BALEOS EN POZO Una de las operaciones mas importantes durante la terminación de un pozo pozo petro petrole lero ro es la de baleo ues la baleo o dispar disparos os de produc producció ción n, pues producción de hidrocarburos depende en gran parte de su diseño y ejecución. Este trabajo presenta una metodología para seleccionar el sistema de baleos más adecuado en una terminación, la cual considera los parám aráme etros ros mas imp mpor orttante antes s que determ erminan una mejor comunicación entre el yacimiento y el pozo.
OBJETIVO Desarr Desarroll ollar ar una una guía guía prácti práctica ca para para diseñ diseñar ar el siste sistema ma de baleo baleo más apropi apropiado ado para para una una termi terminac nación ión de pozo, pozo, la misma misma que incl incluya uya los aspectos más importantes tales como las condiciones preias y durante el baleo, así como los !actores que a!ectan el índice de productiidad.
INTRODUION "a culminación de los trabajos en un pozo para obtener producción de hidrocarburos es la operación de baleos o disparos, la cual consiste en per! per!or orar ar la cañe cañerí ría a de ree reest stim imie ient nto, o, ceme cement nto o y !orm !ormac ació ión n para para establecer comunicación entre el pozo y los !luidos del yacimiento. "a correcta selección del sistema de baleo es de importancia releante ya que de esto dependerá la productiidad productiidad del pozo y la disminución de interenciones adicionales que implican altos costos.
TIPO DE AR!AS A" AR!AS E#PLOSIVAS O BALAS En un principio los baleos se realizaban con balas y aun hoy se siguen utilizando cañones con balas en !ormaciones blandas. #onsideramos una carga cilíndrica de e$plosios de alto poder que es detonado en un e$tremo, er %ig. &. 'e genera una onda de choque e$pansia que aanza y se desarrolla a$ialmente a lo largo de la carga hacia el otro e$tremo. ( medida que la la onda de detonación detonación pasa pasa a tra)s de una una región en el e$plosi e$plosio, o, la presión se ele$a casi instantáneamente hasta casi *++ ilo iloba bar. r. Este Este aume aument nto o de pres presió ión n es impo import rtan ante te porq porque ue pro prooc oca a incrementos inmediatos en la densidad y temperatura del e$plosio sin reacc reaccion ionar ar e$act e$actame ament nte e detrá detrás s de la onda onda de detona detonaci ción ón y así crea crea reacciones e$plosias posteriores.
"a elocidad del hocico del proyectil se elea acerca de --++ piesseg. /ara casos a tra)z de !ormaciones con menos de 0+++ psi de !uerza compresia, las balas pueden proeer penetración pro!unda igual que los baleos con tipo jet. El au%en&o considerable de &e%pera&ura casi instantánea que sucede con el pasaje se debe principalmente a la compresión adiabática. "a má$ima má$ima temperat temperatura ura producid producida a alreded alrededor or de 1+++ 1+++ 2#, se desarroll desarrolla a dentro de la zona de reacción, en alg3n punto detrás del !rente de onda.
'ac& 'ac&or ores es (ue (ue a)ec a)ec&a &an n la per) per)or or%a %anc nce e del del e*pl e*plos osi$ i$o+ o+
Entre Entre los
diersos !actores están4 &. "as presione presiones s de detonaci detonación ón y reaccion reacciones es químicas químicas asociadas asociadas con la e$plosión. 0. "a temp mpe eratu ratura ra,, densidad idad de masa, asa, diám iámetro, tro, tam amañ año o partículas y grado de con!inamiento del e$plosio.
de
-. "a estru estructu ctura ra molec molecula ular. r. /eso /eso molec molecula ularr y !orma !orma crista cristalin lina a del del e$plosio. "a temperatu temperatura ra a!ecta a!ecta la estabil estabilidad idad y sensibi sensibilida lidad d de un e$plosi e$plosio. o. #uand #uando o la tempe temperat ratura ura aumen aumenta, ta, se sumini suminist stra ra calor calor al e$plos e$plosio io,, nece necesi sitán tándos dose e menos menos energ energía ía adici adiciona onall para para inic iniciar iar o manten mantener er las las reacciones químicas inolucradas en la descomposición y detonación. /or tanto, por el incremento de temperatura, la sensibilidad aumenta mientras que la estabilidad disminuye.
B" AR!AS ,OLDEADAS El componente principal de un cañón para baleo es la carga. "a carga util utiliz iza a un e$pl e$plos osi io o secu secund ndar ario io de alto alto pode poderr para para prop propul ulsa sarr una una corriente o jet de partículas metálicas de alta elocidad, que penetran el casing, cemento y la !ormación. ( pesar que las cargas jet llamadas tambi)n para baleo, son de apariencia simple, erdaderos dispositios de precisión y deben estar cuidadosamente cuidadosament e diseñados y !abricados !abricado s para asegurar la obtención de las características deseadas en el baleo. "as carga cargas s para para baleo baleo son cargas cargas molde moldeada adas s y rees reestid tidas as sobre sobre el e$plosio, se moldea una caidad y se reiste con un material metálico, %ig. 0. "os componentes de las cargas moldeadas encapsuladas son4
La c-psula de la car.a , es la carcaza o receptáculo donde se aloj alojan an otro otros s comp compon onen ente tes. s. Dise Diseñ ñadas adas para para sopo soport rtar ar alta altas s tempe temperat ratura uras s y presio presione nes, s, las mismas mismas están están proteg protegida idas s por el carrier de las condiciones propias del pozo, deben ser resistentes a la abrasión. /ueden ser construidos de acero maquinado, acero en !río, aluminio !undido y cerámica.
La ca%isa, recubre la masa necesaria para que el jet penetre el casing, el cemento y la !ormación. "a presión ejercida sobre la camisa al momento de detonar el e$plosio principal causa el colapso de la misma y !orma el jet. "a !orma de la camisa, su espesor y composición in!luyen directamente en la pro!undidad, diámetro y e!ectiidad de la !ormación. "a !orma cónica es utilizada en cargas de penetración pro!unda para producir per!oraciones largas, la !orma parabólica se usa para agujero grande para producir per!oraciones de gran diámetro. En ambos casos se denomina a la camisa como el cono. Esta desintegración puede tener elocidades de 5+++ mseg del jet y de 0+++ mseg de la cola o parte trasera de la camisa.
El e*plosi$o principal , es el que suministra la energía necesaria para producir el jet. "a masa, la distribución y la elocidad de detonación del e$plosio principal a!ectan directamente a la per!ormance de la carga. 'e utilizan e$plosios secundarios, granulares, de alta calidad como el 6D7, 897, 8:' y /;7.
El )ul%inan&e, o impulsor está compuesto de una pequeña cantidad de e$plosio que es más sensible que el e$plosio principal. El !ulminante consiste generalmente de alrededor de & gramo del mismo tipo de e$plosio que el principal, pero en !orma granular muy !ina y sin cera.
/er!oradores jet para propósitos especiales4 &. #añón con disparos selectiados. 0. #asquillo de
E#PLOSIVOS "as cargas para per!orar la cañería dependen de los e$plosios para generar la energía necesaria y tener una penetración e!ectia del casing, cemento y !ormación. /or esto, el desempeño de la carga está relacionada directamente con el desempeño del e$plosio.
Debido a su enorme relación Energía > /eso se pre!ieren los e$plosios sobre otra !uente de energía. "os e$plosios act3an rápidamente, son con!iables y pueden ser almacenados por largos periodos de tiempo. (demás, se manejan con seguridad tomando las precauciones debidas.
a/ TIPOS 0 ARATER1STIAS "os e$plosios de acuerdo a su elocidad de reacción pueden clasi!icarse en ("
E$plosios @ajos
E$plosios (ltos
Belocidad de reacción --+ >&=++ Belocidad de reacción &=++ ms. ms. 'ensibles al calor Ciniciados por niciados por calor o percusión. !lama o chispa.
"os e$plosios altos que se usan mas com3nmente en la per!oración de tuberías son4 (zida de plomo,
b/ SENSITIVIDAD "a sensitiidad es una medida de la energía mínima, presión o potencia requerida para iniciar un e$plosio y nos re!leja la !acilidad con la que puede iniciarse4
'ensitiidad al impacto4 Es la altura mínima de la cual puede dejarse caer un peso sobre el e$plosio para que detone. 'ensitiidad a la chispa4 Es la cantidad de energía que debe tener una chispa para detonar un e$plosio.
c/ ESTABILIDAD "a estabilidad se re!iere a la habilidad de un e$plosio para perdurar por largos periodos de tiempo o para soportar altas temperaturas sin descomponerse. "os e$plosios usados en los disparos deben tener una alta estabilidad para que puedan ser almacenados por un tiempo razonable y que puedan operar e!ectiamente despu)s de e$ponerse a las temperaturas del pozo.
"a grá!ica de la %igura & ilustra la estabilidad de algunos e$plosios en !unción de la temperatura y el tiempo.
'ATORES 2UE A'ETAN LA PRODUTIVIDAD DE UN POZO El índice de productiidad nos permite ealuar la potencialidad de un pozo y está representado matemáticamente por4 J
q pws
pwf
C&
El índice de productiidad de una zona puede ser di!ícil de determinar, por lo tanto el e!ecto del diseño del sistema de disparo como son la penetración, !ase, densidad, diámetro del agujero, daño del lodo, etc., pueden ser ealuados usando la 6elación de productiidad4
RP
Pr oducción de una zona entubada y baleada Pr oducción de la misma zona en agujero abierto
Los principales )ac&ores (ue a)ec&an la produc&i$idad del po3o son4 a. b. c. d. e. !.
%actores geom)tricos del baleo. /resión di!erencial al momento del baleo.
#omo se puede obserar, los cuatro primeros !actores que a!ectan la productiidad pueden ser manipulados durante el diseño del baleo. /or lo tanto con el análisis de las condiciones del pozo y la selección del sistema de disparo adecuado, se obtendrá la má$ima producción del pozo.
a/ 'ATORES !EO,4TRIOS DEL BALEO "a geometría de los agujeros hechos por las cargas e$plosias en la !ormación in!luyen en la 6elación de /roductiidad del pozo y está de!inida por los %actores Feom)tricos. Estos determinan la e!iciencia del !lujo en un pozo baleado y son4
/enetración. Densidad de cargas por metro. %ase angular entre per!oraciones. Diámetro del agujero Cdel baleo.
?tros !actores geom)tricos que pueden ser importantes en casos especiales son4 /enetración parcial, desiación del pozo, echados de la !ormación y radio de drenaje. "a %igura 0 ilustra los !actores geom)tricos del sistema de baleo.
%ase y /atrón de agujeros se en en las %iguras -, * y =4
E)ec&o de la Pene&ración 5 Densidad de car.a en la RP/ #omo puede apreciarse en la grá!ica de la %igura 1, el e!ecto de la penetración y la densidad de cargas es muy pronunciado en las primeras pulgadas de penetración. (rriba de 1 pulgadas la tendencia es menor, pero es eidente la importancia de la penetración para mejorar la relación de productiidad. "a densidad de cargas in!luye tambi)n en la relación de /roductiidad C6/ obserando que para una densidad de cargas m es necesaria una penetración de &1 pulgadas para obtener una 6/ de &.+ mientras que para una densidad de &cm se necesitan solo 1 pulgadas.
"a grá!ica supone un pozo sin daño, para el caso mas real de un pozo con una zona de daño debida al !luido de per!oración, la penetración más allá de la zona de daño es releante para mejorar la 6/.
E)ec&o de la 'ase en la RP/ "a !ase angular entre per!oraciones sucesias es un !actor importante. "a %igura G muestra una reducción de un &+ > &0 H en la 6/ para sistemas de +I y J+I con una misma penetración. 'uponiendo que se use un sistema de +I de !ase, con una penetración de 1 pulgadas, se obtiene una 6/ de +.J de la grá!ica, mientras que para un sistema de J+I se obtiene una 6/ de &.+0K esto representa una di!erencia del && H en la 6/.
b/ PRESI6N DI'ERENIAL AL ,O,ENTO DEL DISPARO El modo en que el pozo es terminado ejerce una gran in!luencia en su productiidad. E$isten dos t)cnicas que pueden aplicarse durante la ejecución de los disparos4
'obre > balance4
/hidrostática
/!ormación
@ajo > balance4
/hidrostática
/!ormación
El objetio de una terminación sobreLbalanceada es !racturar la !ormación al momento del baleo, sin embargo si la presión no es alcanzada despu)s del disparo y antes de que !luya el pozo, se !orman tapones con los residuos de las cargas.
Despu)s de dejar !luir el pozo, es posible que a3n se tenga una per!oración parcialmente taponada y una zona compactada de baja permeabilidad.
#uando se tiene una terminación bajoLbalanceada, los residuos de las cargas y la zona comprimida podrían ser e$pulsados por la acción del brote de !luido de terminación. Disparar el pozo con una presión di!erencial a !aor de la !ormación es recomendable para obtener la limpieza de los agujeros. 'in embargo, usar presiones di!erenciales muy altas es inadecuado ya que arriba de cierto alor no se obtiene ninguna mejora en el proceso de limpiado. Una presión di!erencial e$cesia puede proocar arenamiento o aporte de !inos de !ormación que impedirán el !lujo a tra)s de la per!oración, o un colapso de la #añería de 6eestimiento. Debido a lo antes mencionado, para calcular la presión di!erencial a establecer durante el baleo se deberán considerar los !actores siguientes4
Frado de consolidación de la !ormación. /ermeabilidad de la !ormación. %luido en los poros. /resión de colapso en las tuberías y equipo. Frado de inasión del !luido de per!oración.
"a magnitud de la presión di!erencial negatia dependerá básicamente de dos !actores4
"a permeabilidad de la !ormación. El tipo de !luido.
Procedi%ien&o para la es&i%ación de la presión di)erencial ba7o8 balanceada en arenas+ /ara determinar la presión bajoLbalanceada que contrarreste el e!ecto sin, es importante clasi!icar la !ormación en4 #onsolidad o :oL consolidada. Una !orma de lograr esto es mediante el análisis de la respuesta de los registros de densidad ó sónico en las lutitas limpias adyacentes a la zona productora. Una !ormación consolidada tiene los granos de arena su!icientemente cementados o compactados para permanecer intactos. Estos granos no !luirán, a3n si se tiene un !lujo turbulento en los espacios de los poros. Una arena se considera onsolidada si se tienen lutitas adyacentes Carriba yo abajo compactas con tiempos de tránsito t 100 seg / pie obtenido de un registro sónico. 'i se tiene un registro de densidad, las arenas se consideran consolidadas si la densidad olum)trica b 2.4 grs / cm en las lutitas limpias adyacentes. 3
Una !ormación No8consolidada es una arena pobremente cementada o compactada de tal manera que los granos pueden !luir al haber moimiento de !luidos a tra)s de la !ormación.
Una arena se considera No8consolidada cuando las lutitas adyacentes tienen un tiempo de tránsito mayor de &++ seg / pie o una densidad menor a 2.4 grs / cm . 3
"a razón de usar el tiempo de tránsito de las barreras de lutitas adyacentes, abajo o arriba, en lugar de la arena misma, es que el tiempo de tránsito de la lutita está relacionado directamente con su compactación. El grado de compactación de las lutitas adyacentes indica la compactación de la arena. 'i se usara el tiempo de tránsito de la arena para determinar su compactación, sería necesario hacer correcciones por tipo de hidrocarburo, densidad de los granos de arena, porosidad de la zona, saturación de agua, etc., muchos de estos datos no están disponibles y deben ser supuestos, por lo que es posible tener un resultado erróneo.
'or%ación onsolidada/8 'i la !ormación es consolidada, se deberá encontrar un punto medio entre una presión bajoLbalanceada mínima y una má$ima4
9/ De&er%inación de la presión ba7o8balanceada %-*i%a :
P max
"+
8ay dos maneras de encontrar la presión di!erencial má$ima4
;a que la !ormación está consolidada, el !lujo de arena no es problema por lo que es posible balear con la mayor presión di!erencial que pueda ser soportada por el elemento o accesorio del pozo que tenga el menor rango de presión4 límite de presión de
colapso del casing o cañería, presión di!erencial en el obturador u otro accesorio.
/ara el caso de casing o cañería nuea, el límite de presión será de un 5+ H de su presión de colapso para tener un !actor de seguridad de un 0+ H. /ara sartas usadas, el !actor de seguridad deberá ser mayor de acuerdo a sus condiciones. "a mayoría de los obturadores recuperables y herramientas de !ondo tienen un límite seguro de presión di!erencial de =+++ psi.
"a resistencia compresia de !ormación puede ser usada tambi)n para calcular la P max . De acuerdo a pruebas hechas en laboratorio con n3cleos de !ormación, no hay moimiento en la matríz de !ormación hasta que el es!uerzo e!ectio e$cede &.G eces la resistencia compresia de la !ormación. El es!uerzo e!ectio es igual a la presión de sobrecarga menos la presión de poro. /or lo tanto, la presión de poro mínima es igual a la presión de sobrecarga menos &.G eces la resistencia compresia. Esto signi!ica que la presión bajoLbalanceada má$ima es la presión de !ormación menos la presión de poro mínima4
1.7 * Rc
Z
Z
sob
Pp min
sob
P max
Pf
C0
Pp
C-
1.7 * Rc
Pp min
C*
0. De&er%inación de la presión ba7o8balanceada %;ni%a : P min "+ En base a estudios estadísticos se ha llegado a establecer un rango de alores mínimos para yacimientos de arenas, estos alores se encuentran en la
"a permeabilidad de la !ormación. El !luido contenido C(ceite o Fas.
Arena con Acei&e+ P min
P min
3500 0.37
K
C=
Arena con !as+ 2500 0.17
K
C1
P max
P min
2
CG
a 'i los registros indican una inasión somera yo se usó cemento con baja p)rdida de agua, P estará entre P min y el punto medio. b 'i los registros indican una inasión de media a pro!unda yo se usó cemento de media a alta p)rdida de agua, P estará entre el punto medio y P max . 'i la presión di!erencial calculada C P está !uera de los rangos mostrados en la
Pf
P
C5
"a densidad requerida para generar la presión hidrostática de la ecuación C5 es calculada como sigue4 b
Ph 1.4228 * Dv
Ber ejemplos & y 0 en (p)ndice &.
"a presión hidrostática de una columna de !luido es4
CJ
Ph
1.4228 * Dv * f
C&+
En el caso de no contar con el dato de la presión de !ormación puede calcularse en base al lodo de per!oración usado para controlar la zona de inter)s suponiendo4 Pf Phl
Phl
C&&
1.4228 * Dv * l
C&0
En la tabla de la %igura &+ se obsera que para zonas de baja permeabilidad se requieren presiones di!erenciales más altas para !orzar a los !luidos a tra)s de los poros. De igual !orma, en una zona de gas debido a que )ste tiene una mayor compresibilidad no se e$pande tan !ácilmente como el petróleo despu)s de ser comprimido durante la per!oración.
Arenas no onsolidadas/8 "as grá!icas de las !iguras && y &0 relacionan la má$ima presión di!erencial con el tiempo de tránsito t o la densidad b de las lutitas adyacentes para arenas no consolidadas. 'i se cuenta con una buena medida de la resistencia compresia de la !ormación, es posible determinar la P max para !ormaciones noLconsolidadas, esto es empleando el mismo procedimiento que se utiliza para arenas consolidadas, el cual consiste en restar la presión de poro mínima para generar moimiento de arena, de la presión de la !ormación. 'in embargo, si no se tiene la resistencia compresia de la !ormación, el siguiente procedimiento puede ser empleado.
9/ Esco7a la
P max .L
/resión di!erencial má$ima en arenas noL consolidadas con aceite4 P max
3600
P max
2340 * b
20 * t
4000
Cpsi
C&-
Cpsi
C&*
/resión di!erencial má$ima en arenas noLconsolidadas con gas4
=/ Esco7a la
/8
P max
4750
P max
2900 * b
25 * t
4700
Cpsi
C&=
Cpsi
C&1
Usando la permeabilidad de la !ormación, determine la P min mediante las ecuaciones = y 1 para zonas de petróleo y gas respectiamente. P min
-. De&er%ine la presión del pun&o %edio/8 'iga el mismo procedimiento establecido para arenas consolidadas. Pmed
P max
P min
2
Procedi%ien&o para la es&i%ación de la presión di)erencial ba7o8 balanceada en carbona&os+
/ara el caso de !ormaciones de carbonatos, no se dispone de un estudio estadístico riguroso ni de e$perimentos de laboratorio. En algunos paises como Benezuela, se ha trabajado con rangos de presiones di!erenciales entre &=++ y -=++ psi, sin que se presenten problemas de derrumbe. En 9)$ico se han e!ectuado trabajos con cañones bajados con tubería C<#/ con resultados di!erentes. "a presión di!erencial aplicada al momento del disparo ha ariado en general entre &+++ y =+++ psi. 'in embargo e$isten casos en los que se han tenido problemas de derrumbe aplicando presiones muy di!erentes CG+++ psi en un caso y &+++ psi en otro En ambos pozos la !ormación disparada era caliza tipo mudstone con muy baja porosidad. Debido a lo anterior es recomendable realizar un estudio mñas pro!undo cuando se determine la P max aplicable, en donde la P max es la di!erencia entre la presión de !ormación y la presión hidrostática mínima para eitar el derrumbe.
c/ TIPO DE A>ONES 0 AR!AS Un sistema de disparo consiste de una colección de cargas e$plosias, cordón detonante, estopín y portacartas. Esta es una cadena e$plosia que contiene una serie de componentes de tamaño y sensitiidad di!erente y puede ser bajado con cable yo con tubería.
9/ a?ones ba7ados con cable El sistema de Disparo @ajado con #able CD#@ puede usarse antes de introducir la tubería de producción, o despu)s de introducir la
6ecuperables Cno e$puestas 'emidesechables Ce$puestas Desechables Ce$puestas
Recuperables+
En los sistemas recuperables Cno e$puestas, los residuos de los e$plosios y lámina portadora son recuperados y prácticamente no queda basura en el pozo. En este sistema no están e$puestos los e$plosios a la presión y ambiente del pozo, lo cual lo hace más adecuado para ambientes hostiles.
Desec@ables+ En los cañones desechables los residuos de las cargas, cordón, estopín y el sistema portador Clámina, alambre, uniones de cargas se quedan dentro del pozo dejando una considerable cantidad de basura. Una entaja es que al no estar contenidas las cargas dentro de un tubo, pueden ser de mayor tamaño con lo que se obtiene una mayor penetración. "a principal desentaja es que los componentes e$plosios están e$puestos a la presión y !luido del pozo, por lo que, normalmente, este sistema está limitado por estas condiciones.
Se%idesec@ables+ Este sistema es similar al desechable con la entaja de que la cantidad de residuos dejados en el pozo es menor, ya que se recupera el portacargas. "a %igura &*. ilustra los di!erentes sistemas mencionados4
=/ a?ones ba7ados con &uber;a En el sistema de Disparo @ajado con
El objetio principal del sistema <#/ es crear agujeros pro!undos y grandes !aoreciendo la productiidad del pozo.
d/ DA>O !ENERADO POR EL DISPARO El proceso de baleo de !ormaciones permeables y porosas con las cargas moldeadas crea una MpelículaN que se opone al !lujo en el agujero. El jet penetra la !ormación a alta elocidad, desplazando radialmente el material de !ormación, creándose una zona compactada alrededor del agujero y reduciendo la permeabilidad original. /ara disminuir el e!ecto peculiar deberá incrementarse la penetración para librar la zona de daño.
e/ DA>O !ENERADO POR EL 'LUIDO DE LA PER'ORAI6N
Durante el proceso de per!oración del pozo se causa un daño a la !ormación debido al lodo de per!oración. Este daño se asocia al taponamiento de los poros alrededor del pozo. E$iste la tendencia de usar lodos que cumplan con el propósito inmediato de per!orar segura y económicamente un pozo, pero no siempre se piensa en los e!ectos del !luido sobre la productiidad del pozo. El enjarre puede resoler el problema de la inasión del !iltrado, pero si no es remoido completamente antes de depositar el cemento en el espacio anular, las partículas sólidas pueden ser arrastradas dentro del agujero abierto por el jet del disparo, aunque se use un !luido supuestamente limpio de terminación.
)/ DA>O AUSADO POR EL 'LUIDO DE LA TER,INAI6N El !luido de terminación es de primordial importancia para obtener óptimos resultados. 'i e$iste alg3n material e$traño en el !luido, puede ser empujado dentro de la per!oración por el jet o un pequeño taponamiento sería el resultado. El jet de la carga genera gases de alta presión asociadas con la e$plosión, hay indicios reales de que el !luido alrededor de la carga es separado durante el disparo y cuando la burbuja de gas se contrae al en!riarse, el !rente del !luido es lanzado dentro de la per!oración. 9omentáneamente se crea una condición de sobreL balance con !uerzas de impacto y si el !luido no es completamente limpio, las partículas serán adheridas a las paredes del agujero y podría haber inasión de e$tensión limitada. El daño del pozo, las per!oraciones de las cargas, penetración parcial y la desiación proocan un cambio en la geometría radial del !lujo que a!ecta la productiidad del pozo. El e!ecto combinado de estos !actores se denomina ME!ecto /eculiarN y genera una caída de presión que a!ecta la producción del yacimiento.
,ETODOLO!IA DE SELEION a /laneación. b n!ormación necesaria para el diseño del disparo. c 'elección del sistema óptimo.
a" Planeación %recuentemente cuando se piensa en balear un pozo solo se presta atención al cañón. 'in embargo, para obtener el resultado más e!iciente del disparo, se requiere del diseño y aplicación de un programa completo de baleo.
"os resultados de las pruebas (/ pueden serir de base para una comparación general del desempeño de las cargas, pero esta solo será álida bajo las mismas condiciones de prueba. "as condiciones reales en la !ormación no serán las mismas que e$istían durante la pruebaK las tuberías, !luidos del pozo, tipos de !ormación y presiones pueden ser muy di!erentes. #omo resultado, el desempeño de una carga puede ariar signi!icatiamente del obtenido durante la prueba. En general4 o o
o
( mayor resistencia a la cadencia menor diámetro de agujero. ( mayor resistencia compresia y densidad de los materiales menor penetración. El es!uerzo e!ectio Cpresión de sobrecarga menos la presión de poro tambi)n a!ecta la penetración.
(l planear un trabajo de baleos de cañeríaL!ormación se debe considerar4 &. 0. -. *.
El m)todo de terminación. "as características de la !ormación. "as tuberías y accesorios del pozo. "as condiciones esperadas del pozo durante el baleo.
Una ez recabada esta in!ormación, se deberá escoger dentro de una gran ariedad de sistemas de disparo y t)cnicas disponibles para seleccionar el mejor sistema para el caso en particular.
9/ ,&odos b-sicos de &er%inación
El orden de importancia de los factores geométricos del sistema de baleos es di!erente para cada uno.
Ter%inación Na&ural/8 En las terminaciones naturales no se necesita estimulación o control de arena. El objetio es incrementar la relación de productividad. El diseñador debe establecer un programa de disparo para remoer o reducir cualquier impedancia al moimiento del !luido del yacimiento. Estas restricciones pueden e$istir en la zona comprimida por el disparo o en la zona dañada durante la per!oración. "a zona dañada es una región que rodea la pared del pozo en la cual la !ormación pudo haber sido alterada durante la per!oración. /or ejemplo, cuando el !luido de per!oración y el agua del cemento
entran en la !ormación pueden depositar materia sólida, causar dilatación de la arcilla e inducir precipitación química. Esto reduce el tamaño e!ectio de los poros disponibles para !lujo del !luido. El orden de importancia de los !actores geom)tricos en este tipo de terminación es4 &. 0. -. *.
Densidad de cargas. /enetración de la bala o carga. %ase de cargas. Diámetro del agujero baleado.
Ter%inación con on&rol de Arena/8 El objetio en las operaciones para control de arena es preenir que la !ormación alrededor de la per!oración se deteriore. 'i esto ocurre, los materiales resultantes bloquean el agujero y pueden tapar la tubería de reestimiento y la tubería de producción. En !ormaciones noLconsolidadas, puede ocurrir el arenamiento si hay una caída sustancial de presión entre la !ormación y el pozo. ;a que esta caída es inersamente proporcional a la sección transersal del agujero hecho por la carga, la probabilidad de arenamiento puede reducirse aumentando el área per!orada o baleada total. Entre más grande sean la densidad de cargas y el diámetro del hoyo, mayor será el área baleada. /or lo anterior, el orden de importancia de los !actores geom)tricos en este caso es4 &. 0. -. *.
Diámetro del agujero baleado . Densidad de cargas. %ase de cargas. /enetración de la bala o carga.
Ter%inación con Es&i%ulación+ "as operaciones de estimulación incluyen acidi!icación y !racturamiento hidráulico. El objetio es incrementar el tamaño y n3mero de caminos por los que el !luido puede moerse de la !ormación al pozo. (mbas operaciones requieren de la inyección a la !ormación de grandes ol3menes de !luidos a altas presiones. En las !ormaciones que requieren estimulación, el diámetro y distribución de los agujeros son importantes. El diseñador debe seleccionar diámetros y densidades para controlar la caída de presión a tra)s de las per!oraciones para reducir la demanda del equipo de bombeo. Una buena distribución ertical de los agujeros es necesaria para mejorar la e$tensión ertical del tratamiento. Feneralmente una
densidad de &- cargas por metro es su!iciente. "a distribución radial de los agujeros puede tambi)n puede tambi)n tener un rol importante en la e!ectiidad del tratamiento. En operaciones de !racturamiento, por ejemplo, si se usa una !ase J+I en lugar de +I, es más probable que los agujeros se alinien con la orientación de las !racturas naturales, proporcionando una trayectoria más directa para que el !luido de !racturamiento entre en la !ormación. El orden de importancia para este tipo de terminación es4 &. 0. -. *.
%ase de cargas. Densidad de cargas. Diámetro del agujero baleado. /enetración de la bala o carga.
En caso de tener la !ormación !racturada naturalmente, se deberá considerar un sistema que aumente la probabilidad de interceptar !racturas, por lo que el orden de los !actores cambia de la siguiente manera4 &. 0. -. *.
/enetración de la bala o carga. %ase de cargas. Densidad de cargas. Diámetro del agujero baleado.
=/ arac&er;s&icas de la )or%ación "as características de la !ormación y los objetios de la terminación determinan la jerarquía de los !actores geom)tricos del sistema de baleo. "as condiciones del pozo, por otro lado, determinan usualmente el tamaño y tipo de cañón que puede usarse y pueden a!ectar tambi)n el )$ito de la operación de baleo. "as siguientes
onsideraciones en )or%aciones @e&ero.neas+ El diseño e!ectio de baleo considera las heterogeneidades comunes de la !ormación. "a
"a mayoría de las !ormaciones son anisotrópicas, es decir su O ertical es menor que su O horizontal. Esto a!ecta la relación de productiidad. Una manera e!ectia de contrarrestar los e!ectos adersos de la anisotropía es incrementando la densidad de los baleos.
La%inaciones de arcillas+ 'i se tienen laminaciones de arcillas, es importante obtener la mayor densidad de cargas por metro para aumentar la probabilidad de per!orar las !ormaciones productoras intercaladas.
'rac&uras na&urales+
9uchos yacimientos tienen uno o más conjuntos de !racturas naturales que proeen de una alta permeabilidad aunque la permeabilidad de la matriz sea baja. "a productiidad del interalo disparado depende de la comunicación hidráulica entre las per!oraciones y la red de !racturas.
b" In)or%ación necesaria para el dise?o del disparo "os siguientes datos deberán ser considerados para obtener un buen diseño de disparos4 Datos de la formación: "itología. /ermeabilidad. /orosidad. Densidad. nteralo a balear.
Fluidos esperados y presiones: /etróleo, gas, 80', etc. /resión de !ormación, resistencia compresia.
sobrecarga
Condiciones del pozo: Desiaciones. "odo de per!oración. Diámetro de tr)pano.
Estado Mecánico:
Método de Terminación: :atural. #ontrol de arena.
de
poro,
Estimulación%racturamiento.
c" Selección del sis&e%a óp&i%o ( continuación se propone un procedimiento para la selección del sistema de baleo en base a las características del pozo y sus accesorios tubulares. El procedimiento puede ser diidido en cuatro etapas4 .
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'elección del diámetro má$imo del cañón y el tipo de sistema C6ecuperable entubado, desechable ó semidesechable. Aerarquización de los !actores geom)tricos del cañón.
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Determinación de los !actores geom)tricos en !unción de la productiidad.
B.
Determinación de la presión di!erencial preia al disparo.
/ SO'TCARE DE DISE>O /ara diseñar las terminaciones con baleos se pueden usar programas tales como el PE9 CPell Ealuation 9odel a tra)s del cual es posible calcular el desempeño de las cargas en el !ondo, cálculos del !lujo Canálisis nodal, análisis de sensitiidad, con el que se pueden determinar de manera rápida di!erentes curas de /6 Cn!loQ /er!ormance 6elationship cambiando uno o arios parámetros, etc., todo esto tomando en cuenta todos los parámetros que interienen en un diseño, Cdatos de !ormación, tipo de terminación, estado mecánico del pozo, presiones, tipos de cargas, etc.. Dichos cálculos requieren la aplicación de un gran n3mero de ecuaciones complejas que de resolerse de manera manual ocuparían un consumo de tiempo considerable.
I,PORTANTE En la actualidad la tecnología en el diseño de disparos está cambiando de manera rápida debido a nueos aances como resultado de inestigaciones y pruebas de laboratorio. 'ólo para dar un ejemplo, las presiones de rebalance calculadas a partir de las inestigaciones de @E869(:: ". C&JJ= di!ieren signi!icatiamente con las calculadas por O:F, Cson más altas de tal manera que los conceptos aquí descritos deberán tomarse con la resera necesaria. /or otra parte no es posible analizar de manera particular todos los casos posibles de ariables en una terminación con baleos, por lo que el diseñador deberá utilizar su criterio para un caso en especial.
SE!URIDAD EN EL POZO /ara e!ectuar un trabajo de baleo en el pozo, hay que eri!icar que en el pozo tenga el sistema de seguridad o @?/, además el pozo debe estar lleno de !luido de terminación, para controlar la presión de yacimiento que pueda mani!estarse de inmediato en boca de pozo, para eitar o preenir cualquier descontrol probable.
SE!URIDAD EN LA LOAION "a seguridad es un aspecto e$tremadamente importante en operaciones de baleos. 'e han considerado con el diseño y !abricación de los equipos de baleo todos los !actores de seguridad posible, a !in de que el manipuleo de los e$plosios en el campo sea una operación segura. En la locación, todo el personal incluidas las cuadrillas de per!oración, estarán alertados de la presencia de e$plosios y conocerán los procedimientos adecuados durante las operaciones de baleo. Una empresa de sericios con e$periencia debe ser la encargada de operar el equipo de baleos. "os e$plosios pueden ser detonados por calor, generado por llama, chispa, !ricción, corriente el)ctrica ó reacción química, y por lo tanto deberán estar aislados de estas paredes de iniciación. Esto incluye motores, cale!actores y substancias químicas que puedan reaccionar con las cargas y producir calor. 'e recomienda no permanecer cerca de la zona donde se encuentran los cañones de baleo ni manipularlos, a menos que sea absolutamente necesario. El equipo de baleo se mantendrá alejado de cables el)ctricos y generadores, y no deberán realizarse transmisiones desde móiles Cradio ó tel)!onos dentro de un radio de G= m. de las operaciones de baleos.
