1-7_introducción a las terminaciones
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Fundamentos sobre Terminación de Pozos1/41
Terminación de Pozos de Petróleo y Gas
Introducción a las Terminaciones
Fundamentos sobre Terminación de Pozos2/41
Requerimientos Fundamentales
Todo sistema de completación deberá proveer los medios para la producción de petróleo o gas de manera:
• Segura – Referida a la integridad del pozo y protección
del medio ambiente. • Eficiente
– Que cumpla los objetivos de producción señalados
• Económica – Con una relación costo/beneficio favorable
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Terminación – Definición
Definición:
Metodología y tecnología requeridas para producir las reservas recuperables (desde el yacimiento hasta la superficie)
Proceso:
Diseño, selección e instalación de tubulares, herramientas y equipos en el subsuelo con el propósito de transportar, bombear o controlar la producción (o la inyección) de fluidos
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Terminación – Historia / Evolución
• 1300 Marco Polo – Pozos excavados en el mar Caspio• 1814 Primer pozo de petróleo con flujo natural – 475 pies• 1822 Establecido el arte rudimentario de perforación• 1905 Pozos revestidos y cementados• 1911 Primer equipo de levantamiento con gas instalado• 1913 Primera completación dual instalada en un pozo• 1926 Primera bomba eléctrica sumergida usada para
producir• 1933 Primer trabajo de cañoneo de revestimiento con
pistolas• 1969 Se introdujeron los servicios comerciales de tubería
continua
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Terminaciones – Los pasados 25 añosEn los últimos 25 años la evolución de los sistemas de
completación han afectado:
1. La filosofía: – evitar daño de formación antes que repararlo– importancia del control del yacimiento
2. La tecnología– Levantamiento artificial – Métodos de recobro mejorado– Completaciones inteligentes– Completación sin tubing
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Terminaciones – Los pasados 25 añosEn los últimos 25 años la evolución de los sistemas de
completación han afectado:
3. Las aplicaciones– Pozos HP-HT– Completación submarina– Pozos horizontales y ML
4. La seguridad
5. Las contingencias– Flexibilidad / Confiabilidad
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Costos de Terminación
Mob/Dem
ob
Casing
Drilling
Rig
Drilling
Fluid
s
Complet
ion Tu
bulars &
Equip
ment
Logging
& Pe
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Supervi
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eparatio
n
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ment
Perso
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gistic
Other
Camp100
200
300
400
Operational Phase/Cost Category
US$
x 10
00
500
s
Costo de Terminación (relativo). Ej para un pozo a 10,000’ en tierra
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Mecanismos de empuje en el yacimiento
Los tres tipos básicos de empuje en el yacimiento son:
• Gas en solución
• Capa de gas
• Empuje de acuífero
Si estos mecanismos no logran producir el yacimiento a una tasa de producción aceptable, se pueden emplearmétodos de levantamiento artificial para mejarla.
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Empuje por Gas en Solución
Capa de roca
Yacimiento
Basamento
Yacimiento con empuje por Gas en Solución
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Empuje de la Capa de Gas
Yacimiento con empuje por la Capa de Gas
Capa de roca
Yacimiento
Basamento
Capa de gas
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Empuje de Agua
Yacimiento con empuje de acuífero
Capa de roca
Yacimiento
Acuífero
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Clasificación de las Terminaciones
Las terminaciones se clasifican de variadas formas. Los criterioscomunes incluyen:
• Interfase agujero / yacimiento– Agujero desnudo o revestido
• Método de producción– Flujo Natural o producción asistida por medios artificales
• Número de zonas productivas– Terminación simple o de múltiples zonas
Función del Pozo: Productor o Inyector de fluidos
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Terminación en hoyo descubierto (o desnudo)
• Conductor con hoyo abierto debajo– Sin protección al agua somera
• Sarta de revestimiento con hoyoabierto debajo
– Provee estabilidad a la partesuperior del agujero
• Liner con hoyo abierto debajo– Protección al flujo cruzado
Yacimiento
Capa de roca
Terminación en hoyo abierto
Terminación con empaque de arena
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Terminación en revestimiento perforado
• Revestimiento o liner– Sin tubing de producción
• Revestimiento o liner con tubing
– Producción a través del tubing o del espacio anular
• Revestimiento o liner con tubing y empacador
– Producción a través del tubing permite el control del flujo
Yacimiento
Capa de roca
Revestimientocementado
Liner cementado
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Configuración de una completación compleja
• Sistema selectivo de producción de cuatro zonas
• Doble sarta de producción
• Producción conjunta o alternada es controladapor camisas deslizantes
• El sistema contiene 28 componentes mayores en el subsuelo
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Factores que afectan el desempeño del pozo
• Límites del yacimiento
Puede ser estimado
• Propiedades del yacimiento
Pueden ser medidas
• Sistema de completación
Puede ser controlada
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Fases en el Diseño de la Terminación
Se requiere de una aproximación secuencial y lógica para el diseño y la instalación de la completación en el pozo, a saber:
• Establecer los objetivos y criterios del diseño
• Construir el agujero del pozo
• Instalar los componentes de la completación
• Iniciar la producción
• Evaluar y supervisar la producción
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Establecer los objetivos de la terminación
• Asegurar el potencial para una óptima producción (o inyección)
• Proveer los medios para medición, evaluación y servicios al pozo
• Proporcionar alguna flexibilidad para el cambio de condicionesy aplicación de medidas correctivas o contingencias
• Contribuir al desarrollo eficiente del campo o del yacimiento y a la producción
• Asegurar que las instalaciones y su operación seaneconómicas y eficientes
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Construcción del pozo
Los objetivos de construcción del pozo incluyen típicamente:
• Perforar eficientemente el agujero causando el mínimodaño posible a la formación en las vecindades del pozo
• Adquirir los datos de registro direccional y de pruebas del yacimiento requeridos para fijar las limitaciones del diseñode la completación
• Preparar el agujero perforado a través de la zona de interés para la fase de instalación de la completación
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Factores que afectan el diseño del agujero
Los factores que influyen en el proceso de diseño y construccióndel agujero incluyen:
• Daños de formación
Invasión de fluidos del pozo al yacimiento
• Geometría de la completación
Perfil de la trayectoria
• Comportamiento del fluido
Flujo multifásico
• Geología
Fracturas y heterogenidad
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Daños de permeabilidad en la perforación
El mecanismo de daño incluye:
• Invasión de filtrado del lodo
• Formación de revoque
• Migración de sólidos
• Filtrado del cemento
• Lavadores y espaciadores
Pérdida de chorro
Pérdidasdinámicas de
fluido
Revoque del filtrado
Invasión de filtrado del
lodo
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Daño de producción
El daño de producción se debetípicamente a los cambios en las condiciones de presión y temperatura, facilitando:
• Depósito de costras
• Precipitación de cera
• Precipitación de asfaltenos
Formación de costras dentro de
la roca
Costras en lasperforaciones
Depósitos de costras en el
agujero
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Invasión del fluido de trabajo en servicio del pozo
Los problemas con el fluido de trabajo en las operaciones de reparación del pozo ocurren con:
• Uso de materiales taponantes
• Invasión del fluido a la formación
Invasión del fluido de trabajo
Material taponantedejado en el túnel
de la punzada
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Pozo de perfil vertical
Capa de roca
Basamento
Perfil vertical
• No hay gran beneficio a la productividad
• Puede captar zonas de aguao de gas no deseadas
• Preferido para trabajos de fracturamiento
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Pozo de trayectoria desviada
Capa de roca
Basamento
Trayectoria desviada
• Incremento de productividad, especialmente en yacimientosdelgados
• Extiende el alcance del pozo dentro del yacimiento
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Pozo de trayectoria horizontal
Pozo Horizontal
• Aumento significativo en la productividad
• Influencia reducida del daño de formación
• Influencia reducida de la conificación
Capa de roca
Zona de agua
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Producción de gas en flujo multi-fásico
Fuentes comunes para la producciónno deseada de gas:
• Mala adherencia o canalizacióndel cemento
• Conificación o flujo a través de una ruta permeable
• Caída del contacto gas/aceite
Gas
Aceite
conificaciónCanal en el cemento
Contacto Gas / Aceite
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Producción de gas en flujo multi-fásico
Punto de burbuja
Tasa de producción de aceitePre
sió
n d
e fo
nd
o d
el p
ozo
Consecuencias de la producción o ruptura de gas:
• Se agota la energía del yacimiento
• Se complica el procesamiento
• Se crean problemas para la disposición de los desechos
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Producción de agua en flujo multi-fásicoLa producción de agua:• Aumenta la caída de presión en los tubulares de la
completación • Anticipa la necesidad de instalar un levantamiento artificial• Complica el procesamiento• Crea problemas de disposición
Agua de un acuífero debido a:• Pobre adherencia del cemento al revestidor• Conificación • Producción a través de canales de alta
permeabilidad• Elevación del contacto agua/aceite
Agua de un pozo inyector debido a:• Descenso por gravedad• Flujo a lo largo de una franja de alta
permeabilidad • Canalizaciones por diferencias en viscosidad
Características de producción de fluidos multifásicos
OWC
GOC
High permeabilit
y streak
Gravity slump
Pozo inyector de agua
Capa de alta K
Descenso por gravedad
Contacto aceite/agua
Franja de alta permeabilidad
aceite
agua
Canal en el
cemento
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Estructura de los granos en la roca
Factores principales:
• Alineación de granos planos u ovalados en la dirección del flujo
• Respuesta a los tratamientosácidos; efectos de la mineralogía de la roca
• Susceptibilidad a sufrir dañode formación; como efecto del tipo y distribución de los minerales
Láminas de mica
La presencia de mica reduce la k v pero no la k h
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Capas geológicas
Permeabilidad vertical reducida
El efecto de capas incluye:
• Reducción de la tendenciaa la conificación
• Reducción de productividaden agujeros parcialmentecompletados
Producción variable
productora
No productora
Productora
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Geología – Fracturas
Fractura
aceite
agua
Fractura natural intersectada
Fracturas
• Los pozos que interceptanfracturas naturales tienenmejor productividad peropueden proveer un conductopara la producción de agua o gas no deseadas
• Los pozos que no interceptanlas fracturas pueden teneraltos valores aparentes de daño de formación
Fracture
Fractura natural no intersectada
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Geología – Intercalación de arcilla
Efectos de una intercalaciónde arcilla:
• Reduce la productividaddebido a disminución en la permeabilidad vertical
• Puede representar retossignificativos para el manejo del yacimiento y la producción
Basamento
Petróleo
Petróleo
Gas debajo de la intercalación
de arcilla
Gas
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Disparo de Intervalos e Instalación de AparejosOptimizando la eficiencia de los disparos:
• Longitud de la perforación (penetración)
• Densidad de cargas
• Ángulo de desfase de las perforaciones
• Disparos en desbalance
Instalación de Aparejos en el Pozo:
• Primarios– Ejemplo: Empacadores
• Accesorios– Ejemplo: Camisas deslizantes
agua
Terminación parcial (superior)
Agua
Terminación parcial (inferior)
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Estimulación por Fracturamiento Ácido
Fracturamiento Ácido:
• El ácido reacciona disolviendocarbonatos de la roca erosionandolas superficies internas de lasfracturas abiertas
Diseño del Fracturamiento:
• Deberá evitar la producción de zonas no deseadas, como laszonas de agua o de gas
Pozo
Formación erosionada y agujereadapor el ácido en contacto con las
caras de la fractura
Petróleo
Agua
Gas
Fractura extendida hacialas zonas de agua y de gas
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Producción de arenaProblemas con la producción de arena:
• Erosión de los componentes de la instalación en el subsuelo y en la superficie
• Requerimientos de disposición en superficie
• Producción restringida por rellenodel pozo con arena
• Desestabilización de formaciones no consolidadas
Arena suelta
Colapso del revestimientodebido a la producción de arena
Cavidades detrás del revestimiento
Treated areaCavernasde arena
Perforaciónbloqueada
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Estimulación por Fracturamiento
Fracturamiento hidráulico:
Se generan fracturas al vencer la resistencia de las rocas que son rellenadas con material apuntalante.
• La alta permeabilidad de lasfracturas proporcionan un conductode alta productividad hacia el pozo
Pozo
Material apuntalante en el interior de las fracturas abiertas
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Estimulación de Matríz
• Diseñada para remover o sobrepasar el daño de formaciónen las vecindades del pozo
• Los agujeros intercomunicadosproporcionan alta permeabilidaden la zona dañada Tratamiento incompleto
Agujeroshechos con ácido
Tratamiento incompleto
Área tratada
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Inicio de la producción del pozo
El inicio de la producción incluye las siguientes categorías:
• Iniciar el flujo para establecer comunicación entre el yacimiento y el pozo
• Definir un programa apropiado de limpieza para permitir el logro rápido de la máxima tasa de producción
• Diseño de un tratamiento inicial de estimulación quepueda ser necesario para permitir la restauración de la permeabilidad en las vecindades del pozo
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Evaluación de la producción
Evaluación inicial de la producción para confirmar los resultados esperados. Se deberán mantener registrossubsiguientes para:
• Verificar que las suposiciones hechas durante el procesode diseño eran precisas o representativas
• Identificar tendencias o desviaciones estadísticas quepuedan proveer indicación temprana sobre problemas de la completación
• Llevar estadísticas relativas a la confiabilidad y durabilidad de los componentes de la completación
• Mantener vigilancia periódica de los parámetros del yacimiento para propósitos comparativos
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Observaciones Iniciales / Comentarios
Observaciones iniciales sobre el diseño e instalación de la terminación incluyen:
• La completación segura, eficiente y económica de un pozo de petróleo o de gas es un proceso complejo
• Se requiere de un enfoque estructurado y lógico
• Es un proceso dinámico pues cada pozo es una entidaddiferente, distinto de todos los demás
• Se requiere un cierto grado de flexibilidad en el proceso
• La complejidad, confiabilidad y durabilidad de unacompletación están interrelacionadas
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