OPERA RACI ONESDE BALEOS OS
Unadel asoper aci onesma masi mport ant esdur ant el at er mi naci ón deun pozo pet r ol er o es l a de a bal eo o di sparos de producci ón, pues l pr oducc i ón de hi dr oc ar bur os depende en gr an part e de su di se ño y ej ecuci ón.Est et r abaj o pr ese nt a una met odol ogí a para sel ecc i onar el si s t em ma adebal eosmá másadec uadoen unat er mi naci ón,l acualconsi der a l os par áme me t r os mas i mpor t ant es que de t er mi nan una mej or comu muni caci ónent r eelyaci mi ent oyelpozo.
I NTRO RODUCC CCION La cul mi naci ón del ost r abaj osen un pozopar aobt enerpr oducc i ón de hi dr ocar bur osesl aoper aci ón debal eosodi spar os,l acualconsi st een per f or ar l a cañer í a de r ev es t i mi ent o, ceme ment o y f or maci ón par a est abl ecercomu muni caci ónent r eelpozoyl osflui dosdelyaci mi ent o. La corr ect a sel ecci ón delsi st ema ma debal eoesdei mport anci ar el evant e yaquedees t odepender ál apr oduct i vi daddelpoz oyl adi smi nuci ón de i nt e r v e nc i o ne sadi c i o nal e squei mpl i c anal t o sc os t os .
TI PO DE CARGAS A)CARGASEXPLOSI VASO BALAS En un pr i nci pi ol osbal eosser eal i z aban con bal asyaun hoysesi guen ut i l i zandocañonesconbal asenf orma maci onesbl andas. Consi der amo mosuna car ga ci l í ndr i ca deexpl osi vosdeal t o poderquees det onado en un e xt r emo,v erFi g.1.Sege ner a una onda de c hoque expansi vaqueavanzaysedesarr ol l aaxi al ment ea l ol argodel acarga hac i ae lo t r oe x t r e m mo o . A me di daquel aondadede t onaci ón pasaat r av ésdeunar egi ón en el e x p l o s i v o ,l nst ant áneame ment e hast a casi400 a presi ón se el eva casii ki l obar . Es t e aument o de pr esi ón es i mpor t ant e por que pr ov oc a i ncr eme ment osi nmedi at osen l adensi dad yt emp mper at ur adelexpl osi vosi n
r eac ci onar exac t ame ment e det r ás de l a onda de det onaci ón y asícr ea r e a cc i one se xpl os i v aspos t e r i o r e s . La vel oci dad delhoci codelpr oyect i lseel evaacerc ade3300 pi es/seg. Par a cas osa t r av ézdef or maci onescon menos de2000 pside f uer z a comp mpr es i va,l as bal as pueden pr ove erpenet r aci ón pr of unda i gualque l osbal e osc ont i poj e t . Elaument casii nst ant áneaquesucede oconsi derabl edetemp mperat ura con elpasaj ese debe pr i nci pal ment ea l a comp mpr esi ón adi abát i ca.La máxi ma t emp mper at ur a pr oduci da al r ededor de 6000 ° C,se des ar r ol l a dent r odel azonader eacci ón,enal gúnpunt odet r ásdelf r ent edeonda. r el os Factores que af ectan l a perf ormance del expl osi vo: Ent di v e r s o sf ac t or e se st án: 1.Laspr esi onesdedet onaci ón yr eacci onesquí mi casasoci adascon l ae xpl o si ón. 2.L .La t emper at ur a, densi dad de mas a, di áme me t r o, t ama maño de part í cul asygr adodeconfinami mi ent odelexpl osi vo. 3.La es t r uct ur a mol ec ul ar .Peso mol ec ul ar y f or ma cr i st al i na del e x p l o s i v o . La t emp mper at ur a af ect al a est abi l i dad y sensi bi l i dad de un expl osi vo. Cuando l at emp mper at ur a aument a, s e sumi ni s t r a cal or alexpl osi v o, nec es i t ándose menos ener gí a adi ci onal par ai ni ci ar o mant ener l as r eacci onesquí mi cas i nvol ucr adas en l a desc omp mposi ci ón y det onaci ón. Port ant o,poreli ncr eme ment o det emp mper at ur a,l a sensi bi l i dad aument a mi ent r asquel aest abi l i daddi smi mi nuye.
B)CARG RGASMOLDEADA DAS Elcomp mponent epr i nci paldeun cañón par abal eoesl acar ga.La car ga ut i l i z a un expl osi v o se cundar i o de al t o poder par a pr opul sar una c or r i e nt eoj e tdepar t í c ul asme me t ál i c asdeal t av e l o ci dad,quepe ne t r a ne l casi ng,ce ment oyl af or maci ón.A pes ar que l as car gas j etl l am ma adas t amb mbi én parabal eo,son deapari enci a si mpl e,ver dader osdi sposi t i vos depre ci si ónydebenes t arc ui dadosame ment e di señadosyf abr i cadospara asegur arl aobt enci ón del ascar act erí st i casdeseadasenelbal eo.
Las car gas par a bal eo so n car gas mol deadas y r e v es t i das so br e el expl osi vo,semol deaunacavi dad ysere vi st econ un mat er i almet ál i co, Fi g.2.Loscomponent esdel ascar gasmol deadasencapsul adasson: •
a car caz a or ec ept ácul o donde se La cápsul a de l a carga,es l al oj an ot r os component es . Di señadas par a sopor t ar al t as t emper at ur as y pr es i ones,l as mi smas es t án pr ot egi das por el carr i erdel ascondi ci onespr opi asdelpozo,deben serr esi st ent es al aabr asi ón.Pueden serconst r ui dosdeacer omaqui nado,acer o enf rí o,al umi ni of undi doycerámi ca.
•
amasa nece sari a paraqueelj etpenet r eel Lacami sa,recubrel casi ng,elcement o yl af ormaci ón.La pr esi ón ej er ci da sobr el a cami sa almoment o de det onarelexpl osi v o pri nci palcausa el col apso de l a mi sma y f or ma elj e t .La f or ma de l a cami sa,su es pesory composi ci ón i nfluye n di r ect ament een l a pr of undi dad, di áme t r o y ef ec t i vi dad de l af or maci ón. La f or ma cóni ca es ut i l i z ada en car gas de pene t r aci ón pr of unda par a pr oduci r per f or aci ones l ar gas,l af orma paraból i ca se usa para aguj er o gr andepar apr oduci rper f or aci onesdegr an di áme t r o.En ambos casossedenomi naal acami sacomoelcono.Est ades i nt egr aci ón puedet enerv el oci dadesde8000 m/segdelj e tyde2000 m/seg del acol aopart et r aser adel acami sa.
•
,eselquesumi ni st r al aener gí anecesari a Elexpl osi vo pri nci pal para pr oduci relj et .La masa,l a di st ri buci ón y l a vel oci dad de det onaci ón del expl osi vo pr i nci pal af ect an di r ect ament eal a per f or mance de l a car ga. Se ut i l i z an expl osi vos se cundari os, gr anul ar es ,deal t acal i dadcomoe lRDX,HMX,HNSyPYX.
•
mpul sor es t á compues t o de una pequeña El f ul mi nante, o i cant i dad de expl osi v o que es más se nsi bl e que elexpl osi v o pri nci pal .Elf ul mi nant econsi st egener al ment edeal r ededorde1 gr amodelmi smot i podeexpl osi voqueelpri nci pal ,per oen f orma gr anul armuyfinaysi nce r a.
Pe r f or a dor e sj e tpar apr opós i t ose s pe c i al e s : 1.Cañóncondi spar ossel ec t i vados. 2.Casqui l l odeTi t ani oporf uer aparaconosbi met ál i coscausanuna r et ardaci ónyaument osecundari odepr esi ónenl aper f oraci ón. 3.Cort i nadechorr oparaelcont r oldear ena.
4.Per f or adorparapenet r arsol ament eport uber í a.La t uber í a,debe sercent r al i zadapar apr eveni rdañoalcasi ng. 5.Elcort adort i poj etparat ubi ngocasi ng,t ambi énseencuent r aen t amañospar adi áme t r osgr andes . 6.Per f or ador es par a aguj er o abi er t o, par a daños pri mar i ament e penetrados. Elper f or adordechorr oavací oesdi señadoparal i mpi araf uer adel as per f or aci ones con una di f er enci al de pr esi ón al t a dent r o delcañón t r anspor t adori nmedi at ament edespuésdelbal eo.
EXPLOSI VOS Las car gas para per f or arl a cañer í a dependen del os expl osi vospara gener arl aener gí anecesari ayt enerunapenet r aci ón ef ect i vadelcasi ng, cement o y f or maci ón. Por es t o, e l dese mpeño de l a car ga es t á r el aci onadodi r ect ament econeldesempeñodelexpl osi vo. Debi doa su enormer el aci ón Ener gí a–Pesosepr efier en l osexpl osi vos sobr eot r af uent edeener gí a.Los expl osi vosact úan r ápi dament e,son confiabl esy pueden se ral mace nados porl ar gosper i odos de t i empo. Además,semanej anconsegur i dadt omandol aspr ecauci onesdebi das.
a.TIPOSY CARACTERÍ STI CAS Los e xpl os i v os de ac uer do a su v el oc i dad de r eac ci ón pueden cl asi ficar see nALTOSyBAJOS.
Expl osi v osBaj os
Expl osi v osAl t os
Vel oci dad de r eacci ón 330 – 1500 Vel oci dad de r eacci ón ≥ 1500 m/s. m/s. Sensi bl es alcal or ( i ni ci ados por I ni c i ado spo rc a l o rope r c us i ó n. flamaoc hi spa) .
Lose xpl osi v osal t osqueseusanmascomúnment eenl aper f or aci ón de t uber í ass on:Az i dadepl omo,Tac ot ,RDX,HMX,HNS,HTX yPYX.
b.SENSI TI VI DAD
Lasensi t i vi dad esunamedi dadel aener gí amí ni ma,pr esi ón opot enci a r equeri dapar ai ni ci arun expl osi voynosr eflej al af aci l i dad con l aque pue dei ni c i ar s e : •
•
Sensi t i vi dad ali mpact o:Es l a al t ur a mí ni ma de l a cualpuede dej arsecaerunpesosobr eelexpl osi voparaquedet one. Sensi t i vi dadal achi spa:Esl acant i daddeener gí aquedebet ener unachi spaparadet onarunexpl osi vo.
c.ESTABILI DAD La est abi l i dad sere fier ea l a habi l i dad deun expl osi vopar a per dur ar porl ar gos per i odos det i empo o par a soport aral t as t emper at ur as si n des co mponer se . Losexpl osi vosusadosen l osdi sparosdeben t enerunaal t aest abi l i dad par a que puedan ser al mac enados por un t i empo r az onabl e y que puedan oper are f ect i vament edes puésdeexponer seal ast emper at ur as delpozo. Lagráficadel aFi gur a1i l ust r al aest abi l i daddeal gunosexpl osi vosen f unci óndel at emper at ur ayelt i empo.
FACTORESQUEAFECTAN LAPRODUCTIVI DAD DEUN POZO Elí ndi cedepr oduct i vi dad nosper mi t eeval uarl a pot enci al i dad deun pozoye st ár epr es ent adomat emát i cament epor : J
=
q pws
−
pwf
( 1)
Elí ndi cedepr oduct i vi dad deunazonapuedeserdi f í ci ldedet er mi nar , porl ot ant o elef ect o deldi seño delsi st ema de di spar o como son l a penet r aci ón,f ase,densi dad,di ámet r o delaguj er o,daño dell odo,e t c. , puedenserev al uadosusandol aRel aci óndeproduct i vi dad:
RP
=
Pr oducción de una zona entubada y baleada Pr oducción de la misma zona en agujero abierto
so n: Lospri nci pal esf actoresqueaf ectanl aproducti vi daddelpozo a.Fact or esgeomét r i cosdelbal eo. b.Pr esi óndi f er enci alalmo me nt odelbal eo. c.Ti podecañonesycar gas . d.Dañoge ner adoporelbal eo. e.Dañocausadoporelflui dodel aper f or aci ón. f . Dañocausadoporelflui dodel at er mi naci ón. Como sepuede obse rv ar ,l os cuat r o pr i mer os f act or esque af ec t an l a pr oduct i vi dad pueden sermani pul adosdur ant eeldi señodelbal eo.Por l ot ant o con elanál i si sdel as condi ci onesdelpozo y l a sel ecci ón del si s t ema de di spar o adecuado,seobt endr ál a máxi ma pr oducc i ón del pozo.
a.FACTORESGEOMÉTRICOSDELBALEO La ge ome t r í a de l os aguj er os hec hos porl as car gas expl osi vas en l a f or maci ón i nfluye n en l a Rel aci ón de Pr oduct i vi dad delpozo y es t á defini da porl os Fact or es Geomét r i cos.Est os det er mi nan l a efici enci a delfluj oenunpozobal eadoyson: • • • •
Penet r aci ón. Densi daddec ar gaspormet r o. Faseangul arent r eperf oraci ones. Di áme t r ode lag uj e r o( de lbal e o ) .
Ot r os f act or es ge omé t r i co s que puede n se ri mpor t ant es en cas os especi al esson:Penet r aci ón par ci al ,desvi aci ón delpozo,echadosdel a f ormaci ónyr adi odedr enaj e. LaFi g ur a2i l us t r al o sf ac t o r e sg e omé t r i c osde ls i s t e madebal e o.
FaseyPat r óndeaguj er ossevenenl asFi gur as3,4y5:
•
Ef ectodel aPenetraci ón yDensi daddecargaenl aRP. Comopuedeapr eci ars een l agr áficadel aFi gur a6,elef ect ode l apenet r aci ón yl adensi dad decar gasesmuypr onunci adoen l aspr i mer aspul gadasdepenet r aci ón.Ar r i bade6 pul gadasl a t endenci a es menor , per o es ev i dent el ai mpor t anci a de l a penet r aci ónparamej orarl arel aci ón depr oduct i vi dad. La densi dad de car gas i nfluy et ambi én en l a r el ac i ón de Pr oduct i vi dad ( RP) obse r v ando que par a una densi dad de 3 car gas/m esnec es ar i a una pene t r aci ón de 16 pul gadas par a
obt eneruna RP de1. 0 mi ent r asquepar a una densi dad de13 c/m senec esi t ansol o6pul gadas.
Lagr áficasuponeunpozosi ndaño,par aelcas omasr ealdeun poz o con una z ona de dañodebi da alflui do de per f or aci ón,l a pene t r aci ón más al l á de l az ona de daño es r el e v ant e par a mej or arl aRP. •
Ef ectodel aFaseenl aRP. La f ase angul ar ent r e per f or aci ones suce si vas es un f act or i mport ant e.LaFi gur a7mues t r aunar educc i óndeun10–12% enl aRPpar asi s t emasde0ªy90ªconunami smapenet r aci ón. Suponi endo que se use un si s t ema de 0ª de f as e,con una pene t r aci ón de 6 pul gadas,se obt i ene una RP de 0. 9 de l a gr áfica,mi ent r asquepar aunsi s t emade90ªs eobt i eneunaRP de1. 02;est ore pr esent aunadi f er enci adel11% enl aRP.
b.PRESI ÓN DI FERENCI ALALMOMENTO DELDI SPARO Elmodo en queelpoz oest er mi nadoej er ceunagr an i nfluenci aen su pr oduct i vi dad. Exi st en dost écni casquepueden apl i car sedur ant el a ej ecuci ón del os di spar os: •
Sobr e–bal ance:
Phi dr ost át i ca Pf or maci ón
•
Ba j o–bal anc e :
Phi dr o s t át i c a
∠ Pf ormaci ón
El obj e t i v o de una t er mi naci ón sobr ebal ance ada es f r act ur ar l a f or maci ón almoment o delbal eo ,si n embar go sil a pr es i ón no es al canz adades puésdeldi spar oyant esdequefluyaelpoz o,sef or man t aponesconl osre si duosdel ascar gas.
Después de dej ar flui r elpoz o,es posi bl e que aún se t enga una per f or aci ón par ci al ment et aponada y una z ona co mpact ada de baj a per meabi l i dad. Cuandoset i eneuna t er mi naci ón baj obal anceada,l osr esi duosdel as car gasyl az onacompr i mi da podr í an se re xpul sadosporl aacci ón del br ot edeflui dodet er mi naci ón. Di spararelpozocon unapr esi ón di f er enci alaf avordel af ormaci ón es r ec omendabl e par a obt enerl al i mpi ez a de l os aguj er os.Si n embar go, usarpr esi onesdi f er enci al esmuyal t asesi nadecuadoyaquear r i bade ci er t o val orno seobt i ene ni nguna mej or a en elpr oces o de l i mpi ado. Una pr esi ón di f er enci alexce si va puede pr ovocarar enami ent o o aport e definosdef ormaci ónquei mpedi r án elfluj oat r avésdel aper f oraci ón,o uncol apsodel aCañer í adeRev est i mi ent o. Debi do a l o ant es menci onado,para cal cul arl a pr esi ón di f er enci ala es t abl ec er dur ant e el bal eo se deber án consi der ar l os f act or es s i g ui e nt e s :
• • • • • •
Gr adodeconsol i daci óndel af ormaci ón. Per meabi l i daddel af ormaci ón. Fl ui doenl osporos. Pr esi óndecol apsoenl ast uber í asyequi po. Gr adodei nvasi óndelflui dodeper f oraci ón. Ti podecement o.
La magni t ud del a pr esi ón di f er enci alnegat i vadepender á bási cament e dedo sf ac t o r e s : • •
Laper meabi l i daddel af ormaci ón. Elt i podeflui do.
Procedi mi ento para l a est i maci ón de l a presi ón di f erenci albaj o bal anceadaenarenas: Para det er mi narl a pr esi ón baj obal anceada quecont r arr est eelef ect o ski n, es i mport ant e cl asi ficar l af or maci ón en: Consol i dad o Noconsol i dada.Una f orma de l ogr arest o es medi ant e elanál i si s de l a r espuest a del os r egi st r os dedensi dad ó sóni co en l as l ut i t as l i mpi as adyacent esal azonapr oduct or a. Una f or maci ón consol i dada t i enel osgr anosdear ena sufici ent ement e ce ment adosocompact adospar aper manec eri nt act os.Es t osgr anosno flui r án,aúnsiset i eneunfluj ot ur bul ent oen l osespaci osdel ospor os. Una ar ena se consi der a Consol i enen l ut i t as adyacent es i dada sise t ( arr i bay/oabaj o)compact ascon t i emposdet r ánsi t o∆t ≤ 100 µ seg / pie obt eni dodeun r egi st r osóni co.Siset i eneun r egi st r odedensi dad,l as ar enas se co nsi der an co nso l i dadas si l a densi dad v ol umé t r i ca ρ b ≥ 2.4 grs / cm e nl asl ut i t asl i mpi asa dy ac e nt e s . 3
consol i dadaesunaarenapobrement Unaf or maci ónNoec ement ada o compact ada de t al maner a que l os gr anos pueden flui r alhaber movi mi ent odeflui dosat r avé sdel af ormaci ón.
Unaar ena sec onsi der aNocuandol asl ut i t asadyacent es consol i dada t i enen un t i empo det r ánsi t omay orde100 µ seg / pie ounadensi dad menora 2.4 grs / cm . 3
La r az ón de usar el t i empo de t r ánsi t o de l as bar r er as de l ut i t as adyacent es,abaj ooarr i ba,enl ugardel aar enami sma,esqueelt i empo de t r ánsi t o de l a l ut i t a es t á r el aci onado di r ec t ament e con su compact aci ón. El g r ado de compact aci ón de l as l ut i t as adyac ent es i ndi cal acompact aci ón del aarena.Siseusaraelt i empodet r ánsi t ode l a ar ena par a det er mi nar su co mpact aci ón, se r í a nec es ar i o hace r corr ecci onesport i podehi dr ocar bur o,densi daddel osgr anosdear ena, por osi dad del azona,sat ur aci ón deagua,et c. ,muchosdeest osdat os noest án di sponi bl esydeben sersupuest os,porl oqueesposi bl et ener unr esul t adoerr óneo.
Formaci ón Consol i dada. Sil af or maci ón esconsol i dada,sedeber á encont r arun punt o medi o ent r eunapr es i ónbaj obal ance adamí ni mayunamáxi ma: ∆ P max ) 1.Determi naci ón de l a presi ón baj obal anceada máxi ma ( :
Haydosmaner asdeencont r arl apr esi óndi f er enci almáxi ma: •
Ya que l af or maci ón es t á consol i dada,elfluj o de ar ena no es pr obl ema por l o que es posi bl e bal ear con l a may or pr es i ón di f er enci alquepuedasersoport adaporelel ement o oaccesor i o delpozoquet engaelmenorr angodepr esi ón:l í mi t edepr esi ón de
c ol aps ode lc as i ngoc añe r í a,pr e s i ó n di f e r e nc i ale ne lo bt ur ado ru o t r oac ce sor i o. •
Paraelcasodecasi ngocañer í anueva,ell í mi t edepr esi ón ser á de un 80 % de su pr esi ón de col apsopar at enerun f act orde segur i dad deun20%.Parasart asusadas,elf act ordesegur i dad deberáse rmayordeacuer doasuscondi ci ones.Lamayor í adel os obt ur ador es r ec uper abl es y her r ami ent as de f ondo t i enen un l í mi t es e gur odepr e s i ó n di f e r e nc i alde5000ps i . •
Lar es i st enci acompr es i vadef or maci ón puedese rusada t ambi én par a cal cul ar l a ∆ P max . De ac uer do a pr uebas hec has en l abor at or i o con núcl eosde f or maci ón,no hay movi mi ent o en l a mat r í z de f ormaci ón hast a que elesf uer zo ef ect i vo exce de 1. 7 v eces l ar esi s t enci a compr esi v a de l af or maci ón. El esf uer z o ef ect i voesi guala l a pr esi ón desobr ecarg a menosl a pr esi ón de poro.Porl ot ant o,l apr esi ón deporomí ni maesi gualal apr esi ón de sobr ecar ga menos 1. 7 ve cesl ar esi st enci a compr esi va.Est o si gni ficaquel apr esi ón baj obal anceadamáxi maesl apr esi ón de f or maci ónmenosl apr es i óndepor omí ni ma: σ
=
σ sob
σ Z
1.7 * Rc
Z
−
Pp min
=
σ sob
∆ P max
=
Pf
( 2)
Pp
( 3) −
−
1.7 * Rc
Pp min
( 4)
∆ P min 2.Det ermi naci ón de l apresi ón baj obal anceada mí ni ma( udi os est adí st i cos seha l l egado a est abl ecerun ) :En base a est r ango de v al or es mí ni mos par a yac i mi ent os de ar enas, e s t os v al or esseencuent r anenl aTabl adel aFi gur a8.Comoseobser v a e ne s t at abl a,e lv al orde∆ P dependede2f act or es:
• •
Laper meabi l i daddel af ormaci ón. Elflui docont eni do( Acei t eoGas) .
ArenaconAcei te: ∆ P min
=
3500 0.37
K
( 5)
ArenaconGas: ∆ P min
=
2500
( 6)
0.17
K
∆ Pmed ) 3.Det ermi naci ón delpunto medi o de presi ón ( :Una vez
de t er mi nado ∆ P max y ∆ P min en l os pasos ant er i or es , se det er mi naráelpunt omedi odepr esi ón yl apr esi ón di f er enci albaj o bal anceada ∆ P del asi gui ent emaner a: ∆ Pmed
=
∆ P max
∆P min
+
2
( 7)
a)Sil osre gi st r osi ndi can una i nvasi ón somer ay/oseusócement o con baj apér di da de agua, ∆ P est ar á ent r e ∆ P min yelpunt o medi o. b)Sil osr egi s t r osi ndi can unai nv asi ón demedi aapr of unday/ose usóce ment odemedi aaal t apér di dadeagua,∆ P e s t ar áe nt r ee l punt omedi oy ∆ P max . ∆ P )e Sil a pr esi ón di f er enci alcal cul ada ( s t áf uer a de l os r angos most r adosen l aTabl a10,aj ust arelval ordel apr esi ón almí ni moo máxi mo.
Unavezqueseobt i enel apr esi ón di f er enci alr equeri daparaef ect uar eldi sparo,se cal cul al a pr esi ón hi dr ost át i ca a l a pr of undi dad del i nt erv al opr oduct oralmoment odeldi sparo. Ph
=
Pf
−
∆ P
( 8)
La densi dad r equer i da para gener ar l a pr esi ón hi dr ost át i ca de l a ecuaci ón( 8)escal cul adacomosi gue: ρ b
Ph
=
1.4228 * Dv
Verej empl os1y2enApéndi ce1.
( 9)
Lapr esi ónhi dr ost át i cadeunacol umnadeflui does: Ph
=
1.4228 * Dv * ρ f
( 10)
Enelcasodenocont arc oneldat odel apr esi ón def ormaci ónpuede cal cul ars e en base all odo de per f or aci ón usado para cont r ol ar l a zonadei nt er éssuponi endo: Pf Phl
Phl
≤
=
1.4228 * Dv * ρ l
( 11)
( 12)
En l at abl a de l a Fi gur a 10 se obse r v a que par az onas de baj a per meabi l i dad se r equi er en pr esi ones di f er enci al es más al t as para f orz aral osflui dosat r avésdel ospor os.Dei gualf orma,enunazona de gasdebi do a que és t et i ene una may orco mpr es i bi l i dad no se expandet an f áci l ment ecomoelpet r ól eodes puésdesercompr i mi do dur ant el aper f oraci ón.
ArenasnoConsol i dadas. Las gr áficas de l as figur as 11 y 12 r el aci onan l a máxi ma pr esi ón di f e r e nc i alc one lt i e mpodet r áns i t o∆t ol adensi dad ρ b del asl ut i t as adyac ent espar a ar enasnoconsol i dadas.Sisec uent a con una buena medi da de l a r es i s t enci a compr es i va de l a f or maci ón, es posi bl e det er mi nar l a ∆ P max par a f or maci ones noconsol i dadas, e st o es empl eando el mi smo pr oc edi mi ent o que se ut i l i z a par a ar enas consol i dadas,elcualconsi st een r est arl apr esi ón depor omí ni mapara gener armovi mi ent odear ena,del apr esi óndel af ormaci ón.
Si nembar go,sinoset i enel ar esi st enci acompr esi vadel af ormaci ón,el si gui ent epr ocedi mi ent opuedeserempl eado.
1.Escoj al a
∆ P max
. - Pr es i ón di f er enci almáxi ma en ar enas noconsol i dadasconacei t e: ∆ P max
=
3600
−
20 * ∆t
∆ P max
=
2340 * ρ b
−
4000
( psi )
( 13)
( psi )
( 14)
Pr esi óndi f er enci almáxi maenar enasnoconsol i dadascongas:
2.Escoj al a
∆ P min
∆ P max
=
4750
−
25 * ∆t
∆ P max
=
2900 * ρ b
−
4700
( psi )
( 15)
( psi )
( 16)
a per meabi l i dad de l af or maci ón, . - Usando l
det er mi nel a ∆ P min medi ant el asecuaci ones5y6par az onasde pet r ól eoygasr espect i vament e. 3.Det ga el mi smo ermi ne l a presi ón del punto medi o. - Si pr ocedi mi ent oest abl eci doparaar enasconsol i dadas. ∆ Pmed
=
∆ P max
+
2
∆P min
Procedi mi ento para l a est i maci ón de l a presi ón di f erenci albaj o bal anceadaencarbonatos: Paraelcasodef ormaci onesdecar bonat os,nosedi sponedeunes t udi o es t adí st i co r i gur oso nide exper i ment os de l abor at ori o.En al gunos pai ses como Venez uel a, se ha t r abaj ado con r angos de pr esi ones di f er enci al esent r e1500y3500psi ,si n quesepr ese nt en pr obl emasde der r umbe. En Méxi cosehan ef ect uadot r abaj oscon cañonesbaj adoscon t uber í a ( TCP) con r esul t ados di f er ent es. La pr esi ón di f er enci al apl i cada al moment odeldi spar ohavar i adoen gener alent r e1000y5000psi .Si n embar goexi s t encas osenl osquesehan t eni dopr obl emasdeder r umbe apl i candopr es i onesmuydi f er ent es( 7000psienun casoy1000psien o t r o ) En ambos pozosl af or maci ón di spar ada er a cal i z at i po muds t onecon muybaj a por osi dad.Debi doa l oant er i oresr ecomendabl ere al i z arun es t udi o mñas pr of undo cuando se det er mi ne l a ∆ P max apl i c abl e ,e n donde l a ∆ P max es l a di f er enci a ent r el a pr esi ón de f ormaci ón y l a pr esi ónhi dr ost át i camí ni maparaevi t arelder rumbe.
c.TI PO DE CAÑONES Y CARGAS
Un si st ema dedi spar oconsi st edeunacol ecci ón decar gasexpl osi vas, cor dón det onant e,es t opí n yport acar t as.Est aesunacadenaexpl osi va que cont i ene una ser i e de component es de t amaño y sensi t i vi dad di f er ent eypuedeserbaj adoconcabl ey/ocont uber í a.
1.Cañonesbaj adoscon cabl e Elsi s t ema deDi spar oBaj ado co n Cabl e( DCB)puedeusar seant esde i nt r oduci rl at uber í a de pr oducci ón,o después de i nt r oduci rl a TP, Fi gur a13. La v ent aj a de ef ec t uar eldi spar o pr ev i oal a baj ada de l a sar t a de pr oducc i ónesques epuede nempl earcañonesdedi áme t r omásgr ande, ge ner andounbal eomáspr of undo. Los co mponent esex pl osi v osson mont ados en un por t acar gaselcual puedese runt ubo,unal ámi naounal ambr e.Loscañoness ecl asi fican en: • • •
Recuper abl es ( noexpuest as) Semi dese chabl es( expuest as) Dese chabl es( expues t as)
os si s t emas r ec uper abl es ( no expues t as) ,l os Recuperabl es: En l r es i duos de l os e xpl os i v os y l ámi na por t ador a so n r ec uper ados y prác t i cament eno queda basur a en elpozo.En es t esi s t ema no es t án expuest os l os expl osi vos a l a pr esi ón y ambi ent e delpozo,l o cuall o hacemásadec uadopar aambi ent eshost i l es. oscañonesdesec habl esl osr esi duosdel ascar gas, Desechabl es: En l cor dón,e st opí n y elsi st ema por t ador ( l ámi na,al ambr e,uni ones de car gas)sequedan dent r o delpoz o dej ando una consi der abl ecant i dad debasur a.Unave nt aj aesquealnoes t arcont eni dasl ascar gasdent r o de un t ubo,pueden serdemay ort amaño con l o que seobt i eneuna mayor pene t r aci ón.La pr i nci paldes ve nt aj a es que l os component es expl osi voses t án expues t os a l a pr esi ón y flui do delpozo,porl o que, normal ment e,est esi st emaest ál i mi t adopores t ascondi ci ones. esi st emaessi mi l araldesechabl econl avent aj a Semi desechabl es:Est dequel acant i dad der es i duosdej adosen elpozoesmenor ,yaquese r ecuper aelport acar gas. LaFi gur a 14.i l ust r al osdi f er ent essi st emasmenci onados:
2.Cañonesbaj adoscon tuberí a En elsi st emadeDi spar oBaj adocon Tuber í a( DBT) ,en i ngl ésTCP, el cañón es baj ado al i nt er val o de i nt er és con t uber í a de t r abaj o. A di f er enci a de l os cañones baj ados con cabl e,en es t e si st ema sol o se ut i l i zanport acarg asent ubados,ademásl aoper aci ón dedi spar ospuede s e re f e c t uadae nunas ol ac or r i da,l oc ualf a v or e c el at é c ni c adedi s par o s baj obal ance. Elobj et i vo pr i nci paldelsi st ema TCP es cr earaguj er os pr of undos y gr andesf avor eci endol apr oduct i vi daddelpozo.Tambi énest esi st emaes r ec omendado ( sil as condi ci ones mec áni cas l o per mi t en) c uando se di spar a en dobl e cañer í a de r ev es t i mi ent o,e s t o con l a final i dad de gener arunapenet r aci ónadecuadadelbal eo.
d.DAÑO GENERADO POR ELDI SPARO Elpr oce so de bal eo de f or maci onesper meabl esy por osascon l as car gasmol deadas cr ea una “ pel í cul a”que seopone alfluj o en el aguj er o.Elj etpenet r al af ormaci ón a al t a vel oci dad,despl azando
r adi al ment e el mat er i al de f or mac i ón, cr eándos e una z ona compact ada al r ededor delaguj er oyr educi endo l a per meabi l i dad ori gi nal .Par a di smi nui relef ect o pecul i ardeber ái ncr ement ar se l a penet r aci ónparal i br arl azonadedaño.
e.DAÑO GENERADO POR ELFLUIDO DE LA PERFORACIÓN Dur ant eelpr oce sode per f or aci ón delpozosecausa un daño a l a f or maci ón debi do all odo de per f or aci ón.Est e daño se asoci a al t aponami ent odel ospor osal r ededordelpozo. Exi s t el at endenci a de usarl odos que cumpl an con elpr opósi t o i nmedi at o de per f or arse gur a y ec onómi cament e un pozo ,per o no si empr esepi ensaenl osef ect osdelflui dosobr el apr oduct i vi dad del pozo. Ele nj ar r epue der e s ol v e re lpr o bl e madel ai nv as i ó n de lfil t r ado ,pe r o sinoesr emovi docompl et ament eant esdedeposi t arelce ment oen el espaci oanul ar ,l aspart í cul assól i daspueden serarr ast r adasdent r o
delaguj er o abi er t o porelj etdeldi spar o,aunqueseuseun flui do supues t ament el i mpi odet er mi naci ón.
f . DAÑO CAUSADO POR ELFLUIDO DE LA TERMI NACI ÓN Elflui dodet er mi naci ón esdepr i mor di ali mpor t anci a par aobt ener ópt i mos r esul t ados.Siexi st e al gún mat er i ale xt r año en elflui do, puedeserempuj adodent r odel aper f or aci ón porelj etounpequeño t aponami ent oserí aelr esul t ado. Elj etde l a car ga gener a gase s de al t a pr es i ón asoci adas con l a expl osi ón,hayi ndi ci osr eal esdequeelflui doal r ededordel acar ga es separ ado dur ant e eldi spar o y cuando l a bur buj a de gas se cont r ae alenf r i arse,elf r ent e delflui do es l anzado dent r o de l a per f or aci ón. Moment áneament e se cr ea una co ndi ci ón de so br e bal ancecon f uer z asdei mpact o ysielflui do no escompl e t ame nt e l i mpi o,l as part í cul as ser án adher i das a l as paredes delaguj er oy podr í ahaberi nvasi óndeext ensi ónl i mi t ada. Eldañodelpozo,l asperf oraci onesdel ascar gas,penet r aci ón par ci al yl adesvi aci ón pr ov ocan un cambi oen l ageome t r í ar adi aldelfluj o queaf ect al a pr oduct i vi dad delpozo.Elef ect o combi nado dees t os f act ore ssedenomi na“ Ef ect oPecul i ar”ygener aunacaí dadepr esi ón queaf ect al apr oducci óndelyaci mi ent o.
Caracterí sti casdel af ormaci ón Lasc ar ac t e r í s t i c asdel af o r mac i ó n yl o so bj e t i v o sdel at e r mi nac i ó n det er mi nan l aj er arquí a de l os f act or esgeomét r i cos delsi st ema de bal eo. Las condi ci ones del poz o, por ot r o l ado, de t er mi nan us ual ment eelt amañoy t i po decañón quepuedeus ar seypueden af e c t art ambi é ne lé xi t odel aope r a c i ó n debal e o. Lassi gui ent esTabl asmues t r an un r es umen del aj er ar qui z aci ón de l osf ac t or e sg eomé t r i c os .
s eñoe f e ct i v o Consi deraci onesen f ormaci onesheterogéneas:Eldi debal eo consi der al as het er ogenei dadescomunesdel af or maci ón. La Tabl a de l a Fi gur a 15 mues t r al aj er ar quí a del os f act or es geomét ri cosdelsi st emadebal eoen f unci ón del ashet er ogenei dades del af ormaci ón.LaFi gur a16mues t r al ashet er ogenei dades.
La may or í a de l as f or maci ones son ani so t r ópi cas,es dec i r su K v er t i cales me norque su K hor i z ont al .Es t o af ect al ar el aci ón de pr oduct i vi dad. Una maner a ef ect i va de cont r arr es t ar l os ef ect os adv er sos de l a ani so t r opí a es i ncr ement ando l a densi dad de l os bal eos. i e ne nl ami nac i o ne sdear c i l l as ,e s Lami naci onesdearci l l as:Siset i mpor t ant e obt enerl a may ordensi dad de car gas por me t r o par a aument arl a pr obabi l i dad de per f or arl as f ormaci ones pr oduct or as i nt e r c al adas . mi ent os t i enen uno o más Fracturas natural es: Muchos yaci conj unt os de f r ac t ur as nat ur al es que pr ov een de una al t a per meabi l i dad aunque l a per meabi l i dad de l a mat r i zsea baj a.La pr oduct i vi dad deli nt er val o di spar ado depende de l a comuni caci ón hi dr ául i c ae nt r el aspe r f o r ac i o ne syl ar e ddef r ac t ur as .
b)I nf ormaci ónnecesari aparaeldi señodeldi sparo Lossi gui ent esdat osdeber án serconsi der adosparaobt enerunbuen di señodedi sparos: Dat o sdel af o r mac i ó n: Li t ol ogí a. Permeabi l i dad. Por osi dad. Densi dad. • • • •
•
I nt e r v al oabal e ar .
Fl ui do se s pe r ado sypr e s i o ne s : Pe t r ó l e o,g as ,H2S,e t c . Pr esi ón de f or maci ón, so br ecar ga de por o, r e s i s t e nc i ac ompr e s i v a. • •
Co ndi c i o ne sde lpo z o : Desvi aci ones. Lododeper f oraci ón. Di ámet r odet r épano. Temper at ur adef ondo. • • • •
Est adoMec áni c o: Tuber í asder e v es t i mi ent o. Cement aci ón. Dat osdel asart adet uber í a. • • •
Mét ododeTer mi nac i ón: Nat ur al . Cont r oldear ena. Est i mul aci ón/Fr act ur ami ent o. • • •
c)Sel ecci ón delsi stemaópti mo A cont i nuaci ón se pr opone un pr ocedi mi ent o par al a sel ecci ón del si s t ema de bal eo en base a l as car act er í s t i cas del poz o y sus accesori ost ubul ares .Elpr ocedi mi ent opuedeserdi vi di doen cuat r o etapas: I . Sel ec ci ón deldi áme t r o máxi mo delcañón y elt i po de si s t ema ( Recuper abl eent ubado,desec habl eósemi dese chabl e) . I I . Jer ar qui zaci óndel osf act or esgeomét r i cosdelcañón. I I I . De t er mi naci ón de l os f act or es ge omé t r i cos en f unci ón de l a pr oduct i vi dad. I V. Det er mi naci óndel apr esi ón di f er enci alpr evi aaldi sparo.
6.SOFTWARE DE DISEÑO
Par a di se ñarl ast er mi naci onescon bal eossepueden usarpr ogr amas t al escomoelWEM ( Wel lEval uat i on Model )at r avésdelcualesposi bl e cal cul ar eldes empeño de l as car gas en elf ondo,c ál cul os delfluj o ( anál i si s nodal ) , anál i si s de sensi t i vi dad, con el que se pueden det er mi nar de maner a r ápi da di f er ent es cur v as de I PR ( I nflow Per f or mance Rel at i onshi p)cambi ando uno o var i os par ámet r os,et c. , t odoes t ot omandoen cuent at odosl ospar ámet r osquei nt er vi enen en un di seño,( dat os def ormaci ón,t i po det er mi naci ón,es t ado mecáni co de lpoz o,pr e s i one s,t i posdecar g as ,e t c . ) . Di c hos cál cul os r equi er en l a apl i caci ón de un gr an númer o de ec uaci onescompl ej as queder es ol ve r sedemaner a manualocupar í an unconsumodet i empoconsi der abl e.
I MPORTANTE En l aact ual i dad l at ecnol ogí aen eldi señodedi sparosest ácambi ando de maner a r ápi da debi do a nue v os av ances como r esul t ado de i nvest i gaci onesypruebasdel aborat ori o.Sól opar adarun ej empl o,l as pr esi ones de r ebal ance cal cul adas a part i rde l as i nves t i gaci ones de BEHRMANN L.( 1995)di fier ensi gni ficat i vament econl ascal cul adaspor KI NG,( son másal t as)det almaner a quel osconce pt osaquídes cr i t os deber ánt omars econl ar ese rv anece sari a. Porot r a part e no es posi bl e anal i zarde maner a part i cul art odos l os casosposi bl esdevari abl esenunat er mi naci ón conbal eos,porl oqueel di s e ñado rde be r áut i l i z a rs uc r i t e r i opar aunc as oene s pe c i al .
SEGURI DAD EN ELPOZO Paraef ect uarunt r abaj odebal eoen elpozo,hayquever i ficarqueenel pozot enga elsi s t ema deseg ur i dad oBOP,ademáselpozodebeest ar l l enodeflui dodet er mi naci ón,paracont r ol arl apr esi ón deyaci mi ent o que pueda mani f es t ar sede i nmedi at o en boca de poz o,par a ev i t aro pr e v e ni rc ual q ui e rde s c ont r o lpr o babl e .
SEGURI DAD EN LALOCACION Lase gur i dadesunaspect oext r emadament ei mport ant eenoper aci ones debal eos.Sehan consi der adoconeldi señoyf abr i caci óndel osequi pos de bal eo t odos l os f act or es de se gur i dad posi bl e,a fin de que el mani pul eodel osexpl osi vos enelcampos eaunaoper aci ónsegur a.En l al ocaci ón,t odo elper sonali ncl ui das l as cuadri l l as de per f oraci ón,
es t ar án al er t ados de l a pr es enci a de expl osi v os y conocer án l os pr ocedi mi ent osadecuadosdur ant el asoper aci onesdebal eo. Una empr es a de se r vi ci os con exper i enci a debe se rl a encar gada de oper arelequi podebal eos. Los expl osi vos pueden se rdet onados porcal or ,ge ner ado porl l ama, c hi s pa,f r i c c i ó n,c o r r i e nt ee l é c t r i c a ór e ac c i ó nq uí mi c a,y po rl ot ant o deber án es t ar ai sl ados de est as pare des de i ni ci aci ón.Est oi ncl uye mot or es,cal ef act or es y subst anci as quí mi cas que puedan r eacc i onar conl ascar gasypr oduci rcal or . Ser ec omi endanoper manec erce r cadel azonadondeseencuent r anl os cañones de bal eo nimani pul ar l os ,a menos que sea absol ut ament e necesari o.Elequi podebal eosemant endr áal ej adodecabl esel éct ri cos y gener ador es,y no deber án r eal i z ar se t r ansmi si ones desde mó vi l es ( r adi o ót el éf onos)dent r o deun r adi o de75 m.del as oper aci onesde bal eos. Todoequi podebal eodeber át enersu cor r espondi ent epues t a at i er r a. Además, no se r eal i z ar án oper aci ones de bal eo dur ant et or me nt as el éct r i cas,de pol vo y r ayos.Debe pr est ars e suma at enci ón a t odo el e qui po e l é c t r i c o( r o t ado r e ss upe r i o r e s ( t o p dr i v e ) ,mo t o r e se l é c t r i c os , e t c . )e nl az o nade le qui po .Unac ar g ae l é c t r i c ae s t át i c apo dr í adi s par ar acci dent al ment el oscañones. Cual qui erconsul t ar ef er i da a segur i dad ser á di ri gi da de i nmedi at o al i ngeni er oacar godel asoper aci onesdebal eo.
