control de pozos teoria de presiones final udabol

8/16/2019 Control de Pozos Teoria de Presiones Final UDABOL

1/65

Manual de Control de

Pozos


2/65

Procesos asociados al Gas

1era Edición

Aspectos Generales del Gas Natural


3/65

Copyright © 2009

Manual de Control de Pozos

Advertencia

Esta obra es propiedad de Arturo Vs!ue"# $ est protegida por%erechos de Autor y&o C'P$()G*+# Est prohibida sureproducción parcial o total y restringido su uso sin laautori"ación pre,ia por escrito de Arturo Vs!ue"#

Cual!uier ,iolación a estas disposiciones es contraria a la ley ei-plica acciones ci,iles y penales a los in.ractores#

)n.or-ación sobre esta obra puede ser solicitada a tra,/s de

013411456#

Créditos

Este -aterial .ue dise7ado por el siguiente e!uipo de traba8o

• Especialista en contenido

- Arturo Vs!ue"#

• (e,isión +/cnica

- Arturo Vs!ue"#

• Especialista en %iagra-ación y %ise7o Grco- +#:#;# Ninosn#

????????????????????????????????????????????????????????????????

Código

Pri-era Versión@ ulio 2009#


4/65

CONTENIDO

=anual de Control de Po"osUnidad 1. Principios Fundaentales ! Teor"a de Presiones.....#

Bección 1# Principios unda-entales#################################################Dlo!ue 1# 'rigen del yaci-iento y las presiones de .or-ación###4lo!ue 2# Generalidades sobre el co-porta-iento del gas########11

Bección 2# +ipos de Presiones############################################################1Dlo!ue 1# Principios bsicos de los tipos de presión 3 Clculos###14

Bección 5# luidos de per.oración######################################################5lo!ue 1# Aspectos principales####################################################56

Unidad $. Causas e indicaciones de una arreetida...............%&Bección 1# Causas de una arre-etida Fu8o no intencionalH##############9

lo!ue 1# Condiciones !ue inciden en la ocurrencia de laarre-etida###################################################################################60lo!ue 2# Blenado inadecuado del hoyo######################################61lo!ue 5# :uabeo o achi!ue########################################################66lo!ue # Presiones de :urgencia###############################################6Dlo!ue 6# Perdida de Circulación#################################################64

lo!ue # luido de per.oración con densidad insuciente#########69lo!ue D# Presiones anor-ales###################################################5Bección 2# )ndicaciones de una arre-etida#######################################

lo!ue 1# %urante la per.oración################################################6lo!ue 2# %urante ,ia8es#############################################################9lo!ue 5# :e7ales de Ad,ertencia de un )nu8o##########################D1

Unidad '. Procediientos para el cierre de pozos..................(&Bección 1# Prueba de )ntegridad de Presiones FP)PH##########################D9

lo!ue 1# Principios bsicos de la P)P##########################################40

Bección 2# Cierre de po"os################################################################92lo!ue 1# +ipos de cierres###########################################################95lo!ue 2# Procedi-ientos de cierre#############################################9

Unidad %. E)uipos para el cierre ! control de pozos...............1*+Bección 1# E!uipos y accesorios########################################################10

lo!ue 1# IJu/ e!uipos utili"ar para el cierre de un po"oK#########10D


5/65

=anual de Control de Po"os

lo!ue 2# Accesorios usados para el cierre de po"os##################12

Unidad +. Métodos de control de pozos con la sarta en el ,ondo..........................................................................................1+'

Bección 1# %eniciones bsicas#########################################################16lo!ue 1# Par-etros Pre3Establecidos#######################################166lo!ue 2# :i-ulacros F%rillsH ######################################################169

Bección 2# Principio del +ubo en L;M##################################################12lo!ue 1# +eor>a .unda-ental######################################################15

Bección 5# Procedi-ientos de Control###############################################1lo!ue 1# =/todos de Control#####################################################1D

Unidad #. Métodos No Convencionales..................................$*1

Bección 1# =/todos especiali"ados de control de po"os F=/todos nocon,encionalesH##################################################################202lo!ue 1# +ipos de =/todos Especiales o no Con,encionales#####205

Unidad (. Pro-leas al realizar el control de presiones..........$'$Bección 1# Proble-as especiales asociados con el control de presiones##########################################################################################################255

lo!ue 1# Proble-as -s co-unes#############################################25

Apéndice A Especi/caciones de 0lvulas 0I2s 34OP5.............$%&

Apéndice 4 F6rulas ! 0aria-les.........................................$+#

Apéndice C 7i-olo8"a........................................................$#$

Apéndice D Ta-las de Capacidad ! Desplazaiento...............$#9

Apéndice E :losario de térinos .........................................$&1

Ane;o


6/65

MANUA> DE CONT2O> DE PO?O7

Introducci6n

%urante el proceso de construcción y&o reparación de un po"o soninnu-erables los proble-as y ad,ersidades !ue pudieran presentarse#:in e-bargo@ la ocurrencia de una arre-etida del po"o y un -ane8o noadecuado de la -is-a puede conducir a un re,entón FbloOoutH cuyasconsecuencias son en todo caso i-predecibles@ puesto !ue tocaaspectos -uy sensibles@ co-o el peligro potencial de .atalidad para elpersonal@ perdida y&o da7os se,eros a e!uipos e instalaciones@ da7os a,eces irrecuperables al ecosiste-a y al propio yaci-iento y por lti-o@la i-agen de la e-presa operadora resulta sie-pre seria-entea.ectada#

En este -anual se presentan las herra-ientas .unda-entales para-ini-i"ar la ocurrencia de este tipo de siniestros -ediante el cabalentendi-iento del .enó-eno de la arre-etida@ sus causas@ detecciónte-prana y cierre adecuado y a tie-po del po"o# )gual-ente en elteQto se discuten y anali"an los -/todos uni,ersal-ente aceptadospara el control del po"o as> co-o las t/cnicas no con,encionalesutili"adas con igual propósito#

Es i-portante destacar !ue para la consecución de esta -eta es

necesario aplicar una buena dosis de sentido co-n en la conducciónde las operaciones de per.oración ade-s de i-plantar y cu-plir unprogra-a regular de capacitación en la -ateria#

Contenido

A continuación se presentan las unidades !ue con.or-an este -anual

Unidades P8ina

;nidad 1# Principios unda-entales y +eor>a dePresiones

;nidad 2# Causas de indicaciones de una arre-etida 4

;nidad 5# Procedi-ientos para el cierre de po"os D4

;nidad # E!uipos para el cierre y control de po"os 106

;nidad 6# =/todos de control de po"os con la sarta 165


7/65


en el .ondo

;nidad # =/todos No Con,encionales 201

;nidad D# Proble-as al reali"ar control de presiones 252

D


8/65

P2INCIPIO7

FUNDAMENTA>E7 @ TEO2A DE P2E7IONE7Introducci6n

En la presente unidad se describen ciertos Principios unda-entales ylas di.erentes presiones presentes durante la per.oración de un po"o@as> co-o la relación entre ellas para la -e8or co-prensión del.enó-eno de arre-etida y e,itar la entrada de uidos de la .or-ación

al hoyo#

Contenido

A continuación se -encionan las lecciones !ue con.or-an esta unidadde conoci-iento

>ecci6n P8ina

1# Principios unda-entales D

2# +ipos de presiones 1D5# luidos de per.oración 5


9/65

P2INCIPIO7

FUNDAMENTA>E7Introducci6n

En esta lección se en.ocan di.erentes te-as y deniciones !ue sonindispensables para entender a cabalidad el .enó-eno de lasarre-etidas y !ue ,an desde el origen -is-o del yaci-iento y laspresiones de .or-ación as> co-o el co-porta-iento del gas y otrostópicos relacionados con la -ateria tratada#

Contenido

A continuación se -encionan el blo!ue de conoci-iento !ue con.or-aesta unidad

4lo)ue de Conociiento P8ina

1# 'rigen del yaci-iento y las presiones de.or-ación

4

2# Generalidades sobre el co-porta-iento del gas 11


10/65


4>OBUE DE CONOCIMIENTO 1O2I:EN DE> @ACIMIENTO @ >A7 P2E7IONE7 DE

FO2MACIN

Fundaentaci6n

:eolo8"a

Es la ciencia !ue tiene por ob8eto el estudio de los -ateriales !ueco-ponen el globo terr!ueo sus or>genes@ naturale"a y e,olución#

>itolo8"a

(a-a auQiliar de la Geolog>a !ue estudia la co-posición de losdi.erentes estratos o .or-aciones geológicas presentes en la en,olturasólida del globo terrestre#

igura NR 131

10


11/65


Fundaentaci6n FVieneSH

@aciiento Petrol",ero

Es una unidad geológica de ,olu-en li-itado@ poroso y per-eable conla potencialidad de acu-ular hidrocarburos l>!uidos y&o gaseosos#

Por otra parte se ha establecido !ue los yaci-ientos tienen origenorgnico y !ue para !ue eQista una acu-ulación de petróleo y&o gas@ seprecisan de ciertas condiciones entre las !ue destacan

EQistencia de un a-biente rico en -ateria orgnica tales co-odese-bocaduras de grandes r>os FdeltasH@ ,astas "onas inundadasy "onas de pantanos#

'currencia en el tie-po geológico de procesos rpidos desedi-entación !ue per-itan el adecuado Lenterra-ientoT del-aterial orgnico#

Presencia de una estructura geológica capa" de albergar durante-iles de -illones de a7os estos ele-entos orgnicos !ueposterior-ente se con,ertirn en petróleo y&o gas# Estas tra-pasde hidrocarburos general-ente son de tipo estratigrco Flentesde arena@ arreci.esH y estructurales Fanticlinales@ do-os de salH#

igura NR 132 $aci-iento +ipo estratigrco

igura NR 135 $aci-iento +ipo Estructural

11


12/65


Fundaentaci6n FVieneSH

Ori8en de las presiones del !aciiento o ,oraci6n

Ba co-prensión de este asunto en su 8usta di-ensión re!uiere elanlisis y entendi-iento de ciertos .enó-enos ocurridos en lasdi.erentes eras geológicas por las !ue ha pasado el planeta +ierraentre los !ue destacan principal-ente#

Deposici6n ;na ,e" !ue el -aterial orgnico arrastrado por losr>os hacia el -ar supera la .ase de suspensión co-ien"an adepositarse y se constituyen en sedi-entos poco consolidados yde alta porosidad y per-eabilidad# Estas caracter>sticas .a,orecenla eQistencia de canales de co-unicación entre el .ondo y lasupercie de tal -anera !ue la presión de .or-ación eQistentesea igual a la presión hidrosttica de la colu-na de agua salada#

Copactaci6n Esto sucede a -edida !ue transcurre el tie-pogeológico y sucesi,as capas de sedi-entos se ,an depositando

sobre las pri-eras capas@ generando un es.uer"o de sobrecarga!ue hace !ue el espacio intergranular se ,aya reduciendo debido ala co-pactación# A -edida !ue la sobrecarga au-enta debido a lapro.undidad de enterra-iento@ y el espacio intergranular se reducey se produce la eQpulsión de agua desde el espacio poroso sine-bargo la co-unicación puede -antenerse@ y las presiones de.or-ación as> generadas son consideradas presiones nor-ales#Cuando por alguna ra"ón geológica@ la co-unicación hidrulicacon la supercie se interru-pe@ entonces es -uy probable !ue en

esa "ona se desarrollen altas presiones !ue son deno-inadaspresiones anor-ales#

En la grca se -uestra el co-porta-iento t>pico de las presiones de.or-ación en cuencas productoras de hidrocarburos#

12


13/65


igura NR 13 $aci-iento +ipo Estructural

4>OBUE DE CONOCIMIENTO $:ENE2A>IDADE7 7O42E E> COMPO2TAMIENTO DE>

:A7

Aspectos PrincipalesIntroducci6n

Para la correcta interpretación del co-porta-iento de un inu8o de gases necesario tener en cuenta algunos conceptos relati,os a este tipo deuidos# Por e8e-plo se debe recordar !ue los gases son alta-enteco-presibles y !ue el ,olu-en !ue ocupan depende de la presión a lacual se encuentran so-etidos as> tene-os !ue si la presión seincre-enta@ el ,olu-en se reduce#

Densidad

Bos gases poseen densidades relati,a-ente ba8as co-paradas con lasdel uidos de per.oración@ ra"ón por la cual cuando se produce uninu8o de gas@ este general-ente -igra hacia la supercie a una,elocidad !ue depender entre otros par-etros de la densidad dellodo de per.oración@ es decir@ -ientras -s pesado sea el lodo -enorser la ,elocidad de -igración del gas# Ba densidad de los gases es

15


14/65


di.>cil de deter-inar a priori@ sin e-bargo conociendo la co-posicióndel gas o la -e"cla de gases se puede establecer a ni,el de laboratoriola densidad de los -is-os# En general para e.ectos de clculos seutili"a un ,alor de gra,edad especica relati,a entre 0@ 3 0@D FAire U0@1H#

Mi8raci6n del :as

Cabe se7alar !ue un lodo pesado y ade-s ,iscoso a.ecta seria-entela -igración del gas y en algunos casos la anula co-pleta-ente# 'troscasos donde el gas puede per-anecer en el .ondo sin -igrar seproduce en po"os alta-ente des,iados u hori"ontales donde ocurra unaarre-etida por lo !ue debe procederse con su-o cuidado al -o-entode controlar el po"o pues al iniciar la circulación el gas se -o,errpida-ente hacia arriba eQpandi/ndose abrupta-ente lo !ue pudierapro,ocar ciertos incon,enientes durante la operación de control# Porotra parte@ se debe poner especial atención cuando se cierra el po"odespu/s de una arre-etida y no se to-an acciones para el control@ enun tie-po perentorio@ el gas puede -igrar y acu-ular presiones enalgunos casos igual a la presión de .or-ación !ue pudiera causar da7osen los e!uipos de supercie y en algunos casos@ producir o generarre,entones subterraneos#

Aspectos PrincipalesFVieneSH

2elaci6n voluenpresi6n

'tras consideraciones a tener en cuenta es !ue la relación,olu-en&presión es di.erente para cada tipo o -e"cla de gases sine-bargo@ el co-porta-iento del gas natural puede ser eQplicadoaplicando el principio de proporcionabilidad in,ersa#

Esto signica !ue si aplica el doble de presión@ el ,olu-en se reduciraproQi-ada-ente a la -itad de su ,alor original#

>e! :eneral de los :ases

+o-ando en consideración las leyes de oyle =ariotte@ Charles GayBussac y %alton@ puede eQpresarse de acuerdo a la siguiente .ór-ula

22

22

11

11

T Z

V P

T Z

V P= (I)

1


15/65


Donde ? es el ,actor de copresi-ilidad del 8as o ezcla de8ases# Cabe se7alar !ue este .actor W es el !ue -arca la di.erenciaentre lo !ue es considerado co-o 8as real o 8as ideal# As> tene-os!ue un gas con co-porta-iento ideal el ,alor de W ser sie-pre launidad FWU1H@ -ientras !ue los gases nobles Fnitrógeno@ argón@ neón@etc#H tendrn un ,alor de W di.erente a la unidad FW≠1H# Ahora bien si

to-a-os en consideración lo antes eQpresado y si ade-sdesprecia-os el e.ecto de te-peratura@ la ecuación I para gases idealespuede ser eQpresada as>

2211 V PV P = (II)

%ondeP1 V1 Presión y Volu-en 'riginalesP2 V2 Presión y Volu-en a otras condiciones#

Ca-io de Fase o de Estado de los :asesEstas transiciones o ca-bios de estado !ue pudieran eQperi-entar losgases cuando ca-bian de estado gaseoso a li!uido o ,ice,ersa estn>nti-a-ente ligados al -o,i-iento@ atracción y espacio entre las-ol/culas del gas@ de acuerdo a las condiciones de presión@te-peratura y ,olu-en !ue se apli!uen# As> por e8e-plo@ a ba8aste-peraturas el -o,i-iento de las -ol/culas se reduce y a altaspresiones o ,ol-enes reducidos@ el espacio inter-olecular dis-inuyey la atracción entre las -ol/culas se acelera produciendo ca-bios deestado en los gases@ los cuales se alcan"an a ciertas condiciones depresión@ te-peratura y ,ol-enes deno-inados por Van %er Xals

co-o puntos cr>ticos#

Aspectos Principales FVieneSH

Coportaiento del 8as en el pozo

Para todo e.ecto prctico@ eQisten tres situaciones !ue pudieranpresentarse y !ue deben ser consideradas

No se per-ite la eQpansión del gas# Ba eQpansión del gas ocurre sin control#

:e controla la eQpansión del gas#

No se perite la e;pansi6n del 8as

16


16/65


Para ilustrar este caso@ suponga-os !ue durante un ,ia8e en un po"o de10#000 pies FP,,H ocurre un inu8o de 10 bls# El hoyo est lleno con lodode 10 lpg# Asu-a igual-ente !ue la capacidad anular del hoyo es de0#06 bls&pie@ y !ue la presión de la .or-ación es de 000 lppc# :e cierrael po"o@ y se obser,a una presión en supercie de 260 lppc# Etapa )) elgas -igra hacia la supercie sin !ue se per-ita su eQpansión@ por lo

tanto el ,olu-en a 6000 sigue siendo 10 bls pero la presión del gas enel tope es de 000 lppc de acuerdo a la Bey de gases y la presión en el.ondo del po"o es de 400 lppc -ientras !ue la presión en supercieau-ente hasta 5600 lppc# Etapa ))) cuando el gas alcan"a la supercie@la burbu8a -antiene la presión de 000 lppc@ el ,olu-en sigue siendode 10 bls pero la presión en el .ondo del po"o habr au-entado hasta11#100 lppc aproQi-ada-ente#

igura NR 136

1


17/65



>a e;pansi6n del 8as ocurre sin control

Para anali"ar esta situación considere-os !ue cinco F06H barriles de gasentran al -is-o po"o descrito anterior-ente# :e decide circular laburbu8a sin cerrar el po"o# Vea-os el co-porta-iento del gas cuando laburbu8a alcan"a la -itad del recorrido hacia la supercie F6000YH a!u> el ,olu-en del gas ser aproQi-ada-ente el doble del ,olu-enoriginal es decir 10 barriles# Ba presión en supercie es la presiónat-os./rica pero la presión en el .ondo co-ien"a a dis-inuir parasituarse en aproQi-ada-ente 6100 lppc# Cuando la burbu8a alcance2600Y antes de la supercie@ su ,olu-en ser aproQi-ada-ente de 20bls y la presión en el .ondo estar alrededor de psi y -uyprobable-ente otro inu8o estar entrando al hoyo# Para el -o-entoen !ue el gas llegue a la supercie@ su ,olu-en habr alcan"ado los

1D50 bls aproQi-ada-ente# Ba presión en el .ondo es di.>cil de esti-arpero cierta-ente un nue,o inu8o se estar produciendo#

igura NR 13

1D


18/65



7e controla la e;pansi6n del 8as

Esto se logra cuando se circula una burbu8a@ -anteniendo la presión enel .ondo del po"o igual o ligera-ente superior a la presión de la.or-ación# Al aplicar una adecuada contrapresión a tra,/s delestrangulador Fcho


19/65



7olu-ilidad de los 8ases en el lodo de per,oraci6n

Esta propiedad !ue presentan los gases de per-anecer en solución conel uido de per.oración debe ser concien"uda-ente anali"ada por elpersonal responsable de la per.oración@ puesto !ue en -uchos casos laocurrencia de se,eras arre-etidas se ha debido al desconoci-iento@!ue a ,eces tiene el personal de cuadrillas y -uchos super,isores@sobre el co-porta-iento del gas en el hoyo#

Cuando ocurre una arre-etida de gas@ y sobretodo si esta es depe!ue7os ,ol-enes@ a ,eces es -uy di.>cil detectarlas en superciepuesto !ue no hay incre-ento sustancial de u8o en la l>nea de retornoni de ganancia en los tan!ues# :in e-bargo@ a -edida !ue el gas ensolución se aproQi-a a la supercie el ,olu-en de retorno au-enta@ y a,eces en .or-a tan abrupta@ !ue ter-ina por sorprender a la cuadrilla#

En -uchos casos sucede ta-bi/n !ue al detectarse un inu8o y seprocede a cerrar el po"o obser,ndose pe!ue7as di.erencias en las-agnitudes de las presiones de cierre en la tuber>a@ co-parada con laspresiones de cierre en el anular o re,estidor# Este tipo de situacionestiende a con.undir a la cuadrilla pensando !ue se trata de un inu8o deagua salada# No obstante al poco tie-po del cierre cuando se ro-pe elestado de solución del gas en el lodo@ el gas se eQpande rpida-ente yla presión anular alcan"a ,alores ele,ados# Esto ha conducido a !ue la-ayor>a de los contratistas de per.oración han 8ado co-o nor-aconsiderar a todos los inu8os co-o si .uesen arre-etidas de gas yentonces darles el trata-iento correspondiente#

inal-ente cabe destacar !ue la debida capacitación de la cuadrilla enlo concerniente al co-porta-iento del gas durante la per.oración delhoyo es una pie"a .unda-ental para responder adecuada-ente a lassituaciones de arre-etida del po"o#

19


20/65

TIPO7 DE P2E7IONE7Introducci6n

El proceso de construcción de un po"o precisa entre otros aspectos deacciones per-anentes para -antener un adecuado control de laspresiones encontradas# En este te-a se discutirn los .unda-entosteóricos de los distintos tipos de presiones@ a n de establecer pautas!ue .aciliten la co-prensión del -ecanis-o de ocurrencia de los

.enó-enos de arre-etida y re,entón#

Contenido

A continuación se -enciona el blo!ue de conoci-iento !ue con.or-aesta unidad


1# Principios bsicos de los tipos de presión 3Clculos

14


21/65


4>OBUE DE CONOCIMIENTO 1P2INCIPIO7 47ICO7 DE >O7 TIPO7 DE P2E7IN G

C>CU>O7

Presi6n

Introducci6n

En el .enó-eno de la arre-etida del po"o ocurre .unda-ental-entepor un dese!uilibrio entre los di.erentes tipos de presiones !ue estnen 8uego durante la construcción del po"o# En este blo!ue deconoci-ientos se denen cada una de ellas y su e,entual incidencia enla ocurrencia de un inu8o durante las operaciones de per.oración o

,ia8es por tuber>a#

De/nici6n

Presión es el ,alor resultante al aplicar una .uer"a sobre un readeter-inada#

igura NR 131

E;presi6n atetica

:eguida-ente la ecuación -ate-tica !ue representa el clculo depresión

A

CP =

%onde

21


22/65


P U presión F:iste-a internacional Zg3.&c-2H ó F:iste-a britnico lb3.&pulg2H#

U .uer"a aplicada Funidad de .uer"a Zg3. ó lb3.H#

A U rea especicada Funidad de supercie c-2 ó pulg2H#

22


23/65


Presi6n FVieneSH

Tipos de presiones

%urante el proceso de construcción de un po"o se pueden encontrar lostipos de presiones siguientes

Presión hidrosttica#

Presión de .or-ación#

Presión de sobrecarga#

Presión de .ractura#

Presión de circulación#

Presi6n Hidrosttica 3PH5

De/nici6n

Es la presión e8ercida por una colu-na de uido esttica de densidadL%T y de altura LhT#

igura NR 132

Conceptos -sicos

A continuación se denen algunos conceptos !ue son esenciales para

una -e8or co-prensión del e.ecto .>sico de la presión hidrosttica y surespecti,a .or-ulación -ate-tica

%ensidad#

Gradiente de Presión#

Gra,edad Espec>ca FG#E#H#

Pro.undidad ,ertical ,erdadera FP,,H#

25


24/65


Presi6n Hidrosttica FVieneSH

Densidad o Peso

Es la relación de -asa por unidad de ,olu-en# :in e-bargo@ parae.ectos prcticos los t/r-inos L-asaT y LpesoT se pueden utili"arindistinta-ente# Buego la densidad o peso de un uido de per.oracióneQpresado por e8e-plo en libras por galón FlpgH ser>a

:radiente de Presi6n

:e eQpresa co-o la ,ariación de presión por unidad de pro.undidad# %e

esta -anera se puede hablar entonces de Gradiente de presión hidrosttica#

Gradiente de presión de .or-ación#

Gradiente de presión de sobrecarga#

Gradiente de presión de .ractura#

:ravedad Espec"/ca 3:.E.5

:e eQpresa co-o el cociente entre la densidad de la sustancia y ladensidad del agua .resca o dulce# Ba eQpresión -ate-ticacorrespondiente ser>a

%#A#C

%. G#E#=

%onde

%. U densidad del uido FlpgH#

%#A# U densidad agua .resca FlpgH#

Pro,undidad vertical verdadera 3Pvv5

Pro.undidad ,ertical !ue ,a desde la supercie hasta el .ondo del po"o#En po"os direccionales esta pro.undidad se deter-ina to-ando enconsideración la pro.undidad -edida y el ngulo de inclinación delpo"o#

2


25/65


Ba co-prensión de este concepto es .unda-ental para los e.ectos delclculo de la presión hidrosttica@ anali"ando la gura#

ContinaS

26


26/65



Pro,undidad vertical verdadera 3Pvv5 FVieneSH

'bser,e-os por e8e-plo !ue el po"o LAT tiene una pro.undidad -edidade 10#000Y !ue corresponde eQacta-ente a una pro.undidad ,ertical,erdadera de 10#000# Note igual-ente !ue el e.ecto gra,itacional LgTes un ,ector ,ertical# EQa-inando el po"o LT se obser,a !ue ha sidoper.orado direccional-ente hasta una pro.undidad -edida de 11#D00Y y!ue el e.ecto gra,itacional no sigue la orientación de la trayectoria delpo"o@ sino !ue es sie-pre un ,ector ,ertical lo cual i-plica !ue paracalcular la presión hidrosttica en po"os direccionales se debe utili"ar lapro.undidad ,ertical ,erdadera !ue en este caso particular es de10#000Y#

Ecuaci6n 8eneral de la presi6n Hidrosttica

Ba .ór-ula general utili"ada para el clculo de la presión hidrosttica seeQpresa as>

P,,Q% QZ Ph B=

%onde

Ph U Presión hidrosttica Flbs&pulg2H lppc#

Z U Constante de con,ersión#

%B U %ensidad del uido de per.oración en lbs&gal FlpgH ó lbs&pie 5 FlpcH#P,#, U Pro.undidad ,ertical ,erdadera FpiesH#

En .unción de lo anterior

1# :i %B se eQpresa en libras&gal

Ph U 0@062 Q %B Q

2


27/65


P,,

2# :i %B se eQpresa en lbs&pie5

Ph U 0@009 Q %B QP,,

2D


28/65



Proporcionalidad entre Presi6n Hidrosttica 3PH5 ! susvaria-les

:e puede constatar en la ecuación general para el clculo de la presión

hidrosttica una proporcionalidad directa entre las ,ariables densidadF%BH y pro.undidad ,ertical ,erdadera FP,,H#

:> se conser,a el -is-o ,alor de la densidad del uido@ la presiónhidrosttica se incre-entar a -edida !ue se a,an"a en lapro.undi"ación del hoyo# %e igual -anera si se incre-enta la densidaddel uido@ el ,alor de la presión hidrosttica ta-bi/n au-entar#

:radiente de presi6n Hidrosttica

Es la ,ariación de la presión hidrosttica deri,ada del uido deper.oración por unidad de pro.undidad# Este ,alor se puede calcular-ediante la siguiente relación

FlppcHBFlpgHB% Q0@009 % Q0@062

P,,

Ph Gh ===

E=ercicios de clculo

E=eplo 1

Calcular el gradiente de presión hidrosttica de un uido de 12 lpg de

densidad#:olución Gh U 0@062 Q %B#

Gh U 0@062 Q 12#

Gh U 0#2lppc&pie#

E=eplo $

;n po"o ha sido per.orado hasta 12#660 pies FP,,H utili"ando un uidocuya gra,edad espec>ca es de 1@6# Calcular la presión hidrosttica en

el .ondo del po"o#:olución Ph U 0@062 Q %B Q P,,

En pri-er t/r-ino se calcular el ,alor de la densidad del uido enlbs&gal@ utili"ando el concepto de gra,edad especica#

%. U 4#55 lpg Q 1#6 U 12#6 lpg

Ahora se puede calcular la presión hidrosttica as>

24


29/65


Ph U 0@062 Q 12#6 Q 12#660#

Ph U 416D#6lppc#

ContinaS

29


30/65



E=ercicios de clculo FVieneSH

E=eplo '

:e tienen los siguientes datos de un po"o per.orado direccional-enteen el Ca-po Ceuta del Bago de =aracaibo#

Pro.undidad -edida FP-H U 1D60[# Pro.undidad ,ertical ,erdadera FP,,H U 169D0[#

%ensidad del lodo U 160 lbs&pie5#

:e re!uiere calcular la presión hidrosttica a la pro.undidad nal#

Ph U 0@009 Q %B Q P,,#

Ph U 0@009 Q 160 Q 169D0#

Ph U 1629lppc#

Presi6n de ,oraci6n 3P!5

De/nici6n

Es la presión a la cual se encuentran los uidos connados dentro delespacio poroso de una .or-ación o roca#

Esta presión es el resultado de los es.uer"os de sobrecarga e8ercidospor las capas suprayacentes a la .or-ación considerada@ tanto en la-atri" FgranosH co-o en los uidos dentro de los poros#

50


31/65


Presi6n de ,oraci6n 3P!5 FVieneSH

Clasi/caci6n

%e acuerdo con el ,alor del gradiente de presión las .or-acionespueden clasicarse en nor-ales@ anor-ales y subnor-ales#

Foraciones de presi6n noral

:on a!uellas .or-aciones cuya presión es si-ilar a la generada por unacolu-na de uido nati,o cuyo gradiente de presión ,ar>a entre 0#55lppc&pie y 0#6 lppc&pie# Este rango de ,alores puede ,ariar segn laregión y edad geológica considerada#

Es con,eniente se7alar !ue en "onas geológicas nor-al-entepresuri"adas@ el es.uer"o de sobrecarga es absorbido principal-entepor los granos de la -atri" rocosa@ lo !ue hace !ue a -edida !ue la

sobrecarga au-enta@ los uidos dentro de los poros se -ue,anlibre-ente y el espacio poroso se reduce debido a la co-pactacióngenerada#

Foraciones de presi6n anoral

:on a!uellas .or-aciones con gradiente de presión superiores a 0#6lppc&pie# Esto en general ocurre cuando debido a -o,i-ientostectónicos o algn otro .enó-eno geológico el -o,i-iento de losuidos a tra,/s de los poros se ,e restringido o co-pleta-ente

interru-pido@ lo cual produce una presuri"ación anor-al de estosuidos debido !ue el es.uer"o de sobrecarga es soportado en -ayorproporción por los uidos porales !ue por los granos de la -atri"rocosa#

'curre ta-bi/n en nu-erosas cuencas sedi-entarias del -undo !ue.or-aciones pro.undas con presiones de poros considerados nor-ales@son despla"adas hacia arriba por e.ecto de -ecanis-os geológicos@

51


32/65


conser,ando su presión de poro original con,irti/ndose as> en.or-aciones con gradientes superiores a 0#6 lppc&pie@ debido a !ueahora se encuentran a -enor distancia de la supercie#

52


33/65



Foraciones de presi6n su-noral

:i el ,alor del gradiente de presión de una deter-inada .or-ación caepor deba8o del gradiente del agua .resca es decir in.erior a 0#55lppc&pie@ se estar en presencia de una "ona de presión subnor-al#

Este .enó-eno puede ocurrir principal-ente debido a !ue por algunara"ón el es.uer"o de sobrecarga se haga prctica-ente nulo# +a-bi/nla depletación de los uidos originales de la .or-ación por e.ectos dee,aporación y dilución puede generar gradientes subnor-ales#

Conversi6n de Presi6n de Foraci6n a Densidad de >odoE)uivalente

E=eplo de Clculo%atos

Py D60 lppc#

P,, 4960 pies#

Anlisis

Para balancear esta presión de .or-ación a la pro.undidad indicadadebe asu-irse !ue a esa pro.undidad la presión hidrosttica es igual ala presión de .or-ación@ es decir

Ph U Py U 0@062 Q ρ Q P,, Entonces

vv xP

Py

052,0= ρ inal-ente

lpg x

20,108950052,0

4750== ρ

2elaci6n entre voluen altura ! presi6n en el ,ondo

Para un deter-inado ,olu-en de lodo de densidad conocida@ se puede

establecer una relación -ate-tica para calcular la altura !ue /ste,olu-en alcan"a dentro de una tuber>a y&o hueco abierto#

As> tene-os !ue@

)/(

)(

pieblsCv

blsVol h = %onde

55


34/65



2elaci6n entre voluen altura ! presi6n en el ,ondo

h altura del uido en la tuber>a u hoyo abierto FpiesH#

Vol# ,olu-en de uido FblsH#

C, capacidad ,olu-/trica de la tuber>a u hoyo abierto Fbls&pieH

En consecuencia@ se puede concluir !ue a -enor di-etro interno detuber>a@ la altura alcan"ada por un deter-inado ,olu-en de uido ser-ayor y por ende@ la presión hidrosttica e8ercida en el .ondo ta-bi/nser -ayor a la e8ercida por el -is-o ,olu-en de uido en el .ondo deun tubo de -ayor di-etro interno a condición de !ue la densidad deluido sea la -is-a en a-bos casos#

Ejemplo:

Calcular la presión hidrostática ejercida en el fondo de la tubería, en lossiguientes casos:

5

Ph

6T Q 11@60 lbs&pie

Caso 1

hU160@1 \

VolU50 bls

C,U0@0202 bls&pie

psi Ph

x x Ph

xhx Ph

34,965

5,1214,1485052,0

052,0

=

=

= ρ

Ph

Caso 2

hU D22@49[

VolU50 bls

C,U0@016 bls&pie

psi Ph

x x Ph

xhx Ph

87,469

5,1289,722052,0

052,0

=

=

= ρ


35/65



Técnicas de detecci6n de presiones anorales

Ba presencia de .or-aciones con gradientes de presión anor-alesconstituye un ele-ento !ue a.ecta directa-ente el proceso deconstrucción de un po"o petrolero para tal n se clasican las t/cnicasde detección e indicadores de presiones anor-ales@ ba8o la perspecti,ade antes@ durante y despu/s del -encionado proceso#

:radiente de Presi6n de Foraci6n

Este par-etro representa la ,ariación de la presión de .or-ación FPyHcon respecto a la pro.undidad# Buego la eQpresión -ate-tica para elclculo del -is-o ser>a

Pvv

PyG Py = Flppc&pieH

%onde la presión FPyH puede ser obtenida a tra,/s de -edicionesdirectas con herra-ientas F(+H registros especiales y -uchas ,ecescon -edidas indirectas cuando ocurre una arre-etida#

Proceso de construcci6n del

pozo

Técnicas de detecci6n

Antes de la construcción delpo"o

• Anlisis e interpretación dedatos s>-icos y uso decorrelaciones e-p>ricas#

%urante la construcción delpo"o

• (egistros de tasas depenetración ,s# Pro.undidad#

• +/cnica del eQponente LdT ydel eQponente LdT corregidoFdcH#

• +/cnica basada en elprocesa-iento de datos desalinidad@ te-peratura ydensidad del uido deper.oración#

• (egistro de densidad delutita ,s# Pro.undidad#

56

DT Q 1D lbs&pie


36/65


%espu/s de la construcción delpo"o

• =/todo basado en laporosidad de las lutitas#

• ;so del registro sónico y lascorrelaciones de *ott-an y ohnson@ Eaton@ y =atheOs y

Zelly#• ;so de los registros deresisti,idad y conducti,idad ycorrelaciones e-p>ricas#

5


37/65


Presi6n de so-recar8a

De/nici6n

Es la presión deri,ada del es.uer"o co-binado del peso de la -atri"rocosa suprayacente y de los uidos contenidos en el ,olu-en porosode la -is-a actuando sobre un estrato particular# Ba e,aluación eQactade la -agnitud de este par-etro es una tarea co-plicada debido a laco-ple8idad de la litolog>a y naturale"a de los di.erentes uidospresentes en el interior de la corte"a terrestre#

No obstante esto@ para la -ayor>a de las cuencas sedi-entariasproductoras de hidrocarburos en el -undo@ se han establecido ,aloresde gradiente de sobrecarga !ue ,ar>an entre 0#D y 1#06 lppc&pie y !uehan sido ,ericados posterior-ente en .or-a indirecta al reali"artraba8os de .ractura-iento hidrulico en dichas "onas# Cabe se7alarigual-ente !ue para e.ectos prcticos@ general-ente se asu-e un,alor de 1#00 lppc&pie#

Ecuaci6n 8eneral

Ba eQpresión -ate-tica para e,aluar la -agnitud de la presión desobrecarga es

1

. h-hH3F1 Psc

δ φ δ φ ××+×=

%ondePsc U Presión de sobrecarga Flppc&pieH#φ U Porosidad de -atri" F.racciónH#

hU espesor FpiesH#δ- U %ensidad de -atri" rocosa Flbs&pie5H#

δ. U %ensidad de uidos Flbs&pie5H#

:radiente de presi6n de so-recar8a

Es la ,ariación de la presión de sobrecarga por unidad de pro.undidad#

5D


38/65


P,,

Psc Gsc =

54


39/65


Presi6n de ,ractura 3P,5

De/nici6n

Es la -Qi-a resistencia en t/r-inos de presión !ue eQhibe una.or-ación cuando se le inyecta un uido para inducir una .ractura en la-is-a#

2elaci6n entre presi6n de ,ractura ! presi6n de so-recar8a

En un -odelo geológico -ate-tico sencillo se puede establecer !uepara !ue ocurra la .ractura de la .or-ación@ durante un proceso deesti-ulación -ecnica la presión del uido hidrulico inyectado@ debe,encer o le,antar la presión del yaci-iento -s el ,alor de presióngenerado por el co-ponente hori"ontal de la presión de sobrecarga#

:radiente de presi6n de ,ractura

Es la ,ariación de la presión de .ractura por unidad de pro.undidad#

( )lppc&pieP,,

P. G.rac =

Presi6n de circulaci6n

De/nici6n

Es la presión de bo-beo necesaria para poner en -o,i-iento el uidode per.oración@ ,enciendo la resistencia generada por la .ricción entreel uido y las paredes del circuito de circulación#

En la prctica este ,alor se puede leer en el -anó-etro del tubo,ertical o Lstand pipeT y corresponde a la su-atoria de las ca>das depresión !ue ocurren en ConeQiones y E!uipos de supercie@ :arta deper.oración@ =echa y Espacio anular#

Densidad E)uivalente de Circulaci6n

Esto se reere al incre-ento de presión !ue se e8erce en el .ondo delpo"o debido a las p/rdidas de presión por .ricción !ue se generan en elespacio anular cuando se circula el uido de per.oración#=ate-tica-ente esta densidad e!ui,alente de circulación se puedeeQpresar -ediante la siguiente ecuación

59


40/65


vv

a

xP

P DEC

052,0

∆+= ρ

0


41/65


Presi6n de circulaci6n FVieneSH

Densidad E)uivalente de Circulaci6n FVieneSH

%onde

%EC %ensidad E!ui,alente de Circulación Flbs&galH#ρ %ensidad 'riginal del Bodo

∆Pa P/rdida de Presión en el Anular#

P,, Pro.undidad Vertical Verdadera#

E=eplo de Clculo

%atos

%ensidad del Bodo 12#6 lpg

Pro.undidad Vertical Verdadera 10600 pies

P/rdida de Presión Anular 160 lppc

Buego tene-oslpg

x DEC 77,12

10500052,0

1505.12 =+=

Esto signica !ue -ientras el uido se -antenga en circulación@ en el.ondo se estar e8erciendo una presión hidrosttica adicional de 160lppc cuyo e.ecto desaparecer cuando se apague la bo-ba# Por lo tantodeben to-arse las precauciones necesarias para e,itar un inu8o#

Presiones de 7uper/cie

Co-o su enunciado lo indica son las presiones !ue ocurren a ni,el o-uy cerca de la supercie cuando se construye un po"o@ por e8e-plolas presiones !ue desarrolla las bo-bas de lodo cuando el uido decirculación es circulado a tra,/s de la sarta de per.oración# 'troe8e-plo de presión de supercie son las presiones le>das en los-anó-etros de la tuber>a de per.oración y del re,estidor o del espacioanular cuando ocurre una arre-etida y el po"o es cerrado#

+a-bi/n se consideran presiones superciales las presionesdesarrolladas cerca de la supercie por un inu8o de gas# Estaspresiones@ sobre todo las anulares@ deben -ane8arse con su-o cuidadopues dependiendo del ta-a7o o ,olu-en del inu8o pudiera superarseel gradiente de .ractura de la .or-ación con la consecuente p/rdida depresión *idrosttica !ue ter-inar>a en un re,entón subterrneo@ esto sila .ractura ocurre a ni,el del lti-o re,estidor instalado#

1


42/65


Presi6n de circulaci6n FVieneSH

Presiones Entrapadas

Este tipo de presiones se dene co-o la cantidad o -agnitud depresión supercial en eQceso con respecto a la presión necesaria parabalancear la presión de .or-ación# Este eQceso puede generarse pordi.erentes ra"ones@ por e8e-plo -ane8o inadecuado del gas -igrando@-al -ane8o e interpretación de las lecturas de los -anó-etros cuandose arranca la bo-ba en una operación de control#

;na .or-a de eli-inar estas presiones entra-padas podr>a hacersesiguiendo el siguiente procedi-iento

1# %e8ar !ue las presiones de cierre en la tuber>a y en el casing seestabilicen y to-ar nota#

2# Abrir el cho!ue hasta lograr una reducción en la presión de cierreanular de -s o -enos 100 lppc#

5# Cerrar el cho!ue co-pleta-ente y esperar hasta ,ericar !ue lapresión de cierre de la tuber>a dis-inuye y se estabili"a 100 psipor deba8o#

# (epetir las etapas 2 y 5#

6# :i la presión de cierre en la tuber>a per-anece estable o trata deincre-entarse@ esto signica !ue las presiones entra-padas hansido eli-inadas por lo tanto no se debe continuar con elprocedi-iento de purga pues esto e!ui,aldr>a a un inu8o

adicional#

2elaci6n entre presiones

Descripci6n

%urante el proceso de construcción de un po"o@ entran en 8uego uncon8unto de ,ariables entre las !ue destacan la presión hidrosttica@ lapresión de poros o de .or-ación y la presión de .ractura# ;n cabalconoci-iento de la relación !ue debe eQistir entre estas ,ariables@ es

de ,ital i-portancia para construir el po"o en condiciones seguras y sinda7o a la .or-ación#

Para lograr este ob8eti,o@ se re!uiere -antener en todo -o-ento

Ph ] Py Ba presión hidrosttica debe ser sie-pre -ayor !ue lapresión de poros a n de e,itar !ue se produ"ca una entrada deuidos de la .or-ación hacia el hoyo#

2


43/65


2elaci6n entre presiones FVieneSH

Descripci6n FVieneSH

Ph ^ P. Ba presión hidrosttica se debe -antener sie-pre -enor

a la presión de .ractura de la .or-ación@ e,itndose as> e,entualesp/rdidas de uido de per.oración#

Di,erencial de presi6n 3

P5

Descripci6n

Es la di.erencia entre presión hidrosttica y presión de .or-ación esdecir

∆P = Ph - Py

En este caso este di.erencial es positi,o y aun!ue no eQiste un criteriouni,ersal para establecer la -agnitud de este di.erencial de presión lanor-a AP) FA-erican Petroleu- )nstituteH al respecto@ reco-ienda un∆P en t/r-inos de densidad de lodo e!ui,alente de 0#2 a 0#6 lpg#

Por otra parte es con,eniente puntuali"ar !ue ,alores altos desobrebalance pueden deri,ar en situaciones proble-ticas tales co-op/rdida de circulación@ atasca-iento di.erencial y con un i-pacto-enor en las operaciones@ la dis-inución de la tasa de penetración#

)gual-ente se puede deducir !ue si la presión de la .or-ación es -ayor!ue la presión hidrosttica entonces ∆p es negati,o y estare-os enpresencia de un inu8o#

5


44/65


Arreetida ! revent6n

Arreetida

Es un u8o de uidos desde la .or-ación hacia el hoyo@ debido a !uepor alguna ra"ón la presión hidrosttica en el po"o en construcción sehi"o -enor a la presión de poros# Ba arre-etida es un .enó-enocontrolable#

2event6nEs un u8o de uidos desde el interior del po"o hacia la supercie en.or-a incontrolable#


45/65

F>UIDO7 DE

PE2FO2ACINIntroducci6n

:e inicia .or-al-ente con la aparición de la per.oración rotatoria en1460# :e utili"ó agua co-o %P#

En 144 un Nortea-ericano recibió una patente para per.orar usandolodo@ el cual consist>a de Arcilla@ ibra@ Granos y Ce-ento# %espu/s de

ese a7o@ el uso de arcillas se hi"o co-n# ;sado para li-pie"a del hoyoy construcción de re,o!ues#

Ba necesidad de per.orar po"os en a-bientes geológicos cada ,e" -shostiles ha originado la di,ersicación de los %P !ue eQistenactual-ente#

Contenido

A continuación se -enciona el blo!ue de conoci-iento !ue con.or-aesta unidad


1# Aspectos Principales 56


46/65


4>OBUE DE CONOCIMIENTO 1A7PECTO7 P2INCIPA>E7

Fluido o >odo de Per,oraci6n

De/nici6n

Es un uido circulante@ a base agua ó aceite@ cuyas propiedades hansido -odicadas y controladas por sólidos y l>!uidos@ co-erciales y&onati,os@ !ue pueden encontrarse disueltos o suspendidos#

;sado principal-ente para eQtraer los recortes de la -echa hacia lasupercie@ ade-s de otras .unciones@ durante las operaciones deper.oración de un po"o#

Funciones

Bas .unciones del %P describen las tareas !ue el -is-o@ es capa" dedesarrollar# Ba i-portancia de cada una@ esta condicionada por lasoperaciones@ !ue para el -o-ento@ se est/n reali"ando# Estas.unciones son

1# Conducir los cortes desde el .ondo del hoyo a la supercie#

2# :oporte de las paredes del hoyo#

5# Control de presiones subsuperciales## =ediante el e.ecto de otación soportar parte del peso de los

tubulares#

6# En.riar la -echa y lubricar la sarta#

# Protección de las or-aciones Productoras#

D# +rans-itir potencia hidrulica y li-piar la -echa#

4# :uspender los cortes cuando se interru-pe la circulación#

9# +rans-itir in.or-ación desde el po"o F-uestras de cortes@ registros

el/ctricosH#10# EQisten otras .unciones del uido de per.oración@

catalogadas co-o -enores@ en su -ayor>a@ relacionadas con lapre,ención de proble-as operacionales#


47/65


Fluido o >odo de Per,oraci6n FVieneSH

Tipos ! Coposici6n

Bos tipos de uidos de per.oración se clasican@ de acuerdo a sunaturale"a@ en

luidos de Per.oración en ase Agua#

luidos de Per.oración en ase Agua FJu>-ica-ente +ratadosH#

luidos de Per.oración en ase Aceite#

luidos de Per.oración :int/ticos#

Fluidos de Per,oraci6n en -ase a8ua

%entro de este tipo de uidos tene-os

F>UIDO DE A22ANBUE O INICIO 7PUD MUD ;sados paraco-en"ar la per.oración del po"o# Contiene arcilla co-ercial para

incre-entar ,iscosidad y construir re,o!ue# :u utili"ación sereali"a principal-ente cuando la .or-ación a per.orar esta-ayor-ente co-puesta por arenas inconsolidadas y gra,a# :epuede con,ertir a otro siste-a -ediante la adición de productos!u>-icos#

F>UIDO7 NATU2A>E7 F>UIDO7 NATI0O7 :e deno-inan as> cuando la per.oración se inicia con agua y la .or-ación a per.orar

D

FLUIDO BASE

NEUMÁTICOS AGUA ACEITE SINTÉTICOS

GAS SECO

NIEBLA

ESPUMA

AIRE

NATURAL

DE INICIO(SPUD MUD)

QUÍMICAMENTETRATADOS

CRUDO

DIESEL

MINERAL

1era GeneracinEster, Polialfaoleofina!

Ace"a#! É"er

$%a Generacin

Alquilbenceno Lineal

Alfaoleofinas Lineales

Olefinas Internas

Parafinas Lineales


48/65


aporta cantidades signicati,as de arcillas reacti,as@ conri/ndolepropiedades aceptables# Algo de bentonita y pe!ue7ascantidades de !u>-ica pueden ser usados para pro,eer calidad alre,o!ue y pre,enir proble-as en el hoyo#

4


49/65



Fluidos de Per,oraci6n en -ase a8ua 3Bu"icaente Tratados5

)ndependiente-ente del no-bre !ue se le asignen@ usual-entecontienen todos ó algunos de los siguientes co-puestos arcillas@!u>-icos solubles Fincluyendo salesH@ un aditi,o para control de p*@ unoó -as pol>-eros orgnicos@ sur.actante y desoculante# En estacategor>a entran los deno-inados )nhibiti,os@ %ispersos y No %ispersos#Este tipo de uidos tiene la siguiente clasicación

>I:E2AMENTE T2ATADO7 :on usual-ente no densicados yson usados se esperan proble-as -enores en el hoyo# :ee-plean en hoyos superciales y hoyos de producción deyaci-ientos so-eros# E8e-plo :iste-as Gel PAC@ Agua Go-a_ntica#

A>TAMENTE T2ATADO7 General-ente son densicados Fbarita@he-atita@ Carbonato de calcioH y contienen signicati,asconcentraciones de productos !u>-icos y arcilla co-ercial en su.or-ulación para -antener control estricto de la reolog>a@ perdidade ltrado@ densidad e inhibición de arcillas y lutitas# Bosproductos !u>-icos utili"ados pueden ser los considerados co-ocon,encionales@ co-o el lignosul.onato@ lignito@ tanino@ as.alto@cal@ ZCl@ etc# ó especiali"ados co-o co-ple8o de alu-inio@ glicolesy a-inas#

F>UIDO7 DE 4AO7 7>IDO7 luidos no densicados con-enos de ` de sólidos@ no deben contener -as de 5` ,&, de

sólidos totales de arcillas y eQhibir una relación sólidos per.oradosa bentonita@ no -enor de 21# :on costosos de -antener debido ala necesidad de -antener los sólidos ba8os# Bos principalesproductos !ue se utili"an en sus .or-ulaciones son bentonitas dealto rendi-iento@ bentonita sódica con,encional@ entendedores debentonita@ al-idones@ go-a Qntica@ ZCl y algunas ,eces P*PA#

F>UIDO7 PO>IMJ2ICO7 :e caracteri"an por su ba8o contenidode arcilla co-ercial@ pueden ser densicados y por la utili"aciónde uno o ,arios pol>-eros@ ya sea para inhibir arcillasFencapsulaciónH@ controlar propiedades de acarreo y&o propiedades

de ltración# El agua a utili"ar en su preparación puede ser .resca@de -ar y sal-ueras# Bos siste-as Viscoelsticos y P*PA sone8e-plos clsicos de esta categor>a#

EMU>7IONE7 DI2ECTA7 Consiste de una e-ulsión estable deaceite en agua@ -ediante la acción de uno o -s sur.actantes@para obtener una densidad ->ni-a de D@5 lb#&gal# son utili"adostanto co-o uidos de per.oración co-o uidos de ter-inación enyaci-ientos de ba8a presión# El control de las propiedades

9


50/65


(eológicas y de ltrado se reali"a con productos con,encionalesco-o go-a Qntica@ PAC y Al-idones# Ba inhibición de arcillas eslograda -ediante la incorporación de sales de cloruro@ .or-iatos@glicoles@ a-inas o co-binaciones de estos productos# ;tili"andoe!uipos especiales y agentes espu-antes pueden ser aireadospara obtener densidades -enores a D@5 lb#&gal#

ContinaS

60


51/65



Fluidos de Per,oraci6n en -ase a8ua 3Bu"icaente Tratados5FVieneSH

7I7TEMA7 DE F>UIDO A:UA DE MA2 El agua de -ar es a-enudo usada para la .or-ulación y -anteni-iento de lodos deper.oración en operaciones costa a.uera@ principal-ente debido asu disponibilidad y caracter>sticas inhibiti,as#

El proceso de hidratación@ hincha-iento y dispersión de arcillas ylutitas reacti,as@ es -ini-i"ado por el NaCl@ Ca y =gcontenidos en el agua de -ar# Estas propiedades inhibiti,as sonparticular-ente tiles cuando se dise7a un siste-a de lodo deba8o p*@ no disperso# Pero@ para un siste-a disperso@ hacen -sdi.>cil y costoso su -ane8o y -anteni-iento#

Bos productos !ue co-n-ente se utili"an para .or-ular uidos abase agua de -ar son Atapulgita@ entonita prehidratada@ C=CFcarboQi-etil celulosaH@ al-idón tratado@ soda custica@ soda [email protected]@ lignito@ tanino@ P*PA@ y antiespu-ante#

Ta-la Coposici6n T"pica del A8ua de Mar

Coponente M8>

:odio 10#00

Potasio 5D6

=agnesio 1#2D0

Calcio 10

Cloruros 14#9D0

:ul.atos 2#D20

%ioQido de Carbono 90

%ensidad ] 4#6 lbs# & gal#

7I7TEMA7 DE F>UIDO 7ATU2ADO CON 7A> )nicial-ente suuso estaba li-itado a operaciones de per.oración de .or-aciones

salinas y de Oor


52/65


custica@ al-idones tratados@ taninos@ lignosul.onatos y di,ersospol>-eros para .unciones -uy especicas#

ContinaS

62


53/65



Fluidos de Per,oraci6n en -ase a8ua 3Bu"icaente Tratados5FVieneSH

7I7TEMA7 DE F>UIDO DE A>TO 2ENDIMIENTO 3


54/65


EMU>7IN IN0E27A :e deno-ina de esta -anera debido a !uese e-ulsiona agua en aceite# :u uso principal es co-oestabili"ador de lutitas en a-bientes se,eros# ;tili"a la t/cnica deControl de Acti,idad del Agua -ediante el .enó-eno deno-inado's-osis#

6


55/65



Fluidos de Per,oraci6n de 4ase 7intética

:on una relati,a-ente nue,a clase de uidos de per.oración@desarrollados para co-binar las ,enta8as t/cnicas de los uidos en aseAceite con la ba8a persistencia y toQicidad de los uidos en ase Agua#En los sint/ticos la .ase li!uida continua es un co-puesto orgnicosint/tico -uy bien caracteri"ado@ producido por reacción de -aterias!u>-icas espec>cas y puricadas@ por lo !ue son t>pica-ente libres dehidrocarburos aro-ticos polic>clicos#

:on .or-ulados y -ane8ados de -anera si-ilar a los uidos en baseaceite de e-ulsión in,ersa# A pesar de !ue ta-bi/n son reciclables@ sualto costo inicial y de -anteni-iento@ solo se 8ustica en per.oracionesdentro de reas a-biental-ente sensibles@ tales co-o per.oracionescosta a.uera@ par!ues nacionales@ estuarios@ pantanos@ etc#

Coposici6n de los Fluidos de Per,oraci6n

66

COMPONENTESBÁSICOS

LÍQUIDOS S&LIDOSADITI'OSQUÍMICOS


56/65



Tipos de 76lidos

Tipos de >")uidos

6

S&LIDOS

INERTES REACTI'OS

MATERIAL DENSIFICANTE

S&LIDOSPERFORADOS

ARCILLACOMERCIAL

ARCILLASPERFORADAS

ADITI'OS

Galena

Hematita

Tetraoxio !an"aneso

#arita

$arbonato $alcio

$aolinita

$lorita

Al"unas Ilitas

Limo

Arena

#entonitas

Ata%ul"itas

&e%iolitas

Hectoritas

Esm'ctitas

Al"unas Ilitas

$a%as !ixtas

Ael"a(antes

Pro)eer *eolo"+a

Inhibiores Arcillas

Estabili(antes Lutitas

$ontrol iltrao, etc

LÍQUIDOS

AGUA ACEITE SINTÉTICOS ADITI'OS

FrecaDe Mar

Sa#*eraSa#+,reMe-c#a

Cr*%+Diee#Minera#

1era Generacin

E"er! P+#ia#.a+#e+.ina!

Ace"a#! É"er

$%a Generacin

A#.a+#e+.ina Linea#e

O#e.ina In"erna

Para.ina Linea#e

S*r.ac"an"eC+n"r+#

Arci##a/L*"i"aL*,rican"e

In0i,i%+re C+rr+in

Bac"erici%a! e"c

S&LIDOS

INERTES REACTI'OS

MATERIAL DENSIFICANTE

S&LIDOSPERFORADOS

ARCILLACOMERCIAL

ARCILLASPERFORADAS

ADITI'OS

Galena

Hematita

Tetraoxio !an"aneso

#arita

$arbonato $alcio

$aolinita

$lorita

Al"unas Ilitas

Limo

Arena

#entonitas

Ata%ul"itas&e%iolitas

Hectoritas

Esm'ctitas

Al"unas Ilitas

$a%as !ixtas

Ael"a(antes

Pro)eer *eolo"+a

Inhibiores Arcillas

Estabili(antes Lutitas

$ontrol iltrao, etc


57/65



0olLenes de los Tan)ues de >odo

Tanue !ectangular:

bls

pie pies LxhxP blsV

3

615,5

)()( =

bls

pie x

pies xh x pies DblsV 3

2

615,54

)(1416,3)()( =

%ondeV : Volumen del tanue "bls#

$ : $ongitud "pies#

h : %ltura "pies#

P : Profundidad "pies#

2eolo8"a de los Fluidos de Per,oraci6n

Es la ciencia !ue se encarga del estudio de la de.or-ación y del u8o delos -ateriales# Pro,ee un -edio de e,aluar las propiedades de u8o deun uido de per.oración@ deter-inando la e.ecti,idad con !ue lle,a acabo las .unciones !ue debe cu-plir#

Ba reolog>a se estudia en los uidos de per.oración por!ue estaasociada y per-ite deter-inar y controlar

Capacidad de li-pie"a del hoyo#

Propiedades de :uspensión#

Ca>das de presión en el siste-a de circulación#

Presiones de surgencia#

+rata-ientos del luido#

6D

Tanue Cilíndrico

D

>

P

H

%ondeV : Volumen del tanue "bls#

& : &iámetro "pies#

h : %ltura "pies#


58/65



Propiedades -sicas de los Fluidos de Per,oraci6n

A continuación se presentan propiedades bsicas de los luidos dePer.oración

Densidad del lodo :e reere al peso por unidad de ,olu-en yesta eQpresada en libras por galón@ libras por pie cbico@ etc# Badensidad del lodo debe ser suciente para contener el uido de la.or-ación@ pero no de-asiado alta co-o para .racturarla#

'alan(a Con)encional para pesar el lodo*

Para LpesarT u obtener la densidad del lodo se usan dosdispositi,os@ uno es la balan"a de lodo con,encional -ostrada enla grca cuyo uso es el -s di.undido en la industria petrolerapero cuyas lecturas no son tan precisas a las obtenidas con labalan"a presuri"ada@ la cual logra eli-inar el aire o gas contenidoen la -uestra de lodo !ue se anali"a@ sin e-bargo su uso no estan eQpandido y se utili"a en a!uellos casos donde el clientere!uiera un alto grado de precisión en las lecturas de la densidaddel lodo#

Procediiento de edici6n 4alanza Convencional

)nstalar el instru-ento en una supercie co-pleta-enteni,elada#

Bi-piar y secar el recipiente y luego llenarlo con el uido a serpesado#

64

'alan(a de $odo

Presuri(ada

o-baPresuri"ado

ra

Vl,ulaChe<

=uestra deBodo

+apa:ellante


59/65


Colocar la tapa en en,ase@ presione sua,e-ente y luegoapli!ue un -o,i-iento giratorio a la tapa hasta obser,ar !ueparte del lodo sale por el oricio de la tapa#

%esplace el cursor y realice la -edida#

69


60/65



Propiedades -sicas de los Fluidos de Per,oraci6n

Procediiento de edici6n 4alanza presurizada

Colo!ue el instru-ento en una supercie ni,elada#

Blene la bo-ba del instru-ento con lodo presionando en elpistón hasta llenar el recipiente co-pleta-ente y !ue no sepueda a7adir -s lodo#

Bi-pie cuidadosa-ente todos los restos de lodo alrededor delrecipiente y otras partes del instru-ento#

)nstale el cursor en el apoyo -o,i/ndolo a lo largo del bra"ograduado hasta lograr el balance entre el recipiente y el bra"o#

Ba densidad del lodo se puede leer en la parte i"!uierda delcursor#

%espu/s de reali"ar la -edición@ li-pie cuidadosa-ente todaslas partes del recipiente#

0iscosidad Plstica Es la resistencia al u8o causada por.ricción -ecnica# :e ,e a.ectada por el ta-a7o y .or-a de laspart>culas@ la concentración de sólidos y la ,iscosidad de la .aseuida#

Punto Cedente Es la resistencia al u8o causada por las .uer"asde atracción entre part>culas sólidas del lodo# Es consecuencia delas cargas el/ctricas sobre la supercie de las part>culas dispersasen la .ase uida#

2esistencia :el uer"a ->ni-a de tensión de corte necesariapara producir un desli"a-iento en un uido@ despu/s !ue este haestado en reposos por un periodo deter-inado de tie-po#

0


61/65


Viscosímetro !otacional para medidas reológicas*

1


62/65



Coentario

+o-ando en consideración !ue los geles y el punto cedente sonresponsables de la li-pie"a del hoyo se debe ser especial-entecuidadoso en -antener estos ,alores en los rangos ópti-os deoperación@ para el tipo de lodo@ al -o-ento de reali"ar operaciones dedilución o de incre-ento de peso del lodo@ puesto !ue un descuido eneste sentido podr>an traer proble-as deri,ados de las presiones desurgencia y suabeo@ sobre todo cuando estos ,alores se sitan porenci-a del -Qi-o del rango per-itido# Por otra parte ,alores altos de,iscosidad plstica y punto cedente durante las operaciones de controlpueden deri,ar en un incre-ento de la densidad e!ui,alente decirculación F%ECH au-entando la potencialidad de una perdida decirculación !ue co-plicar>a indudable-ente las operaciones de control#

Pérdida o ca"das de presi6n en el sistea de circulaci6n

;na ,e" !ue el lodo sale de la bo-ba para recorrer el circuito decirculación@ tal co-o se -uestra en la gura@ el -is-o ,a perdiendopresión en cada una de las secciones !ue atra,iesa@ desde la superciehasta regresar nue,a-ente al tubo de descarga# Estas ca>das depresión ocurren debido a la .ricción entre el lodo y las paredes de losconductos !ue atra,iesa el di-etro y longitud de estos conductos y elcaudal de descarga de la bo-ba# )gual-ente se debe destacar !ue la

2


63/65


densidad y la ,iscosidad a.ectan las ca>das de presión en el siste-a decirculación@ as> tene-os !ue si la densidad au-enta ta-bi/n seincre-entar la ca>da de presión por este e.ecto# Por lo tanto@ si la,iscosidad del uido au-enta esto producir un incre-ento en lasca>das de presión en el circuito de circulación#

5


64/65



Clasi/caci6n reol68ica de los Fluidos de Per,oraci6n

Entre los cuales eQisten

Fluidos Netonianos (elación lineal entre el es.uer"o de corteFshear stressH y la tasa de corte Fshear rateH aplicada# :e ilustraco-o una l>nea recta !ue pasa por el origen F0@ 0H# Ba ,iscosidades el nico par-etro necesario para denir su co-porta-iento#E8e-plos Agua@ Alcohol@ Aceites Fdiesel@ -ineral y sint/ticoH@ -uypocos uidos de per.oración#

Fluidos NoGNetoniano 6 Plstico de 4in8Ha No eQhibenrelación lineal entre el es.uer"o de corte Fshear stressH y la tasa decorte Fshear rateH aplicada# (e!uieren de un deter-inado es.uer"ode corte para iniciar u8o Ba ,iscosidad del uido depende de la

tasa de corte# E8e-plo Ba -ayor>a de los uidos de per.oración#

Modelos 2eol68icos

Es un =odelo =ate-tico !ue describe el co-porta-iento de u8o deun uido eQpresando una relación -ate-tica entre la Velocidad ó +asade Corte y el Es.uer"o de Corte#

En esta sección@ estudiare-os el =odelo Plstico de ingha- y =odelode Bey EQponencial FPoOer BaOH#


65/65



Modelo Plstico de 4in8Ha

Ba relación Es.uer"o de Corte & Punto Cedente para el =odelo Plsticode ingha- es dada por

τ U τ0 p donde

τ U Es.uer"o de Corte

τ0 U Punto Cedente

p U Viscosidad Plstica

U +asa de Corte

Modelo de >e! E;ponencial

Ba eQpresión -ate-tica !ue dene la relación es.uer"o de corte ,s#,elocidad de corte es

. n

%onde

τ Es.uer"o de corte F%inas & c-2H#

< ndice de Consistencia F%inas3seg & c-2H#γ Velocidad de Corte Fseg31H#

n ndice de Co-porta-iento#

Factores )ue a,ectan la 2eolo8"a

Ba reolog>a de los uidos de per.oración se ,e a.ectada por late-peratura@ presión y tie-po#

;n au-ento en la te-peratura del uido conlle,a a la dis-inución de la,iscosidad@ -ientras !ue el tie-po inuye directa-ente en la

propiedad de gel del lodo# Ba presión poco a.ecta a las propiedadesreológicas del uido de per.oración#

control de pozos teoria de presiones final udabol

Documents