Aumento de La Produccion Con Empaque de Gravas (Sin Costos) Arreglar Contenido

Evaluación de Proyectos

AUMENTO DE PRODUCCIÓN CON ENPAQUE DE GRAVAS INTRODUCCION El problema de la arena no es nuevo y afecto a la industria entera. En algunos casos muchas toneladas de arena pueden emanar de un reservorio en un solo día. Los métodos tradicionales del control de arena, aplicados como parte de la completación de pozos, incluyen al empaque de grava y filtros de arena, y a todos estos tienen el mismo objetivo !roveer una barrera que impida la entrada de arena al pozo mezclada con los hidrocarburos. "na formación de arena porosa y permeable llena de vol#menes de hidrocarburos que fluyen f$cilmente en un pozo, es el sue%o de todo ingeniero petrolero. !ero cuando la formación de arena se vuelve in consolidada y los granos de arena fluyen al pozo junto con el petróleo, ese sue%o se vuelve una pesadilla. La arena puede llegar a da%ar los equipos de producción ales como ser las v$lvulas, tuberías y separadores& puede causar un bajo rendimiento del pozo llegando a perder la producción. Es por estas razones que las empresas empresas petroleras, petroleras, hoy en día se encuentran con muchos progresos alrededor del mundo, donde el control y manejo de arena es un requisi requisito to para mantener mantener las operacion operaciones es a salvo y ma'imi ma'imizar zar los ingresos ingresos en campos con formaciones arenosas in consolidadas. (omando mando como como ejem ejempl plo o a la empre empresa sa petr petrol olera era )!, )!, esta esta estim estima a que que casi casi * millones de barriles por día de petróleo y gas producido por su empresa, provienen de reservorios que son descritos como arenosos, es por ello que estos pueden en alg#n punto durante su ciclo de vida, producir arena a superficie, este desafío creciente del mane efectivo de problemas potenciales producido por la arenal han hecho que las empresas petroleras hagan progresos significativos en la garantía de la no producción de arena.

+lgunas formaciones productoras son débiles estructuralmente y no pueden resistir resistir la diferencial diferencial de presión creada por los fluidos fluidos que se mueven a través de ella, en estos casos los granos de arena se aflojan aflojan y salen en dirección al pozo y así comienza a producir arena junto con hidrocarburos y a veces cantidades importantes que hacen que el pozo se tape y disminuya su producción. La pred predic icci ción ón de la magn magnititud ud de prod producc ucció ión n de arena arena en yaci yacimi mient entos os con con formaciones in consolidadas o débiles, es crucial para la minimización de la incertidumbre cuando se dise%a una terminación, adem$s, la predicción correcta Universidad de Aquino BoliviaPágina 1


de la producción de arena puede significar un ahorro de varios millones de dólares por pozo para las compa%ías operadoras. El control de arena con empaque de grava es una técnica efectiva y ampliamente utilizada en )olivia, la cual emplaza grava, alrededor de cedazos met$licos o filtros de e'clusión de arena, en la cara de la formación productora, los cuales impiden el paso de la arena y permiten el flujo de hidrocarburos limpios. La grava es arena natural natural redonda, limpia y bien clasificada, clasificada, dimensionada dimensionada como para e'cluir los granos de la formación formación y las partículas partículas de rocas m$s peque%as o finas. Este documento, representa una Evaluación (écnica del di%o del empaque de grava y filtro, basada en la e'periencia obtenida de pozos del mismo campo con condiciones similares. i bien contiene aspectos Legales y Económicos estos se realizaron a razón de cumplir con los requerimientos universitarios. -inalmente el nombre del pozo /0 del 1ampo 1arrasco escogido para estudio no es real, ya que por políticas de la empresa empresa operadora 12+13 .+, no es posible posible revelar el nombre y ubicación preciso del pozo en cuestión, pero vale destacar que los datos presentados en este documento est$n basados en datos reales de un pozo del campo 1arrasco del departamento de 1ochabamba.

ANTECEDENTES El control de arena tiene su inicio histórico en la perforación de pozos de agua. Los primeros pozos de agua fueron perforados usando roca dura o hierro como herramientas de percusión. 1uando los problemas de arena aparecieron en este tipo de pozos, empezaron a prevenir prevenir el problema problema llenando una peque%a parte del pozo con rocas grandes. 4$s adelante, se desarrollaron mejores métodos para eliminar la producción de arena y mantener una alta producción de agua. En la industria petrolera, a finales del siglo 56 y principio del siglo *7, se hacían agujeros en los liners para la producción de arena, y luego se dieron cuenta que podrían bajar grava a través del anular para formar empaques de grava, los cuales daban mejores resultados. Los liners perforados fueron populares en los inicios del siglo *7, sin tener la menor preocupación de los tama%os de perforaciones usados. Luego el control de arena dio un gran salto en el sector petrolero con gente como 1.8. 1oberly, quien p#blico su trabajo 9elección de filtros para arenas in consolidadas: en 56;<. Este fue el punto de inicio para los dise%os técnicos y herramientas para el control de arena. En la segunda mitad del silo *7, algunos de los principales técnicas del Universidad de Aquino BoliviaPágina 2


control de arena se desarrollaron, como ser 1onsolidación de arena, liners ranurados, filtros con envolturas de alambres, filtros pre empacados, filtros !remium, empaques de grava, frac pac=s, empaques de grava para pozos horizontales y de alto $ngulo. e tiene en cuenta que entre un >7 y un <7? de los depósitos de hidrocarburos en el mundo est$n en reservorios arenosos 5, siendo la proporción en )olivia a#n mayor.

DELIMITACION DEL ESTUDIO LIMITE GEOGRAFICO El pozo 91@1 /0: se encuentro en !aís  )olivia Aepartamento 1ochabamba !rovincia  1arrasco )loque  1himore 1ampo  1arrasco

LIMITE SUSTANTIVO El estudio se desarrollara circunscrito en a las teorías que sustentan la evaluación técnica, y dise%o de una complementación de pozo. Área de la investia!i"n# !ozos con problema de arenamiento y restricción del caudal de producción. Te$a es%e!&'i!(# +plicación de la (écnica de 1ontrol de +rena con Empaque de Brava CBravel !ac=D LIMITE TEMPORAL La investigación se llevara a cabo en apro'imadamente seis meses desde febrero a julio del a%o *776, con información necesaria que se pueda recabar de la empresa 1haco .+. para la elaboración del proyecto. LIMITE INSTITUCIONAL La e'periencia que se llegó a obtener del control de arena de dicho pozo servir$ como punto de referencia para estudios en otros pozos de la zona que tengan el mismo problema, pero no influir$ en el programa operativo de 1haco .+.

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El 1ampo 1arrasco fue descubierto en 5665. nicialmente se e'plotó el $rea por agotamiento natural, sin embargo a partir del a%o *77*, se inyecta gas pobre o residual a la formación para mejorar la producción y la recuperación de los hidrocarburos del reservorio productor. En este campo se perforaron 5* pozos, actualmente * son productores, ; son inyectores de gas y uno es inyector de agua de formación. La profundidad promedio de estos pozos es de F.<07 metros, se encuentran las arenas productoras @obore . La producción promedio de este campo es de 5F7 barriles diarios de petróleo, 5;,0 millones de pies c#bicos de gasGdía, >7 barriles de gasolina naturalGdía y alrededor de *H metros c#bicos de gas licuadoGdía.

PLANTEAMIENTO DEL PRO)LEMA La fuerza de la formación deriva principalmente del material cementante que une a los granos de arena, contribuyendo también la compactación y te'tura. Los esfuerzos de la formación provienen de muchos factores que incluyen la caída de presión causada por la producción que da como resultado una disparidad de los esfuerzos compresivos de grano a grano lo que tiende a causar el desprendimiento de estos, también influye la fuerza de arrastre de los fluidos producidos CviscosidadD, invasión de fluidos que disuelven el material cementado. Esta producción de arena limitaría la productividad del pozo y causaría da%os a los equipos de fondo y superficie. e podría controlar esta situación restringiendo los caudales de producción con el choque a caudales que no permitan la producción de arena, pero esto vendría a ser antieconómico ya que limitaríamos la producción de este y no se aprovecharía su potencial. El aporte de arena de las formaciones evita en la mayoría de los casosla producción económica de un pozo creando problemas adicionales en los equipos de fondo y superficie, esto hace necesario contar con un dise%o óptimo de control de arena con empaque de grava para el pozo 91@1 /0: cuya formación productora CIantataD es considerada como un reservorio de arena inconsolidadas, realizando un an$lisis e'haustivo de las variables que se estudian en este tipo de control de arena.

FORMULACION DEL PRO)LEMA Jera Kiable técnica y económicamente la aplicación de la técnica de empaque de grava en el pozo 0 del 1ampo 1arrasco



SISTEMATI*ACION DE PRO)LEMA + A)ORDA,E DE LA SOLUCION El problema de arenamiento en los pozos generalmente es fruto de la poca consolidación de las rocas productoras que generalmente suelen ser arenas, esto ocasiona una obstrucción en el sistema y reducción del caudal de 2idrocarburo e'traído, resultado de ello lleva a considerables pérdidas económicas. Es por ello que el presente documento presenta la técnica de control de arena con empaque de grava como una posible solución a este problema. DESARROLLO DEL PRO)LEMA + A)ORDA,E DE LA SOLUCION -ormaciones productor 2idrocarburos con baja consolidación provocan el ara%amiento del pozo, para ello se propone una posible solución con la técnica de empaque de grava. CAUSAS Ca-sa . !oca consolidación de las arenas productoras. Ca-sa / Aesgaste del cemento que une los granos de la roca productora, a causa de la diferencia de presión en el reservorio. Ca-sa 0 4al técnica de perforación y terminación aplicada en el pozo por un mal estudio de las caracterizas geológicas y petrofísicas de la zona productora. EFECTOS E'e!t( . Aesmoronamiento de la arena productora del pozo. E'e!t( / !roducción de arena en el fondo de pozo. E'e!t( 0 !roducción de arena en la tubería, en las líneas superficiales y equipos de separación. ACCIONES A!!i"n . ellar la zona mal consolidada con la introducción de grava y colocación de filtros en la sarta. A!!i"n / @egular el caudal de flujo para evitar producción de arena. A!!i"n 0 +n$lisis de testigos y evaluación de su compactación. FINES Fin . Evitar el arenamiento en el fondo de pozo. Fin / Evitar taponamiento por instrucción de arena. Fin 0 4ejora en la técnica de evaluación e interpretación de testigos.



O),ETIVOS +plicar la (écnica de 1ontrol de +rena con Empaque de Brava CBravel !ac=D para el pozo 9/0: del campo 1arrasco. O),ETIVOS ESPECIFICOS +nalizar los datos b$sicos del pozo e identificar la magnitud del problema en la zona productora. @ealizar un an$lisis de las muestras de arena, para así obtener un criterio de dise%o para el empaque de grava. @ealizar el c$lculo del volumen y bombeo de la grava. 2acer una evaluación económica/comparativa del control de arena en la zona. @ealizar las conclusiones y recomendaciones. •

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,USTIFICACION ,USTIFICACION TECNICA El dise%o del control de arena con empaque de grava permitir$ controlar la producción de arena, promoviendo un flujo de hidrocarburos limpios a altos caudales, optimizando de esta manera la productividad del pozo. ,USTIFICACION ECONOMICA La utilización de esta técnica es justificable económicamente principalmente porque ocasiona un incremento en la producción de hidrocarburos, lo que trae una mayor rentabilidad a menor tiempo, adem$s de ahorrar gastos futuros en la reparación de quipos que podrían verse afectados por problemas de arenificacion. +dem$s e'iste un respaldo histórico de anteriores pozos del mismo campo. ,USTIFICACION SOCIAL +l aprovechar al m$'imo la producción del yacimiento habr$ mayor beneficio económico para el país en cuestión del A2 y para la empresa ya que aumentarían sus ingresos. ,USTIFICACION AM)IENTAL En las operaciones del control de arena no se producen da%os ni degradación al medio ambiente ya que se realiza un plan de actividades para controlar los vol#menes de grava y fluidos de terminación que podrían sobrar. 1on el control de arenas, ya no habría la necesidad de efectuar programas de tratamiento y ubicación de las arenas producidas en el futuro.



MARCO TEORICO CONTROL DE ARENA +pro'imadamente el ;7? de los yacimientos de areniscas del mundo son los suficientemente débiles para generar producción de arena. La producción de arena trae consigo problemas costosos como da%o a los equipos de superficie, da%os a los tubulares y taponamiento, lo que se refleja en incremento de los costos y pérdida en la producción& y riesgos de accidentes por da%os irreparables en las v$lvulas de seguridad. Es por esto que es de suma importancia tener en cuenta al momento de realizar la completación de un pozo si va a e'istir producción de arena y que método va a ser aplicado para su mitigación.

M1t(d(s de C(ntr(l de Arena E'isten cuatro métodos principales disponibles actualmente para reducir la producción de arena en un pozo.

Restri!!i"n de la Pr(d-!!i"n En los yacimientos de areniscas los esfuerzos como consecuencia de la caída de presión afectan los minerales que mantienen unidos los granos de arena haciendo que estos se separen y se vayan al pozo. Este método tiene como función b$sica la disminución de la producción de los fluidos del yacimiento, para producir a una menor velocidad y lograr que los minerales que mantienen unidos a los granos no sean afectados. Esto resulta mejor para pozos horizontales porque se tiene un gran intervalo de formación y se puede producir un flujo de vol#menes equivalentes pero a una menor velocidad y así de esta manera controlar la producción& en pozos verticales puede ser antieconómico.

C(ns(lida!i"n Q-&$i!a En Siti( nvolucra la inyección de químicos C@esinasD en formaciones naturalmente no consolidadas lo cual provee un enlace grano a grano pero se requiere de una gran adherencia para que su aplicación sea e'itosa. El objetivo es cementar los granos en su punto de contacto manteniendo la m$'ima permeabilidad. !ara realizar una consolidación química debe tenerse en cuenta los siguientes criterios -

La zona no debe tener una longitud mayor a *0 pies para que así la resina y químicos endurecedores se puedan dirigir de forma precisa al $rea deseada.


Evaluación de Proyectos -

La temperatura de la zona no debe e'ceder los *H7M- para que los químicos puedan ubicarse apropiadamente.

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La permeabilidad de la zona debe ser mayor o igual a 577 mA con una presencia de arcillas y feldespatos menor al 50?.

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La formación debe contener menos de 0? de material calc$reo.

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La zona debe estar revestida, correctamente cementada y ca%oneada.

Me!2ni!(s on los m$s comunes para el control de arena. iempre incluyen alg#n tipo de mecanismo que se instala en el fondo del pozo lo que causa el acumulo de la arena y sirve como filtro para poder producir los fluidos. 2ay dos técnicas mec$nicas principales que por lo general son usadas en conjunto -

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Empaque con Brava Es una técnica de puenteo que involucra la colocación de un filtro de arena compacto frente a la formación y en los t#neles de las perforaciones @ejillas o -orros @anurados Es un equipo filtrante que es colocado para retener la arena y así evitar que esta se produzca con los fluidos de formación. Los -orros ranurados son fabricados con tubulares usados en pozo abriendo una serie de ranuras longitudinales a través de la pared del tubo y se utilizan en la completación para evitar la producción de la arena de empaque. Las @ejillas consisten en un espiral de alambre alrededor de una estructura de soporte formando un tubo, es posible controlar que tan apretada este la espiral para regular el tama%o de las aberturas entre las vueltas. El $rea de flujo de las rejillas es hasta 5* veces mayor que la de los forros ranurados.

-orro @anurado Universidad de Aquino BoliviaPágina 8


CONCEPTOS )ÁSICOS DE DISE3O DE EMPAQUE CON GRAVA El objetivo principal de la ejecución de un trabajo de empaque es restringir la producción de arena que proviene de la formación sin reducir e'cesivamente la productividad para esto lo m$s importante es un buen dise%o del empaque con grava que se va a realizar y hacerlo de la mejor manera. Aurante el proceso de dise%o se deben tomar en cuenta la selección de la arena de empaque, la formación que va a ser empacada, los fluidos de tratamiento que van a ser utilizados, el dispositivo de rejilla y la técnica de colocación.

An2lisis de la '(r$a!i"n El primer paso en el trabajo de dise%o es analizar la formación. Esto incluye determinar la compatibilidad de la formación con varios $cidos y fluidos de empaque con grava así como seleccionar el tama%o correcto de grava a usar. La atención en la obtención y selección de las muestras m$s representativas es esencial. El procedimiento b$sico que debe seguirse para escoger la grava es 5. (omar muestra de la arena de formación !uede ser recolectando muestras de la arena producida o tomas de n#cleo en fondo. *. +n$lisis de la arena de formación !ara determinar el tama%o de grava y la compatibilidad con los fluidos a ser empleados. E'isten dos técnicas utilizadas para determinar el tama%o de las partículas

An2lisis Gran-l($1tri!( Aetermina la distribución del tama%o a través de separación mec$nica de las partículas. @equiere de *7 a ;7 gr de muestra. !uede medir tama%o de partículas solo por debajo de F7 Nm. ubestimación de las partículas no esféricas. @elativamente f$cil de realizar y con bajos costos iniciales de instrumentación. La mayoría de los trabajos en la literatura son basados en +n$lisis Branulométricos.

Laser ( C(ntad(r de Part&!-las Aetermina la distribución del tama%o a través de medición del grado de dispersión del laser. @equiere menos de 5 gr de muestra. !uede medir tama%o de partícula entre 7.0 Nm y *777 Nm. !uede hacer sobrestimación de las partículas no esféricas. (iene altos costos iniciales de instrumentación.



;. elección de la Brava Aespués de realizar el an$lisis granulométrico de la arena de formación se prosigue a escoger el tama%o de la arena de empaque mediante la aplicación de los 94étodos de elección del (ama%o de Brava: F. elección de la @ejilla iguiente a la escogencia de la grava de empaque se debe escoger la rejilla que ser$ utilizada para el trabajo de empaque. Esta debe ser 577? efectiva para mantener la arena del empaque en su lugar 9elección de la @ejilla:.

Sele!!i"n de l(s Fl-id(s de Trata$ient( En los inicios de la aplicación del empaque con grava, las características migratorias y de hinchamiento que e'hibe la arcilla cuando est$ e'puesta al agua, dictaron el uso de materiales base aceite como fluido de acarreo en el empaque con grava. 1on el avance de la tecnología de control de arcilla, el agua puede ser tratada para ser compatible con las arcillas. La hidratación de la arcilla puede ser prevenida usando salmueras sintéticas, como cloruro de calcio o cloruro de amonio, o a%adiendo estabilizadores químicos de arcillas, a un sistema acuoso. !resencia de +rcillas y 1omposición Ouímica (odas las formaciones arenosas poseen partículas de arcilla, estas pueden causar taponamiento en los poros de la formación por cualquier actividad en la que fluidos acuosos entren en la formación, los efectos de estos fluidos en la formación depender$n de los siguientes factores -

Estructura química de las arcillas.

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Aiferencia entre los fluidos de la formación y los fluidos inyectados.

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El arreglo de la arcilla dentro de la matriz porosa.

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La forma en la que se encuentran cementadas las arcillas en la matriz.

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La cantidad de arcilla presente.

La estructura de las arcillas se basa en m#ltiples capas de cristales. (odos los minerales de las arcillas poseen cargas negativas permanentes, debido a esto, ocurre la sustitución de los iones de silicón y aluminio por iones de hierro C-eD, cromo C1rD, zinc CPnD y litio CLiD los cuales son lo suficientemente peque%os. Las arcillas poseen una gran superficie de contacto debido a al tama%o de las partículas de arcilla y su forma #nica, por lo que si se comparan con los cuarzos las arcillas poseen una mayor superficie de contacto.



C($%ati4ilidad entre Fl-id( de F(r$a!i"n 5 Fl-id( de Esti$-la!i"n "n dise%o apropiado de tratamiento $cido precedente al empaque con grava puede ser especialmente beneficiario en el control del hinchamiento y movimiento de las arcillas y finos. "n dise%o apropiado de un sistema $cido disolver$ gran parte de los depósitos de arcillas y estabilizar$ las arcillas remanentes cercanas al hoyo contactadas por el $cido tratado. @ealizando este trabajo antes de correr el ensamble de empaque con grava, es posible una m$'ima fle'ibilidad operacional, permitiendo el uso de divergentes particulares o dispositivos mec$nicos para garantizar la cobertura de toda la zona tratada. La acidificación en este tiempo también sirve para incrementar la tasa de pérdida de fluido dentro de la formación durante el subsecuente tratamiento de empaque con grava. Esto generalmente resulta en una mayor eficiencia calificada Cmayor porcentaje de empaque con grava colocada y empacada alrededor del revestidor del empaque con grava, particularmente en pozos desviadosD. (odo esto, combinado al gran incremento de la vida productividad del pozo después del tratamiento. La e'cesiva acidificación en algunas formaciones débilmente consolidadas puede remover mucho del material cementante que une los granos de arenas. -recuentemente, el material de consolidación en estas formaciones es la arcilla. )ajo estas circunstancias, fluyendo el pozo a tasas anormalmente altas durante la limpieza y después de la acidificación, puede resultar en la producción de grandes cantidades de finos de formación, lo cual puede perjudicar el é'ito del empaque con grava. !ara prevenir que esto ocurra, los pozos deben ser puestos a fluir solo bajo condiciones controladas de baja a normal caída de presión después de un trabajo de acidificación o que el empaque haya sido hecho.

Li$%ie6a de T-4er&a %revi( a la O%era!i"n de E$%a7-e !(n Grava La grasa colocada en las cone'iones de la sarta de trabajo, es e'tremadamente da%ina y no degradable por lo tanto, no debe ser permitido que entre a la formación durante un trabajo de reparación de pozo. !or esta razón, un tratamiento para limpiar la sarta de trabajo debe ser realizado para luego, bombear alg#n fluido a través de la sarta de trabajo hasta dentro de la formación. Este tratamiento de limpieza debe incorporar solventes org$nicos para sacar cualquier e'ceso de grasa de la sarta de trabajo el cual pudiese estar acumulado dentro de la sarta de trabajo. + pesar de las precauciones est$ndares de la industria como usar una brocha para pintura para aplicar la grasa en la sarta de trabajo solo escasamente al final del pin y a lo largo del di$metro interno de la sarta de trabajo, alg#n material potencialmente da%ino puede y frecuentemente permanece en la tubería cuando esta es corrida dentro del hoyo. í la tubería no ha sido limpiada recientemente, el tratamiento debe incluir alg#n $cido para remover la corrosión Universidad de Aquino BoliviaPágina 11


interna. El $cido debe ser bombeado a través de la sarta de trabajo hasta 0 )arriles antes de llegar a la herramienta de empaque de grava y luego revesar el acido gastado bombeando desde el espacio anular a la sarta de trabajo.

C($%ati4ilidad entre Fl-id( de F(r$a!i"n 5 Fl-id( de A!arre( El fluido ideal de acarreo es aquel que no cause da%o a la formación a través de la reducción en la permeabilidad. Qormalmente los fluidos de acarreo se pueden hacer compatibles con la formación incluyendo en éstos, entre *?/;? de 1loruro de !otasio ó 1loruro de +monio. El estabilizador de arcillas también puede ser agregado al fluido, para formaciones arcillosas. El fluido de acarreo debe tener suficiente viscosidad para llevar suspendida la grava durante la colocación de la misma.

M1t(d(s de Sele!!i"n del Ta$a8( de la Grava La selección del tama%o de grava ha cambiado a lo largo de los a%os, para hacer esta selección e'isten distintos métodos, actualmente el método m$s utilizado es el método de aucier el cual considera que el tama%o de grava debe ser seis veces m$s grandes que el tama%o medio de los granos de la arena de formación. La determinación del tama%o de grava debe ser realizada tomando en cuenta las mejores muestras tomadas y analizadas de la misma forma. El método de aucier dar$ las primeras consideraciones para la selección del tama%o de grava, a menos que e'ista una regla local que la provea dichos resultados, de la tabla F se presenta un peque%o resumen de algunos métodos utilizados para la selección del tama%o de grava. Los principales métodos utilizados para hacer la selección del tama%o de grava son los siguientes

M1t(d( de Sa-!ier aucier desarrollo el método de selección de grava mayormente utilizado en la actualidad y parte del principio b$sico que el control óptimo de la arena se logra cuando el tama%o medio de la arena de empaque CA07pD es entre cinco a seis veces mayor que el tama%o medio de los granos de la arena de formación CA07fD, esto hace que el método sea aplicable solo para arenas uniformes aunque a%os de e'periencia en campo han demostrado que una relación A07pG A07f entre cinco y seis ayuda a compensar posibles errores de muestreo.



í la relación A07pG A07f es mayor a seis se corre el riesgo de sobre/dise%ar el tama%o lo que permitiría la entrada de arena de formación al empaque, qued$ndose atascada, provocando una perdida en la productividad. í la relación A07pG A07f es mucho mayor se sobre/dise%a el empaque, la arena pasara libremente por el empaque y ser$ producida. í la relación A07pG A07f es menor a seis se sub/dise%ar$ el empaque restringiendo totalmente el paso de la arena y comprometiendo la productividad del yacimiento. La figura muestra el efecto de las relaciones de A07pG A07f en la permeabilidad.

M1t(d( de S!9:art6 Este método considera la "niformidad de los granos de la arena de formación para determinar el tama%o de grava a utilizar, también considera el criterio de ordenamiento de los granos en el impacto del porcentaje de finos en la muestra Cgranos menores a F7 micronesD. chRartz define el 1oeficiente de "niformidad C1ND de la arena de formación como la relación del percentil cuarenta entre el percentil noventa CAF7f ; A67fD y el 1oeficiente de 3rdenamiento C1oD como la relación del percentil diez entre el percentil noventa y cinco CA57f ; A60fD. El criterio de selección del tama%o de grava es el siguiente -

i 1NS ; TU +rena "niforme.

Entonces el tama%o de la grava es seis veces el percentil diez de la arena de formación CA57gT> A57fD. -

i 0 S1NS 57 TU +rena Qo "niforme.



Entonces el tama%o de la grava es seis veces el percentil cuarenta de la arena de formación CAF7gT> AF7fD. -

i 1NU 57 ó 1o U 57 ó A07f U <0 micrones TU +rena E'tremadamente Qo "niforme.

Entonces el tama%o de la grava es seis veces el percentil setenta de la arena de formación CA<7gT> A<7fD. 3tros métodos de selección de tama%o de grava que han sido desarrollados a lo largo del tiempo ser$n descritos brevemente a continuación -

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M1t(d( de
Criteri( de Ti''in Este criterio se basa en el tama%o de los granos de la arena de formación. Enfatiza en las formaciones que contienen grandes cantidades de finos, donde estos puedan contribuir a da%os en la formación muy altos y reducir la capacidad de producción con métodos de control tradicionales. Los dise%os de completación actuales de empaques con grava generalmente hacen un buen trabajo al prevenir la invasión de arena de formación con yacimientos que tienen un patrón de distribución 9normal:. !ara arenas con distribuciones que apuntan hacia m$s finas yGo donde predominan grandes cantidades de finos, los da%os de las completaciones tradicionales de empaque con grava y de rejilla llegan a ser grandes y ocasionar averías graves. +unque se establece que la completación de empaque con grava es un buen mecanismo, la cantidad de deterioro vista después de empacar es a menudo severa. La causa de esto toma muchas formas, pero cada vez m$s, el Universidad de Aquino BoliviaPágina 14


tama%o y la presencia de finos de formación se reconoce como uno de los mayores contribuyentes a este da%o. La hipótesis b$sica que (iffin presenta y defiende es que algunas formaciones tienen el tama%o 9correcto: de finos y en cantidades suficientes para sellar el empaque con grava, causando severas restricciones en el flujo. Los principales finos sospechosos son los granos de formación Cclasificados como finos de arcillasD cuyos di$metros son inferiores al di$metro de la malla V;*0 CS7,775< pulgD. Esto criterio sugiere que se debería trabajar siguiendo ciertas condiciones cuando todos los valores est$n bajo estos principios, el riesgo de da%o se reduce donde la arena de formación est$ bien descrita por medio de las muestras e'aminadas. Estos principios de relación y comparación son -

í 1o S 57, 1NS ; y !orcentaje de -inos S *? 

Kalores de clasificación muy bajos con poco contenido de finos. Esta zona es candidata para completación de rejilla sin empaque Csi el intervalo est$ revestido y ca%oneado la formación necesita tener una permeabilidad CWD U 5 darcy, con la posibilidad de usar rejilla pre/empacadaD. - í 1o S 57, 1NS 0 y !orcentaje de -inos S 0?  Esta zona puede controlarse mejor por medio de rejillas con nuevas tecnologías, con mallas met$licas entretejidas Ces necesario que la permeabilidad de la formación CWD U 5 darcy para completación a hoyo revestidoD. - í 1o S *7, 1NS 0 y !orcentaje de -inos S 0?  @angos promedios. Este intervalo puede ser controlado con grava de tama%o grande C


ofrecer ventajas sobre la grava natural en la optimización de las tasas de producción y minimizar la invasión de arena.

Sele!!i"n de la Re>illa Las rejillas son usadas a lo largo del mundo para evitar la producción de arena, pueden ser utilizadas con un empaque con grava o solas C standaloneD, para escogerse la rejilla que va a ser utilizada en un pozo con producción de arena es importante tener en cuenta las condiciones del yacimiento, y si se va a colocar con un empaque con grava debe conocerse el tama%o de la grava para poder ajustar el tama%o de la abertura de la malla.

A4ert-ra de la Malla de la Re>illa La configuración de la ranura abierta en la malla es de gran importancia. i las aberturas son paralelas el taponamiento ocurrir$ cuando los granos peque%os de la arena formen especies de puentes en las aberturas, es por esto que se recomienda la utilización de ranuras en forma de cu%a, como se muestra en la -igura.

Es importante destacar que en caso de la utilización de empaques con grava las ranuras deben ser suficientemente peque%as para que la grava no pase a través de estas. "na regla aceptable para el c$lculo de la abertura de la rejilla es que el espaciamiento entre el alambre debe ser apro'imadamente un medio C5G*D a dos tercios C*G;D del grano m$s peque%o de la grava. La figura muestra la abertura recomendada para ciertos tama%os de grava. Universidad de Aquino BoliviaPágina 16


-igura. +bertura de la rejilla recomendado dependiendo del tama%o de la grava

Ti%(s de Re>illas + continuación ser$n e'plicadas los tres tipos de rejillas utilizados com#nmente en la actualidad

Re>illas de Ala$4re Enr(llad( ? WireWrap @ Estas rejillas consisten en una espiral de alambre de acero ino'idable alrededor de una estructura de soporte formando un tubo. Es posible controlar que tan apretada est$ la espiral para así regular el tama%o de las aberturas entre las vueltas. "sa, como muchas rejillas, alambre de forma triangular lo cual reduce el taponamiento al permitir el paso de las partículas que se mueven a través del calibre de la rejilla e'terior.

-igura. @ejilla de +lambre Enrollado. -uente and 1ontrol Engineering 4anual, 12L"4)E@BE@

@ejillas !re/empacadas Es un tipo de rejilla de alambre enrollado. Estas rejillas utilizan arena de empaque revestida con resina, como parte propia de la rejilla. Estas son incluidas como mecanismo de mayor seguridad en el caso de que falle el empaque. deales para pozos horizontales propensos a la producción de arena.



4ejor control de finos que la rejilla de alambre enrollado, menos susceptibilidad al taponamiento y a la erosión.

-igura. @ejilla de +lambre Enrollado !re/empacada. -uente and 1ontrol Engineering 4anual, 12L"4)E@BE@

Re>illas Pre$i-$ Las rejillas !remium se caracterizan por tener varias capas de mallas de alambre en su superficie que forman un filtro sobre un tubo perforado. Las dos capas m$s internas son para proporcionarle mayor resistencia mec$nica, la segunda capa m$s e'terna es la que realmente funciona como filtro y la ultima capa, la m$s e'terna, es una capa protectora necesaria para la protección de la malla. La ventaja principal de estas rejillas es que por su cantidad de capas provee un mayor rendimiento de la filtración de arenas poco uniformes, adem$s tienen mayor $rea de drenaje lo que resulta en una mayor resistencia a la erosión. on fabricadas con unmaterial m$s resistente por lo cual son utilizadas en condiciones severas y en yacimientos de gas.



-igura .*<. @ejilla !remium. -uente and 1ontrol Engineering 4anual, 12L"4)E@BE@

ALLFRAC AlternatePat9S!reens En su traducción en espa%ol, @ejillas de (rayectoria +lterna, son rejillas Premium utilizadas en la realización de trabajos de empaque con grava cuanto se tiene la presencia de dos o m$s arenas a completar. Estas rejillas poseen unos tubos desviadores CshunttubesD al costado con orificios de salida C nozzlesD cada > pies apro'imadamente que permiten la entrada de la lechada por la parte superior y a medida que baja el fluido ir empacando la zona a través de los orificios de salida. Este tipo de rejilla es utilizado simult$neamente con una empacadura 4P.



Di2$etr( de Re>illa E'isten seis factores principales que deben ser tomados en cuenta para determinar el tama%o adecuado de la rejilla a utilizar, estos son - Xrea nterna. - Espesor del empaque. - !osicionamiento de la grava. - 2abilidad de sacar la rejilla fuera del hoyo. - Ai$metro interno para la toma de registros. - Ai$metro interno para la limpieza en determinados ensamblajes de la

tubería

Las rejillas de alambre enrollados, las cuales se utilizar$n en un tama%o de revestidor dado, poseen una amplia $rea de entrada para acomodar el flujo dentro de las aberturas. El $rea interna en los forros ranurados es bastante m$s crítica.

L(nit-d de Re>illa La longitud de la rejilla debe ser suficiente para que se e'tienda entre 0 a 57 pies por debajo de los ca%oneados y un mínimo de 0 a 57 pies por encima. Esto asegura la cobertura con grava completa del intervalo ca%oneado. 3casionalmente es necesario hacer * completaciones en zonas que est$n muy cercas entre sí, manteniendo el uso de la longitud recomendada de tubería lisa por encima del intervalo ca%oneado. En este caso, es normal correr una rejilla adicional por encima de los intervalos ca%oneados. Este procedimiento permite grava de reserva para ser depositada antes de la presión de cierre ó screenout .



La rejilla es generalmente fabricada en longitudes de ;7 pies con apro'imadamente *F/*> pies de rejilla, pero es posible tener longitudes hechas por encargo. Las rejillas deben ser fabricadas con un mínimo de tubo liso en los e'tremos para fines de manipulación y ajuste con las llaves. En estos espacios, la grava no puede ser deshidratada.

Dise8( de la C(l(!a!i"n 5 C(n!entra!i"n de Grava La concentración del fluido de acarreo y de grava es dependiente de los fluidos usados y de las técnicas de colocación. 3peracionalmente, los equipos de superficie de mezcla y de bombeo pueden manejar bajas concentraciones y altas concentraciones. La opinión de las compa%ías de servicio en cuanto a concentración de grava ha sido previamente influenciada por el rendimiento del equipo de bombeo y sus limitaciones. El manejo en superficie debe ser satisfactorio para alcanzar las metas de colocación de la grava en el hoyo. !resiones de bombeo en superficie son controladas y limitadas por el di$metro interno de la sarta de trabajo y la viscosidad efectiva de la lechada. El di$metro interno de la sarta de trabajo no puede ser cambiado, pero reduciendo la viscosidad del fluido de acarreo y la concentración de grava es un método efectivo para reducir la presión de bombeo en superficie, así permitiendo que la tasa de bombeo sea incrementada. 1uando se realizan trabajos de alta concentración de grava, debe haber la viscosidad adecuada para el transporte de la grava a través de los t#neles de ca%oneo. in embargo, un empaque efectivo de los ca%oneados también requiere que la lechada sea deshidratada dentro de la formación alrededor de los ca%oneados. "sando una baja concentración de grava incrementa el volumen del fluido el cual debe ser acomodado en la formación. +l reducir la viscosidad se reduce la capacidad de acarreo y se incrementa la tasa de pérdida de fluido hacia la formación, debe haber un compromiso para lograr ambos objetivos. 1$lculos )$sicos para determinar 1antidad de Brava y -luido de +carreo en !ozos @evestidos Los c$lculos para determinar la cantidad de grava y lechada ser$n descritos b$sicamente, es importante tener en cuenta que la e'tensión de la rejilla debe tener mínimo cinco pies por encima y debajo de las perforaciones para asegurar su empaque y que si el intervalo de perforaciones es menor a cien pies la tubería lisa debe ser de la misma longitud de la rejilla. El procedimiento b$sico es el siguiente



5. e determina el volumen anular entre el revestidor y la rejilla. *. e determina el volumen anular entre el revestidor y la tubería lisa. ;. e calcula la cantidad de grava requerida para llenar las perforaciones, multiplicando el volumen neto de las perforaciones por un factor de volumen de empaque de perforaciones esperado Centre 7,*0 Y 7,0 pies c#bicos por pieD y se suma con los dos vol#menes anteriores, se multiplica por el factor de densidad de la grava que es 577 libras por pie c#bico, para conocer la Brava (otal @equerida CB(@D en libras. F. !ara conocer el volumen de fluido de acarreo requerido para la lechada se divide la B(@ entre la concentración de grava CppaD por cuarenta y dos para llevarlo a barriles. 0. La concentración de grava por el volumen absoluto de grava Cen galón por libra, depende de la grava escogidaD m$s uno, se multiplica por el volumen de fluido de acarreo calculado anteriormente para determinar el volumen de la lechada. >. I por #ltimo, para conocer la densidad de la lechada, la suma de la densidad del fluido de acarreo y la concentración de grava se divide entre uno m$s la multiplicación del volumen absoluto de grava por la concentración de esta.

T-4er&a Lavad(ra La tubería lavadora tiene ; objetivos -

4inimizar que el fluido de acarreo tome el camino entre el di$metro e'terno de la tubería lavadora y el di$metro interno de la rejilla, para evitar que se formen posibles puentes

-

-orzar al fluido de acarreo que se deshidrate hacia la formación

-

!ermitir el retorno del fluido de acarreo hacia la superficie

Los c$lculos de espaciamiento de la tubería lavadora son realizados para asegurar que el final de la parte inferior de la tubería lavadora permanezca en la posición correcta durante el empaque con grava. La punta de la tubería lavadora debe estar lo m$s cerca posible de la base de la ultima rejilla C5/; pies por encimaD ya sea durante la posición de -orzamiento COD ó 1irculación C15D



El di$metro e'terno de la tubería lavadora debe ser idealmente H7? Crelación 7.HD en tama%o del di$metro interno de la rejilla. Es pr$ctico el uso de un tama%o mayor de tubería lavadora.

TIPOS DE COMPLETACIÓN CON EMPAQUE DE GRAVA EN MLTIPLES *ONAS !ara la realización de un trabajo de empaque con grava en m#ltiples zonas lo com#nmente usado es una completación por etapas, lo que quiere decir que se asienta una empacadura por encima de la arena m$s profunda y se empaca primero esta, después se desasienta la empacadura y se coloca por encima de la arena superior para siguientemente empacar esta arena y si hay una tercera arena se realiza el mismo procedimiento, ó se realiza una 1ompletación 1onvencional para 4#ltiples Ponas. +ctualmente, se est$ innovando en la completación de empaque con grava para m#ltiples zonas en una sola corrida, ahorrando tiempos y por consiguiente costos, y evitando los problemas de una completación convencional.

C($%leta!i"n C(nven!i(nal %ara MBlti%les *(nas La configuración para este tipo de completación es b$sicamente con una empacadura de sumidero, rejilla a lo largo de los intervalos ca%oneados, tubería lisa en los intervalos no ca%oneados, tubería lavadora en la parte interior de la rejilla, una herramienta de cruce que hace la comunicación entre la parte interna de la tubería con el anular para pasar la lechada y realizar el empaque del anular y las perforaciones y una empacadura por encima.



-igura. 1ompletación de un Empaque 1onvencional de Aos Ponas

Siste$a de E$%a7-e M-lti6(na en -na S(la C(rrida 1on la intención de mejorar el trabajo de empaque en pozos con m#ltiples arenas y reducir los tiempos de trabajo se crea este istema de Empaque 4ultizona, en el cual su configuración permite el empaque de varias arenas en una sola corrida. Esta configuración Cfigura .;7D comprende una empacadura de sumidero, rejilla Premiumcon tubos desviadores frente a los intervalos ca%oneados conectadas a una empacadura con tubos desviadores entre las arenas, tubería lisa en los intervalos no ca%oneados, tubería lavadora en la parte interior de la rejilla, herramienta de desvío para conectar la lechada desde la parte interna de la tubería con el anular y por encima una empacadura para situar la completación.



-igura. istema de Empaque 4ultizona

SOFTARES PARA LA SIMULACIÓN DE UN TRA)A,O DE EMPAQUE CON GRAVA !ara efectuar un trabajo de empaque con grava deben realizarse simulaciones del comportamiento del trabajo con la finalidad de evitar complicaciones al momento de la completación y aumentar la eficiencia del trabajo. + continuación se conocer$n los programas necesarios para la realización de un empaque con grava.

SandAdvis(r !ara poder conocer el tipo de grava a ser utilizada en un pozo en específico debe realizarse un an$lisis granulométrico de varias profundidades y escoger el tama%o que mejor se adapte a la arena del yacimiento y así evitar su producción. La herramienta computacional 9and+dvisor:, desarrollada por la empresa chlumberger, realiza el an$lisis granulométrico y arroja el tama%o de grava óptimo para los valores introducidos y el tama%o de abertura de rejilla recomendado para este tama%o de grava. En la figura se puede observar la ventana de inicio de la herramienta



-igura .;5. Kentana inicial del programa and+dvisor -uente and+dvisor

TDAS 3tra herramienta computacional es 9(A+: C(ubular Aesign and +nalysisystem, es decir, istema para el Aise%o y +n$lisis de (ubularesD, la cual es desarrollada con la finalidad de conocer el movimiento y comportamiento de la tubería en las situaciones m$s críticas del hoyo, esta herramienta toma en cuenta las fuerzas que pueden afectar y provocar el alargamiento o acortamiento de la tubería como lo son la temperatura, el efecto de abombamiento, la flotabilidad, fuerza aplicada, entre otras. La figura .;* muestra la ventana inicial del programa.

-igura .;*. Kentana inicial del programa (A+ -uente (A+ <.F, chlumberger SandCADE



9Sand Management ServicesDesign and Evaluation Software : es un programa que permite la simulación del trabajo de empaque con grava tomando en cuenta la información detallada de las arenas, grava a utilizar, fluido, la configuración del pozo para conocer la efectividad de empacamiento de los t#neles perforados y del espacio anular. La ventana inicial de la herramienta puede verse en la figura.

-igura .;;. Kentana inicial del programa and1+AE -uente and1+AE, chlumberger

ell)-ilder La herramienta computacional Zell)uilder C CompletionSystemDesign, es decir, Aise%o del istema de 1ompletaciónD fue desarrollada por chlumberger con la finalidad de realizar el dise%o de la completación que ser$ introducida a un pozo, esto para conocer la ubicación e'acta de las herramientas de subsuelo y poder observar esquem$ticamente la completación final en el pozo. La ventana inicial del programa se puede observar en la figura.



-igura .;F. Kentana inicial del programa Zell)uilder -uente Zell)uilder F.7, chlumberger

CONCLUSIONES



)I)LIOGRAFIA


Aumento de La Produccion Con Empaque de Gravas (Sin Costos) Arreglar Contenido

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