curso presion y gradiente
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PRESIONES DE FORMACION
Introducción
Presión hidrostática
Gradiente de fractura
Presiones de formación: normal, anormal baja, anormal alta
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F1
F2F3
PRESION HIDROSTATICA
D=0
DdD
Fwv
F1 = pA
F2 = (p+ (dp/dD)xD)xA
F3 = FWVxAxD
Fwv = 0.052* Fwv = psi*ppg
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0.052 : Gradiente de presión por una libra de fluido
PH = MW*0.052*D MW = Densidad lodo (lpg)0.052 = Gradiente (psi/ft)D = Profundidad (pies)
1 ft3 contiene 7.48 gal y 144 pulg2 en 1 ft2
Entonces: lb/gal*7.48 gal/ft3*(1/144ft2/pul2) = psi/ft
7.48----- = psi/ft/lb/gal = 0.05191.44
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DENSIDAD EQUIVALENTE DE CIRCULACION
La Presión total en el fondo del pozo durante la circulación
L*YP PV*L*VPpa = ----------- + ------------ A*(DI-DE) B*(DI-DE)2
Pérdida de presión en el anular, seguún el modelo de Bingham
Donde: Ppa = Perdida de presión en el anularL = Longitud medidad de la secciónYP = Punto cedenteDI = Diámetro inetrno de pozo o de revestimeintoDE = Diámetro externo de porta mecha o tuberíaPV = Viscosidad plásticaV = Velocidad anularA = 225 para tubería y 200 para anularB = 90000 para tubería, 60000 para anular
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24.51*GPMV = --------------------- ft/min (DI2-DE2)
PpaECD =M W + --- -------- 0.052*D
Donde: ECD = Densidad Equivalente de Circulación (lpg) ppa = Pérdida total de presión en el anular (psi) W = Densidad de lodo (lb/gal) D = Profundidad vertical (pies)
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GRADIENTE DE SOBRECARGAGRADIENTE DE SOBRECARGAS
m
p
S = p + m S = Sobrecarga (psi/ft)p = Presión poral (psi/ft)m = esfuerzo de matriz (psi/ft)
Según Ben Eaton:S = 1 (psi/ft)
Entonces: S = p + m 1 = 0.465 + 0.535 psi/ft 19.2 = 8.9 + 10.3 lbs/gal
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PRESION DE FORMACION NORMAL
Si la presión de poro de la formación se mantiene igual a la presión hidrostática teórica, a una determinada profundidadvertical, se dice que es NORMAL = 0.465 psi/ft
Vale decir sin ninguna influencia externa. Los unicos contribu-yentes serán: densidad del fluido, la gravedad y la altura de lacolumna del fluido ( Profundidad en pies)
CONCEPTOS GENERALES
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PRESION DE FORMACION ANORMAL BAJA
PRESION DE FORMACION ANORMAL ALTA
Si la presión de poro de la formación es menor a la normal
Es decir menor a 0.465 psi/ft
Si la presión de poro de la formación es mayor a la normal
Es decir mayor a 0.465 psi/ft
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Una columna de agua salada con 80000 – 100000 ppm de cloruros, ejerceUna PRESIÓN HIDROSTATICA NORMAL DE 0.465 psi/ft
Una columna de agua dulce con salinidad menor a 80000 ppm de cloruros ejerce una PRESION HIDROSTATICA NORMAL DE 0.433 psi/ft
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FUERZALadrillos
Base
En la tierra la FUERZA total ejercida sobreuna roca o formación es la suma del peso de las capas suprayacentes a la formación
A esta fuerza se la llama:
SOBRECARGA,
FUERZA LITOESTÁTICA
DESARROLLO Y DETECCION DE PRESIONES ANORMALES
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Superficie lisa
Movimiento del objeto por intermedio de una fuerza, si no hay resistencia opuesta
Fuerza
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Superficie lisa
Fuerza Fuerza
Cuerpo en equilibrio por la acción de 2 fuerzas opuestas de igual dimensión
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Sobrecarga
Formación
1. Resistencia de la roca a la compresión2. Y del fluido en el espacio poroso de la roca
La resistencia de la roca a la compresión es facil de entender. Análisis más profundo sobre la rersistencia del fluido en los poros
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p
p
Sobrecarga
Esfuerzode la matriz
Espacio poral
S = p + m
Fuerza
Agua desalojada
Esponjas húmedas
Base
La esponja basal pierde el contenido del agua por la fuerza de SOBRECARGA
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Base
Esponjas
Base
Fuerza
p
p
SOBRECARGA
Esfuerzo de La matriz
S = p + m
Agua dentro de la bolsa de celofan ayuda a soportar el peso de las esponjas suprayacentes
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Se considera presión NORMAL cuando los fluidos que son liberados de la formación han encontrado canales, fisuras o ductos naturales para su escape.
Si los fluidos quedan atrapados y no pueden ser liberados de la matriz, entonces se generan las presiones anormales en los espacios porales
CUANDO EL FLUIDO DE LA FORMACION QUE TRATA DE SALIR, QUEDA ATRAPADA (ENTRAMPADA), POR INFLUENCIA DE ROCAS IMPERMEABLES, SE DESARROLLAN LAS PRESIONES ANORMALES
POR QUE EL AGUA SOPORTA MAYOR PORCION DE SOBRECARGA DE LA NORMAL
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CAUSAS DE LAS PRESIONES ANORMALES
1. Movimientos tectónicos2. Deposición rápida3. Estructura del reservório4. Represurización de reservorios superficiales5. Paleo-presiones - solevantamientos6. Diagénesis de las arcillas6. Domos salinos y deposiciones salinas
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MOVIMIENTOS TECTONICOS
Cuerpo arenosoantes del tectonismo
Pelitas PelitasCuerpo arenoso
Cuerpo arenoso
Intrusión de pelita en la arena por tectonismo
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ESTRUCTURA DEL RESERVORIO
13000
14000
15000
A: GPP = 0.537 psi/ftB: GPP = 0.498 psi/ftC: GPP = 0.465 psi/ft
Pozo A Pozo B Pozo C
Presión de poro en el cuerpo arenoso = 6975 psi
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DIAGENESIS DE LAS ARCILLAS
Pelitas
Lente arenosocon presión normal
Pelitas impermeables
Pelitas por debajo de la diagenesis
Migración de agua al cuerpo arenos
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REPRESURIZACION DE RESERVORIO SUPERFICIALES
Comunicación de 2 formaciones: 1 con presión normal y otra con alta presión,consecuentemente, la formación superficial incrementará su presión por influencia de la otra formación
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PALEOPRESIONES - SOLEVANTAMIENTO
Cuerpo arenoso
Cuerpo arenoso
POR FENOMENOS DE SOLEVANTAMIENTO, EL CUERPO ARENOSO CAMBIA DE POSICION,CAMBIANDO SU PRESION ORIGINAL
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EFECTOS DE EROSION DE LA FORMACION
Pozo A
Pozo B
Cuerpo arenoso
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GRADIENTE DE FRACTURA
La formula empírica, desarrollada para laCosta del Golfo, es aplicable solamente para zonas geológica y tectónicamente similares
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PRUEBA DE ADMISION TEORICO
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 5 10 15 20
Volumen (Bbls) - Tiempo (min)
Pre
sio
n (
psi
)
A
1 2 3 4
1 2 3 4
B
CD
Presion total en B B =t + H + pPresion total en C C = B + Podrida de presion por fractura C = Presion de propagacionPresion total en D D = B
DesfogueFinal bombeo
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LINEA A - B
Representa en si las propiedades plasticas de las rocas sedimentarias
El incremento de la presion es directamente proporcional al volumen de lodo bombeado
EN EL PUNTO B: La presion es = p + t + H
P = presion poral (psi)t = Esfuerzo tectonico horizontal superpuestoH = Componente del esfuerzo horizontal
Del punto B al C
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Para fracturar una formacion hidraúlicamentees necesario sobrepasar el ESFUERZO COMPRESIONAL MINIMO 3, definidocomo una función de la sobrecarga efectiva
La presión de fractura tiene 2 componentesPresión de inicio B y de propagación C
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Esfuerzos en un cuerpo
compresivo principal máximo din/cm2
compresivo principal intermedio
3 = compresivo principal mínimo
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Las gradientes de fractura se expresan en: psi/ft o lpg
Dependen de las siguientes variables:
1. Profundidad de la formación de interés
2. Presión poral de la profundidad de interés
3. Tipo de roca a la profundidad de interés
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COEFICIENTE DE POISSON
Definiciones
1. Según SOWERS G. & SOWERS F.
Relación de las deformaciones laterales
= x / y
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2. Según KUMAR J.
La fracción de la tensión transversal con rela-ción a la tensión axial, inducida por una defor-mación axial inconfinada
= x / z
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3. Según DAINES S. R.
Relación del módulo de elasticidad y elmódulo de la rigidez
Mód. Elasticidad = ------------------------ - 1 2(Mód. Rigidez)
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Fórmulas para calcular GRADIENTE DE FRACTURA
Según HUBERT & WILLIS
GF = (S - Pp) (-------) + Pp 1-
GF = Gradiente de Fractura psi/ft = Coeficiente de PoissonS = Gradiente de Sobrecarga psi/ftPp = Presión de poro psi/ft
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Si se acepta 1/3 para la Rel. de Poisson yS = 1 psi/ft entonces:
GF = 1/3 (1 + 2Pp)
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Según MATTHEWS & KELLY
GF = Ki () + Pp
= Esfuerzo de la matriz
Di = ------------ x D 0.535
Ki se encuentra con Di calculado
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Según BEN A. EATON
GF = (S - Pp) ( -----------) + Pp 1 -
coeficiente de Poisson
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COMPORTAMIENTO DE PARAMETROSCON RESPECTO A LA COMPACTACION
Normal AnormalDen Lutita Incrementa DecreceResistividad Incrementa DecreceConductividad Decrece IncrementaSonico Decrece Incrementa
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DENSIDAD DE LA LUTITA HACIA LA PROFUNDIDAD
INCREMENTA
Variacion esquematica Porsidad de lutita con la profundidad en zonas Normal y Anormal
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Compactacion
Pro
fun
did
ad
(m
)
Zona dePresion anormal
Zona decompactacion
normal
Zona de transcicion
Porosidad
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LA RESISTIVIDAD DE LASROCAS ARCILLOSAS (PELITAS)
INCREMENTA CON LAPROFUNDIDAD
Zona de
Tendencia de la Resistividad
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Pro
fun
did
ad
Resistividad
Zona normal
Zona de presionanormal
Zona de transcicion
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Tendencia del Sonico
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 20 40 60 80
Tiempo de resonancia ms/ft
Prof
undi
dad
Zona de presionnormal
Zona de transciicon
Zona de presion aanormal
TIEMPO DE TRANSITO (PROPAGACION)DE UNA ONDA SONORA DECRECE
CON LA PROFUNDIDAD
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EL EXPONENTE dc HACIA LA PROFUNDIDAD
INCREMENTA
TENDENCIA DEL EXP. dc
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0.5 1 1.5 2 2.5
Exponente dc
Pro
fun
did
ad
(m
)
Zona deCompactacion normal
Zona de transcicion
Zona de presion anormal;
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FORMULAS IMPORTANTES
PH = MW*0.052*D
PH = Presion hidrostatica (psi)MW = Densidad de lodo (lpg)D = Profundidad (pies)0.052 Factor de conversion (lpg / psi
psiS = -------------------- D
S = Gradiente de Sobrecraga (psi/ft)
psi = Suma de presiones intervalo (psi)
D = Profundidad (pies)
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GPP = S – {(S-GN)*(dco/dcn)1.2}
GPP= Gradiente de presion poral (psi/ft)S = Gradiente de Sobrecarga (psi/ft)GN = Gradiente normal
Agua dulce 0.433 (psi/ft)Agua salada 0.465 (psi/ft)
dco= Exponente dc Observadodcn= Exponente dc Normal
GPP = S – {(S-GN)*(Ro/Rn)1.2}
GPP= Gradiente de presion poral (psi/ft)S = Gradiente de Sobrecarga (psi/ft)GN = Gradiente normal
Agua dulce 0.433 (psi/ft)Agua salada 0.465 (psi/ft)
Ro= Resistividad Observado (ohm-m)Rn= Resistividad Normal (ohm-m)
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GPP = S – {(S-GN)*(dco/dcn)1.2}
GPP= Gradiente de presion poral (psi/ft)S = Gradiente de Sobrecarga (psi/ft)GN = Gradiente normal
Agua dulce 0.433 (psi/ft)Agua salada 0.465 (psi/ft)
dco= Exponente dc Observadodcn= Exponente dc Normal
GPP = S – {(S-GN)*(Ro/Rn)1.2}
GPP= Gradiente de presion poral (psi/ft)S = Gradiente de Sobrecarga (psi/ft)GN = Gradiente normal
Agua dulce 0.433 (psi/ft)Agua salada 0.465 (psi/ft)
Ro= Resistividad Observado (ohm-m)Rn= Resistividad Normal (ohm-m)
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GPP= Gradiente de presion poral (psi/ft)S = Gradiente de Sobrecarga (psi/ft)GN = Gradiente normal
Agua dulce 0.433 (psi/ft)Agua salada 0.465 (psi/ft)
Co= Conductividad Observado (mmhos/m)Cn= Conductividad Normal (mmhos/m)
GPP= Gradiente de presion poral (psi/ft)S = Gradiente de Sobrecarga (psi/ft)GN = Gradiente normal
Agua dulce 0.433 (psi/ft)Agua salada 0.465 (psi/ft)
to= Tiempo de transito Observado (mseg/ft)tn= Tiempo de transito Normal (mseg/ft)
GPP = S – {(S-GN)*(tn/To)3}
GPP = S – {(S-GN)*(Cn/Co)1.2}
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Perfil de presiones