BALEOS Y DISEÑOS DE BALEOS 1. INTRODUCCION Las terminaciones de pozos deben diseñarse de modo de minimizar las futuras intervenciones, y con la tecnología actual todo esto es posible. Cuando hablamos de un diseño óptimo de una terminación, tenemos que tener conocimiento de baleos, porque balear un pozo no significa perforar la cañería y cemento, sino aplicar una alta tecnología para una efectiva comunicación del fluido de la formación hacia el pozo. El proceso de baleo de un pozo es básicamente, es el proceso mediante el cual se establece una comunicación entre el reservorio productivo y el interior del pozo mismo (“wellbore”); sin embargo, su efectividad depende del manejo de algunos factores que resultan de vital importancia.
OBJETIVOS •
Es establecer una comunicación efectiva entre el yacimiento y el interior del pozo a través de orificios creados en el revestidor, cemento y la formación.
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Una vez que se ha completado el pozo, es decir se ha perforado, entubado y cementado, se requiere establecer una comunicación entre el pozo y la forma ción, para esto se realizará una operación de cañoneo o disparos los cuáles tienen la finalidad de atravesar el casing, el cemento y la formación a fin de permitir al fluido confinado en el reservorio fluir hacia el pozo y consecuentemente hacia la superficie, también te permite:
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Evaluar zonas productoras
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Mejorar la zona de producción
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Efectuar trabajos de cementación
BALEOS Baleos o también llamados cañoneo es el proceso de crear abertura a través de la tubería de revestimiento y el cemento, para establecer comunicación entre el pozo y las formaciones seleccionadas. Las herramientas necesarias para realizar este tipo de trabajo son llamados cañones.
1. HISTORIA DE BALEOS En el pasado el cañoneo consistía simplemente en orificios realizados en el acero del revestidor con cortadores mecánicos, antes del año 1926 se han usado cuchillas y herramientas de molienda para abrir ranuras o ventanas para comunicar el fondo del pozo con la formación. Posteriormente se realizaban por medio de disparos de bala, muy utilizados a partir de 1932. Luego se desarrollo el método de bombeo de abrasivos, cañoneo con chorros de agua, desde 1958. En la actualidad los orificios se producen detonando explosivos con cargas huecas
2. CAÑONES CARACTERÍSTICAS GENERALES •
Cañones desechables
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Cañones semidesechables
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Cañones recuperables
2.1.
CAÑONES DESECHABLES O NO RECUPERABLES
En los cañones desechables, los residuos de las cargas, cordón, estopín y el sistema portador (Lámina, alambre, uniones de cargas) se quedan dentro del pozo dejando una considerable cantidad de basura. Consisten en cargas cubiertas, selladas a presión, i ndividualmente, fabricadas por lo común de un material perecedero, tal como: aluminio, cerámica, vidrio o hierro colado. Cuando la carga se detona, fragmenta la cubierta en pequeños pedazos. Estos desechos quedan en el pozo
Ventajas •
Dispositivos ligeros y flexibles.
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Su paso a través de tuberías de diámetros pequeños es generalmente sencillo. Por esta razón, es posible usarlos en pozos ya completados o en tuberías con empacadoras de prueba.
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Facilita las operaciones de cañoneo en trabajos de aislamiento y cementación de intervalos.
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Permite el cañoneo de bajo balance y con mayor seguridad en pozos con elevadas presiones de fondo
Desventajas •
Los cañones no recuperables no son selectivos.
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En caso de que se rompa el cable, la pesca del cañón se hace difícil.
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Los desechos quedan en el pozo, total o parcialmente.
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Por lo general, la longitud máxima del cañón está limitada a 30 pies.
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En pozos desviados algunas veces se presentan problemas para bajar el cañón al fondo del mismo.
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El revestidor debe absorber toda la onda expansiva causada por los disparos
2.2.
CAÑONES RECUPERABLES
En los sistemas recuperables (no expuestas), los residuos de los explosivos y lámina portadora son recuperados y prácticamente no queda basura en el pozo. En este sistema no están expuestos los explosivos a la presión y ambiente del pozo, lo cual lo hace más adecuado para ambientes hostiles. Consisten en un tubo de acero en el cual se fija la carga moldeada.
Características •
El tren de explosivos es protegido o cubierto del entorno del fluido del pozo.
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Posee un tubo de acero a prueba de presiones.
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Las cargas explosivas se colocan en el tubo y en forma radial con respecto a su eje.
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El tubo se cierra herméticamente y el detonante es rodeado de aire a presión atmosférica.
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La detonación causa una pequeña expansión del tubo, el cual puede ser extraído del pozo junto con los residuos generados durante el proceso de cañoneo.
Ventajas •
No dejan residuo en el pozo.
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No causan deformación de la tubería revestimiento.
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Son seguros desde el punto de vista operacional, ya que los componentes explosivos están completamente encerrados.
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Se pueden operar a grandes profundidades y a presiones relativamente altas.
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Puede hacerse selectividad de zonas con su uso.
Desventajas •
Son más costosos que los otros tipos de cañones.
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Su rigidez limita la longitud de ensamblaje, especialmente para cañones de gran diámetro.
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En cañones pequeños, se limita la cantidad de explosivos que puede ser utilizada, debido al tamaño de la carga. Por lo tanto, se reduce la penetración que se puede alcanzar con este cañón
2.3.
CAÑONES SEMI-RECUPERABLES
Consiste en tiras de acero inoxidable, en las cuales se colocan las cargas, las cuales están interconectadas por primacord. La ventaja es que se recupera la regleta, reduciendo la cantidad de residuos en los perforados. Constan de un fleje recuperable de acero o alambre donde van montadas las cargas. Estas se encuentran recubiertas de cerámica o de vidrio, y los desechos después de la detonación se parecen a la arena o grava. Soportan la presión y desgaste, y las cubiertas de cerámica son resistentes a las sustancias químicas
3. TIPOS DE DISPAROS Y TIPOS DE CARGAS
Un sistema de disparo consiste de una colección de cargas explosivas, cordón detonante, estopín y portacargas. Esta es una cadena explosiva que contiene una serie de componentes de tamaño y sensitividad diferente y puede ser bajado con cable y/o con tubería.
La carga moldeada o perforador jet es el componente explosivo que crea la perforación y usa la misma tecnología que las armas desarrolladas durante la Segunda Guerra Mundial. Estas cargas moldeadas son dispositivos sencillos, conteniendo tan solo tres componentes. Sin embargo, la optimización del desempeño de la carga no es un asunto fácil debido a la física de colapso del liner y blanco de penetración. Las condiciones dinámicas extremas que existen durante el colapso y penetración involucran cálculos concernientes a elasticidad, plasticidad, hidrodinámica, mecanismos de fractura y caracterización de materiales
Componentes de una carga El proceso de colapso del liner y formación del jet comienza con la detonación de la base de la carga. Una onda expansiva se extiende a través del explosivo, l iberando químicamente energía. Gases a altas presiones en el frente de detonación llegan a medir aproximadamente 3 a 5 millones de psi e imparte ímpetu, forzando al liner a colapsar en sí mismo a lo largo de un eje de simetría. Diferentes características de colapso y penetración resultarán dependiendo en la forma y material del liner.
Disparos bajados con cable El sistema de Disparo Bajado con Cable (Pipeline) puede usarse antes de introducir la tubería de producción, o después de introducir la tubería de producción. La ventaja de efectuar el disparo previo a la introducción del aparejo es que se pueden emplear cañones de diámetro más grande, generando un disparo más profundo.
TIPOS DE DISPAROS •
Disparos tipo bala
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Disparos tipo chorro de aguas a alta presión
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Disparos tipo hidráulico
3.1.
DISPAROS CON BALA
Posteriormente se realizaban por medio de disparos de bala, muy utilizados a partir de 1932. Son balas disparadas hacia el revestidor para penetrarlo junto con el cemento y la formación es un método que pierde eficiencia a medida que l a formación tenga mayor dureza y tuberías y cementación muy resistente, Es muy poco utilizado en la actualidad pero continua aplicándose en formaciones blandas´
3.2.
DISPAROS CON CHORROS DE AGUA A ALTAS PRESIONES
Otras tecnologías utilizadas es el cañoneo con chorros de agua a alta presión (wáter jet perforating) Utiliza altas presiones de fluido (algunas veces con arena) para abrir agujeros a través del revestidor, cemento y formación. Es la técnica de cañoneo más utilizadas en la actualidad, más del 95% de las operaciones de cañoneo utiliza este método es un sistema muy versátil. Los cañoneos pueden ser bajados simultáneamente dentro del pozo, utilizado guayas eléctricas, guayas mecánica, tubería de producción o coiled tubing. Encendido del detonador eléctrico. Reacción en cadena detonador- explosivo.
El material del forro comienza a fluir. El fluido del material del forro se convierte en un chorro de alta densidad.
3.3.
DISPAROS TIPO HIDRAULICO
Utiliza altas presiones de fluido (algunas veces con arena) para abrir agujeros atreves del revestidor, cemento y formación. Los fluidos son bombeados atraves de la tubería, con un arreglo de orificios direccionados a la pared del revestidor. La tubería es manejada para realizar agujeros, canales e inclusive cortes completos circunferenciales del revestidor. El chorro presurizado lanzado hacia la formación, deja túneles limpios con muy poco daño. Los agujeros son creados uno a la vez. Tiene la desventaja de ser un sistema lento y muy costoso
3.4.
CORTADORES MECÁNICOS
Se han usado cuchillas y herramientas de molienda para abrir ranuras o ventanas para comunicar el fondo del pozo con la formación. Para controlar la producción de arena en algunas áreas se emplea como procedimiento estándar la apertura de una ventana en la tubería de revestimiento, el escariamiento y el empacador con grava.
4. FACTORES QUE AFECTAN LA EFICIENCIA A LOS DISPAROS •
Los factores que afectan la eficiencia del cañoneo son los siguientes:
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Temperatura
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Resistencia de la formación
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Estado del cemento
4.1.
LIMITACION DE LA PRESION Y TEMPERATURA
Existen especificaciones sobre las presiones y temperaturas de operación para todos los cañones. Las presiones en el fondo del pozo pueden limitar el uso de algunos cañones con cargas expuestas. Como regla general, las cargas de alta temperatura no deben ser empleadas en pozos con un rango de temperatura de 300 – 400 F.
4.2.
EFECTO DE LA RESISTENCIA DE LA CAÑERIA
La penetración y el tamaño de hueco hechos por los cañones son reducidos cuando aumenta la resistencia de compresión del casing, cemento y roca de formación
4.3.
EFECTO DEL TIPO DE CAÑON EN LA PENETRACION
Un claro excesivo con cualquier cañón a chorro puede ocasionar una penetración inadecuada, un agujero de tamaño inadecuado y una forma irregular de los agujeros. Los cañones a bala deberán generalmente dispararse con un claro de 0.5 pulg., para evitar una pérdida apreciable en la penetración. Generalmente los cañones a chorro convencionales de diámetro grande, presentan poco problema, excepto cuando se disparan en tuberías de revestimiento de 9 5/8 pulg. ó mayores. El control del claro puede lograrse a través de resortes tipo deflectores, magnetos, y otros procedimientos. Dos magnetos, uno localizado en la parte superior y el otro en el fondo de las pistolas que se corren a través de la tubería de producción, se necesitan generalmente, para aumentar la probabilidad de obtener un claro adecuado. Dependiendo del diseño de los cañones y las cargas, generalmente se obtiene una máxima penetración y tamaño de agujero con claros de 0 a 0.5 pulg., cuando se usan cañones a chorro.
4.4.
EFECTO DE LA RESISTENCIA DE LA ROCA EN LA PENETRACION
Al diseñar cualquier carga moldeada puede obtenerse una mayor penetración sacrificando el tamaño del agujero. Debido a que una máxima penetración parece ser más importante, con fundamento en los cálculos teóricos de flujo, se han solicitado frecuentemente a la industria petrolera, y se han recibido a menudo, cargas de mayor penetración sacrificando el tamaño del agujero. Cuando se perforan tuberías de revestimiento de alta resistencia y de pared gruesa, o formaciones densas de alta resistencia, probablemente se requiera una penetración máxima aun cuando el tamaño del agujero sea reducido hasta 0.4 pulg. Sin embargo, en situaciones normales, debido a la dificultad en remover el lodo, los residuos de las cargas, la arena y las partículas calcáreas de un disparo del diáme tro y la formación, deberá normalmente tener un diámetro mínimo de entrada de 0.5 pulg., con un agujero liso y de tamaño uniforme de máxima penetración •
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Patrón de agujeros para pistolas fase 0° y 60° Patrón de agujeros para pistolas fase 30° y 90
5. FACTORES QUE AFECTAN ALA FORMACION, DEBIDO ALOS DISPAROS 5.1.
Taponamiento de los disparos
Uno de los factores puede ser, el taponamiento de los disparos con residuos del recubrimiento metálico puede ser muy severo pero también mediante el empleo de recubrimientos cónicos elaborados con metal pulverizado, y los residuos mayores son eliminados en varias de las cargas especiales
5.2.
Efecto de la presión diferencial
Los efectos Cuando se dispara en lodo, con una presión diferencial hacia la formación, los disparos se llenan con partículas sólidas de lodo de la formación y residuos de las cargas. Los tapones del lodo son difíciles de remover, produciendo en algunos disparos un taponamiento permanente y reduciendo la productividad del pozo pero aun cuando se dispare en fluidos limpios tales como aceite o agua que tienen altos ritmos de fi ltrado, las partículas procedentes de las arcillas, residuos de las cargas, o de otro tipo, pueden originar algún taponamiento de los disparos y un daño profundo en la formación
5.3.
Efectos de los sólidos del fluido
La productividad del pozo, en todos los pozos de arena y carbonato, será maximizada por el cañoneo en aceite o salmuera limpios con una presión diferencial a favor de la formación, además, es necesario tener un periodo de limpieza de los punzonamientos. Si el pozo está cerrado hay que recuperar los cañones antes de completar la limpieza de todos los punzonamientos; muchos punzonamientos podrán permanecer taponados debido a un asentamiento de sólidos en el pozo durante el periodo de cierre
5.4.
Densidad de los Disparos
El primer paso para un buen cañoneo de tuberías es elegir el sistema de cañoneo más eficaz posible, o sea, tipo y tamaño de cargas, etc. La mayoría de las selecciones se basan en las condiciones del pozo y del yacimiento. Hay que elegir la densidad de disparo para: Reducir las reparaciones durante los primeros años de vida del pozo.
Mantener flujo laminar a través de los orificios, y también reducir al mínimo posible el potencial de producción de arena
6. PLANEACION DEL SISTEMA
DE
DISPARO
6.1.
Desempeño de la carga
Al planear un trabajo de disparos se deben considerar, el estado mecánico del pozo, el tipo de formación y las condiciones de presión esperadas después del disparo. Factores importantes en el comportamiento de un sistema de disparos son: La densidad de cargas, la penetración, fase, el diámetro del pozo, son conocidos como factores geométricos
6.2.
Influencias de los factores geométricos sobre la productividad
Penetración Es la profundidad o longitud de la perforación realizada por la carga Usualmente se mide siguiendo el método API (API RP43 Standard Procedure for Evaluation Well Perforators)
Penetración de disparo El caudal más alto es obtenido con la mayor longitud de disparo Los disparos deben atravesar el daño producido durante la perforación La penetración del disparo está en función de la resistencia compresiva de la roca El caudal más alto es obtenido con el mayor diámetro de entrada de disparos Para empaques con grava se requiere diámetro de entrada grande
7. PROCEDIMIENTOS Y OPERACIONES DE BALEO
Procedimientos y operaciones de baleos
Una de las operaciones más importantes durante la terminación de un pozo petrolero es la de baleo o disparos de producción, pues la 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 parámetros más importantes que determinan una mejor comunicación entre el yacimiento y el pozo. No debe permitir que los lodos de perforación y los fluidos de terminación sucios entren a los disparos durante la vida del pozo, el agua o el aceite sucios pueden ser perjudiciales, debido al taponamiento de los disparos o de la formación de sólidos. Los disparos taponados con lodo contribuyen a la presentación de estos problemas: a) La productividad de los pozos puede ser apreciablemente reducida. b) La recuperación de aceite o gas puede reducirse apreciablemente, dependiendo del tipo de empuje del yacimiento y los procedimientos determinación. c) La eficiencia de la inyección de agua o de otros métodos de recuperación mejorados puede reducirse grandemente.
d) Algunos pozos exploratorios pueden ser abandonados como resultado de baja productividades indicadas erróneamente durante las pruebas deformación o de producción. e) Pueden presentarse frecuentemente problemas de arenamiento en los pozos, al generar altos ritmos de flujo a través de unos cuantos disparos, al permanecer taponados la mayoría de los disparos. f) La probabilidad de que se presenten problemas de confinación de gas aumenta cuando un porcentaje alto de los disparos están taponados
Zona de Daño La zona de daño generalmente tiene un espesor de ¼ pulg; este espesor no es uniforme a lo largo del túnel ya que se genera mayor daño en la entrada del túnel debido al gran impacto de presión En la zona de daño la permeabilidad disminuye entre el 80% y 90% con respecto de la permeabilidad en la zona virgen
POZO BALEADO
BIBLIOGRAFIA FOREROR, BAKER ATLAS “conceptos y técnicas de cañoneo” 2002
Halliburton Argentina. – Punzamiento para producción https://es.scribd.com/document/133452416/CANONEO-DE-POZOS-pdf https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/6250/2/TESIS%20CA%C3%91ON EO%20PETROPRODUCCION.pdf
