“perforaciÓn, terminaciÓn y reparaciÓn de pozos …

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD TICOMÁN “CIENCIAS DE LA TIERRA” SEMINARIO DE ACTUALIZACIÓN CON OPCIÓN A TITULACIÓN DE “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS PETROLEROS” TERMINACIÓN DE POZOS PETROLEROS EN ZONA MARINA T E S I S A FIN DE OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO PETROLERO P R E S E N T A N CONTRERAS SANCHEZ OSMAR REYES HERNÁNDEZ GÓMEZ OSCAR DANIEL LAZOS VILLALOBOS HAMMAD RASSHAT JAIR ONTIVEROS ROMERO LUIS ENRIQUE DIRECTORES: ING. MANUEL TORRES HERNÁNDEZ ING. ALBERTO ENRIQUE MORFÍN FAURE Ciudad de México Octubre 2018

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

UNIDAD TICOMÁN

“CIENCIAS DE LA TIERRA”

SEMINARIO DE ACTUALIZACIÓN CON OPCIÓN A TITULACIÓN DE

“PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS PETROLEROS”

TERMINACIÓN DE POZOS PETROLEROS EN ZONA MARINA

T E S I S

A FIN DE OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO PETROLERO

P R E S E N T A N

CONTRERAS SANCHEZ OSMAR REYES

HERNÁNDEZ GÓMEZ OSCAR DANIEL

LAZOS VILLALOBOS HAMMAD RASSHAT JAIR

ONTIVEROS ROMERO LUIS ENRIQUE

DIRECTORES:

ING. MANUEL TORRES HERNÁNDEZ

ING. ALBERTO ENRIQUE MORFÍN FAURE

Ciudad de México Octubre 2018

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

ÍNDICE

RESUMEN ......................................................................................................................................... 1

ABSTRACT ....................................................................................................................................... 3

INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 5

OBJETIVO......................................................................................................................................... 6

CAPÍTULO 1 ..................................................................................................................................... 7

GENERALIDADES DE LOS POZOS PETROLEROS ............................................................... 7

1.1. CLASIFICACIÓN DE ACUERDO AL TIPO DE POZO. .................................................. 7

POZO EXPLORATORIO. ........................................................................................................ 7

POZOS PRODUCTORES. ...................................................................................................... 7

POZOS NO PRODUCTORES (SECOS). ............................................................................. 7

POZOS DE DESARROLLO. ................................................................................................... 8

POZO DELIMITADOR. ............................................................................................................ 8

1.2. CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A SU UBICACIÓN. .................................................... 8

POZOS MARINOS SOMEROS. ............................................................................................ 8

POZOS MARINOS EN AGUAS PROFUNDAS. .................................................................. 8

POZOS MARINOS EN AGUAS ULTRA PROFUNDAS. .................................................... 8

POZOS LACUSTRES. ............................................................................................................. 9

POZOS TERRESTRES. .......................................................................................................... 9

1.3. CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A LA TRAYECTORIA. .............................................. 9

POZOS VERTICALES. ............................................................................................................ 9

POZOS DIRECCIONALES. .................................................................................................. 10

POZOS MULTILATERALES. ................................................................................................ 12

1.4. CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A SU FUNCIÓN. ...................................................... 13

POZOS INYECTORES. ......................................................................................................... 13

CAPÍTULO 2 ................................................................................................................................... 14

TIPOS DE TERMINACIÓN DE POZOS ..................................................................................... 14

2.1 TERMINACIÓN EN AGUJERO DESCUBIERTO. .......................................................... 14

SENCILLA CON TUBERÍA DE PRODUCCIÓN FRANCA............................................... 14

TERMINACIÓN SENCILLA CON TUBERÍAS DE PRODUCCIÓN, ACCESORIOS Y

EMPACADORES. ................................................................................................................... 16

TERMINACIÓN CON TUBERÍA RANURADA NO CEMENTADA. ................................. 18

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

2.2 TERMINACIÓN EN AGUJERO ENTUBADO. ................................................................. 20

TERMINACIÓN SENCILLA EN AGUJERO ENTUBADO CON TP FRANCA. ............. 20

TERMINACIÓN SENCILLA EN AGUJERO ENTUBADO CON TP, EMPACADOR Y

ACCESORIOS. ....................................................................................................................... 21

TERMINACIÓN SENCILLA SELECTIVA CON DOS EMPACADORES Y TR

CEMENTADA. ......................................................................................................................... 22

TERMINACIÓN DOBLE CON DOS TP Y DOS EMPACADORES. ................................ 23

TERMINACIÓN DOBLE SELECTIVA CON DOS TP, UN EMPACADOR DOBLE, MÁS

UN EMPACADOR SENCILLO Y ACCESORIOS. ............................................................. 24

2.3 TERMINACIÓN SIN TUBERÍA DE PRODUCCIÓN. ...................................................... 26

2.4 TERMINACIONES INTELIGENTES. ................................................................................ 27

CAPÍTULO 3 ................................................................................................................................... 28

HERRAMIENTAS Y EQUIPO PARA TERMINACIONES SUBMARINAS ........................... 28

3.1 EQUIPO Y HERRAMIENTAS SUBSUPERFICIAL. ....................................................... 28

RISERS. ................................................................................................................................... 28

RISER DE PERFORACIÓN. ................................................................................................ 29

RISER DE TERMINACIÓN E INTERVENCIÓN. ............................................................... 30

UMBILICALES. ....................................................................................................................... 32

CABLES DE CONEXIÓN. ..................................................................................................... 33

CABEZALES SUBMARINOS. .............................................................................................. 34

3.2 ÁRBOLES SUBMARINOS. ................................................................................................ 36

ÁRBOL DE UN SOLO AGUJERO. ...................................................................................... 37

ÁRBOL DE PRODUCCIÓN PARA NIVEL DE LODO. ..................................................... 38

ÁRBOL VERTICAL................................................................................................................. 39

ÁRBOL HORIZONTAL. ......................................................................................................... 41

3.3 ACCESORIOS DE LOS APAREJOS DE PRODUCCIÓN. ........................................... 43

APAREJOS DE PRODUCCIÓN. ......................................................................................... 43

EMPACADORES. ................................................................................................................... 46

NIPLES DE ASIENTO. .......................................................................................................... 50

VÁLVULAS DE SEGURIDAD Y CIRCULACIÓN. ............................................................. 51

BOLA COLGADORA. ............................................................................................................ 52

CAPÍTULO 4 ................................................................................................................................... 53

OPERACIONES Y PROCESOS EN LA TERMINACIÓN DE POZOS PETROLEROS ..... 53

4.1 LAVADO DE POZO. ............................................................................................................ 53

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

DISEÑO DE LAVADO DE POZO. ....................................................................................... 54

SARTA DE LAVADO. ............................................................................................................ 54

BACHES (TIPO, CANTIDAD Y POSICIÓN). ..................................................................... 55

VOLUMEN DE BACHES O LONGITUD LINEAL. ............................................................. 55

PRESIÓN DIFERENCIAL MÁXIMA DURANTE EL DESPLAZAMIENTO. .................... 57

4.2 ESTIMULACIONES. ............................................................................................................ 59

DAÑO A LA FORMACIÓN. ................................................................................................... 59

CLASIFICACIÓN DEL DAÑO A LA FORMACIÓN. .......................................................... 59

TÉCNICAS DE ESTIMULACIÓN. ............................................................................................ 61

ESTIMULACIÓN REACTIVA (ÁCIDA). ............................................................................... 62

ÁCIDOS INORGÁNICOS. ..................................................................................................... 62

ÁCIDOS ORGÁNICOS. ......................................................................................................... 63

ESTIMULACIÓN NO REACTIVA. ........................................................................................ 63

ESTIMULACIÓN DE LIMPIA. ............................................................................................... 64

ESTIMULACIÓN MATRICIAL. ............................................................................................. 64

ESTIMULACIÓN POR FRACTURAMIENTO. .................................................................... 65

CAPÍTULO 5 ................................................................................................................................... 66

FLUIDOS DE TERMINACIÓN ..................................................................................................... 66

5.1 BACHES. ............................................................................................................................... 66

BACHE LAVADOR. ................................................................................................................ 66

BACHE VISCOSO. ................................................................................................................. 68

BACHE ESPACIADOR. ......................................................................................................... 70

5.2 FLUIDOS EMPACADORES. .............................................................................................. 71

5.3 FLUIDOS EMPACADORES BASE ACEITE. .................................................................. 73

EMULSIÓN DIÉSEL SALMUERA. ...................................................................................... 74

DIÉSEL GELIFICADO. .......................................................................................................... 74

5.4 FLUIDOS EMPACADORES BASE AGUA. ..................................................................... 75

AGUA DULCE O AGUA DE MAR ........................................................................................ 75

FLUIDOS DE PERFORACIÓN. ........................................................................................... 76

SALMUERAS CLARAS. ........................................................................................................ 77

SALMUERAS CON BIOPOLÍMEROS. ............................................................................... 78

CAPÍTULO 6 EMPACADOR QUANTUM MAX® CASO DE ESTUDIO .............................. 80

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................ 85

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................................. 86

APÉNDICES ................................................................................................................................... 88

ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................................ 88

ÍNDICE DE TABLAS .................................................................................................................. 89

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

1

RESUMEN

El análisis de las bases para un correcto desarrollo de la ingeniería petrolera en

materia de terminación de pozos, así como sus variaciones de pozos, herramientas

utilizadas en diferentes procesos y los procesos que se llevan a cabo durante la

terminación de pozos petroleros son algunos de los temas a tratar en los 6 capítulos

que componen esta tesis.

Dentro del primer capítulo se abordan las generalidades de los pozos petroleros, y

sus divisiones dependiendo del enfoque que se tome como referencia para

agruparlas como lo son los tipos de pozos, de acuerdo a la ubicación en donde estos

están, la clasificación de acuerdo a la trayectoria o de acuerdo a su función, si son

inyectores, productores, de alivio, etc.

Dentro de las terminaciones y sus tipos que es lo que abarca el segundo capítulo,

se estudian las distintas terminaciones en la industria petrolera y las ventajas y

desventajas de aplicarlas, estas terminaciones van desde las sencillas con agujero

descubierto, hasta las terminaciones con doble tubería de producción y doble

empacador.

En el tercer capítulo y para tener una mejor comprensión de las terminaciones

petroleras, se abordan las herramientas y los equipos para la terminación de pozos

submarinos, en él se ven desde los risers, umbilicales y cabezales submarinos

utilizados en las zonas de aguas profundas, y árboles para pozos en zonas

someras, además se abordan temas de accesorios utilizados en los aparejos de

producción como empacadores, niples, válvulas y la bola colgadora.

Con los temas antes mencionados se empieza a hablar de las operaciones y los

procesos en la terminación de pozos petroleros en el capítulo 4, en él se describen

los lavados de pozos y su diseño sumamente importante antes de poner a producir

un pozo petrolero, así mismo se estudian las estimulaciones de pozos y su

diversidad de estas dependiendo el caso a tratar.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

2

La tesis también describe los fluidos y algunas de las consideraciones más

importantes a tomar de estos para hacer los cálculos relacionados con la

terminación de pozos petroleros en zonas marinas. Este tema es abordado en el

quinto capítulo donde los diferentes tipos de baches en la terminación junto con los

fluidos empacantes es lo que predomina en esta parte del presente trabajo.

Una vez estudiados todos estos temas acerca de la terminación de pozos

petroleros, es conveniente hablar de un caso de estudio donde la teoría fue llevada

a la práctica.

Por ello en el capítulo 6 se analiza el caso real del empacador quantum max®, una

terminación inteligente que incorporan sensores de fondo de pozo permanentes y

válvulas de control de flujo de fondo de pozo controladas en la superficie. Este

empacador fue utilizado en un pozo de una reserva de trinidad y Tobago en donde

se buscaba tener cierta producción sin producir arenas.

Desde de un punto de vista dentro de la terminación de pozos, se observa en esta

tesis los conceptos necesarios de terminación de pozos petroleros en zona marina

que nos sirvan para adquirir conocimiento y en un futuro aprender en forma práctica

en el campo laboral.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

3

ABSTRACT

The analysis of the bases for a correct development of the oil engineering in the

matter of completion of wells, as well as the variations of wells, the tools in the

different processes and the processes that are carried out during the completion of

the oil wells are Some of the topics to be dealt with in the 6 chapters that make up

this thesis.

The first chapter addresses the generalities of oil wells, and their divisions, focus on

the approach, are taken as a reference to group them, such as the types of wells

agreed, the agreement on location. The classification according to the trajectory

according to its function, whether they are injectors, producers, relief, etc.

Within the completions and the types that extend in the second chapter, the different

completions in the industry of the gasoline are studied and the advantages and

disadvantages of applying them, these completions go from the simple ones with the

convenience, until the completions with the double Production function and double

packer.

In the third chapter and to have a better understanding of the oil terminations, the

tools and equipment for the completion of submarine wells are approached, in it they

are seen from the elevators, umbilicals and submarine heads in the deep water

zones, and trees for wells in shallow areas, in addition to issues related to production

accessories such as packers, nipples, valves and the hanging ball.

With the topics before it begins, we begin to talk about the operations and the

processes of the completion of oil wells in chapter 4, in which the well washes and

their design are described. Wells estimates and their diversity of these aspects are

studied.

The thesis also describes the fluids and some of the most important indications. This

issue is addressed in the fifth chapter where the different types of bumps in the

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

4

termination together with the fluids packers is what prevails in this part of the present

work.

Once studied all these issues about the completion of oil wells, it is convenient to

talk about a case study where the theory was put into practice.

Chapter 6 discusses the actual case of the quantum max® packer, an intelligent

connection that incorporates permanent downhole sensors and downhole controlled

flow control valves on the surface. This packer was used in a well of a reserve of

Trinidad and Tobago where a certain production is found without producing sands.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

5

INTRODUCCIÓN

La terminación de un pozo petrolero es un proceso operativo que se inicia después

de cementar la última tubería de revestimiento de explotación y se efectúa con el fin

de que el pozo produzca hidrocarburos y/o la inyección de fluidos si así se requiere.

En la elección del sistema de terminación debe considerarse la información

recabada directa o indirectamente, durante la perforación a partir de: Muestras de

canal y cortes de núcleos, pruebas de formación, análisis petrofísicos, análisis PVT

y registros geofísicos.

Por medio de este proceso lo que se planea es obtener la conducción de fluidos del

yacimiento a superficie o los de inyección al fondo del pozo en forma óptima y

controlada bajo las normas de seguridad.

La etapa de terminación de un pozo considera procesos como son: lavado de pozo,

introducción de aparejos de producción, instalación y prueba de conexiones

superficiales, es decir árbol de válvulas y de estrangulación, disparos en la zona

deseada, estimulación, y pruebas de presión.

A grandes rasgos existe la terminación de pozo en agujero descubierto y agujero

entubado las que dependen del lugar donde se encuentre el pozo y del tipo de

formación.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

6

OBJETIVO

Entender de la mejor forma posible los procesos y operaciones que se llevan a cabo

en la terminación de pozos petroleros en zona marina, en cada etapa desde la

aplicación hasta los riesgos operativos, la estimulación adecuada de un pozo y el

conocimiento de las herramientas de terminación y su aplicación.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

7

CAPÍTULO 1

GENERALIDADES DE LOS POZOS PETROLEROS

Existe una clasificación de acuerdo al lugar donde se encuentra el equipo petrolero

en superficie y si es marino que a su vez se dividen en los marinos someros, pozos

en aguas profundas y pozos en aguas ultra profundas, o terrestres. A su vez existen

diferentes clasificaciones para los pozos petroleros dependiendo del enfoque que

se le dé. Así que a continuación se habla acerca de unas de las clasificaciones.

1.1. CLASIFICACIÓN DE ACUERDO AL TIPO DE POZO.

POZO EXPLORATORIO.

Este pozo es el que se perfora a fin de investigar una nueva zona en donde

previamente se hicieron estudios de sismología y que presuntamente tiene

hidrocarburos, es decir, se perfora en zonas donde no se ha encontrado petróleo o

gas. Estos se perforan en un campo nuevo o en una nueva formación productora

dentro de un campo existente o en campos marginales. Este tipo de pozos son los

de mayor incertidumbre a la hora de perforarse debido a que a diferencia de los de

desarrollo, por no contar con datos de correlación de pozos vecinos.

POZOS PRODUCTORES.

Son los que permiten extraer fluidos desde la zona productora a la superficie y que

su extracción es económicamente viable.

POZOS NO PRODUCTORES (SECOS).

Son los que se perforan pero el resultado de estos al intentar hacerlos producir no

se obtiene hidrocarburo por distintas circunstancias como cambio en el precio del

barril, mantenimiento excesivamente alto, problemas graves de bonificación u otras

circunstancias hacen que no sea rentable.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

8

POZOS DE DESARROLLO.

Son los pozos perforados que tienen la finalidad de explotar el mayor porcentaje de

reservas de un yacimiento. El objetivo principal del pozo de desarrollo es aumentar

la producción del campo, por lo que se consideran de incertidumbre baja si produce

o no, razón por la cual se perforan entre los pozos delimitadores y el pozo

exploratorio si este fue productor.

POZO DELIMITADOR.

Después de la perforación de un pozo exploratorio en un área inexplorada que

resulta productor, se perforan los pozos delimitadores con el objetivo de establecer

los límites del yacimiento. Sin embargo, también se perforan pozos delimitadores

con el objeto de extender el área probada del yacimiento, si durante el desarrollo de

la explotación del mismo se dispone de información que indique que este puede

extenderse más allá de los límites originalmente supuestos; entonces se perforan

pozos fuera del área probada. Estos tienen mayor riesgo que los pozos de

desarrollo, dada su ubicación.

1.2. CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A SU UBICACIÓN.

POZOS MARINOS SOMEROS.

Según la secretaria de energía (SENER) se considera que un pozo es marino

somero cuando este se encuentra en el mar con un tirante de hasta los 500 metros

de profundidad.

POZOS MARINOS EN AGUAS PROFUNDAS.

Son los pozos que se encuentran en zonas marinas con un tirante de agua que varía

de 500 hasta 1500 metros.

POZOS MARINOS EN AGUAS ULTRA PROFUNDAS.

Son los pozos que están en zonas marinas con tirantes de agua de más de 1500

metros.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

9

POZOS LACUSTRES.

Son los pozos que se encuentran en lagos, lagunas o en algún cuerpo de agua

dulce sobre la masa continental.

POZOS TERRESTRES.

Son los pozos que se encuentran en tierra y por no tener problema de espacio en

el área de trabajo y alrededores el equipo es diferente a los marinos haciendo que

estos sean los más económicos.

1.3. CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A LA TRAYECTORIA.

POZOS VERTICALES.

Si bien no existen pozos que sean totalmente verticales debido a los movimientos

de la sarta al perforar, se consideran pozos verticales a los pozos que su desviación

es despreciable y por lo general estos son los exploratorios.

Figura 1 Desviación despreciable de un pozo vertical.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

10

POZOS DIRECCIONALES.

Son los pozos que se logran desviar intencionalmente de su vertical con el uso de

técnicas de desviación o motores de fondo. Estos se desvían para llegar a un

objetivo específico y gracias al desarrollo de estas se pueden explotar un mayor

volumen desde una sola ubicación en superficie sin necesidad de mover el equipo

a otra zona, a su vez existen 3 tipos de pozos direccionales:

Tipo “J” / Tipo I, Incrementar y mantener.

Tipo “S” / Tipo II, Incrementar, mantener y decrementar.

Horizontal Tipo III, Incremento continuo.

Los pozos de tipo “J”, empiezan con una vertical para después desviarse hasta un

ángulo determinado y mantener una dirección específica hasta alcanzar el objetivo.

Los pozos de tipo “S” inician con una sección vertical, después se desvían en un

ángulo determinado, para posteriormente regresar al pozo vertical y alcanzar el

objetivo de esta forma.

Un pozo horizontal es un pozo cuya inclinación incrementa más de 80° y penetra el

yacimiento con una sección completamente horizontal (90°).

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

11

Figura 2 Tipo de pozos direccionales.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

12

Razón Justificación

Evitar domos de sal.

Cuando el yacimiento a explotar se

encuentra entrampado baja la fachada de

un domo salino y por razones

operacionales no se desee atravesar.

Perforar múltiples.

Desde una misma plataforma se pueden

perforar varios pozos y reducir costos

operacionales y de instalaciones de

facilidades de producción.

Realizar control de desviación.

Se realiza en pozos verticales que

atraviesan fallas, las cuales ocasionan

una desviación natural de la trayectoria.

Razones Económicas. El perforar en tierra firme es más barato

que perforar costa afuera.

Tabla 1 Causas que originan la perforación de un pozo direccional.

POZOS MULTILATERALES.

Los pozos multilaterales son aquellos que tienen dos o más laterales perforados a

partir de un pozo común o principal, a estos laterales pueden ser horizontales o

direccionales. Los pozos ramificados son aquellos que se derivan de un pozo

horizontal para explotar un mismo yacimiento contenido en un mismo plano

horizontal, a estos se les conoce como pozos de entradas múltiples o de reentradas.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

13

Figura 3 (a) Pozo Multilateral y (b) Pozo ramificado.

1.4. CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A SU FUNCIÓN.

Existen diferentes razones para hacer un pozo en un campo petrolero, las cuales

no son solo para pozos productores, así que se puede clasificar los pozos dando

otro enfoque y este es de acuerdo a la función para la cual se diseñó el pozo, y

estos pueden ser productores, de alivio, inyectores y pozos letrinas principalmente.

POZOS INYECTORES.

Es un pozo que se perforo con el propósito de inyectar fluidos al yacimiento con el

fin de mantener presión en el yacimiento y lograr que el pozo produzca mayor

tiempo o en mayor volumen.

En estos existen dos tipos de inyecciones:

El gas que proviene de los separadores de la producción del mismo campo o

posiblemente el gas importado puede ser reinyectado en la sección superior de gas

del yacimiento.

También existen pozos de inyección de agua comunes en las áreas marinas, donde

el agua de mar filtrada y tratada se inyecta en una sección acuífera inferior del

yacimiento.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

14

CAPÍTULO 2

TIPOS DE TERMINACIÓN DE POZOS

La terminación de un pozo petrolero complementa la perforación y es tan importante

como ésta. Por medio de la terminación de un pozo se extraen los hidrocarburos del

yacimiento a superficie. La terminación se lleva a cabo después de cementar la

tubería de revestimiento o bien en agujero descubierto. En la terminación debe

planearse y elaborarse un programa que indique la secuencia de trabajos que se

deben realizar. Se incluye el estado mecánico del pozo, así como los accesorios a

usar.

2.1 TERMINACIÓN EN AGUJERO DESCUBIERTO.

SENCILLA CON TUBERÍA DE PRODUCCIÓN FRANCA.

La terminación en agujero descubierto con TP es el tipo de terminación con menor

grado de complejidad y menor costo, solo involucra la introducción de la TP franca,

sin accesorios, no implica ningún tipo de accesorio (Figura 4.)

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

15

Figura 4 Terminación Sencilla con TP franca.

La terminación en agujero descubierto con TP franca es aplicable cuando:

La formación productora no tenga presencia de contactos agua- aceite o gas-

aceite es decir la zona productora solo sea de aceite.

La formación productora presente un grado alto de compactación.

Las principales ventajas y desventajas se presentan compiladas en la tabla 2

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

16

Ventajas Desventajas

Comparado con otros tipos de terminación su

realización es menos costosa y menos

tardada en operación.

Se puede producir tanto por tubería de

producción o por el espacio anular.

Cuando el intervalo productor produce aceite

viscoso, este tipo de terminación es

adecuada.

Al no contar con accesorio de

terminación como empacadores,

la TR se encuentra expuesta, y

ante la presencia de fluidos

corrosivos o altas presiones, está

puede sufrir daños.

Debido a las variaciones de

temperatura de los fluidos, este

tipo de terminación es

susceptible a movimientos de la

TP.

Las operaciones de estimulación

o algún otro tratamiento con

presión de inyección mayor a la

presión de resistencia inferior no

se pueden realizar.

Tabla 2 Ventajas-desventajas de una terminación sencilla con TP franca.

TERMINACIÓN SENCILLA CON TUBERÍAS DE PRODUCCIÓN, ACCESORIOS

Y EMPACADORES.

Este tipo de terminación en agujero descubierto y sin tubería de revestimiento se

realiza tanto con empacador sencillo permanente como recuperable. La selección

del tipo de empacador depende de la profundidad de instalación, presión esperada

del yacimiento al momento de su explotación, de igual manera operaciones

posteriores a acidificaciones, estimulaciones, limpiezas y terminaciones presentan

un papel importante en la selección del tipo de empacador. La terminación con TP,

accesorios y empacadores se ilustra en la figura 5.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

17

Figura 5 Terminación Sencilla con TP, accesorios y empacadores.

En este tipo de terminación se debe considerar que la TP cuente con accesorios

como válvulas de circulación y niple de asiento para efectuar la operación, así como

el tomar en cuenta el peso de la tubería de producción que debe soportar el

empacador. (Garaicochea & Benitez, 1983)

Las ventajas-desventajas de la terminación sencilla con TP, accesorios y

empacadores se presentan en la tabla 3.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

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Ventajas Desventajas

La presión del yacimiento y la presencia

de fluidos corrosivos no afectan la tubería

de revestimiento debido a la protección y

aislamiento del empacador.

Si una operación de estimulación es

necesaria, se pueden efectuar alcanzando

presiones mayores que en los casos de

terminación con tubería franca.

La camisa de circulación se puede abrir si

es necesario un gasto de circulación alto

con la finalidad de producción dual entre

espacio anular y TP.

La presencia de carbonatos, sales y

parafinas pueden ocasionar una

reducción en la producción del pozo,

dado que se reduce el diámetro de la

TP.

El costo y tiempo de terminación es

mayor que en una terminación con TP

franca, causada por la instalación de

los accesorios como; niples, camisas

o válvulas, empacadores, entre otros.

Al tener aceites viscosos es más difícil

la explotación.

Tabla 3 Ventajas-desventajas de una terminación sencilla con TP, accesorios y empacadores

.

TERMINACIÓN CON TUBERÍA RANURADA NO CEMENTADA.

Esto consiste en la introducción de un liner ranurado después de perforarse el

intervalo productor. Este liner se caracteriza por no ser cementado, ya que éste se

ancla a la altura de la zapata de la TR localizada en la cima del intervalo productor

mediante un empacador hinchable (éste aumenta su volumen por la acción del

aceite o agua absorbido, figura 6).

El objetivo de los empacadores hinchables es realizar una explotación selectiva y

evitar problemas de conificación, ya que se aíslan las zonas fracturadas que aportan

fluidos indeseables, así como los contactos gas-aceite y/o agua-aceite.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

19

Figura 6 Terminación con tubería ranurada no cementada.

Las principales ventajas-desventajas en la terminación con tubería ranurada no

cementada se presentan en la tabla 4.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

20

Ventajas Desventajas

Minimiza el daño a la formación y está en contacto

directo con el yacimiento.

Los empacadores hinchables eliminan la

cementación y proporciona aislamiento de zonas.

El daño generado por el lodo de perforación puede

eliminarse por medio de una estimulación.

Es más económico que un pozo con agujero

revestido.

El liner ranurado proporciona seguridad en caso

de colapso y control de producción de arena.

Es efectivo y se obtiene una rápida producción.

No hay un buen control de inyección

ni de volúmenes de los fluidos usados

en la estimulación y fracturamientos.

El enjarre producido por los fluidos de

perforación dañan la formación.

Tabla 4 Ventajas-desventajas de la terminación con tubería ranurada cementada.

2.2 TERMINACIÓN EN AGUJERO ENTUBADO.

TERMINACIÓN SENCILLA EN AGUJERO ENTUBADO CON TP FRANCA.

Este tipo de terminación es idéntica a la TP franca en agujero descubierto, a

diferencia de que, en ésta para entrar en contacto con el yacimiento, se requiere

disparar la TR en el intervalo productor (Figura 7).

Page 29: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

21

Figura 7 Terminación sencilla en agujero entubado con tubería de producción franca.

El tipo de terminación sencilla en agujero entubado con TP franca ofrece las mismas

ventajas que una terminación en agujero descubierto con TP franca (tabla 2).

TERMINACIÓN SENCILLA EN AGUJERO ENTUBADO CON TP, EMPACADOR Y

ACCESORIOS.

Este tipo de terminación se realiza con un empacador recuperable o permanente, el

yacimiento puede tener contactos Gas-Aceite o Aceite- Agua, ya que mediante la

cementación de la TR se puede seleccionar el intervalo para la terminación. Como

en el caso de la terminación sencilla en agujero entubado y TP franca, el tipo de

empacador depende de las presiones que se esperen del yacimiento, así como el

tipo de hidrocarburo o gas.

Page 30: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

22

Las ventajas de la terminación sencilla en agujero entubado con TP, empacador y

accesorios son las que se presentan en la tabla 3, atribuidas a la terminación en

agujero descubierto.

TERMINACIÓN SENCILLA SELECTIVA CON DOS EMPACADORES Y TR

CEMENTADA.

Para llevar a cabo este tipo de terminación se debe contar con los empacadores

superior recuperable e inferior permanente. Entre ambos empacadores y sobre el

empacador superior, la TP cuenta con accesorios. Además, en esta terminación se

cuenta con más de un yacimiento con su respectiva TR cementada.

Las principales ventajas-desventajas en la terminación selectiva con dos

empacadores en agujero entubado se presentan en la tabla 5.

Ventajas Desventajas

Este tipo de terminación es

óptima en casos de pozos en los

que su acceso es complicado, en

la zona marina esta terminación

se recomienda.

Una de las grandes ventajas que

tiene esta terminación, es que se

pueden hacer producir dos

intervalos productores al mismo

tiempo, o individualmente.

Representa un mayor costo que las terminaciones

anteriormente mencionadas.

Se tiene mayor tiempo al realizar la terminación con

los accesorios en la TP, esto conlleva a realizar más

viajes en la instalación y desmantelamiento de los

accesorios.

Para realizar los disparos de los intervalos elegidos,

es necesario que el pozo se encuentre lleno de lodo

de perforación, esto con la finalidad de evitar

cualquier tipo de brote o arranque del pozo,

derivado de un mayor daño a la formación.

Tabla 5 Ventajas-desventajas de la terminación sencilla selectiva con dos empacadores y TR cementada.

Page 31: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

23

TERMINACIÓN DOBLE CON DOS TP Y DOS EMPACADORES.

Este tipo de terminación se caracteriza por ser óptimo cuando se requiere explotar

al mismo tiempo dos intervalos productores en donde las características de ambos

son distintas (figura 8).

Figura 8 Terminación doble con dos TP y dos empacadores.

Las principales ventajas-desventajas en la terminación selectiva con dos

empacadores en agujero entubado se presentan en la tabla 6.

Page 32: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

24

Ventajas Desventajas

Cuando alguno de los dos intervalos

empieza a producir fluidos no deseados

(fluidos corrosivos, gas sulfhídrico, gases

combustibles, etc.) ésta terminación tiene la

ventaja de que se puede cerrar dicho

intervalo (con el fluido indeseable) sin que el

otro deje de estar produciendo.

Tiene la facilidad de producir independiente-

mente y al mismo tiempo dos intervalos, sin

considerar las diferencias existentes entre

ambos.

Existe daño a la formación por

penetración de los disparos el cual

conlleva a que exista una mayor

complejidad para llevar a cabo una

inducción del pozo.

Mayor tiempo de operación.

Tabla 6 Principales ventajas- desventajas en la terminación doble con dos TP y dos empacadores.

TERMINACIÓN DOBLE SELECTIVA CON DOS TP, UN EMPACADOR DOBLE,

MÁS UN EMPACADOR SENCILLO Y ACCESORIOS.

De los tipos de terminación anteriormente mencionadas, esta terminación resulta

ser la más compleja de llevar a cabo. Mediante ésta, es posible explotar más de uno

o varios intervalos productores en forma independiente (figura 9.)

Las principales ventajas-desventajas en una terminación selectiva con dos

empacadores en agujero entubado se presentan en la tabla 7.

Page 33: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

25

Ventajas Desventajas

Se puede seleccionar el intervalo a explotar

deseado o explotar al mismo tiempo todos los

intervalos.

Tiene la ventaja de que, si un intervalo comienza

a producir fluidos no deseados, éste se puede

cerrar por un período de tiempo sin que dejen de

producir los demás.

Se tiene un mayor tiempo al

realizar la terminación por los

múltiples accesorios a usar.

Tabla 7 Principales ventajas- desventajas en la terminación doble con dos TP y dos empacadores.

Page 34: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

26

Figura 9 Terminación doble selectiva con dos TP, un empacador doble más un empacador sencillo y dos accesorios.

2.3 TERMINACIÓN SIN TUBERÍA DE PRODUCCIÓN.

Un pozo con terminación sin tubería de producción o también llamado Tubingless

es aquel en donde la sarta de perforación, después de haber perforado la última

etapa, se cementa y a su vez se usa para producir, evitando así el uso de accesorios

empleados en la terminación (empacador, camisa, etc.).

Esta terminación es la más económica, pero es aplicable únicamente para

profundidades someras y medianas sin rebasar los 4,000 m; son ideales para pozos

Page 35: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

27

de un solo yacimiento, aunque se pueden explotar yacimientos simultáneos. La

profundidad y la temperatura son la mayor limitante en estas terminaciones.

2.4 TERMINACIONES INTELIGENTES.

Se le denomina terminación inteligente a la terminación de un pozo en la que el

control de flujo o inyección toma lugar en el fondo del pozo sin intervención física,

con o sin monitoreo activo, se aplica en pozos inteligentes los cuales tienen la

finalidad de eliminar las intervenciones y de obtener información en forma remota y

en tiempo real que permita tomar acciones preventivas con miras a maximizar el

pozo y el yacimiento. Generalmente se usan sofisticados medidores de fondo de

pozo, los cuales suministran datos continuos y proveen vínculos con los dispositivos

remotos de control de flujo. Esta instrumentación inteligente permite que el operador

cambie las características del flujo, controlando así los llamados flujos

preferenciales y es una realidad la caracterización del yacimiento y el manejo de la

producción en tiempo real con la aplicación de esta tecnología.

Las ventajas de las terminaciones Inteligentes son un mayor monitoreo y control

sobre los pozos, reducción del tiempo de respuesta, flexibilidad a distancia en la

toma de decisiones y reducción de operaciones complejas durante las

intervenciones.

Las desventajas de este tipo de tecnologías son los altos costos de los equipos y

herramientas. El principal propósito en las terminaciones Inteligentes consiste en

lograr una integración segura y confiable del aislamiento zonal, el control de flujo, el

monitoreo permanente y el control de la producción de arena.

Page 36: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

28

CAPÍTULO 3

HERRAMIENTAS Y EQUIPO PARA TERMINACIONES

SUBMARINAS

La tecnología submarina que se encuentra disponible hoy en día comprende una

amplia variedad de equipamientos y actividades; tales como, cables guía para

desconectar equipos del fondo del mar, árboles de válvulas del cabezal del pozo o

de producción, preventores de reventones (BOP’S, BlowOut Preventor) árboles de

intervención y de pruebas; conjunto de válvulas de distribución, plantillas; ROV’s

líneas de flujo, tubos ascendentes (Risers), sistemas de control, sistemas de

distribución de energía eléctrica, bombeo y medición de fluidos y separación, y

reinyección de agua.

3.1 EQUIPO Y HERRAMIENTAS SUBSUPERFICIAL.

RISERS.

Un riser es un tubo que conecta una estructura de producción flotante o una

plataforma de perforación con un sistema submarino, ya sea para fines de

producción tales como perforación, producción, inyección, extracción, terminación y

rehabilitación de pozos. 2

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

29

Figura 10 Clasificación de los Risers.

RISER DE PERFORACIÓN.

Este tipo de riser proporciona un conducto para operar la sarta de perforación y

demás herramientas durante la perforación, también se utiliza circular el lodo de

perforación hacia el pozo y así evitar la comunicación del fluido con el medio

marino.3

Los elementos básicos del riser de perforación son:

Sistema tensionador.

Junta telescópica.

Cuerpo de riser.

Conjunto inferior del riser (LMRP).

Juntas flexibles.

Líneas de estrangular, matar y auxiliares (booster).

Equipo de flotación.

Risers de Perforación

y Terminación

Hibrído

CatenarioTenso

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

30

Figura 11 Riser de perforación en plataforma semisumergible.

RISER DE TERMINACIÓN E INTERVENCIÓN.

Este riser consiste en uno o más conductos que proporcionan un acceso no

restringido al pozo, incluye líneas de control hidráulico necesarias para la operación

de las herramientas submarinas.3

Page 39: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

31

Operaciones

Terminación Intervención

Función Para instalar y retirar el colgador de la

tubería de producción y el árbol

submarino, así como complementar el

proceso de perforación para poner en

producción el pozo.

Se utiliza para entrar con

líneas de acero o tubería

flexible hacia los agujeros

de producción y el

espacio anular.

Tabla 8 Funciones del riser de terminación e intervención.

Elementos principales del riser de terminación e intervención:

Conector del conjunto de preventores.

Paquete inferior del riser de intervención.

Paquete de desconexión de emergencia.

Junta de esfuerzo.

Cuerpo del riser.

Junta de tensión.

Junta telescópica.

Conector del árbol superficial.

Araña.

Herramienta de prueba de manejo.

Conjunto de preventores para tubería flexible y línea de acero.

Componentes auxiliares diversos.

Page 40: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

32

UMBILICALES.

Los umbilicales son líneas de flujo que se usan en aguas profundas, desde los

árboles submarinos hasta los barcos o plataformas de producción, dentro de sus

funciones está:

Conectar los equipos superficiales y los submarinos entre sí.

Enviar y transportar energía hidráulica y/o eléctrica, la inyección de químicos

si es que se requiere y señales de comunicación al equipamiento submarino.

Enviar y transportar señales de monitoreo (Medidores de flujo, presión y

temperatura, etc.) del equipamiento submarino a los equipos de control

superficiales.

Los umbilicales pueden ser simples o complejos, ya que su configuración puede

estar constituida de uno o varios componentes que ayudaran a realizar las funciones

de dicho umbilical, esto dependerá de los requerimientos del proyecto del sistema

de control.

Figura 12 Configuración de un umbilical.

Page 41: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

33

De igual manera se pueden clasificar en dinámicos o estáticos, esto depende si el

umbilical está conectado de superficie a una terminal submarina de terminación

(SUTA) este caso sería dinámico, y si está conectado de una SUTA a cualquier otro

equipo submarino seria estático. 5,6.

Figura 13 Ejemplo de umbilical estático y umbilical dinámico.

CABLES DE CONEXIÓN.

Los cables de conexión son elementos parecidos a los umbilicales que se encargan

de unir los sistemas de distribución con el equipamiento submarino (módulo de

control), con el fin de conectar y tener comunicación entre los equipos de control

que se encuentran instalados sobre el lecho marino.5

Existen dos tipos de cables de conexión que son los hidráulicos y los eléctricos. Los

hidráulicos se encargan de enviar la energía hidráulica para la apertura y cierre de

válvulas o en la inyección de químicos, este tipo de cables pueden ser sintéticos

(tubos termoplásticos) o de tubos de acero. Los eléctricos son aquellos que se

Page 42: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

34

encargan de la comunicación en el monitoreo de las funciones de cada

equipamiento submarino.5,7,8.

Figura 14 Esquema de Cables de conexión (Flying leads).

CABEZALES SUBMARINOS.

El cabezal submarino de la tubería de revestimiento, es la interface entre el pozo y

el árbol submarino. Tiene como funciones principales:

Sostener y sellar el árbol submarino.

Soportar y sellar el colgador de la tubería de revestimiento (acorde al diseño).

Reforzar el preventor mientras se está perforando.

Para diferenciar los tipos de cabezales se consideran criterios como el tirante de

agua al cual será instalado, el tipo de plataforma que se tiene y el equipo que fue

utilizado durante la perforación del pozo.10

Page 43: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

35

Los principales componentes del cabezal submarino son:

1. Cabezal alojador de TR´s.

2. Cabezal alojador de alta presión.

3. Ensamble sello.

4. Conexión al árbol.

5. Cabezal alojador de baja presión.

6. Base guía.

7. Tubería de revestimiento TR.10

Figura 15 Componentes del cabezal submarino.

Page 44: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

36

3.2 ÁRBOLES SUBMARINOS.

Los árboles submarinos son equipos de producción instalados en la cabeza del pozo

compuestos por un conjunto de válvulas, tuberías, conexiones y componentes de

seguridad, que se encargan principalmente de vigilar y controlar la producción de

un pozo marino. 11,12.

Independientemente del tipo de árbol, este está compuesto por cinco principales

partes que son la parte de producción, espacio anular, servicio, estrangulador y la

de control. 11

Figura 16 Árbol Submarino Cameron.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

37

Los árboles submarinos se clasifican en:

Secos.

Mojados.

Los árboles secos se usan en aguas someras y en aguas profundas, y en tirantes

de agua inferiores a 1,830 [m] o 6,000 [pies], estos árboles pueden instalarse sobre

una plataforma marina o spar. Se llaman secos porque se instalan en dicha

plataforma.

Los árboles mojados van instalados en el lecho marino, y se usan en aguas

profundas y en aguas ultra profundas, dichos árboles mojados se clasifican en:

Verticales.

Horizontales.

Árboles para aguas someras.

Hay dos tipos de árboles que se usan en aguas someras:

Árbol de un solo agujero.

Árbol de producción para nivel de lodo.

ÁRBOL DE UN SOLO AGUJERO.

Se deriva de los diseños de árboles secos, pero adaptados a los cabezales

submarinos, utiliza un diseño más sencillo, el cual es un sistema más conveniente

económicamente hablando que el árbol seco. El espacio anular en este árbol es

conectado a través de una salida lateral en el tubingspool o mediante una interfaz

de tipo válvula check ubicada entre el árbol y el colgador. El espacio anular no se

extiende verticalmente a través del árbol, de ahí su nombre.

Page 46: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

38

Figura 17 Árbol de un solo agujero.

ÁRBOL DE PRODUCCIÓN PARA NIVEL DE LODO.

El árbol de producción para nivel de lodo es un sistema de producción simple, estos

árboles son económicos y su funcionalidad es muy sencilla, su aplicación es para

aguas someras. Su instalación es asistida por buzos, esto reduce sus costos y

problemas de instalación, el equipo que se emplea para su instalación puede ser

desde una plataforma de perforación auto-elevable o bien desde una plataforma de

perforación flotante.

Page 47: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

39

Figura 18 Árbol de producción para nivel de lodo.

Árboles para aguas profundas.

Hay tres tipos de árboles para estos ambientes submarinos.

Vertical: estos pueden operar hasta 3000m.

Horizontal: Puede operar hasta 3000m.

Eléctricos: Estos operan a más de 3000m.

ÁRBOL VERTICAL.

El árbol vertical ha sido utilizado por varios años, fue el primer árbol que incluyó un

agujero de espacio anular para una mejor solución de problemas para las

operaciones y servicios del pozo. Este estilo de árbol es caracterizado porque la

ruta del flujo por el colgador de tubería de producción es completamente vertical y

las válvulas de entrada están en el agujero vertical del árbol.

Las válvulas maestras (valve master) y las válvulas de superiores de ingreso (valve

swab) pueden ser encontradas tanto en el agujero de producción como en el de

espacio anular, así mismo el árbol vertical pudiera tener una válvula de producción

Page 48: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

40

lateral (production wing) y posiblemente una válvula de espacio anular lateral

(annulus wing). 9,13

Varios diseños del sistema de árboles pueden incluir otras válvulas como la válvula

de cruce (crossover valve) que conecta el espacio anular con el agujero de

producción, la válvula de inyección de químicos, la válvula estranguladora, y

válvulas de monitoreo de espacio anular. 9,13

El árbol convencional puede ser anclado o puesto sobre la cabeza de pozo

directamente o usando un adaptador (tubing spool). Si nosotros llegáramos a usar

este adaptador se anclará sobre la cabeza de pozo actual para poder proveer la

posición del anclaje del colgador de tubería de producción que se pondrá dentro de

dicho componenete.9

Su instalación se puede realizar con líneas guías o del contrario sin líneas guías, y

cuenta con un casquete externo en la parte superior del árbol que es instalado

después del árbol.9,13

A continuación, se muestra la configuración de un árbol convencional 9,13

Page 49: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

41

Figura 19 Componentes del Árbol Vertical.

ÁRBOL HORIZONTAL.

El árbol horizontal ha sido uno de los mejores sistemas en el desarrollo de campos

y en tecnología submarina, ofrece un gran número de avances tecnológicos y

operacionales, siendo ventajoso con los árboles convencionales; esto es gracias a

su gran tecnología, su reducción de costos y su reducción de equipo requerido para

su manipulación, debido a que cuenta con un sistema de herramientas simple.10.

El árbol horizontal se distingue porque el colgador de tubería de producción está

diseñado para anclarse dentro del cuerpo del árbol y el flujo de la producción es

horizontal. Las válvulas de este árbol están todas localizadas en mini blocks fuera

del agujero vertical del árbol. Sus válvulas maestras, lateral y de cruce tienen la

misma función que los árboles convencionales. En la parte superior consta de una

capa interior (internal tree cap) que se requiere para proveer un límite de presión

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

42

secundaria para la producción, y una capa exterior llamada “Derbis cap”. Asimismo,

tiene unos sellos para aislar el agujero de comunicación e intervención al pozo

llamados tapones (wireline plugs).10

En la mayoría de los árboles horizontales también se incluye un aislamiento

localizado en la parte inferior del árbol, este aislamiento incluye una guía de

orientación que permitirá el aterrizaje o instalación del colgador de tubería en el

árbol de tal manera que dicha tubería quede alineada con el árbol. A continuación,

se muestra la configuración de un árbol horizontal.

Figura 20 Componentes del Árbol horizontal.

Page 51: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

43

3.3 ACCESORIOS DE LOS APAREJOS DE PRODUCCIÓN.

APAREJOS DE PRODUCCIÓN.

El aparejo de producción es el medio por el cual se transportan los hidrocarburos

desde el yacimiento hasta superficie. Debe soportar íntegramente las presiones y

los esfuerzos a que es sometido durante la operación de terminación y

mantenimiento, como inducciones, pruebas de admisión, estimulaciones,

fracturamientos, etc., así como durante la vida productiva del pozo.15

El objetivo principal de un aparejo de producción es conducir los fluidos producidos

por el yacimiento, ya sea gas, aceite, agua, o una combinación de estos hacia la

superficie, y los de inyección hacia la formación en forma controlada.

Se pueden clasificar los tipos de aparejo de producción de acuerdo a la función que

realizan, entre las principales se encuentra:

Aparejo sencillo (pozos fluyentes).

Aparejo sencillo selectivo.

Aparejo para bombeo neumático.

Aparejo para bombeo electro centrífugo.

Aparejo con sarta de velocidad.

Aparejo con bombeo mecánico. 15

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

44

La figura 21 muestra la anterior clasificación de los aparejos de producción.

Figura 21 Clasificación de aparejos de producción, según tipo de producción de pozo.

Un aspecto importante a calcular en el aparejo de producción es el diámetro del

aparejo, el cual es determinado mediante un análisis nodal (Fig. 22) en el que se

estudia simultáneamente el comportamiento de flujo en el pozo y el IPR (Inflow

Performance Relationship); el punto de intersección de estas curvas es el punto de

solución o punto de flujo natural, y determina el gasto de producción y la presión de

fondo fluyendo.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

45

Figura 22 Análisis nodal para selección de diámetro del aparejo.

El diámetro del aparejo de producción debe ser tal que permita transportar los

gastos de producción esperados, dado que, si es pequeño, restringe la producción,

por el contrario, si es demasiado grande, el flujo puede ser intermitente o inestable,

además de incrementar el costo total del pozo, dado que la geometría de las

tuberías de revestimiento depende directamente del tamaño del aparejo de

producción.15

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

46

Para un diseño adecuado de un aparejo de producción es importante tener en

cuenta factores como:

Factor de flotación.

Agentes de corrosión; los principales agentes que afectan a las tuberías son

los gases disueltos (oxígeno, dióxido de carbono e hidrógeno sulfuroso),

sales disueltas (Cloros, carbonatos y sulfatos) y ácidos.

Presión del yacimiento.15

EMPACADORES.

Un empacador es un accesorio empleado para sellar la parte exterior del aparejo de

producción y la parte interior de la tubería de revestimiento o de explotación, las

funciones principales de los empacadores son:

Proteger el revestimiento de la presión del yacimiento y de operaciones tales

como estimulaciones o fracturamientos.

Evitar el contacto entre los fluidos producidos y los de revestimiento.

Aislar zonas con daño o perforaciones re cementadas.

Mantener un fluido empacador en el espacio anular.14

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

47

Figura 23 Empacador de producción.

A grandes rasgos los empacadores se dividen en dos categorías los recuperables

y permanentes.

Los empacadores permanentes como su nombre lo indica, quedan fijos a la tubería

mediante cuñas de acción opuesta, su recuperación requiere la molienda de los

mismos, este tipo de empacadores era muy usado pero debido a la necesidad de

moverlos para su recuperación ha disminuido su utilización.14

Los empacadores recuperables, por el contrario, están diseñados para ser anclados

y desanclados después de cierto tiempo para su recuperación, estos son

adicionados para utilizarse en una nueva intervención, en cuestión de función es la

misma que los permanentes.14

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

48

Figura 24 Tipos de Empacadores.

Los componentes de un empacador son:

Elementos de sello.

Cuñas.

Conos.

Cuerpo del empacador.14

Elementos de sello: Su función es generar un sello entre el empacador y la tubería

de revestimiento. Estos pueden ser fabricados de diferentes materiales los cuales

pueden ser operados bajo diferentes condiciones de presión y temperatura.

Page 57: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

49

Cuñas: Se incrustan en la tubería de revestimiento para fijar esta con el empacador

y así evitar el movimiento de este, además permiten la aplicación de peso y tensión

para comprimir el elemento de sello.

Conos: Sirve como un expansor para forzar las cuñas hacia la tubería de

revestimiento, también sirven como soporte a los elementos de sello.

Cuerpo del empacador: Es una superficie pulida que está en la parte interior del

empacador, la cual forma un sello con las unidades de sellos multi-v impidiendo el

flujo entre el empacador y el aparejo de producción. Además, esta parte del

empacador mantiene unidos todos los componentes de la herramienta.14

Figura 25 Composición del empacador.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

50

NIPLES DE ASIENTO.

Son accesorios que se integran al aparejo de producción y varían ampliamente en

diseño y construcción, su función es alojar, asegurar y sellar dispositivos de control

de flujo, tales como: tapones estranguladores de fondo, válvulas de contrapresión,

etc. Hay dos tipos de niples de asiento los cuales son los más ocupados:

Niples selectivos: Forman parte del aparejo de producción y se pueden

instalar uno o varios para separar intervalos.

Niples retenedores / No-Go: Estos se localizan en la parte inferior (al final)

del aparejo, ya que se tiene una restricción o un diámetro pequeño.4

Figura 27 Tipos de Niples de Asiento. Figura 26 Esquema de ubicación de Niples de Asiento.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

51

VÁLVULAS DE SEGURIDAD Y CIRCULACIÓN.

Las válvulas de seguridad, también llamadas válvulas de tormenta, son utilizadas

mayormente en pozos costa afuera, se instalan de 100 a 150 metros de la superficie

y se clasifican de acuerdo a su operación:

Autocontroladas: Son aquellas que operan a cambios de presión.

A control remoto: Son operadas desde la superficie. (válvulas tormenta)

Las válvulas de circulación se usan a fin de controlar el pozo y recuperar el aparejo

de producción, lavado de pozo y se instalan a escasos metros por encima del

empacador.1,4.

Figura 28 Válvula de Circulación y Válvula de Seguridad.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

52

BOLA COLGADORA.

La bola colgadora de tubería de producción es un tubo de acero con características

especiales cuya función es proporcionar una interface entre el cabezal del pozo y el

árbol submarino, este componente funciona como el cabezal de la tubería de

producción. Tiene como principales funciones:

Suspensión de la tubería de producción.

Cerrar el espacio anular del pozo.

Como bloqueo dentro del cabezal o del cuerpo del árbol que resiste

despegue de cargas causadas por el crecimiento de presiones y

temperaturas.

Producción directa dentro del árbol. 9

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

53

CAPÍTULO 4

OPERACIONES Y PROCESOS EN LA TERMINACIÓN DE

POZOS PETROLEROS

4.1 LAVADO DE POZO.

El lavado de pozos es una de las operaciones más importantes en la etapa de

terminación, debido a que con ella se evita la depositación de partículas sólidas que

puedan obstruir el intervalo productor. Debido a que las partículas que obstruyen la

zona productora pueden obturar los poros de la roca en la vecindad del pozo y afecta

la producción del pozo, se debe hacer un diseño correcto del lavado del pozo en

donde lo principal es conocer la formación y las propiedades geológicas de los

fluidos a usar.

El objetivo del lavado de pozo es desplazar el lodo y remover los sólidos adheridos

a las paredes de la tubería para eliminar partículas como barita, recortes, cemento

y sedimento; esto con el objeto de tener un fluido libre de contaminantes, y evitar

daño a la formación durante las operaciones posteriores. El lavado de pozo consiste

en desplazar el lodo de perforación empleado en la última etapa con un fluido de

terminación libre de sólidos mediante el empleo de baches lavadores, separadores

y viscosos.

La óptima limpieza del pozo genera que el fluido de terminación elimine partículas

contaminantes las cuales al momento de realizar los disparos el pozo no genere

daños por sólidos no removidos que pueden taponar los poros y/o canales de la

formación productora implicando una reducción en la permeabilidad, la cual afecta

directamente la producción del pozo.

Page 62: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

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54

DISEÑO DE LAVADO DE POZO.

Los principales parámetros en el diseño del lavado de un pozo son los siguientes:

Sarta de lavado.

Baches (Tipo, cantidad y posición).

Volumen de baches o longitud lineal.

Presión diferencial máxima durante el desplazamiento.

SARTA DE LAVADO.

Lo recomendable es emplear la tubería de perforación, tubo o niple aguja en la parte

inferior y escariadores en serie cuando existan dos diámetros de tubería de

revestimiento. El uso de cepillos, difusores, escariadores rotatorios o algún otro

elemento mecánico que mejore la eficiencia de la limpieza, debe analizarse antes

introducirse al pozo, con la finalidad de evaluar el riesgo y el beneficio que se espera

por el incremento de recursos a emplear.

Figura 29 Proceso de lavado de pozo con fluido de terminación.

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55

BACHES (TIPO, CANTIDAD Y POSICIÓN).

Los tipos de fluidos a emplear como baches para la realización de una operación

exitosa son los siguientes:

Fluido de perforación.

Fluido espaciador (este puede ser agua o diésel).

Fluido lavador.

Fluido viscoso.

Fluido de terminación.

VOLUMEN DE BACHES O LONGITUD LINEAL.

La función del bache espaciador es separar dos fluidos a fin de evitar su

contaminación; por lo tanto, éste debe proveer una distancia suficiente para

mantener los fluidos alejados uno del otro. Debido a lo anterior, se recomienda un

volumen de bache espaciador equivalente a 500 m lineales en el espacio anular

más amplio.

Figura 30 Tipo y posición recomendada de los baches.

Page 64: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

56

Esto, siempre y cuando no altere el programa de líquidos en el equipo. Para casos

específicos, se debe considerar la logística y el costo del diésel. Respecto al cálculo

del volumen de los baches lavadores y viscosos para la operación de lavado, se

recomiendan los siguientes criterios:

1. 150 m lineales en el espacio anular, se puede obtener el volumen del bache

mediante la Ec.1.

2. 10 minutos de tiempo de contacto en el espacio anular, el volumen se obtiene

mediante la Ec.2.

Donde:

𝑑2 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑇. 𝑅. 𝑒𝑛 𝑝𝑔

𝑑1 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑇. 𝑃. 𝑒𝑛 𝑝𝑔

𝑉𝑜𝑙 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑏𝑎𝑐ℎ𝑒𝑠 𝑒𝑛 𝑏𝑙𝑠

𝑞 = 𝐺𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜 𝑒𝑛 𝑔𝑎𝑙

𝑚𝑖𝑛⁄

𝑉𝑜𝑙 = 0.5067 ∗ (𝑑22 − 𝑑1

2)(150𝑚𝑡𝑠)

𝑉𝑜𝑙 = 𝑞 ∗ 37.85

Ec…1

Ec…2

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57

PRESIÓN DIFERENCIAL MÁXIMA DURANTE EL DESPLAZAMIENTO.

La presión diferencial de desplazamiento es aquella presión que se requiere para

realizar el desplazamiento con eficacia y seguridad.

Cuando se tengan condiciones estáticas, la máxima presión requerida será igual a

la presión hidrostática de la TR menos la presión hidrostática de la TP al momento

de llegar el fluido de terminación al extremo del aparejo de limpieza, se puede

obtener dicha presión mediante la Ec.3. En condiciones dinámicas se debe de tomar

en cuenta las perdidas por fricción de los fluidos, como se muestra en la figura 31.

Donde:

∆𝑝 = 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑘𝑔

𝑐𝑚2 ⁄

𝑃𝑟𝑜𝑓𝑣𝑒𝑟 = 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟é𝑠 𝑒𝑛 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

𝜌𝑓 𝑝𝑒𝑟𝑓 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑔𝑟/𝑐𝑐

𝜌𝑓 𝑠𝑒𝑝 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑒𝑛 𝑔𝑟/𝑐𝑐

∆𝑝 =(𝑃𝑟𝑜𝑓𝑣𝑒𝑟)(𝜌𝑓 𝑝𝑒𝑟𝑓 − 𝜌𝑓 𝑠𝑒𝑝)

10 Ec…3

Page 66: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

58

Figura 31 Diagrama de presión requerida para desplazar el bache lavador.

Se requiere obtener la presión diferencial máxima con objeto de determinar el

equipo de bombeo a usar. Si la presión diferencial es mayor a la presión de trabajo

de las bombas de lodo, se debe emplear una unidad de alta presión, de lo contrario

se deben emplear bombas de lodo con el mayor diámetro de camisa posible. Esto,

con la finalidad de alcanzar el mayor gasto de bombeo.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

59

4.2 ESTIMULACIONES.

El proceso de estimulación de pozos consiste en la inyección de fluidos de

tratamiento a gastos y presiones bajas que no sobrepasen a la presión de fractura,

con la finalidad de remover el daño a la formación ocasionado por la invasión de los

fluidos a la formación durante etapas de perforación o terminación del pozo.

Dependiendo del tipo de daño presente en la roca y la interacción de los fluidos para

la remoción de este, las estimulaciones se pueden realizar por medio de dos

sistemas principales, sistemas reactivos y no reactivos.

DAÑO A LA FORMACIÓN.

El daño a la formación es un parámetro muy importante a considerar en la industria

petrolera, pues la identificación y cuantificación de este nos permitirá mejorar la

productividad de un pozo.

El daño a la formación es la obstrucción parcial o total y natural o inducida, que se

presenta en la roca al flujo de fluidos de la formación al pozo o del pozo a la

formación. Esto implica que con el daño a la formación se alteran las propiedades

petrofísicas importantes de la roca como la porosidad y la permeabilidad (Zapata,

1983).

CLASIFICACIÓN DEL DAÑO A LA FORMACIÓN.

CLASIFICACIÓN SEGÚN GRUBB-MARTIN.

Se puede clasificar el daño a la formación en daño somero y profundo (Grubb &

Martin, 1963)

Daño somero; es el causado por:

Partículas de lodo de perforación y otros sólidos.

Page 68: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

60

Hinchamiento y/o dispersión de las arcillas de la formación en la zona

invadida por el filtrado de lodo.

Emulsiones.

Aguas incompatibles.

Parafinas e incrustaciones.

Daño profundo; es el causado por:

Bloqueo por agua.

Hinchamiento y/o dispersión de las arcillas de la formación por la baja

salinidad del agua de inyección.

Aceites pesados, crudo en zona de gas o zonas de gas y condensado.

Re-precipitación de fierro durante un tratamiento de acidificación.

Tratamientos forzados de inhibidores de incrustación.

CLASIFICACIÓN SEGÚN ROBBERTS- ALLEN.

Se puede clasificar el daño a la formación en daño causado por sólidos o causado

por el filtrado de fluido (Allen & Robets, 1978):

Daño causado por sólidos, el cual consiste en:

Materiales para dar peso.

Arcillas.

Materiales para dar viscosidad.

Materiales para controlar la pérdida de fluido.

Materiales para controlar la pérdida de circulación.

Sólidos triturados provenientes de la perforación.

Partículas de cemento.

Detritos de las pistolas.

Incrustaciones de polvo.

Oxido de las tuberías.

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61

Sales no disueltas.

Empaques de grava o arena fina de fracturamientos.

Incrustaciones precipitadas.

Parafinas o asfáltenos.

Daño causado por el filtrado del fluido.

Solución acuosa con cationes, aniones y surfactantes de diferentes tipos y

concentraciones.

Solución oleosa con surfactantes.

El daño a la formación puede ser causado por procesos simples o complejos,

presentándose en cualquiera de las etapas de vida de un pozo. Todo pozo a su

inicio de su explotación o durante la misma, se encuentra dañado en menor o mayor

grado y se hace imprescindible la remoción del mismo para restituir las condiciones

naturales de producción, esta remoción puede resultar difícil y costosa.

TÉCNICAS DE ESTIMULACIÓN.

Después de la terminación de un pozo, en una reparación mayor o en el desarrollo

de la vida productiva de los pozos, generalmente se requiere restaurar o mejorar las

condiciones de flujo del intervalo productor o inyector.

Como ya se ha dicho, el objetivo de una estimulación es la restauración del daño

ocasionado durante la perforación, terminación, reparación o durante la vida

productiva del pozo.

A continuación, se puede observar la clasificación de las estimulaciones en la figura

32 y 33, donde se muestra la clasificación de las estimulaciones según el volumen

a utilizar, así como la clasificación de éstas según el tipo de reactivo empleado.

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62

Figura 32 Clasificación de estimulaciones según el tipo de reactivo.

ESTIMULACIÓN REACTIVA (ÁCIDA).

Es en la cual los fluidos de tratamiento reaccionan químicamente disolviendo

materiales que dañan la formación y a los sólidos contenidos en la roca. Utilizándose

para la remoción de daño por partículas de sólidos (arcillas), precipitaciones

inorgánicas. Los fluidos a utilizar principalmente son los sistemas ácidos. El éxito de

estos tratamientos se basa en la selección del sistema acido.

Podemos clasificar los tipos de ácidos que se utilizan en esta estimulación en ácidos

orgánicos e inorgánicos.

ÁCIDOS INORGÁNICOS.

Ácido clorhídrico: El ácido clorhídrico es el más utilizado para la estimulación de

pozos es una solución de hidro cloro en forma de gas en agua y se disocia en agua

rápidamente y completamente hasta un límite de 43% en peso a condiciones

estándar y esto le da la condición de ácido fuerte. El ácido clorhídrico reacciona con

material calcáreo compuesto principalmente de calcita y dolomía.

Ácido fluorhídrico: El ácido fluorhídrico es el único tipo de ácido que permite la

disolución de minerales sílicos como las arcillas, feldespatos, arena (cuarzo), etc.

Además de reaccionar con estos materiales, también reacciona con minerales

Clasificación de estimulación en base al reactivo

Estimulación reactivaEstimulación no

reactiva.

Page 71: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

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63

calcáreos y con los iones positivos de la salmuera de la formación. Sin embargo, los

productos de reacción son insolubles en agua, por lo que se deben realizar pruebas

rigurosas de compatibilidad.

ÁCIDOS ORGÁNICOS.

Ácido acético: Este tipo de ácido fue el primer ácido orgánico utilizado en la

estimulación de pozos, es un ácido débil debido a que su ionización en agua es

parcial y ocurre lentamente, se utiliza como ácido retardado. Su poder de disolución

es menor que la del ácido clorhídrico, pero es menos corrosivo, su principal empleo

en carbonatos como en calizas y dolomías a altas temperaturas.

Ácido fórmico: Este ácido tiene mayor poder de disolución que el ácido fluorhídrico

pero menor que el clorhídrico, se utiliza combinado con el ácido clorhídrico o el ácido

fluorhídrico en concentraciones del 10%, a concentraciones mayores los productos

de reacción son gelatinosos y difíciles de extraer.

ESTIMULACIÓN NO REACTIVA.

Las estimulaciones no reactivas son aquellas donde los fluidos de tratamiento no

reaccionan químicamente con los materiales sólidos de la formación. Los fluidos

empleados comúnmente son; el fluido base (aceite, xileno, alcohol, etc.) y un agente

activo siendo el surfactante el más utilizado.

El surfactante es un compuesto de moléculas orgánicas caracterizadas por formar

dos grupos químicos, uno soluble en agua (hidrofílico) y otro soluble en aceite

(lipofílico). El daño susceptible de ser removido con una estimulación no reactivo

son:

Cambio de mojabilidad.

Bloqueo por emulsiones o invasión de finos.

Daño por depositación de material orgánico (asfáltenos y parafinas).

Page 72: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

64

ESTIMULACIÓN DE LIMPIA.

El objetivo principal de este tipo de estimulación es eliminar el daño ocasionado por

los disparos y el fluido de perforación. Esto obliga en lo general a estimular el pozo

inmediatamente después de efectuar los disparos. Esta estimulación se caracteriza

porque utiliza pequeños volúmenes de soluciones reactivas o no reactivas que no

sobrepasan los tres pies de profundidad y son inyectados a gastos bajos, de 2 a 3

barriles por minuto.

ESTIMULACIÓN MATRICIAL.

Los procedimientos de la estimulación matricial son caracterizados por gastos de

inyección a presiones por debajo de la presión de fractura, esto permitirá una

penetración del fluido a la matriz en forma radial para la remoción del daño en las

inmediaciones del pozo.

El éxito de una estimulación matricial depende primordialmente de la selección

apropiada del fluido de tratamiento y el procedimiento de selección es muy

complejo, ya que se involucran diversos factores que varían ampliamente, entre los

más importantes están: el tipo, severidad y localización del daño, y su compatibilidad

con el sistema roca fluido de la formación.

Clasificación en base al volumen a utilizar

Estimulación de limpia.

Estimulación Matricial.Estimulación por fracturamiento.

Figura 33 Clasificación de estimulaciones según el volumen a utilizar.

Page 73: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

65

La estimulación matricial se divide en dos grandes grupos, los grupos son:

Estimulación matricial ácida.

Estimulación matricial no ácida.

La selección del tipo de estimulación matricial a realizar, estará en función del tipo

de minerales y formación que se desea estimular, para ambos tipos de estimulación

matricial se bombea el fluido estimulante a gastos bajos (2 a 6 barriles por minuto).

ESTIMULACIÓN POR FRACTURAMIENTO.

Este tipo de estimulación se caracteriza por el empleo de grandes volúmenes de

fluido reactivo inyectado a alto gasto (de 6 a 20 barriles por minuto) y rebasando la

presión de fractura. Esta estimulación es utilizada cuando la permeabilidad de la

formación es muy baja, pues lo que se requiere al realizar esta operación es inyectar

el fluido estimulante a un gasto alto para fracturar la formación, pues se genera una

presión hidrostática del fluido estimulante mayor a la presión de fractura de la

formación causando la fractura, generando así la apertura de canales, es decir

incrementando o restableciendo la permeabilidad y/o porosidad.

Page 74: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

66

CAPÍTULO 5

FLUIDOS DE TERMINACIÓN

5.1 BACHES.

En la operación de lavado de pozos se usan diferentes tipos de baches con

funciones distintas cada uno de ellos.

Fluido espaciador.

Fluido lavador.

Fluido viscoso.

Fluido de terminación.

BACHE LAVADOR.

En los baches lavadores el esfuerzo de corte es directamente proporcional a la

velocidad de corte; por tanto, la viscosidad es constante.

Un lavado de pozos más eficiente se logra cuando el flujo del fluido lavador alcanza

el punto en donde se vuelve un régimen turbulento; esto es gracias a que el fluido

contiene más energía y esta es capaz de remover los sólidos adheridos en las

paredes en el pozo con mayor facilidad, por lo tanto, un buen criterio es predecir las

condiciones en las cuales se inicia el fenómeno de turbulencia. Para obtener el tipo

de flujo que se presenta en las diferentes secciones del sistema, es necesario

conocer el número de Reynolds. Se sabe que, a fin de alcanzar un régimen

turbulento en este tipo de fluidos, se requiere alcanzar el número de Reynolds mayor

a 2100; en otras palabras, éste es el número de Reynolds crítico.

Page 75: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

67

Dado que se conoce el número de Reynolds para alcanzar la geometría de flujo

crítica y las propiedades del fluido lavador, se calcula la velocidad mínima requerida

para alcanzar las condiciones de flujo turbulento.

Asimismo, se necesita determinar el gasto requerido en la operación de

desplazamiento del fluido lavador.

Para saber si la operación se efectúa de manera correcta, se realiza el cálculo de la

eficiencia de transporte de los sólidos en el sistema, la cual es función de la

velocidad del fluido y la velocidad del desplazamiento de las partículas sólidas.

Donde

𝐹𝑇 . - Factor de transporte en (%).

𝑣𝑠𝑙. - Velocidad de deslizamiento en (pies/seg).

𝑣𝑓𝑙 . - Velocidad de los baches en (pies/seg).

𝜌𝑠 . - Densidad de la partícula en (gr/cc).

𝑑𝑝 . - Diámetro de la partícula en (pg.).

𝜌 . - Densidad de los baches en (gr/cc).

�̅� =𝑁𝑅𝐶 𝜇

(𝑑22 − 𝑑1

2)𝜌 ∗ 6318.7

𝑞𝑚𝑖𝑛 = 2.448 ∗ �̅�(𝑑22 − 𝑑1

2)

𝑣𝑠𝑙 =(1152)(𝜌𝑠 − 𝜌)(𝑑𝑝

2)

𝜇

𝐹𝑇 = 1 −𝑣𝑠𝑙

𝑣𝑓𝑙

Page 76: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

68

La velocidad de desplazamiento es función de las características del fluido lavador

y las características de las partículas sólidas a transportar. En este proceso se

presentan diferentes partículas, como lo son los principales componentes del lodo

de perforación (barita, bentonita), algunos residuos de cemento, contaminantes de

procesos previos, sedimentos de la formación, etc. La barita o sulfato de bario

(BaSO4) es una de las partículas más pesadas en el proceso con una densidad de

4.20gr/cc, por lo que el análisis del proceso será asertivo sí se considera a la barita

como el principal sólido a evaluar.

BACHE VISCOSO.

Los fluidos viscosos a diferencia de los fluidos que son lavadores se comportan

como fluidos que no siguen el comportamiento de los newtonianos. Estos se ajustan

a un modelo de potencias en donde se utiliza un viscosímetro Fann (figura 34) y se

somete a pruebas a diferentes revoluciones del viscosímetro, poniendo los datos en

una gráfica que sea la lectura de la herramienta y en el otro eje las revoluciones a

usar, asimismo se colocan los mismos datos, pero ahora en una gráfica con

coordenadas logarítmicas y lineales (mostrado en la figura 35).

El modelo de la ley de potencias requiere dos parámetros para su caracterización:

el índice de comportamiento y el índice de consistencia.

El primero es considerado como una medida del grado de desviación de un fluido

con comportamiento newtoniano; con un valor de uno, el fluido se comporta como

fluido Newtoniano. Por otra parte, el segundo parámetro es indicativo del grado de

bombealidad o espesamiento del fluido. Estos índices se obtienen empleando las

lecturas del viscosímetro rotacional “Fann”.

Page 77: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

69

Figura 34 Viscosímetro comercial FANN 35 basado en flujo Couette

.

En el modelo de la ley de potencias se requiere calcular la viscosidad aparente para

obtener el número de Reynolds. Ésta es en función de los índices que caracterizan

el flujo, asimismo como la velocidad de flujo y geometría de flujo.

Para alcanzar condiciones de turbulencia, se tiene que generar un número de

Reynolds mayor al número de Reynolds crítico, este número crítico está en función

del índice de comportamiento del flujo.

Page 78: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

70

Debido a la alta viscosidad de los baches de este tipo, es difícil alcanzar las

condiciones de turbulencia en la tubería del pozo, por lo que se tienen que modificar

las viscosidades a niveles donde se presente la mejor eficiencia de transporte.

BACHE ESPACIADOR.

Son los baches que se usan para separar físicamente dos líquidos que tengan

características distintas, propiedades distintas, funciones especiales al otro. Los

fluidos de terminación tienden a contaminarse, por lo que el bache espaciador se

usa para que no se mezclen el líquido previo en el pozo y el próximo a usar, este

bache debe ser compatible con ambos. El espaciador más común utilizado es el

agua mezclada con químicos que la adecuan en cada caso.

Los baches lavadores se usan cuando se necesita retirar el lodo de perforación y

hacer una terminación del pozo. Por lo que un bache espaciador es introducido al

pozo, seguido de un bache lavador y viscoso.

Figura 35 Diagramas de la ley de potencia.

Page 79: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

71

5.2 FLUIDOS EMPACADORES.

Los fluidos empacantes o empacadores son aquellos fluidos (generalmente

líquidos) que se encuentran en el espacio anular comprendido entre la tubería de

producción y la tubería de revestimiento, de la profundidad del empacador hasta el

cabezal de tuberías, la razón principal de la existencia de los fluidos empacantes,

es la protección de las tuberías ante los efectos de corrosión así como la facilidad

que estos generan al momento de sacar el aparejo de producción, pues se ha

comprobado que la pegadura de sellos multi-v puede mitigarse con el empleo de

estos fluidos.

Existen básicamente dos tipos de fluidos empacadores; los de base aceite los

cuales pueden formar emulsiones, usando aceite – diésel y el resto agua en una

proporción del 10% al 35% según las necesidades de densidad o únicamente el

diésel y los fluidos base agua, los cuales tienen como componente principal agua

dulce o agua de mar.

Los fluidos base aceite presentan una mayor estabilidad que los preparados con

agua, debido a la naturaleza del aceite diésel ya que se trata de un solvente no

polar.

Page 80: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

72

Los fluidos base se usan sin densificar agregando inhibidores de corrosión,

bactericidas, viscosificantes, alcalinizantes, secuestrantes de O2, controlador de pH.

Esto depende de las condiciones requeridas del pozo.

La selección del tipo de fluido empacador a utilizar se debe seleccionar tomando en

cuenta factores como:

Corrosión.

Densidad.

Temperatura de cristalización.

Aislamiento térmico.

Costos.

Daño a la formación.

Fluidos empacadores

Fluidos base aceite

DiéselEmulsion

Diésel Salmuera

Diésel gelificado

Fluidos base agua

Agua Dulce o de mar

Fluidos de perforacion

Salmueras claras

Salmueras con

biopolimeros

Figura 36 Tipos de fluidos empacadores.

Page 81: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

73

5.3 FLUIDOS EMPACADORES BASE ACEITE.

Los fluidos empacadores base aceite, como su nombre lo indica se formulan con

fluidos base aceite-diésel, entre sus principales características destacan; su baja

conductividad térmica, baja viscosidad, su gravedad específica está determinada

por su composición química, además que estos fluidos son sensibles a la

temperatura.

Se pueden clasificar los fluidos empacadores base aceite en:

Diésel.

Emulsión diésel salmuera.

Diésel gelificado.

En el caso del diésel no tiene problemas de emulsificación y cambios de mojabilidad,

pero debe considerarse su contenido de azufre para evitar el daño de los

elastómeros del empacador por lo que se recomienda su control de calidad.

Estos fluidos evitan la corrosión de las tuberías debido a su naturaleza no polar, su

conductividad térmica es menor a los de base agua. Las principales ventajas de

emplear este tipo de fluidos son:

Es un buen aislante térmico.

Evita la corrosión en las tuberías.

No genera daños en la formación.

Estable a altas temperaturas.

Su composición es libre de sólidos.

Por otra parte, este tipo de fluido empacador presenta las principales desventajas

de costo elevado y su imposibilidad para densificar.

Page 82: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

74

EMULSIÓN DIÉSEL SALMUERA.

Las emulsiones inversas son estables a temperaturas altas y pueden densificarse

con sales en la fase acuosa para evitar la precipitación de material sólido y daño a

la formación. El inconveniente es que pueden dañar la formación debido a cambio

de mojabilidad por los emulsificantes o puede romperse la emulsión separándose

las fases. Las principales ventajas del fluido empacador emulsión diésel salmuera

son:

La corrosión que se pueda generar es baja.

Su comportamiento es estable cuando existen altas temperaturas.

Evita daño a la formación.

Sí es posible densificar el fluido.

La principal desventaja de este tipo de fluido empacador es el costo alto.

DIÉSEL GELIFICADO.

Los fluidos diésel gelificados son de una tecnología reciente y se usan en forma

efectiva cuando se tiene problemas de parafinas y asfáltenos. Las principales

ventajas del fluido empacador base aceite tipo diésel gelificado son:

Evita corrosión en tuberías.

Genera un excelente aislamiento térmico.

Su comportamiento es estable cuando existen altas temperaturas.

Sí es posible densificar el fluido.

La principal desventaja de este tipo de fluido es que al igual que los demás fluidos

empacadores base aceite, es de alto costo.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

75

5.4 FLUIDOS EMPACADORES BASE AGUA.

El agua es el fluido base para formular salmueras, a la cual se le agregan sales para

densificar y aditivos de control de perdida de fluido, inhibidores de arcillas y de

corrosión, controlador del pH., secuestrantes de O2.

La compatibilidad química entre los componentes es vital, el agua que se usa como

fluido base debe estar libre de sólidos y no contener sales o iones en solución.

Debido a su gran habilidad para disolver un gran número de compuestos

inorgánicos si no se tiene un control estricto de los iones en solución, pueden volver

a reaccionar formando precipitados insolubles en el pozo, por lo tanto, la calidad del

agua usada para preparar los fluidos empacadores debe cumplir parámetros de

calidad específicos.

Se pueden clasificar los fluidos empacadores base agua en:

Agua dulce o agua de mar.

Fluidos de perforación.

Salmueras claras.

Salmueras con biopolímeros.

AGUA DULCE O AGUA DE MAR

La densidad tanto de agua salada o agua dulce limita la aplicación de estos fluidos

pues hace difícil el cumplimiento de los requerimientos de propiedades necesarias

para los fluidos por otra parte tiene la ventaja de la disponibilidad del agua de mar

cuando se está perforando en pozos costa afuera. Las principales ventajas de

utilizar este tipo de fluidos son:

Bajo costo.

No contiene sólidos.

No contamina.

Buena disponibilidad.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

76

Por otra parte, las principales desventajas que presenta el empleo de este tipo de

fluidos empacadores son:

Puede ocasionar problemas de corrosión.

Daño a la formación.

No se puede densificar.

No tiene alta capacidad como aislante térmico.

FLUIDOS DE PERFORACIÓN.

Los fluidos de perforación comúnmente se usan debido a su disponibilidad, pero no

todos pueden reunir las condiciones requeridas en cuanto a contenido de sólidos y

composición química. El acondicionamiento requiere un costo adicional que puede

resultar costoso.

Un problema con su uso es la presencia de aditivos que se pueden degradar y

formar H2S y CO2. Entre las principales ventajas de utilizar fluidos de perforación se

encuentran:

Se puede densificar.

El costo es bajo.

Las principales desventajas de emplear fluidos de perforación como fluidos

empacantes son:

Genera daño a la formación debido al alto contenido de sólidos.

Puede generar problemas de corrosión si no es tratado adecuadamente,

pues los aditivos se degradan con el incremento de temperatura y forman

compuestos como H2S y CO2.

Se pueden asentar los sólidos sobre el empacador y la tubería que pueden

dificultar la recuperación del aparejo.

Se puede concluir que, aunque este tipo de fluidos es de bajo costo como

fluidos empacadores, no se suele emplear debido a las desventajas que

estos presentan.

Page 85: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

77

SALMUERAS CLARAS.

Las salmueras claras tienen agua dulce como fluido base y se adicionan sales

dobles o triples según los requerimientos de densidad y composición de la

formación, su uso es común debido que se puede evitar el daño a la formación,

controlar la corrosión y densificar en un amplio rango, pero por el contrario tiene el

inconveniente de que en temperaturas altas aumenta la velocidad de corrosión.

Las sales dobles y triples en presencia de CO2 y presión producen precipitados. La

solubilidad del hierro con la salmuera a temperaturas de 273 oC produce

precipitados aun usando inhibidor de corrosión. Las salmueras que contienen

bromuros y cloruros son corrosivas y toxicas por lo que existe una normatividad

ecológica estricta en cuanto a su manejo y disposición final que debe observarse.

Se debe evaluar su uso mediante un análisis costo-beneficio. En temperaturas bajas

debe de considerarse el fenómeno de cristalización en procesos de enfriamiento

como en el caso de pozos costa afuera con tirantes de agua profunda.

A continuación, se enlistan las principales ventajas y desventajas del uso de

salmueras claras como fluido empacador.

Ventajas:

No contienen sólidos.

No dañan la formación.

Pueden densificarse según los requerimientos.

Desventajas

Tienen baja capacidad como aislante térmico.

Cuando se tienen altas temperaturas no son muy estables.

Pueden generar problemas de corrosión si no es tratado.

Algunas salmueras triples pueden ser toxicas, corrosivas y de alto costo.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

78

SALMUERAS CON BIOPOLÍMEROS.

Los formiatos (los cuales son una clase de sales producidas a partir de la

neutralización del ácido fórmico con un hidróxido u óxido metálico) de sodio, potasio

y cesio, tienen la ventaja con respecto a las salmueras (anteriormente mencionadas)

que son muy estables con la temperatura y amigables con el medio ambiente,

además que la velocidad de corrosión de tuberías es menor, se puede utilizar goma

xantana como viscosificante; la cual soporta temperaturas altas, además que es

biodegradable.

Las principales ventajas y desventajas de emplear fluidos empacadores base agua

de salmueras con biopolímeros son las siguientes:

Ventajas:

No dañan la formación.

Son estables a altas temperaturas.

No contaminan.

No contienen sólidos.

Su densificación es posible.

Desventajas

El costo de los biopolímeros es alto.

Si no se trata debidamente, se pueden generar problemas de corrosión.

Tienen baja capacidad como aislante térmico.

La tabla 9 contrasta una los fluidos empacadores y los criterios de selección de

dichos fluidos, permite visualizar las características de los distintos fluidos

empacadores con la respuesta a cada parámetro, así como el grado de afectación.

Esta tabla ayudará a la selección del fluido empacador más adecuado durante la

terminación.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

79

Base aceite Base agua

PARÁMETRO Diésel

Diésel-

Salmuera

(Emulsión

inversa)

Diésel

gelificado

Agua

dulce

o

salada

Fluido de

perforación

Salmuera

de baja

densidad

Salmuera

con

biopolímeros

Daño a la

formación Bajo Bajo Bajo Varia Alto Bajo Bajo

Densidad Baja Amplia Media Baja Amplio

rango Media Alta

Corrosión Bajo Bajo Bajo Medio Alto Amplio

rango Bajo

Aislamiento

térmico Bueno Regular Excelente Malo Malo Regular Regular

Ecología Regular Malo Regular Bueno Malo Malo Malo

Costo Alto Alto Alto Bajo Medio Medio Alto

Estabilidad

de

temperatura

Excelente Buena Buena Buena Media Buena Buena

Tabla 9 Parámetros para selección de fluido empacador.

Page 88: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

80

CAPÍTULO 6 EMPACADOR QUANTUM MAX®

CASO DE ESTUDIO

Como ya se ha mencionado las terminaciones inteligentes incorporan sensores de

fondo de pozo permanentes y válvulas de control de flujo de fondo de pozo

controladas en la superficie, lo que le permite monitorear, evaluar y administrar

activamente la producción (o inyección) en tiempo real sin ninguna intervención de

pozo. Los datos se transmiten a la superficie para monitoreo local o remoto.

Estas terminaciones tienen la finalidad de:

Brindar monitoreo en tiempo real de las presiones y temperaturas en el fondo

del pozo.

Permiten la producción controlada desde la superficie en cada intervalo de

disparos para optimizar la producción y la gestión del yacimiento.

Reducen la producción de agua o gas indeseable.

Incrementa la recuperación y prolonga la vida económica del pozo.

Permite pruebas de producción en zonas individuales sin intervenciones y

con interrupción de producción mínima.

Inicialmente utilizado en pozos marinos, donde la intervención es costosa y de alto

riesgo, las terminaciones inteligentes han demostrado su valor en el manejo de la

producción de pozos multilaterales, pozos horizontales con múltiples zonas, pozos

en yacimientos heterogéneos y maduros.

Page 89: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

81

APLICACIONES BENEFICIOS CARACTERÍSTICAS

Terminaciones en

agujero

descubierto y

agujero entubado.

Terminaciones

sencillas o

multizona.

Pozos verticales,

altamente

desviados y

horizontales.

Mejora los

parámetros de

rendimiento aumenta

la rentabilidad y

reduce el riesgo.

Su diseño maximiza

la producción.

Empacador

recuperable

Diseño

antideslizante que

distribuye la tensión

y carga sobre la TR.

Serie X de nitrilo

hidrogenado,

elemento de goma

con alta capacidad

de flujo.

Característica de

torsión que permite

rotación.

Tabla 10 Aplicaciones, beneficios y características del empacador quantum Max.

DESAFÍO

Diseñar e instalar terminaciones de pozos capaces de proporcionar hasta 400

MMpc/d de gas de cada uno de los tres pozos sin producción de arena ni

intervenciones posteriores.

SOLUCIÓN

Colaborar con BP para diseñar, probar y desplegar un diseño de terminación en

agujero descubierto que incluya el empacador de empaque de grava y

fracturamiento y empaque QUANTUM MAX* para condiciones HPHT.

Page 90: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

82

RESULTADOS

Se simplificaron las operaciones de terminación de pozos, se redujo el tiempo de

instalación y se proporcionaron tres pozos con una producción de 870 MMpc/d; en

ese momento el mayor volumen de producción de los campos operados por BP en

todo el mundo.

La producción de sólidos incrementa el riesgo de daño del equipamiento de

terminación de pozos y del equipo de superficie.

BP Trinidad y Tobago descubrió un volumen de reservas de gas de alrededor de 1

Tpc en el campo Cannonball del área marina de Trinidad.

La formación objetivo exhibía un espesor de aproximadamente 85,3 m [280 pies] y

alta permeabilidad y porosidad. La presión de formación era levemente superior a 6

400 psi [44,1 MPa], con una temperatura de 220ºF a una profundidad vertical

verdadera (TVD) de 12 350 pies [104,4ºC a una TVD de 3 764,3 m].

Figura 37 Ubicación geográfica del pozo.

Debido a la alta resistencia de la roca en el yacimiento, el operador sabía que la

producción de arena sería escasa; sin embargo, con las altas tasas de producción

planificadas (hasta 400 MMpc/d en cada uno de los tres pozos), cualquier volumen

de producción de sólidos podría dañar el equipamiento de terminación de pozos y

el equipo de superficie. BP planificó terminar al menos los tres pozos con el fin de

Page 91: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

83

garantizar un volumen de producción suficiente para satisfacer las obligaciones

contractuales de 1 000 MMpc/d.

Después de un estudio cuidadoso, BP optó por una terminación con empaque de

grava en agujero descubierto a cargo de Schlumberger. Las compañías trabajaron

en estrecha colaboración para crear un diseño óptimo que incorporara los

conocimientos adquiridos durante la ejecución de trabajos en el área,

estandarizados para prevenir sorpresas que pudieran poner en riesgo la ejecución

de la operación. Uno de los parámetros respecto de los cuales se tomó una decisión

fue la utilización de un empacador de producción independiente.

Figura 38 Instalación del empacador Quantum Max.

Page 92: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

84

Para este diseño de terminación, el empacador QUANTUM MAX sirvió como

empacador de producción, factor esencial para el plan de desarrollo. Desarrollado

para BP, el empacador QUANTUM MAX de 10¾ pulgadas es el primer empacador

de empaque de grava que cuenta con la certificación ISO V0. Para el empacador y

el cabezal del pozo y el árbol de producción, se efectuó una prueba de especial de

integración del sistema. Los otros elementos del diseño de la terminación fueron un

fluido de perforación a base de agua, los filtros (cedazos) Alternate Path de alta

calidad para el control de la producción de arena, una válvula de aislamiento de la

formación FIV*, y el empacador QUANTUM MAX con capacidad anti suaveo para

pozos horizontales. Además, se desplegaron dispositivos de registro de presión y

temperatura.

El proyecto Cannonball fue concluido por debajo de los costos previstos dentro del

presupuesto. El empacador QUANTUM MAX resultó esencial para este logro,

porque eliminó la necesidad de contar con empacadores de producción y los costos

asociados de compra, pruebas e instalación. Debido en parte a este proceso de

simplificación, la terminación del segundo y tercer pozo requirió 9,5 días menos que

los anticipados. En ese momento, el prolífico campo pasó a ser el campo de mayor

producción del mundo operado por BP, con una producción de 870 MMpc/d. La

producción se encontraba restringida por la capacidad del equipo de superficie, pero

la eliminación de esas restricciones hizo que los tres pozos pudieran producir con

tasas combinadas de 1 200 MMpc/d.

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

85

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El trabajo que se presenta da las bases para que el estudiante se apoye en sus

unidades de aprendizaje dado que se tocan temas de importancia en la terminación

de pozos petroleros en la zona marina, los cuales son poco mencionados a través

de la carrera de ingeniería petrolera.

La identificación de las características del pozo tales como geometría, ubicación,

función que sirven para dar inicio al diseño de la terminación del pozo ya que con

esto se puede dar una idea de qué tipo de herramientas y equipo se debe ocupar.

Las terminaciones de pozos en agujero descubierto no son aplicables a los pozos

costa fuera, debido a la inestabilidad que estos presentan por el tirante de agua, es

recomendable que todas las terminaciones se realicen en agujero entubado.

Los fluidos que se usan en la terminación son de suma importancia cuando se está

trabajando en la zona marina, debido a que la reología de estos se ve afectada por

las condiciones de presión y temperatura, para contrarrestar esto se deben aplicar

aditivos.

Las terminaciones inteligentes en la actualidad son parte fundamental de la industria

ya que son las que mayormente se aplican en pozos marinos, porque con ellas

puedes tener lectura en tiempo real de los pozos, y ahorran tiempo de instalación y

son rentables.

Page 94: “PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS …

Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

86

BIBLIOGRAFÍA Capítulo 1

1. Campos, O., & Vázquez, G. (2015). Terminación de pozos de fracturamiento

de múltiples etapas y su impacto en la productividad: Caso de aplicación en

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4. Villa, F. (2014). Diseño, terminación, reparación de pozos y su ejecución

(Tesis de licenciatura). Distrito Federal: IPN.

Capítulo 2

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Capítulo 3

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87

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Capítulo 4

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5. Zapata, C. (1983). Apuntes del curso de producción IV. Distrito Federal:

Instituto Politécnico Nacional.

Capítulo 5

1. Villa, F. (2014). Diseño, terminación, reparación de pozos y su ejecución.

(Tesis de licenciatura). Distrito Federal: IPN.

2. Zapata, C. (1983). Apuntes del curso de producción IV. Distrito Federal:

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

88

APÉNDICES

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 Desviación despreciable de un pozo vertical. ____________________________________________ 9 Figura 2 Tipo de pozos direccionales. ________________________________________________________ 11 Figura 3 (a) Pozo Multilateral y (b) Pozo ramificado. ____________________________________________ 13 Figura 4 Terminación Sencilla con TP franca. __________________________________________________ 15 Figura 5 Terminación Sencilla con TP, accesorios y empacadores. _________________________________ 17 Figura 6 Terminación con tubería ranurada no cementada. ______________________________________ 19 Figura 7 Terminación sencilla en agujero entubado con tubería de producción franca. ________________ 21 Figura 8 Terminación doble con dos TP y dos empacadores. ______________________________________ 23 Figura 9 Terminación doble selectiva con dos TP, un empacador doble más un empacador sencillo y dos

accesorios. _____________________________________________________________________________ 26 Figura 10 Clasificación de los Risers. _________________________________________________________ 29 Figura 11 Riser de perforación en plataforma semisumergible. ___________________________________ 30 Figura 12 Configuración de un umbilical. _____________________________________________________ 32 Figura 13 Ejemplo de umbilical estático y umbilical dinámico. ____________________________________ 33 Figura 14 Esquema de Cables de conexión (Flying leads). ________________________________________ 34 Figura 15 Componentes del cabezal submarino. _______________________________________________ 35 Figura 16 Árbol Submarino Cameron. ________________________________________________________ 36 Figura 17 Árbol de un solo agujero. _________________________________________________________ 38 Figura 18 Árbol de producción para nivel de lodo. ______________________________________________ 39 Figura 19 Componentes del Árbol Vertical. ____________________________________________________ 41 Figura 20 Componentes del Árbol horizontal. __________________________________________________ 42 Figura 21 Clasificación de aparejos de producción, según tipo de producción de pozo. _________________ 44 Figura 22 Análisis nodal para selección de diámetro del aparejo. __________________________________ 45 Figura 23 Empacador de producción. ________________________________________________________ 47 Figura 24 Tipos de Empacadores. ___________________________________________________________ 48 Figura 25 Composición del empacador. ______________________________________________________ 49 Figura 26 Esquema de ubicación de Niples de Asiento. __________________________________________ 50 Figura 27 Tipos de Niples de Asiento. ________________________________________________________ 50 Figura 28 Válvula de Circulación y Válvula de Seguridad. ________________________________________ 51 Figura 29 Proceso de lavado de pozo con fluido de terminación. __________________________________ 54 Figura 30 Tipo y posición recomendada de los baches. __________________________________________ 55 Figura 31 Diagrama de presión requerida para desplazar el bache lavador. _________________________ 58 Figura 32 Clasificación de estimulaciones según el tipo de reactivo. ________________________________ 62 Figura 33 Clasificación de estimulaciones según el volumen a utilizar. ______________________________ 64 Figura 34 Viscosímetro comercial FANN 35 basado en flujo Couette _______________________________ 69 Figura 35 Diagramas de la ley de potencia. ___________________________________________________ 70 Figura 36 Tipos de fluidos empacadores. _____________________________________________________ 72 Figura 37 Ubicación geográfica del pozo. _____________________________________________________ 82 Figura 38 Instalación del empacador Quantum Max. ___________________________________________ 83

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Terminación de Pozos Petroleros en Zona Marina

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APÉNDICES

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 Causas que originan la perforación de un pozo direccional. ________________________________ 12 Tabla 2 Ventajas-desventajas de una terminación sencilla con TP franca. ___________________________ 16 Tabla 3 Ventajas-desventajas de una terminación sencilla con TP, accesorios y empacadores ___________ 18 Tabla 4 Ventajas-desventajas de la terminación con tubería ranurada cementada. ___________________ 20 Tabla 5 Ventajas-desventajas de la terminación sencilla selectiva con dos empacadores y TR cementada. _ 22 Tabla 6 Principales ventajas- desventajas en la terminación doble con dos TP y dos empacadores. _______ 24 Tabla 7 Principales ventajas- desventajas en la terminación doble con dos TP y dos empacadores. _______ 25 Tabla 8 Funciones del riser de terminación e intervención. _______________________________________ 31 Tabla 9 Parámetros para selección de fluido empacador. ________________________________________ 79 Tabla 10 Aplicaciones, beneficios y características del empacador quantum Max. ____________________ 81