criterio de tiffin, conpletaciones en pozos horizon tales

5/13/2018 Criterio de Tiffin, Conpletaciones en Pozos Horizon Tales - slidepdf.com

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7.- CRITERIOS DE SELECCIÓN DE GRAVAS Y REJILLAS DE TIFFIN, KING,

LARESE Y BRITT.

Estos criterios se basan solamente en el tamaño de los granos de la arena

de formación. No pretenden determinar cuando un yacimiento podría fallar. Las

guías están ahí para el caso cuando el yacimiento fallase durante su vida

productiva y se pudiera necesitar algún tipo de control de arena. Enfatizan en

las formaciones que contienen grandes cantidades de finos; donde estos

puedan contribuir a daños en la formación muy altos y reducir la capacidad de

producción con métodos de control tradicionales.

Los diseños de completación actuales de empaques con grava generalmente

hacen un buen trabajo al prevenir la invasión de arena de formación con

yacimientos que tienen un patrón de distribución “normal”, aunque los

problemas pudieran retardarse si las tasas de flujo pudieran incrementarse y

reducirse los costos con completaciones de rejilla solamente.

Para arenas con distribuciones que apuntan hacia más finas y/o donde

predominan grandes cantidades de finos, los daños de las completaciones

tradicionales de empaque con grava y de rejilla llegan a ser grandes y

ocasionar averías graves.

Aunque se establece que la completación de empaque con grava es un

buen mecanismo, la cantidad de deterioro vista después de empacar es a

menudo severa. La causa de esto toma muchas formas, pero cada vez más, el

tamaño y la presencia de finos de formación se reconoce como uno de losmayores contribuyentes a este daño.

La hipótesis básica que aquí se presenta y defiende es que algunas

formaciones tienen el tamaño “correcto” de finos y en cantidades suficientes

para sellar el empaque con grava, causando severas restricciones en el flujo.

Los principales finos sospechosos son los granos de formación (clasificados

como finos de arcillas) cuyos diámetros son inferiores al diámetro de la malla #325 (<0,0017”). El origen de los finos es aún tema de investigación, pero unas



pocas causas se entienden acerca de cómo cambian estos finos sueltos en la

formación. Cuando las formaciones son heterogéneas (con rango muy amplio

entre el tamaño mínimo y el máximo de los granos), el resultado es a menudo

la invasión de las partículas más finas dentro de los poros, reduciendo la

permeabilidad en el área crítica cercana a la pared del pozo.

Los trabajos relacionados a este estudio parecen estar limitados a unos

pocos autores que reconocen algunos componentes de la contribución de los

finos a la restricción del flujo a lo largo de la interfase con el empaque con

grava o con la rejilla.

2.7.1.- CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN PROPUESTOS

Estos criterios sugieren que se debería trabajar siguiendo ciertas

condiciones cuando todos los valores están bajo estos principios, el riesgo de

daño se reduce donde la arena de formación esta bien descrita por medio de

las muestras examinadas.

Estos principios de relación y comparación son:

1. (D10/D95 < 10; D40/D90 < 3; % en peso de los granos de formación

con diámetro inferior al de la malla Nº 325 < 2%). Valores de

clasificación muy bajos con poco contenido de finos (granos de

formación). Esta área es candidata para completación de rejilla sin

empaque (si el intervalo esta revestido y cañoneado la formación

necesita tener una permeabilidad (K) > 1 darcy, con la posibilidad deusar rejilla pre-empacada).


con diámetro inferior al de la malla Nº 325 < 5%) rangos de

clasificación bajos a promedio, o solamente con finos fuera de rango.

Esta zona puede controlarse mejor por medio de rejillas con nuevastecnologías, con mallas metálicas entretejidas (es necesario que la



permeabilidad de la formación (K) > 1 darcy para completación a hueco

entubado).


con diámetro inferior al de la malla Nº 325 < 5%) rangos promedios.

Este intervalo puede ser controlado con grava de tamaño grande (7 x

50% ó 8 x 50%), colocada en empaque con agua a alta tasa,

particularmente si el tamaño de los granos es consistente en toda la

zona de interés (sin laminaciones y un mínimo de vetas).


con diámetro inferior al de la malla Nº 325 < 10%) rangos promedios

también con muchos finos se puede usar una combinación de grava de

diámetros grandes y una rejilla que deje pasar los finos.

5. (D10/D95 > 20; D40/D90 > 5; % en peso de los granos de formación

con diámetro inferior al de la malla Nº 325 > 10%) las proporciones

más altas, particularmente aquellas acompañadas con grandes

cantidades de finos señalan una necesidad critica de ampliar el hoyo

(mover la interfase grava/arena de formación), a través de

fracturamiento, tecnología de ampliación de pozos horizontales o

multilaterales, o grandes volúmenes de preempacados para minimizar

daños severos de la permeabilidad en la interfase grava/arena debido al

flujo.

Los criterios de clasificación (distribución) y las correspondientes técnicas decompletación propuestos deberían ser útiles en la selección de gravas y rejillas

para optimizar las tasas de flujo en una completación para el control de arena.

La grava sintética puede ofrecer ventajas sobre la grava natural en la

optimización de las tasas de producción y minimizar la invasión de arena.



Tabla Nº

Valores de clasificación (Distribución de la arena de formación)

CLASIFICACIÓN

COMPARACIÓN

D50 Criterio estándar de Saucier

D40/D90 Cociente del daño de rejilla de Pall

D10/D95 Cociente promedio común entre los tamaños mínimos

y máximos de las partículas.

< Malla Nº 325 Partículas que miden menos de 44 n

Fuente: Articulo de la SPE Nº 39437

El criterio de Tiffin para la selección de la grava y rejillas

Condiciones Tipo de FormaciónCompletación

Recomendada

D40/D90 < 3

D10/D95 < 10

Finos < 2%

Formaciones con poco

contenido de finos y baja

distribución de tamaños de

granos.

Completación con rejillas

convencionales sin

empaque con grava.

D40/D90 < 5

D10/D95 < 10

Finos < 5%

Formaciones concontenido de finos fuera

de rango y baja a media

distribución de tamaños de

granos.

Completación con rejillas

Premium sin empaque con

grava.

D40/D90 < 5

D10/D95 < 20

Finos < 5%

Formaciones con

distribuciones medias de

tamaños de granos.

Empaques con grava de

alta tasa (High Rate Water

Pack) independientemente

del tipo de rejilla a utilizar.

D40/D90 < 5

D10/D95 < 20

Finos < 10%

Formaciones con

distribuciones media de

tamaños de granos y alto

contenido de finos.

Empaques con grava

empleando rejillas

dimensionadas para

producir finos.

D40/D90 > 5

D10/D95 > 20

Finos > 10%

La identificación de estas

formaciones dependerá de

la amplitud de algunos de

los factores de criterio.

Requiere ampliamiento de

la zona productora a

través de fracturas, pozos

multilaterales, pozos

horizontales, entre otros.



CRITERIOS DE

SELECCIÓNTIPO DE FORMACIÓN

METODORECOMENDADO

D10/D95 < 10D40/D90 < 3Finos < 2%

Formaciones con pococontenido de finos y bajadistribución de tamaños

de grano.

Completación con rejillasconvencionales sin

empaque con grava.

D10/D95 < 10D40/D90 < 5Finos < 5%

Formaciones concontenido de finos fuerade rango y baja a mediadistribución de tamaños

de grano.

Completación con rejillasPremium sin empaque

con grava.

D10/D95 < 20D40/D90 < 5Finos < 5%

Formaciones condistribuciones medias de

tamaños de grano.

Empaque con grava

D10/D95 < 20D40/D90 < 5Finos < 10%

Formaciones condistribuciones medias detamaños de grano y alto

contenido de finos

Empaque con gravaempleando rejillas

Tabla . Criterio de selección para grava y rejillas en el control de arena.

Fuente: Tiffin, D y otros. 1998



.- COMPLETACIONES EN HOYO ABIERTO PARA POZOS HORIZONTALES

Es la técnica más común utilizada para completar pozos horizontales.

Algunas de las categorías de completación en hoyo abierto son la del tipo

“barefoot“ , tubería perforada, forro ranurado o rejilla, rejilla preempacada y

empaques con gravas. (Ver la figura 7)

Figura 7

Tipos de completaciones en hoyo abierto para pozos horizontales



Fuente: Tecnología de Completaciones para Formaciones Inconsolidadas

Las opciones “barefoot“ y de tubería perforada se aplican generalmente en

formaciones firmes donde la producción de área no representa un problema.

Las completaciones “barefoot“ no permiten controlar el perfil de producción del

pozo, por lo que el aislamiento zonal no es posible. Por su parte, las

completaciones que emplean tuberías perforadas pueden utilizarse

conjuntamente con las empacaduras de la tubería revestidora exterior para

lograr cierto grado de aislamiento zonal, tal como se ilustra en la Figura 8.

Completar pozos horizontales en una formación no consolidada requiere

adoptar decisiones difíciles en términos del tipo de control de arena que debe

utilizarse. Los forros ranurados o rejillas preempacadas y los empaques con

grava, por su parte, han sido empleados en formaciones no consolidadas.

Figura 8

Tipos de completación con empacaduras externas para revestimiento



(ECP)


Las técnicas que se emplean para perforar el pozo pueden ejercer una

influencia profunda en el tipo de completaciones que pueden aplicarse. Lospozos horizontales suelen clasificarse en pozos de radio largo, mediano y

corto, dependiendo de cuan rápidamente el pozo se desvíe de 0º a 90º. La

tabla Nº 4 muestra las diferencias existentes entre los pozos de radio largo,

mediano y corto en términos de ángulos de construcción y radio.

Técnicas de Perforación para Pozos Horizontales

Tabla Nº 4Tipo de Pozo ngulo de Construcción Radio

Corto 1 a 3.5º/ pie 19 a 42 pies

Mediano 3 a 6º/100 pies 286 a 716 pies

Largo 8 a 20º/100 pies 1900 a 1000 pies


Los pozos de radio largo son extensiones de procesos direccionales



estándares y ofrecen la máxima flexibilidad en lo que respecta a los tipos de

completaciones que puedan instalarse. El cambio abrupto de 0º a 90º en un

pozo de radio corto hace difícil lograr que ciertos componentes de la

completación, tales como rejillas, tuberías de revestimiento y empacaduras

exteriores de dicha tubería puedan doblarse lo necesario, por lo que las

opciones de completaciones podrían ser limitadas. Por su parte, los pozos que

poseen un radio de tamaño mediano podrían o no plantear problemas de

completación dependiendo de la tasa exacta de construcción y de las

especificaciones del equipo de completación. En cualquier caso, debe

presentarse atención especial a la selección del equipo de completación, con el

fin de garantizar que sea apropiado para las condiciones específicas del pozo.

La capacidad de rotar y circular mientras se corre el equipo de completación

puede ayudar a vencer el torque y arrastre necesario para empujar el equipo a

lo largo de la curva y adentrarlo en el hoyo abierto. Existen en el mercado

equipos de completación que cuentan con características de rotación y de

lavado y que pueden emplearse en pozos horizontales.

En el Campo Costanero Bolívar los pozos horizontales son perforados con

este tipo de técnica, es decir, que este tipo de pozo, la longitud al punto de

entrada esta entre 1000 y 2000 ft. y el ángulo de construcción es de 2 a 6º/100

ft.

2.8.4.- CONSIDERACIONES ESPECIALES PARA LAS FORMACIONES NO

CONSOLIDADAS

Los pozos horizontales se caracterizan por poseer zonas productoras

largas, debido a que en gran parte de la zona productora se encuentra

expuesta, los pozos horizontales pueden producir a tasa mucho mas elevada

que los pozos convencionales. A pesar de la tasa total más alta, la tasa de flujo

por pie de formación en los pozos horizontales suele ser considerablemente

inferior a la tasa de flujo por pie de formación en pozos convencionales.

Además, la caída de presión fluyente que se requiere para lograr una tasa enparticular en un pozo horizontal es significativamente menor a la caída de



presión de un pozo convencional. La combinación de la menor caída de presión

fluyente y la menor tasa de flujo por pie reduce las fuerzas de arrastre por

viscosidad que actúan sobre el material de la formación, haciendo que los

pozos horizontales tengan menos oportunidad que producir arena de formación

que sus contrapartes convencionales. Un pozo convencional de formación en

particular podría requerir control de arena, mientras que un pozo horizontal de

la misma formación no consolidada podría producir sin arena.

Desafortunadamente, el problema se complica por la falta de técnicas que

permitan predecir con exactitud el potencial de producción de arena, por lo que

la mayoría de los productores toman ciertas precauciones para impedir la

producción de arena en pozos horizontales localizados en formaciones no

consolidadas. Estas opciones oscilan desde forros ranurados simples hasta

empaque con grava.

Al igual que ocurre con los pozos convencionales, la mejor técnica para

determinar el método optimo de completación consiste en utilizar la experiencia

de campo derivada de otros pozos. Debido a que las condiciones de yacimiento

varían a lo largo de la vida del pozo, no siempre resulta inmediatamente

evidente que el método de completación escogido haya sido el óptimo. Por lo

tanto, se plantea una situación sumamente difícil. A medida que se explota una

cantidad creciente de campos solamente con pozos horizontales y debido a

que los campos explotados con tecnología horizontal requieren menos pozos

para drenar suficiente las reservas, se magnifica la importancia que reviste

cada pozo para el proyecto. Las consecuencias para una completación

inadecuada con control de arena pueden ser graves si los pozos no están en

capacidad de producir por los problemas que ocasiona dicha arena. Existen enla actualidad una serie de pozos horizontales en formaciones no consolidadas

que han estado produciendo por varios años. Cuando estas formaciones se

agoten y se inicie la producción de agua, la industria estará en mejor capacidad

de aplicar las distintas técnicas de completación con control de arena.



2.9.- TÉCNICAS PARA EL CONTROL DE ARENA EN POZOS

HORIZONTALES

2.9.1.- FORROS RANURADOS

Los forros ranurados constituyen la manera más sencilla de controlar la

producción de arena en un pozo horizontal. Las aberturas de los forros

ranurados se dimensionan de tal manera que su tamaño duplique el diámetro

del grano de arena de formación en el percentil 10 más grande (D10). Este

criterio de dimensionamiento se deriva de trabajo efectuado por Coberly, quien

determino que un grano de arena hará un puente en la abertura de una ranura

cuyo tamaño sea 2 veces el diámetro del grano, siempre y cuando dos

partículas traten de entrar en la ranura al mismo tiempo. Evidentemente, la

formación de estos puentes requiere que haya una concentración suficiente de

arena de formación que trate de penetrar el forro ranurado o rejilla al mismo

tiempo. Si los fluidos producidos liberan solamente una pequeña concentración

de arena de formación. Entonces es posible que se produzca arena y no que

se controle-. Para que un forro ranurado o rejilla sean eficaces, deberán

utilizarse exclusivamente en formaciones de permeabilidad relativamente

elevada, que contenga poca o ninguna arcilla y cuyos granos de arena sean

grandes y estén bien distribuidos. Si la formación presenta suficiente arcilla, los

puentes de arena que se forman en el forro ranurado o en la rejilla podrían

obstruirse. Si el rango de tamaños de partículas es amplio, es posible que el

forro ranurado o la rejilla se obstruyan con granos de arena.

La selección entre forro ranurado y rejilla se basa fundamentalmente en

factores económicos. El forro ranurado es menos costoso, pero presenta

menos área de flujo disponible. Por su parte, las rejillas pueden tener aberturas

mucho más pequeñas y un área de flujo mayor, pero resulta más costosa.

2.9.2.- COMPLETACIONES CON REJILLAS PREEMPACADAS



Las rejillas preempacadas se diseñaron con el fin de ser utilizadas con el

empaque con grava para prevenir la producción de arena en casos en los que

se hubiese formado vacío durante la colocación de la grava y la tendencia a la

obstrucción sea deseable. Por el contrario, en un pozo empacado con

materiales distintos a la grava, esta tendencia al taponamiento podría resultar

desastrosa para la longevidad de la completación.

Nunca se pretende utilizar rejillas preempacadas sin empaque con grava

como técnica viable de completación. Sin embargo surgió de la necesidad en

los pozos horizontales, donde se desconfiaba que se pudiera empacar

eficazmente con grava. En una situación donde existe un pozo horizontal en

una formación no consolidada que tiene posibilidades de producir arena y en

otra donde el empaque con grava no es posible con algún grado de confianza,

la única opción real de control de arena consiste en completar el pozo con

rejillas preempacadas. Esta era la situación de la industria a finales de los años

ochenta, cuando la tecnología de perforación horizontal empieza a ser

empleada en formaciones no consolidadas. Así pues, se sentó el precedente

industrial y las rejillas preempacadas se utilizan ampliamente sin empaque con

grava como técnica de completación para pozos horizontales perforados en

formaciones no consolidadas. Hasta la fecha, muchas de estas completaciones

han resultado exitosas. Dicho éxito podría obedecer, entre otros factores, a que

la formación no produce arena. Se espera que los pozos completados con

rejillas preempacadas continúen siendo exitosos cuando los pozos horizontales

más antiguos comiencen a agotarse y a producir agua. Existen casos no

documentales de obstrucción de rejillas preempacadas debido a la producción

de arena en pozos horizontales, pero en momentos, las situaciones reales detaponamiento resultan difíciles de confirmar.

A pesar de su tendencia a taponarse, existen aplicaciones donde las rejillas

preempacadas pueden emplearse con éxito en un pozo horizontal sin empaque

con grava. Las pautas a seguir para utilizar rejillas preempacadas son

prácticamente las mismas que rigen el empleo de forros ranurados y rejillas (a

saber, formaciones altamente permeables de granos de arena grandes y biendistribuidos, con poco o ningún contenido de arcilla u otros finos).



2.9.3.- COMPLETACIÓN CON EMPAQUE CON GRAVA

La colocación de empaque con grava constituye otra opción para completar

pozos horizontales en formaciones no consolidadas. Aunque esta tecnología es

más complicada y sofisticada que los forros ranurados, las rejillas o las rejillas

preempacadas, representan una completación más general para aquellos

pozos horizontales donde el control de arena plantea problemas. El empaque

con grava puede utilizarse en completaciones en hoyos revestidos o en hoyo

abierto. Si bien usar forros ranurados, rejillas o rejillas preempacadas es

posible sólo en ciertos pozos, el empaque con grava puede emplearse en

prácticamente cualquier completación horizontal, siempre que se sigan las

pautas de colocación de grava que se describen en esta sección.

El empaque con grava no se ha utilizado ampliamente en los pozos

horizontales, aparentemente porque las compañías operadoras se han

mostrado renuentes a emplear un empaque con grava horizontal largo al tener

la impresión de que no existe tecnología alguna disponible para colocar

exitosamente grava a lo largo de un intervalo de varios miles de pies. La

industria ha reconocido durante mucho tiempo las dificultades que surgen al

tratar de empacar con grava pozos convencionales largos y altamente

desviados utilizando fluidos de acarreos de gel viscoso. En vista de que los

pozos horizontales representan la versión extrema de un pozo largo y

altamente desviado, la renuencia a empacar con grava está bien

fundamentada.

Cuando comenzaron a empacarse pozos horizontales en formaciones no

consolidadas, los fluidos de acarreo de gel viscoso representaban la tendencia

más novedosa de la tecnología de empaque con grava. Las investigaciones y

los estudios realizados en modelos físicos confirman que ejecutar con éxito un

empaque con grava en un pozo horizontal empleando fluidos de acarreo de gel

viscoso es extremadamente difícil. Hoy en día, la salmuera es el fluido de

acarreo de grava que se considera como el más avanzado. Las investigacionesy los estudios realizados en modelos físicos confirman que ejecutar con éxito



un empaque con grava en un pozo horizontal empleando salmuera si es

posible.

REJILLAS EXPANDIBLES

Las rejillas expandibles son un método de control de arena relativamente nuevo y su

lanzamiento se remonta aproximadamente al año 1999 y su concepto se basa en poner el

medio filtrante de las rejillas directamente en contacto con la formación y de esa manera

eliminar el movimiento de arena a través del anular y aumentar la productividad del

pozo maximizando el diámetro interno de flujo.

Las rejillas expandibles son básicamente rejillas Premium que tienen la particularidad

de ser expandidas a determinado diámetro una vez que hayan sido corridas en el hoyo y

se encuentren ubicadas frente a la formación. El proceso de expansión consiste en hacer

pasar un cono de expansión a través de las rejillas y a medida que se bombee el cono iráexpandiendo toa la rejilla longitudinalmente. Ver figura N° 2.20

Figura 2.20 Rejilla Expandible

Fuente: Weatherford, 2008

Las rejillas expandibles consta de tres elementos básicamente (ver figuraN° 2.21):

Tubo Base: Es un tubo ranurado expandible diseñado para darle robustez a la rejillas.

Capa Filtrante: Es la capa de retención de arena y se encuentra entre el tubo base y la

chaqueta protectora. Está específicamente diseñada dar la misma abertura de filtradoantes y después de la expansión.

Chaqueta Protectora: Es una tubo expandile preperforado cuya función es proteger la

capa filtrante durante la corrida.



Figura 2.21 Componentes de la rejilla Expandible

Fuente: Weatherford, 2008

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