Cobre provee al Jet de la masa para penetrar el objetivo. Cuando la Carga detona los Liners moldeados a presión se desintegran formando un Jet de partículas finas. Usualmente los Liners sólidos son usados en Cargas que producen agujeros de gran diámetro (BH).  EXPLOSIVOS PRINCIPALES proveen la energía necesaria para producir el Jet. La cantidad de Explosivo usado varía de acuerdo al tipo de Carga desde unos pocos gramos hasta más de 50 g. La forma del Liner y el interior de la Cubierta determinan la distribución del Explosivo.  EXPLOSIVO PRIMARIO o PRIMER, está compuesto por una pequeña cantidad de explosivo. Es del mismo tipo que el Explosivo Principal aunque más sensible. PRIMER transfiere el shock de la Cuerda Detonante al EXPLOSIVO PRINCIPAL. La onda de choque (shock) en la CUERDA DETONANTE genera una onda de choque en el PRIMER, la que a su vez detona el EXPLOSIVO PRINCIPAL. Ing. Jorge Morales

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Cómo se fabrica una carga?:

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Cómo se fabrica una carga?:

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Cómo se fabrica una carga?:

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Diseño de las Cargas Moldeadas: Los Factores que influyen en el Diseño son:  Composición del Explosivo y su distribución alrededor del Liner.  Composición del Liner, su espesor y forma.  Distancia entre el Explosivo Primario (Primer) y el Liner.  Distancia entre la Carga y el interior del Carrier. El Diseño de las Cargas determina que cantidad de energía es transferida al Jet y como se distribuye. La Energía Cinética gastada por el Jet determina la geometría (diámetro y longitud) del Punzado. El Liner debe ser perfectamente simétrico alrededor de su eje y el Explosivo debe estar distribuido simétricamente alrededor del Liner.

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COMO SE FORMA EL JET? 1. La onda de choque generada en el Primer por la Cuerda Detonante rápidamente alcanza y detona el Explosivo Principal. 2. La onda de la detonación en el Explosivo Principal viaja hacia el Liner y cuando hace contacto con este, lo colapsa. 3. Las partículas del Liner convergen a lo largo de un eje cónico para formar un jet de alta velocidad. 4. Las presiones en punta del Jet pueden ser de 3 a 15 MM psi y las velocidades de las partículas pueden alcanzar los 30 M ft/seg. Hay un gradiente de velocidad entre la base y la punta del Jet que causa el alargamiento del mismo cuando viaja desde la Carga. El alargamiento es un factor de importancia en la penetración del objetivo.

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Formación del Jet:

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Interferencia de las Cargas:  La Perfomance del Sistema de Punzados está muy afectada por interferencia de sus componentes durante el tren de la detonación  Densidad (spf) / Cantidad de Cargas en el cañón  Interferencia Carga-Carga.  Interferencia Cordón DetonanteCarga

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CONSECUENCIAS NO DESEADAS  El Punzado puede dañar el casing si este no está adecuadamente cementado y el diseño del sistema de Punzado fuera inadecuado.  El material alrededor del Punzado queda aplastado y compactado, esto puede reducir sensiblemente la Permeabilidad de la formación productiva, constituyendo un daño que eventualmente puede resultar en un significativo descenso de la productividad del pozo. RAJADURA

FISURA Ing. Jorge Morales

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Factores que afectan la Perfomance :

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Factores que afectan la Perfomance :

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POZO ABIERTO

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POZO ABIERTO POZO ABIERTO La turbulencia  REDUCE la  productividad

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Cuerda Detonante :  La Cuerda Detonante (Detonating Cord o Primacord ) tiene un alma de Explosivo cubierta por una vaina resistente a los fluidos externos.  El explosivo puede ser PETN, RDX, HMX, HNS, PYX. La cobertura es de rayón, poliéster, kevlar u otro material que no se contraiga; también es usado el polietileno, nylon, siliconas, teflón, Plomo o Aluminio.  Las Siliconas resisten mejor los fluidos corrosivos, el teflón y el Aluminio soportan las altas temperaturas. Cordón Detonante 80 granos Explosivo: HMX

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Especificaciones de Cuerda Detonante :

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Detonadores Eléctricos: La secuencia explosiva comienza en el Iniciador. Se suelen usar dos clases de Iniciadores: los activados eléctricamente o Detonadores Eléctricos y los activados por Percusión. El Detonador Eléctrico consta de:  Un cable puenteado.  Dos cables de Cobre aislados.  Un tapón de goma que aloja los cables de Cobre y actua como sello del Explosivo.  Una cápsula de Aluminio, Bronce o Acero está enrollada alrededor del tapón de goma.  La cápsula contiene una mezcla de Ignición,  un Explosivo Primario y una Carga Base.  Ing. Jorge Morales

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El calor irradiado por el Cable puenteado enciende la Mezcla de Ignición para iniciar la Carga Primaria. La Carga Primaria es necesaria para detonar la Carga Base que es menos sensible, la cual es usualmente un explosivo RDX, HMX, HNS o PYX.

Los Detonadores por Percusión: contienen un Explosivo que puede ser activado por el impacto de un punzón, un gatillo o un pistón. Una barra de carga, la presión dentro del tubing o la presión en el anular, proveen la fuerza necesaria para mover el punzón. Estos han sido desarrollados para ser usados en operaciones con TCP (Tubing Conveyed Perforating). Ing. Jorge Morales

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Detonadores Resistorizado:

Detonadores Eléctricos RED:

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Detonadores Eléctricos RED:

• • • • •

Más seguro Operación Simple Mayor confiabilidad No posee explosivo azide de plomo u otro primario Es seguro para los peligros de señales RF hasta los 5 watts para todas las bandas hasta los 33.2 GHz • Es seguro para los peligros de descarga electrostática (ESD) • Inmune a los peligros de voltage DC hasta los 120 volts • Preocuparse menos sobre la electricidad estática asociada con condiciones de ambientes secos que pueden ocasionar la iniciación de un detonador.

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