TECNOLÓGICO NACIONAL NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS
2.4 (B) DISEÑO DEL POZO. INTEGRANTES DEL EQUIPO:
Ciceña Bravo José Luis Fierro Gastambide Julián Alexis González López Milen Corayma Izquierdo Morales Arantxa Pérez Moreno José Ángel Toscano Alvarez Frida Marisa Trujillo Peña Melissa Maylett
GRADO & GRUPO:
8° “A” CARRERA:
Ingeniería Petrolera
Materia: Elementos de Perforación de Pozos.
OBJETIVO Continuara describiendo los aspectos a conocer, rea eaffir iram amrr co cono noci cim mie ient ntos os de re regi gist strros os,, ce cem men enta taci cion ones es ,TR´s entre otros temas que se necesitan conocer para el correcto diseño de un pozo.
INTRODUCCIÓN El diseño de perforación de un pozo es un proceso sistemático y ordenado, ya que se necesita determinar primero unos aspectos para así seguir desarrollando los demás. Todo esto es con el objetivo de tener un pozo útil de acuerdo a los requ re quer erim imie ient ntos os de pr prod oduc ucci ción ón..
CONTENIDO
Programa de barrenas e hid ráulic a Ap arej o de fo nd o y di señ o d e sartas
Programa de regist ros po r etapa
Programa de tuberías de revestimi ento
Cementaciones
Conexiones superficiales
Identifi cación de riesgos potenciales
Tiempos d e perforación p rogramados
Taponamiento temporal o defin iti vo del pozo
Programa calendarizado de materiales t s ervicio s
Costos estimados de perforación
Característic as del equipo de perforaci ón
Uso de nuevas tecno log ías
¿Qué es una barrena? La herramienta de corte localizada en el extremo inferior de la sarta de perforación, utilizada para cortar o triturar la formación durante el proceso de la perforación rotaria. ¿Cuál es la función de la barrena? Remover a la roca (ripios de ésta) mediante el vencimiento de su esfuerzo de corte, o bien, removerla mediante el vencimiento de su esfuerzo de compresión
¿Qué información se necesita para seleccionar una barrena? •Evaluación de desgaste de barrenas empleadas previamente. •Evaluación de rendimiento de pozos vecinos. •Registros geofísicos de pozos vecinos y del mismo pozo (si se tienen). •Datos sísmicos del área. •Software especializado de cálculo y análisis para la selección. •Propiedades de los fluidos de perforación por emplearse con esta barrena. •Tablas e información geológica. •Catálogos de barrenas. •Boletines sobre las características de las barrenas. •Tablas comparativas de barrenas. •Clasificación de barrena
Tipos de barrenas. Barrenas
Cortadores fijos
PDC
Diamante
Diamante natural
Cono de rodillos
Diamante impregnado
TSP
Conos dentados
Insertos
Cojinete de rodillos
Cojinete de fricción
Análisis de la hidráulica de las barrenas -
∆P B(PERDIDA DE PRESIÓN
EN LA BARRENA)
-
HHP B (CABALLAJE DE FUERZA HIDRÁULICA EN LA BARRENA)
-
HHP B /pulg2 (CABALLAJE HIDRÁULICO POR PULGADA CUADRADA DEL AREA DE LA BARRENA)
-
V T (VELOCIDAD DE LAS TOBERAS DE LA BARRENA)
-
IF (FUERZA DE IMPACTO)
-
HHP DEL SISTEMA (CABALLAJE HIDRÁULICO TOTAL DEL SISTEMA CIRCULANTE)
Sarta de perforación: Conjunto de herramientas ubicadas entre la barrena y la tubería de perforación. Enlace mecánico que conecta la barrena que ese encuentra en el fondo con el sistema de rotación en superficie. Es la que transmite la rotación de la mesa rotatoria o el Top Drive a la barrena en el fondo del pozo y también sirve para circular el fluido de perforación.
Componentes de la sarta de perforación.
Barrena (Drill Bit)
Porta barrena (liso o estabilizador).
Motor de fondo ( opcional)
Doble caja.
Válvulas de seguridad.
Lastra barrenas (Drill Collar).
Tubería pesada (Heavy Weight).
Junta de seguridad.
Canastas colectoras.
Rimas.
Tubería de perforación (Drill Pipe)
Estabilizadores.
Sustituto de la flecha.
Martillos.
Hules protectores.
Funciones de la sarta de perforación. Transmitir el movimiento rotatorio a la barrena. Servir de conducto de circulación. Dar peso a la barrena. Sacar y meter la barrena. Efectuar pruebas de formación. Colocar tapones de cemento. Cementar las tuberías de revestimiento. Controlar la trayectoria del pozo durante la perforación. Soportar las cargas ejercidas durante la perforación Minimizar vibraciones y atascamientos
Registro de pozo Medición, en función de la profundidad o del tiempo, o de ambos parámetros, de una o más magnitudes físicas en o alrededor de un pozo.
Se define un registro geofísico de pozo como: “Toda aquella obtención gráfica de una característica de las formaciones atravesadas por un pozo en función de la profundidad”
El Registro de Potencial Espontáneo (SP) El registro SP mide la diferencia entre el potencial eléctrico de un electrodo móvil en el pozo y el potencial eléctrico de un electrodo fijo en la superficie, en función de la profundidad.
Ejemplo de un registro de SP en una serie de lutitas y areniscas.
Registro de Rayos Gamma (GR)
El registro de GR es una medición de la radiactividad natural de las formaciones. En las formaciones sedimentarias, el registro normalmente refleja el contenido de arcilla de las formaciones porque los elementos radiactivos tienden a concentrarse en arcillas y lutitas.
Registro de Espectroscopia (ECS) Las aplicaciones de la herramienta. Geología e Ingeniería de Yacimientos: para correlaciones pozo a pozo en proyectos de exploración y desarrollo.
Geofísica: para el modelado de propiedades de rocas, modelado sísmico, calibración sísmica y predicción de presión de poro a partir de datos de velocidad. Petrofísica: para evaluación cuantitativa de litología, porosidad, saturaciones de fluidos y permeabilidad.
Ingeniería de Producción: para mejores estimaciones de propiedades mecánicas para diseños de fracturas y selección de fluidos de estimulación.
La selección apropiada de las tuberías de revestimiento es uno de los aspectos más importantes en la programación, planificación y operaciones de perforación de pozos.
El objetivo es diseñar un programa de revestidores que sea confiable, sencillo y económico.
Las funciones de las tuberías de revestimiento son:
Evitar derrumbes y colapsos. Prevenir la contaminación de los
acuíferos. Confinar la producción del intervalo seleccionado. Dar un soporte para la instalación del equipo de control superficial. Facilitar la instalación del equipo de terminación, así como los sistemas artificiales de producción.
2. 3. 4. 5. 6.
H O N D A
Rev. Conductor
Rev. Superficie Rev. Intermedio
Rev. Producción
Principales criterios para el diseño. PRESIÓN INTERNA
COLAPSO
TENSIÓN
• La columna diseñada deberá también ofrecer la suficiente resistencia al exceso de presión interior sobre la presión exterior que obre sobre ella.
• La tubería diseñada deberá tener una suficiente capacidad para resistir presión de aplastamiento, igual a la diferencia entre la presión máxima ejercida por una columna de fluido, en el exterior de la tubería y la mínima presión interna que se puede tener en el pozo.
• Las columnas de tubería deberán ser calculadas para ofrecer en cada una de sus partes suficientes resistencia a la tensión que es causado por el peso bruto de la misma columna.
La cementación es la operación efectuada en un pozo petrolero donde se mezcla y desplaza una lechada de cemento entre la tubería de revestimiento y la formación expuesta del agujero o revestidores anteriores.
Factores que influyen en el diseño.
Gradiente de fractura.
Gradiente de poro.
El diámetro de la tubería de revestimiento.
Diámetro del agujero.
Profundidad y diámetro de las tuberías de revestimiento.
CLASIFICACIÓN En general, las cementaciones se clasifican en tres principales tipos:
Primaria
Forzada
Tapones de cemento
Circulación
CEMENTACIÓN PRIMARIA
Bombeo de espaciador y lechada
Desplazamiento
Desplazamiento
Fin del trabajo
CEMENTACIÓN FORZADA Es el tipo más común de cementación secundaria. Cuando se diseña una cementación forzada se debe considerar:
Tipo de cemento.
Tiempo total de bombeo requerido.
Tiempo para alcanzar las condiciones del pozo.
Control de filtrado.
Resistencia del cemento.
Desplazamientos y cálculos básicos en condiciones del pozo.
TAPONES DE CEMENTO Volúmenes de lechada que se colocan en el agujero o en el interior de la tubería de revestimiento.
TIPOS DE TAPONES
Tapón de desvío.
Tapón de abandono.
Tapón para evitar pérdidas de circulación. Tapón para pruebas de formación.
LINEAS DE MATAR
La línea de matar es una de las partes integrales del sistema de control superficial, requerido para llevar a cabo las operaciones de control de pozos, cuando el método normal de control no puede ser empleado.
MÚLTIPLE Y LINEAS DE ESTRANGULACIÓN
El múltiple de estrangulación esta formado por válvulas de flujo, estranguladores y líneas. Se diseñan para controlar el flujo de lodo y los fluidos invasores durante el proceso de control de un pozo.
Un riesgo es una situación conocida, que puede ocurrir o no, y que de
ocurrir, afectará a nuestra capacidad para cumplir los objetivos del proyecto. Se desarrolla durante la fase de planificación. El riesgo se mide asumiendo una determinada vulnerabilidad frente a cada
tipo de peligro.
Es necesario clasificarlos de acuerdo a su tipo.
Externos
Internos
• Cambios en el mercado de dinero, como el dólar. • MINIMIZAN: • Si los contratos se realizan de manera nacional.
•
Externos
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Inconformidad entre la población y la empresa operadora. MINIMIZAN: Clausulando del contrato con el cliente.
Competidores potenciales. Sustitutos del servicio. Proveedores y contratistas propios. MINIMIZAN: Suplir a los proveedores que
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Se presentan en la misma operación y afectan a las personas, a la infraestructura, a la obra a o los materiales. Riesgos altos que pueden llegar hasta la perdida de vidas humanas. MINIMIZAN: Capacitación al personal.
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Son propios Pegaduras por presión diferencial Perdidas de circulación Derrumbes, etc.. MINIMIZAN: Adecuado programa de perforación.
Todos los riesgos implican costos, los riesgos deben ser calculados de acuerdo con la incidencia histórica. La estadística de riesgos se pueden utilizar seleccionando datos históricos de pozos similares:
Objetivos Técnicas de perforación Geometrías Pozos recientes Condiciones de formación Análisis de pozos taponados por accidentes mecánicos en el campo Estimación de cantidad de pozos
¡Ejemplo! Identificación de riesgos potenciales durante la perforación de pozos costa fuera.
Condiciones Climáticas;
Riesgos Geológicos;
Vientos Oleaje, tipos marea Huracanes
Fallas escarpadas
de
Ventana de gas Volcán de lodo
Estabilidad Presión Presión de Sobrecarga, poro, fractura, etc.
Riesgos Someros; Hidrato de gas
Flujos de aguas someras Formación de arenas
Programa de Perforación; Representa una guía de instrucciones de las operaciones que se realizaran en cada etapa; equipos, materiales y servicios para las operaciones y un tiempo estimado para cada una de ellas. La planeación de la perforación es la base del proceso completo y se puede enunciar en los siguientes pasos:
El cliente conceptualiza el proyecto y proporciona la información básica de las formaciones que se van a atravesar, este a su vez, espera la mejor cotización por parte de la empresa perforadora.
Al recibir esta información, analiza la factibilidad técnica del proyecto, y si cumple con ella realiza la ingeniería de todas sus etapas y contemplando tanto los costos fijos como los variables, así mismo deben generar los servicios, insumos, infraestructura, etc.
Necesita determinar el riesgo para el proyecto
Distribución de tiempos. La distribución de tiempos de los pozos vecinos previamente perforados sirven como referencia así como las estadísticas y el tiempo real que utilizaron por ejemplo; Perforando Registros de pozos Preparativos y cementando Instalación o desmantelarían Viajes, armar, desconectar, barrenas, herramientas, tuberías
de perforación, etc. Desplazando fluidos Servicios direccionales Platicas de seguridad o simulacros
¿Qué es un taponamiento? Un tapón, es un volumen de cemento diseñado para llenar una longitud específica de tubería o longitud del agujero, proveyendo un sello contra una posible migración vertical de fluidos o proporcionar una plataforma o soporte para el des de la trayectoria del pozo.
Tienen como objetivo.
Proteger temporal mente el pozo
Establecer un sello y abandono del pozo
Sellar zonas de perdidas de circulación
Desviar el pozo cuando se ha quedado una sarta irrecuperable en el fondo
Razones Por Las Cuales Se Tapa Un Pozo:
Pozos viejos
Rentabilidad
Descontrol de pozos
Los Datos Necesarios Para El Diseño De Un Tapón Son Los Siguientes: Geometría del agujero abierto. Diámetro de la barrena. Registro de calibración del agujero. Porcentaje de exceso considerado. Profundidad. Datos del agujero. Presión de poro. Alta presión de gas. Densidad.
Métodos para taponear un pozo Entre estas se encuentran : TAPÒN EQUILIBRADO:
DUMP BAILER (CUCHARA VERTEDORA)
Métodos para taponear un pozo Entre estas se encuentran : DOS TAPONES CON TUBERÍA
TAPÓN MECÁNICO
Métodos para taponear un pozo Entre estas se encuentran : Taponamiento Definitivo
Taponamiento Temporal
•
Es la red de actividades calendarizada con ruta crítica, que es la representación gráfica del proceso constructivo que seguirá el contratista para realizar los trabajos, en la que se deberán contemplar las actividades a realizar, indicando su duración y secuencia de ejecución, así como las relaciones existentes con las actividades que las anteceden y las que le preceden, a efecto de calcular la fecha de inicio y de terminación y las holguras de cada una de ellas.
Los costos de una empresa perforadora se dividen en costos fijos y costos variables. COSTOS FIJOS: Son aquellos que la empresa debe afrontar independientemente de la cantidad de obra que este efectuando.
COSTOS VARIABLES: Son los costos que la empresa eroga por la perforación y el mantenimiento de pozos. Varían a la cantidad de obra generada.
COSTOS DEL EQUIPO DE PERFORACION
El equipo de perforación es la unidad principal de la empresa. Su control de costos es un índice esencial para las operaciones financieras; a este índice se le denomina: COSTO DIA\EQUIPO Para establecer el costo diario de un equipo de peroración es necesario establecer el costo de los siguientes conceptos:
Mano de obra
Maquinaria y equipo
Transporte del personal
Materiales y consumibles
Tipos de determinaciones determinaciones..
Determinación de Riesgo. Riesgo interno.
Determinación del Precio. Cost-plus. Precios basados en el mercado de insumos y servicios.
Riesgo externo.
Precios basados en el mercado.
Precio basado en políticas del consejo de administración de la empresa perforadora
FINANCIAMIENTO DE LA PERFORACION Paralelamente Paralelamente a la planeación e ingeniería de detalle detalle de pozo, la empresa perforadora deberá deberá asegurar los recursos para financiar el proyecto mediante:
Recursos propios. Recursos de financiamiento externo. Recurso de clientes y proveedores. CONTRATO DE SERVICIO
El cliente analiza si la propuesta satisface sus expectativas técnicas, la normatividad y también si es la oferta económicamente más atractiva. Para esto mediante un fallo de licitación, es necesario programar la obra en el tiempo, asignarle un equipo de trabajo y un equipo de perforación para realizarlo.
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El cliente analiza si la propuesta satisface sus expectativas técnicas, la normatividad y también si es la oferta económicamente más atractiva. Para Para esto mediante un fallo de licitación, es necesario programar la obra en el tiempo, t iempo, asignarle un equipo de trabajo y un equipo de perforación para realizarlo.
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El cliente analiza si la propuesta satisface sus expectativas técnicas, la normatividad y también si es la oferta económicamente más atractiva.
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Concluida la perforación, el personal encargado tiene que entregarla al cliente a su entera satisfacción en el aspecto técnico, deberá deberá tramitar la facturación de acuerdo con el contrato preestablecido para su pago y cumplir sus términos hasta la recuperación de garantías y fianzas.
Contrato de Servicio
EJECUCION DE LA PERFORACION
RECEPCION DE LA OBRA
Si se tiene oportunidad de seleccionar el equipo de perforación más adecuado para realizar el pozo, se debe de tomar en consideración los requerimientos necesarios de:
Capacidad de la torre (mástil)
Tipo, capacidad y potencia de bombas
Capacidad de torsión (rotaria, top drive, etc.)
Capacidad de presas de lodo y tanques de almacenamiento de líquidos
Conjunto de preventores y conexiones superficiales
Capacidad y tipo de máquinas
Tipo y características de los generadores eléctricos
Unidades de cementación.
Se requiere incluir estos datos en programa de perforación del pozo.
PERFORACIÓN BAJO BALANCE (UNDERBALANCED DRILLING) Perforar bajo balance consiste en perforar manteniendo una presión anular en el pozo mas baja que la presión de poro o presión de la formación. Dependiendo de la presión de poro, esto puede implicar desde el uso de lodo base agua de baja densidad hasta el uso de aire u otro gas como fluido de perforación.
Razones para utilizar perforación bajo balance Mejorara la productividad Optimizar la perforación Disminuir costos
Zonas en las que se puede aplicar perforación bajo balance
Yacimientos Depresionados o Agotados.
Formaciones Duras.
Formaciones con Baja Saturación de Aceite.
Pozos Horizontales.
TOP DRIVE El Sistema Top Drive puede definirse como una herramienta de manera general, pero siendo más precisos podemos definirlo como un motor eléctrico o hidráulico que se suspende en cualquier tipo de mástil de un equipo de perforación. Esta herramienta se encarga de hacer rotar la sarta de perforación y el trépano.
VENTAJAS
Apto para toda operación de perforación: direccional, horizontal, bajo balance, perforación de gas o aire, control de pozo, pesca, etc. Reduce el riesgo de aprisionamiento de la sarta, por su habilidad de rotar y circular al mismo tiempo. Se instala fácilmente en cualquier tipo de mástil o torre de perforación, con las mínimas modificaciones y frecuentemente en un solo día. “Mejora la seguridad en el manejo de la tubería”. Todas las operaciones se las realiza por control remoto desde la cabina del perforador; reduciendo las labores manuales y riesgos asociados que tradicionalmente acompañan a la tarea. Capacidad de enroscar las conexiones dándoles un torque adecuado. Perfora secciones de 90 pies (1 tiro), reduciendo el tiempo de conexiones, al eliminar dos tercios de las mismas.
Componentes primarios del TOP DRIVE. Torque track (huella de torsión) Optional swivel (unión giratoria opcional) Torque bushing (cojinete de torque) Swivel sub (sub unión giratoria) Extend frame (extensión del armazón) Quill (pluma) Mainframe assembly (ordenador central) Load nut (tuerca de carga) Pipe handler assembly (arreglo del asa de la tubería) Tilt assembly (mecanismo de inclinación) Stabbing valve (valvula punzante) Saver sub (sub ahorrador) Grabber assembly (llave de contrafuerza) Bail assembly (arreglo del eslabón) Elev (elevador) • • • • • • • • •
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AMPLIADORES DE PERFORACIÓN Ampliadores Bicéntricos
Ampliadores Concéntricos Hidráulicos
Ampliadores Excéntricos Mecánicos
Ampliador de perforación expandible El ampliador de Perforación Expandible emplea un diseño de aletas triples activadas hidráulicamente, ya sea por medio de ball-drop o por presión circulatoria, para abrir y ampliar el agujero mientras se perfora. Inicialmente activados hidráulicamente, el diseño de los brazos de las aletas asegura que estos se extendían y se aseguren en posición abierta cuando el peso de apoyo se aplica a las aletas en su posición de operación.
CARACTERISTÍCAS
Las aletas se retraen al recuperar la herramienta, previniendo que estas se atoren en el pozo. • Se asegura en posición abierta
usando fuerza hidráulica y/o peso de apoyo.
• Soporta el peso del Ensamble sin
que los brazos se colapsen.
• Estructura de Corte de PDC,
enfriados y limpiados a chorro
RAZONES POR LAS CUALES UTILIZAR AMPLIADORES ¿ Porque Ampliar ?
Para los pozos de tamaños más grandes. Permite correr tubería de revestimiento de gran tamaño. Ampliar zonas productoras para pozos completados con empaque de grava a hueco descubierto. Aumentar el espacio anular. Incrementar el volumen anular de cemento para asentar TR. Eliminarla posibilidad de atascarla tubería. Perforar formaciones con alta tendencia a hidratarse o derrumbarse.
CONCLUSIÓN
Autor: Franklin Baño Saltos y Diego Mayalica Dalgo. Tesis “Tubería de revestimiento, optimización de su diseño y
perforación” , Obtenido de: https://tecnologiadelaperforacionipn.files.wordpress.com/2013/05/guc3ada-dedisec3b1o-para-el-asentamiento-y-disec3b1o-de-tuberc3adas-de-revestimiento.pdf Autor: H.R. Rodriguez y D.Z. Conte. (2008), Registros geofísicos en México Tomo I, Diseño Editorial y Formación: D.G. Santiago H. Sánchez Cervantes, México. Autor: P.Rivera, Tesis “Diseño de sarta de perforación”., Obtenido de: http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/7502/TESIS%20DISE%C3%91O% 20DE%20SARTA%20DE%20PERFORACION.pdf?sequence=1 Alejo Sabogal (11 de Abril del 2012) Slideshare, Recuperado de: https://es.slideshare.net/as9103/cementacion Petróleos Mexicanos, Gerencia de tecnología subdirección de perforación y Mantenimiento de pozos. Estandarización de conexiones superficiales de control (Manual de referencia) D. R. 2003. Petroleos Mexicanos PEP-UPMP. Programa de acreditación de control de pozos, wellcap. Autor: DR. Kolemman. Tesis “Analsis cuantitativo y cualitativo de riesgo industrial”, Obtenido de: ftp://sata.ruv.itesm.m x/portalesTE/Portales/Proyectos/2841_BienvenidaAdmonProy/materiales/modulo5/HP23 3_21feb.pdf Autor: MagnusMG, SlideShare. Trabajo “Perforacion de pozos petróleos”, Obtenido de: https://es.slidechare.net/MagnusMG/perforacion-de-pozos-petroleros-42587724 LEADING EDGE ADVANTAGE. “ Introduction to Underbalanced Drilling”, Revision 5, Leading Edge Advantage International Ltd. 2002.
FUENTES
