determinación de los gradientes de presión
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DETERMINACIÓN DE LOS
GRADIENTES DE PRESIÓN
INTRODUCCIÓN
PRINCIPALES RETOS QUE ENCUENTRA LA INDUSTRIA
La búsqueda de hidrocarburos se hace a cada vez mayores
profundidades.
Determinar la densidad adecuada del lodo.
Determinar la profudidad de asentamiento de la tubería de revestimiento.
Geometrías complejas.
INTRODUCCIÓN
El conocimiento de los gradients juega un papel importante en las
operaciones de perforación y la terminación de pozos.
Con programas de perforación bien planeados se reduce el daño
causado por el fluido de perforación a las formaciones productoras.
Se incrementa el ritmo de penetración y se disminuyen
considerablemente los problemas provocados por mal asentamiento de
las tuberías de revestimiento. Especialmente en zonas con presión
anormal donde la presión de formación está muy cerca de la presión de
fractura.
INTRODUCCIÓN
Los perfiles de presiones permiten planear la perforación de un pozo y
determinar como se llevará el control mientras se perfora.
Un perfil de presiones relaciona:
La presión de formación
El gradiente de fractura
Densidad del lodo
PRESIONES HIDROSTÁTICA
Es la ejercida por la columna de fluido sobre una unidad de área.
𝑃 𝑙𝑏 𝑓𝑡2 = 𝑀𝑊 𝑙𝑏 𝑓𝑡3 H (𝑓𝑡), donde H es la TVD.
La presión hidrostática es afectada por:
Contenido de sólidos
Gases disueltos
GRADIENTE DE PRESIÓN HIDROSTÁTICA
GRADIENTE DE PRESION ES OBTENIDO CON LA SIGUIENTE ECUACIÓN.
𝛻 𝑃𝑆𝐼 𝑓𝑡 =𝑃 (𝑝𝑠𝑖)
𝐻 (𝑓𝑡)= 0.052 MW = PRESIÓN DE UNA COLUMNA DE 1 PIE
MW= DENSIDAD DEL FLUIDO (LODO) EN lbs/gal
Se debe calcular con relación a una referencia fija.
El gradiente ayuda en tener una referencia gráfica de las presiones
PRESENTACIÓN GRAFICA DE VARIAS
PRESIONES
PRESIÓN DE SOBRECARGA
Es la presión ejercida por el peso combinado de la
matriz de la roca y los fluidos contenidos en los
espacios porosos de la misma (agua,
hidrocarburos, etc.) sobre las formaciones
subyacentes.
S= peso matríz rosca + peso fluido intersticial
PRESIÓN DE FORMACIÓN
La presión de formación es aquella a la que se la encuentran confinados
los fluidos dentro de la formación. También se la conoce como presión de
poro.
Suelen ser normales, anormales o subnormales.
Los pozos con presión normal no generan problemas para su planeación.
Los pozos con presiones subnormales pueden requerir de TR’s adicionales
para cubrir las zonas débiles o de baja presión.
A la presión de formación comúnmente se le llama gradient de presión. Lo
cual es INCORRECTO.
PRESIÓN ANORMAL
Las presiones anormales se definen como aquellas presiones mayores que
la presión hidrostática de los fluidos de la formación (de salinidad normal
promedio).
Se le atribuyen a la combinación de varios procesos entre estos,
geológicos, geoquímicos, geotérmicos y mecánicos.
PRESIÓN NORMAL
La presión de poros se relaciona con la salinidad de los fluidos.
La presión normal de poros es la presión hidrostática de una columna de
fluido de la formación que se extiende desde la superficie hasta la
fromación en el subsuelo.
Varía según la concentración de sales disueltas en el fluido de formación,
tipo de fluido, gas permanente y gradient de temperatura.
PRESIÓN SUBNORMAL
Cuando las presiones son menores a la normal, es decir inferiors a la
presión hidrostática de la columna de fluidos de formación hasta la
superficie.
Ocurre con menor frecuencia que las presiones anormales. Pede tener
causas naturales con el historial estratigráfico, tectónico o geoquímico del
área.
PRESIÓN DE FORMACIÓN
PROBLEMAS
PRESIONES ANORMALES
Selección del tipo y densidad del lodo
La selección de las profundidades de asentamiento de las tuberías de revestimiento.
Planeación de las cementaciones
Brotes y reventones
Pega diferencial
Perdida de circulación por usar lodos densos
Derrumbes de Lutitas.
PREDICCIÓN DE LAS PRESIONES
ANORMALES
Datos sísmicos
Velocidad de perforación
Lutitas deleznables
Densidad de las lutitas
Unidades de gas en el lodo
Indicación de contenido de cloruro
Indicaciones de Temperatura
Registros con cable
ROP
Velocidad de Perforación
Es una herramiento muy útil en la detección de cambios en la presiónde poro.
Factores que la influencian:
Cambios en la litología
Limpieza del pondo del pozo
Presión diferencial entre la columna del lodo y la presión de poros
Peso sobre la barrena
Velocidad de rotación
Propiedades de los fluidos
Tipo de barrena
PRESIÓN DE FRACTURA
Esla fuerza por unidad de área necesaria para vencer la presión de
formación y Resistencia de las rocas. Es la presión a la cual se produce la
rupture de la formación.
Depende de la solidez o cohesion de la roca y de los esfuerzos de
compression a los que sea sometida.
A medida que aumenta la profundidad, se añaden esfuerzos de
compresión de la sobrecarga de las formaciones.
Es escencial para optimizar el diseño del pozo.
GRADIENTE DE FRACTURA
GRADIENTE DE FRACTURA
GRADIENTE DE FRACTURA
Prueba de Resistencia de la Formación
Finalidad:
Investigar la Resistencia del cement alrededor de la Zapata
Estimar el gradiente de fractura de la formación expuesta
Determinar la capacidad del pozo para soportar la presión por debajo de la
Zapata.
Recolectar la información regional sobre la resistencia de la formación para
optimizar el diseño en pozos futuros.
DETERMINACIÓN DEL GRADIENTE DE
FRACTURA
Leak off test (LOT)
Se bombea fluido a una velocidad lenta y controlada para aumentar la presión
contra la cara de la formación hasta crear una trayectoria de inyección de fluido en
la roca. Esto indica la presión de rupture de la formación expresada en densidad de
fluido equivalente, lbs/gal.
Formation integrity test (FIT)
Se presuriza la columna de fluido hasta un límite predeterminado que mostrará una
presión hidrostática de fluido de densidad equivalente hasta la cual el fluido no tendrá
fuga hacia la formación ni la quebrará.
Una FIT no prove información para calcular la máxima presión anular permisible MAASP
correcta o la tolerancia al influjo.
PROCEDIMIENTO LOT
Perforar 5 a 10 pies por debajo de la Zapata de revestimiento.
Circular para homogenizar el lodo.
Levantar la barren por encima del csg shoe.
Conectar la unidad de cementación a la sarta de perforación y al anular a traves de la lineade matado.
Presurizar las líneas de superficie.
Cerrar los arietes de la tubería en el conjunto de preventoras instalado.
Comenzar a bombear a bajo caudal (gasto reducido) de ¼ BPM
Mientras se bombea, observe el aumento de presión vs. volúmen bombeado (B)
Parar la bomba y observer la presión final de inyección (C)
Registrar (B) y (c) y los barriles bombeados.
Descargar la presion y medir el volúmen de retorno.
PROCEDIMIENTO LOT
PRESIÓN DE FONDO
Cuando se perfora, la presión del fluido de perforación se ejerce sobre los
costados del pozo y la mayor presión hidrostática se presenta en el fondo
del agujero.
Sin embargo la presión requerida al circular el lodo por el espacio anular
también actúa sobre las paredes del agujero.
Presiones adicionales se generan por el movimiento de la tuberíá o la
contrapresión del espacio anular.
EQUIVALENT CIRCULATING DENSITY
La densidad aparente de circulación (ECD) esta definida como el
increment en la densidad del lodo generada por la fricción. Se expresa
lbs/gal. La ECD es la densidad aparente del fluido que resulta de sumar la
fricción del anular a la densidad actual del lodo en el pozo.
)/052.0/( TVDAPLMWECD
EQUIVALENT CIRCULATING DENSITY
La ECD es de suma importancia en operaciones de perforación porque sino se controla puede generar pérdida de fluidos, debido a las grandespérdidas de presión en el anular.
Es afectada por la densidad, tixotropía y la viscosidad. Por lo tanto se deben mantener estos parámetros bajo control, siguiend el programa de lodos.
Es de suma importancia en pozos donde se tiene ventanas de perforaciónmuy estrechas.
Se controla reduciendo las pérdidas de presión en el anular, o reduciendola densidad del lodo.
CASING DESIGN
Se debe conocer:
Objetivo del pozo
Litología
Diámetros del pozo
Desempeño del Rig y
accesibilidad a servicios
Regulaciones ambientales y de
seguridad
CASING DESIGN
INFORMACIÓN REQUERIDA:
Presión de poro, presión de fractura, dureza de la roca, perfil de temperatura, ubicación de formaciones problema (sal, lutitas, LCZ, gas superficial, aguafresca, H2S, CO2)
Data direccional: ubicación en superficie, target, interferencia entre pozos.
Diametros: diametro minimo del hoyo, diametro del logging tool, diametro del tbg, packers y demas herramientas de completación.
Producción: densidad del fluido del packer, composición del fluido de producción, cargas máximas soportables de la zarta.
Limitaciones del rig
Regulaciones ambientales y legales
CASING DESIGN
DISEÑO PRELIMINAR
El propósito del diseño preliminary es el de establecer:
Diámetro del casing y de las brocas de cada sección
Casing setting depths
Número de casing strings.
Programa de lodos
CASING DESIGN
Se determina con la siguiente información:
Presión de poro
Dureza de la formación
Litología
Limpieza del hoyo
Daño de formación potencial
Problemas de estabilidad
Regualaciones legales y de Medio ambiente
CASING DESIGN
CASING SHOE DEPTHS AND THE NUMBER OF STRINGS
Luego de haber determinado los diámetros con los que se espera llegar a
la formación de interés, se debe calcular la profundidad de asentamiento
de cada string.
De vital importancia la ventana de perforación!!. También conocida
como Plan de pozo (well plan).
CASING DESIGN: DRILLING WINDOW