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Cálculos de Empaque de Grava


• Volumen de grava requerida • Empaquetado de los cañoneados

• Volumen de lechada requerida • Ejemplos • Cálculos de densidad • Decantación de grava: Factores


• Volumen de grava requerida • Empaquetado de los cañoneados

• Volumen de lechada requerida • Ejemplos • Cálculos de densidad • Decantación de grava: Factores

Volumen de Grava Requerido • El volumen de grava requerido depende de: – – – – –

Técnica de colocación Permeabilidad de la formación Ubicación relativa de las zonas de alta permeabilidad Largo total del intervalo Pozo nuevo o viejo

• Resultado ideal: – Todos los punzados y – Anular entre casing casing y filtro

Totalmente

Empaquetados

Empaquetado de los tuneles de las perforaciones • La productividad y la vida del Empaque de Grava depende

del llenado de los tuneles de las perforaciones con grava. • Si el cañoneado no se empaca, los finos de la formación

pueden invadir los túneles reduciendo la permeabilidad y el area de flujo de los mismos. • Los intervalos cortos son más fáciles de empacar. • La intervención de pozos en yacimientos de baja presión

donde ya se ha producido arena desde la formación, puede aceptar altos volumenes de grava adicional.

Volumen Total de Grava La estimación práctica se basa en la experiencia : • El total de grava a colocar esta determinado por el volumen anular entre casing y tubo liso y Mallas más: – Zonas nuevas Fm. limpia; alta permeabilidad Fm. sucia; baja permeabilidad

– Intervenciones (La zona ya ha producido arena)

0.25 pie3 /pie perforado. 0.25 - 0.5 pie3 /pie perforado.

0.5 - 1.5 pie3 /pie perforado.

Factores de Inyección de Grava • El arenamiento -que impide la inyección de un mayor volumen de grava- es altamente dependiente de la permeabilidad de la formación. • Las zonas largas tomarán menos grava por pie (Hay más área expuesta al filtrado y la lechada se deshidratará más rápido) • Las zonas largas con secciones superiores de alta permeabilidad se pueden arenar prematuramente.

Deshidratación al tope

Puenteo

Sin inyección al fondo

Empaque no satisfactorio

Densidad Absoluta y de Masa • Densidad Absoluta: de una grava es la densidad de su grano y esta expresada por: Ej: Pacsan: SG = 2.65 = 22.1 ppg Isopac: SG = 1.60 =13.3 ppg

•

Densidad de Masa: de una grava es la densidad de toda su masa, la cual incluye el aire intergranular presente (porosidad) y esta expresada por: Ej: Pacsan: 13.3 a 14.3 ppg = 99 a 107 lb/ft3 Isopac: 7.6 - 8.6 ppg = 59 - 64 lb/ft3

PPA y Rendimiento (Yield) Libras Agregadas por Galón (PPA): + =

• •

El volumen que ocupa la grava esta expresado por: El volumen total resultante es: 1 galón +

: Densidad Absoluta de grava [ppg]

Densidad de la Lechada

Luego:

Donde: : Densidad de la lechada : Densidad del fluido base : Concentración de Grava

Cálculo de la Densidad de Lechada Ejemplo: Calcular el valor de la densidad, en lpg, cuando se agrega una concentración de 8 libras de Pacsan por galón de salmuera cuya densidad es 9.6 lpg

Calculos de Empaque de Grava 1. Volumen anular Tubo Liso (Blank) / Casing [pies 3] El 100% ó menos de este volumen puede ser considerado como exceso de grava. Esto asegura un completa cobertura del volumen anular entre formación y filtros. [in]

[ft]

V1

VOLUMEN ANULAR LISO / CASING

[in]

[V1] = [pies3]

Cálculos de Empaque de Grava 2. Volumen anular Malla / Casing [pies 3] Este volumen siempre debe ser llenado totalmente con grava

[in]

V2

VOLUMEN ANULAR MALLA / CASING

[in]

[V2] = [pies3] [ft]

Cálculos de Empaque de Grava 3. Grava a inyectar en los Perforados [pies 3] Este es el volumen de grava que se requiere para empaquetar los punzados.

V3

PERFORADOS

[ft]

[V3] = [pies3] Donde: Cp = 0.25 a 1.5 [pies3/pie] Valor que depende de las características de la formación (Slide #5)


Volumen Total de Grava (V g): Vg = [ V1 * (%)] + V2 + V3 Donde: %: Fracción de llenado del anular entre tubo liso y casing

Peso de Grava (W g) : Donde:

b

: Densidad de masa [ppg] Vg : Volumen de grava [gal]

Volumen del Fluido de Transporte (V CF) :

Cálculos de Empaque de Grava • Se llama “Lechada” a cualquier fluido que contiene grava. • La relación entre los volúmenes del fluido de transporte y el de lechada esta expresada por:

En esta ecuación las unidades de V SL dependerán de las de VCLF

Ejemplo Se debe realizar un Empaque de Grava en el pozo cuyo esquema figura en el próximo slide. Calcular: – Cantidad de Grava requerida para el trabajo – Cantidad de Fluido de Transporte – Cantidad de lechada a bombear – Volumen de desplazamiento hasta el BLACKCAT

• Asumir: – La zona es nueva y el llenado del tubo ciego es 100% – Concentración de Carbolite: 3 PPA

Ejemplo

Tubing 3 1/2” x 9.2#/ft Casing 7 5/8” x 26.4 #/ft

BLACKCAT @ 2604’ Tope de Liso @ 2625’

OD Ciego = 4.01 in Tope de Malla @ 2703’ Tope de Perf.

2708’ Fondo de Perf.

OD Malla = 4.5 in

2779’ Sump Packer @ 2783’

Solución del Ejemplo 1.- Volumen del anular Tubo liso/Casing [pies 3]

IDcsg = 6.969 plg

ODblank = 4.01 plg Lblank = 2703’ - 2625’ = 78 pies

V1 = [6.9692 - 4.012] x 0.0054 x 78 = 13.82 pies 3

Solución del Ejemplo 2.- Volumen del anular Malla/Casing [pies 3]

IDcsg = 6.969 plg ODscreen = 4.5 plg Lscreen = 2783’ - 2703’ = 80 pies

V2 = [6.9692 - 4.52] x 0.0054 x 80 = 12.35 pies 3

Solución del Ejemplo 3.- Grava a inyectar en los perforados [pies 3]

C p = 0.50 pies3/pie (Asumiendo punzados nuevos y arenisca sucia)

Lperf = 2779’ - 2708’ = 71 pies

V3 = 0.50 x 71 = 35.50 pies 3

Solución del Ejemplo 4.- Volumen total de Grava requerida [pies 3] Vg = V1 (100%) + V2 + V3 Vg = (13. 82 x 1) + 12.35 + 35.5 = 61.67 pies3 5.- Peso total de Grava requerida [lbs]

Asumiendo: Carbolite

b

= 100 lbs/ft3

Wg = 61.67 ft3 x 100 lbs/ft 3 = 6167lbs

Solución del Ejemplo 6.- Rendimiento:

7.- Volumen del Fluido de Transporte:

8.- Volumen de la lechada:

Solución del Ejemplo 9.- Desplazamiento hasta el BLACKCAT (D Q)

Donde: Ctbg = Capacidad del tubing = 0.0087 bbl/pie D

Luego:

= Profundidad media (MD) del BLACKCAT = 2604 pies

Cálculos de Empaque de Grava RESUMEN: • Durante el trabajo bombearemos 55.6 bbls @ 3 PPA. Luego continuaremos desplazando la lechada con 22.65 bbls salmuera hasta el QUANTUM o hasta el arenamiento (SAND OUT). • Una vez que se produce el arenamiento (SAND OUT) asumiremos que los perforados y el volumen V2 están totalmente empacados, es decir, llenos. • Eventualmente reversaremos la lechada que no ha sido colocada en el completamiento y que se encuentra en la sarta de trabajo (tubing). • En el momento del arenamiento (SAND OUT), algo de lechada esta en V 1. La grava allí contenida se asienta al cabo de un instante cubriendo parte del anular formado por el tubo liso y el casing, conformando un volumen de grava de reserva.

Cálculo del Empaque de Grava • Cantidad de grava reversada (W RO):

Donde: VRO : Volumen de lechada reversada [gal]

• Cantidad de grava decantada en Liso/casing (W STL)

Donde: VS1 : Volumen de lechada en el Liso/casing [gal]

VS1 = V1

Cálculos de Empaque de Grava • Volumen de grava decantada (V SLT): bulk:

[ppg]

• Fracción del Liso cubierto:

• Reagrupando las tres (3) fórmulas anteriores:


• Cantidad de grava inyectada en la formación. – Responderá a un Balance de Masa

Wform= Wg- (W2+WRO+WSTL) [lbs] Donde:

Ejemplo • Para el ejemplo anterior, asumiremos que el arenamiento ocurre 3 bbls antes de completarse el volumen de desplazamiento.

Calcular: – Cuanta grava es reversada? – Cuanto tubo ciego es cubierto luego de que la grava se decanta? – Cuantas libras de grava tomó la formación?

Solución del Ejemplo • Cantidad de grava reversada:

VRO = 3 bbls = 126 gal

• Grava decantada en el anular Tubo Liso/casing

VS1=V1=13.82 ft3=103.4 gal

Solución del Ejemplo • Cantidad de grava en la formación

Wform= Wg- (W2+WRO+WSTL) = = 6167- (1235+333+273) = 4326 lbs • Cantidad de grava por pie de perforado (W perf )

Cálculos de Empaque de Grava RESUMEN •

Luego del arenamiento (SAND OUT), una cierta cantidad de lechada queda en la sarta de trabajo por encima del BLACKCAT.

•

Necesitamos mover la Herramienta de Servicio a la posición de circulación inversa o reversa (RO) a la brevedad posible para poder mover la lechada que ha quedado en el tubing.

•

En esta situación existe una presión hidrostática diferencial entre el anular y el tubing originada porque los fluidos a ambos lados no son los mismos.

•

Para evitar que la Herramienta de Servicio se trabe, debemos evitar que la lechada penetre en el anular por detrás de la misma.

•

Para ello el anular debe ser presurizado antes de mover la Herramienta de Servicio a la posición de circulación inversa o reversa (RO).

Ejemplo • Asumiendo el mismo ejemplo: Cuál es la presión que debemos colocar en el anular antes de cambiar la Herramienta de servicio a posición de reversa (RO)? (El fluido base es el mismo en ambos lados de la sarta de trabajo: 2%KCl)

• Como factor de seguridad se agregan 500 psi a la PHdr

PTOT = 529.2 psi

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