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CONCEPTOS BÁSICOS DE PRESIONES

Presión por definición es la fuerzapor unidad de área que ejerce unfluido.

En unidades de campo, se expresaen Libras por Pulgada Cuadrada(psi)

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CONCEPTOS BÁSICOS DE PRESIONES

Densidad. (r )Es una propiedad física característica decualquier materia que representa el peso quetiene la unidad de volumen.Unidades: gr/cc; kg/m3; lpg ó ppg

Gravedad Específica o densidad relativa es larelación de la densidad de una sustancia y ladensidad del agua a la misma temperatura.Es un valor adimensional.

𝑮𝑬 =𝝆𝒔𝒖𝒔𝒕𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂𝝆𝒂𝒈𝒖𝒂

Gradiente de Presión.Es el cambio producido en la presión porunidad de profundidad, expresadonormalmente en unidades de psi/pie okPa/m. La presión se incrementa en formapredecible con la profundidad, en las áreasde presión normal. El gradiente de presiónhidrostática normal para el agua dulce esde 0,433 psi/pie y para el agua salada es de0,465 psi/pie.

𝑮𝒓𝒂𝒅 =𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏

𝑷𝒓𝒐𝒇𝒖𝒏𝒅𝒊𝒅𝒂𝒅

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CONCEPTOS BÁSICOS DE PRESIONES

En la industria petrolera se manejan diferentestipos de presión, así como:

• Presión de formación (Pform)• Presión hidrostática (PH)• Presión de fricción (Pf)• Presión de fractura (Pfract).

Se manejarán dos tipos de profundidad:

La profundidad vertical (PVV; TVD) se usará para loscálculos de: Presión, gradientes y densidades.

Mientras que la profundidad medida (PM; MD) seusará para los cálculos de: Volumen, capacidad ydesplazamiento.

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PRESIÓN HIDROSTÁTICA

La presión hidrostática (PH) es la presión ejercida en unpunto dado del pozo por una columna de fluido debido asu densidad (r ) y su altura (h).

Un fluido pesado ejercerá mayor presión debido a su altadensidad

PRESIÓN HIDROSTÁTICA

La presión hidrostática (PH) es la presióntotal del fluido en un punto dado del pozo.“Hidro” significa fluido que ejerce presióncomo el agua, y “estática” significa que noestá en movimiento. Por lo tanto, lapresión hidrostática es la presión ejercidapor una columna de fluido estacionaria(que no esta en movimiento).

Alt

ura

de

la

Co

lum

na

de

Flu

ido

Ph

𝑷𝑯 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 ∗ 𝝆 ∗ 𝒉

Donde:PH = Presión Hidrostática (psi)r = Densidad del fluido (lpg, ppg)h = Altura del fluido (ft)

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TUBO EN “U”

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Por lo general en el pozo, se tiene fluido tanto dentro de la tubería de perforación (DP), como en el espacio anular.En realidad, existe una analogía de tubo en “U”, con el espacio anular en un lateral derecho y la columna de latubería (DP), en el otro. En caso que hubiera 10 ppg de fluido en la columna de la tubería y 10,2 ppg de fluido en elanular, la presión diferencial se puede calcular a través de una resta.

La presión diferencial tratará de desplazar elfluido desde el anular hacia la columna de latubería. El fluido del pozo intentará circularhacia la tubería, originando que el fluido salgaa la superficie, mientras que el nivel del fluidoen el anular decrece.De este modo, las dos presiones quedaránequilibradas. Cuando hay diferencias en laspresiones hidrostáticas, el fluido va a intentaralcanzar un punto de “equilibrio”. Estefenómeno se denomina efecto de tubo en “U”y ayuda aentender por qué suele haber flujo desde latubería al realizar las conexiones.

PRESIÓN HIDROSTÁTICA

PRESIÓN DE FORMACIÓN

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La presión de formación es la ejercida por el contenido delíquido o gas en los espacios porales de la formación. Esapresión puede ser afectada por el peso de la sobrecarga(Fuerza lito-estática) por encima de la formación, queejerce presión tanto sobre los fluidos porales como sobrelos granos (matriz).

El gradiente de sobrecarga es el cambio de presión porpie de profundidad causado por la combinación de pesode la roca (matriz), además del fluido o gas contenido enla misma

Gradiente de sobrecarga

Los granos son el elemento sólido o “material rocoso” ylos poros son los espacios entre los granos. Si los fluidosporales tienen libertad de movimiento y pueden librarse,los granos pierden parte de su soporte, y se conjuncionanentre ellos. Este proceso se denomina compactación. Lasclasificaciones de la presión de formación se relacionancon la presión de los poros de la roca de la formación y ladensidad del fluido nativo contenido en los espaciosporales.

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Formación Normal. Las formaciones conpresión normal, ejercen una presión igual a lacolumna del fluido nativo de dicha formaciónhasta la superficie. El gradiente de presión delos fluidos nativos generalmente fluctúa de0,433 psi/pie a 0.465 psi/pie

PRESIÓN DE FORMACIÓN

Formación Anormal. Las formaciones conpresión anormal ejercen una presión mayor quela presión hidrostática de los fluidos contenidosen la formación. La presión en los porosaumenta, generalmente excediendo 0.465psi/pie. El resultado causado por un incrementode sobrecarga, hace que ésta sea soportadaparcialmente por los fluidos porales más que porlos granos de la roca.

Formación Subnormal. Las formaciones conpresiones subnormales tienen gradientesmenores que los del agua dulce, o menores que0.433 psi/pie (0.0979 bar/m). Formaciones conpresiones subnormales pueden serdesarrolladas cuando la sobrecarga ha sidoerosionada, dejando la formación expuesta a lasuperficie.

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PRESIÓN DIFERENCIAL

La diferencia entre la presión de formación y la presión hidrostática de fondo depozo es la presión diferencial.

Sobre Balanceada

Esto significa que la presiónhidrostática que se ejerce enel fondo de pozo, es mayorque la presión de laformación.

Sub-balanceada

Esto significa que la presiónhidrostática que se ejerce enel fondo de pozo es menorque la presión de laformación.

Esto significa que la presiónhidrostática que se ejerce enel fondo de pozo es igual a lapresión de la formación.

Balanceada

La presión de fractura es la cantidad de presión que senecesita para deformar de modo permanente (fallar oagrietar) la estructura rocosa de la formación.

Superar la presión de la formación o la perdida de unbajo caudal a la formación, no es suficiente paracausar una fractura, si el fluido poral tiene libertad demovimiento. En cambio, si el fluido poral no puededesplazarse o acomodarse, si puede ocurrir unafractura o deformación permanente de la formación.

PRESIÓN DE FRACTURA

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Pruebas de Integridad de la Formación

• FIT Formation Integrity Test Presión de Integridad

• LOT Leak Off Test Presión de Fractura

PÉRDIDA DE PRESIÓN POR FRICCIÓN

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Fricción es, la resistencia al movimiento. Para superar lafricción y mover cualquier objeto es necesario aplicarfuerza o presión. La cantidad de fricción presente, y lacantidad de fricción que se debe superar dependen demuchos factores, tales como: densidad o peso, tipo yrugosidad de las dos superficies en contacto, área desuperficie, propiedades térmicas y eléctricas de lassuperficies, y la dirección y velocidad de los objetos.

La cantidad de fuerza que se utiliza para superar lafricción se denomina pérdida por fricción. Se puedenperder miles de psi de presión en el sistema decirculación de los pozos mientras se bombea fluido porlas líneas de superficie, hacia abajo por la columna, yhacia arriba por el espacio anular. La presión de bombeoes, en realidad, la cantidad de fricción a superar paramover fluido por el pozo a un determinado caudal.

Cuando se está circulando el pozo, se aumenta la presiónde fondo de acuerdo a la fricción que se está superandoen el espacio anular. Cuando las bombas están paradas,se reduce la presión del pozo, porque no se estásuperando ninguna fuerza de fricción.

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PRESIÓN DE FONDO DE POZO

Las paredes del pozo están sujetas a presión. Lapresión hidrostática de la columna de fluidoconstituye la mayor parte de la presión, pero la que serequiere para hacer subir fluido por el espacio anulartambién incide en las paredes del pozo.

Pozo estáticoSi no hay fluido en movimiento, el pozo está estático.La presión de fondo de pozo

Pozo en CirculaciónDurante la circulación, la presión de fondo de pozo esigual a la presión hidrostática en el lado anular, másla pérdida de presión por fricción en el espacioanular.

𝑃𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 = 𝑃𝐻

𝑃𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 = 𝑃𝐻 + ∆𝑃 𝑓𝐸𝐴

PRESIÓN DE COMPRESIÓN (SURGE) Y DE PISTONEO (SWAB)

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La presión total que actúa en un pozo se ve afectada cada vezque se saca o se baja tubería al pozo (maniobra, viaje, trip).

Al sacar la herramienta se crea una “presión depistoneo” (suabeo), la cual reduce la presión en elpozo. Este efecto ocurre porque el fluido del pozo nopuede bajar con la misma velocidad con que lastuberías están subiendo. Esto crea una “fuerza desucción” y reduce la presión por debajo de la columna.

Cuando se baja la tubería muy rápido, el fluido notiene tiempo de “despejar el camino” e intentacomprimirse. Las presiones del fondo puedenllegar a alcanzar a veces el punto de pérdida ofractura de la formación.

La presión de pistoneo (suabeo) y la decompresión son afectadas por lassiguientes variables:

1. Velocidad de movimiento de latubería.

2. Espacio anular entre el pozo ytubería.

3. Propiedades de lodo.

4. Complicaciones que restringen elespacio anular entre el pozo y latubería.

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FLASH RECORDATORIO

• En el pozo se conocen dos presiones principales de oposición; una es lapresión hidrostática (PH) de la columna de lodo, y la otra es la presión dela formación. Si se permite que una supere a la otra, puede ocurrir uninflujo (surgencia, amago, fluencia) o sucitar pérdida de circulación.

• La presión hidrostática es una función de la densidad de lodo, por lotanto debe ser monitoreada constantemente. Realizando cálculosóptimos y manejando de manera adecuada la ecuación de la presiónhidrostática, va ser posible hacer pruebas de cementación, estimar lapresión de integridad, programar densidades máximas de lodo ycontrolar incidentes de descontrol.

• Influjos y descontroles serán prevenidos por personal habilitado paratrabajar rápida y decididamente bajo condiciones de stress. Es muyimportante el entendimiento de los conceptos de presión y la habilidadde realizar cálculos precisos para solventar y prevenir descontroles.