COMPLETACIÓ N DE DE COMPLETACI ÓÓN POZOS POZOS
NOVIEMBRE DE 2.009
CONTENIDO
Definición de Completación de Pozos Clasificación de las Completaciones de Pozos Equipos de Producción Tubería Camisa de Circulación Niples de Asiento Unidades de Sellos Localizador Empacaduras Mecánicas Empacaduras Hidráulicas Tapón de Tubería Configuración del Equipo de Producción Prueba de Sarta de Producción
COMPLETACIÓN DE POZOS
Definición.
Es el proceso mediante el cual se busca dotar al pozo del equipo de subsuelo necesario y adecuado a fin de producirlo en forma óptima de una manera segura y rentable, con el objetivo de drenar las reservas de hidrocarburos de los yacimientos, monitorear parámetros de yacimientos e inyectar/disponer efluentes (líquidos o no) o gas . La completación es la fase final a la perforación de pozos, por lo que aplica a: Pozos Exploratorios (A-2), Pozos de Avanzadas (A1), Pozos de Desarrollo (A-0), Pozos inyectores/disposición (AI).
CLASIFICACIÓN DE LAS COMPLETACIONES DE POZOS DE ACUERDO A: 1.
2.
CARACTERÍSTICAS DE LA FORMACIÓN
Formación Consolidada.
Formación no Consolidada.
LA CONFIGURACIÓN MECÁNICA
SENCILLA (simple ó selectiva).
MULTIPLE (simple ó selectiva).
MONOBORE
CARACTERÍSTICAS DE LAS FORMACIONES
1.
2.
a)
Completación a hoyo desnudo.
b)
Completación a hoyo desnudo con tubería ranurada
c)
Completación con revestidor cementado y cañoneado
Formación consolidada
a)
Empaque con Grava a Hoyo Desnudo (O.H.G.P. Ó E.G.H.D.).
b)
Empaque con grava interno (I.G.P. Ó E.G.I.).
Formación no consolidada
COMPLETACIÓN A HOYO DESNUDO
Descripción
Se realiza en zonas donde la formación está altamente compactada. El revestidor de producción se asienta por encima de la zona productora. Este tipo de completación se realiza en formaciones de areniscas consolidadas, carbonatadas (dolomitas/calizas) donde no se espera producción de agua/gas. Los espesores de la formaciones (o las unidades litoestratigraficas de los yacimientos) deben ser mayores a 100 pies. Ejemplo: En el Occidente de Venezuela
COMPLETACIÓN A HOYO DESNUDO CON LINER RANURADO Descripción
En este tipo de completación el revestidor de producción es asentado y cementado por encima de la zona productora, y una tubería ranurada se instala al revestidor mediante un colgador. Este tipo de completación se realiza en formaciones consolidadas-semiconsolidadas donde puede ocurrir migración de finos. Los espesores de la formaciones (o las unidades litoestratigraficas de los yacimientos) deben ser mayores a 100 pies.
COMPLETACIÓN A HOYO DESNUDO SIN/CON LINER Ventajas: 1.
Se elimina el costo de cañoneo.
2.
Existe un máximo diámetro del pozo en el intervalo completado.
3.
Es fácilmente profundizable.
4.
Puede convertirse en otra técnica de completación; con liner o revestidor cañoneado.
5.
Se adapta fácilmente a las técnicas de perforación a fin de minimizar el daño a la formación dentro de la zona de interés.
6.
Reduce el costo de revestimiento.
7.
Todo el diámetro del hoyo esta disponible para el flujo.
Desventajas: 1.
No hay forma de regular el flujo hacia el hoyo.
2.
No se puede controlar efectivamente la producción de gas o agua.
3.
Es difícil tratar los intervalos productores en forma selectiva.
4.
En el caso del liner crea cierta restricción la flujo.
COMPLETACIÓN CON REVESTIDOR CEMENTADO Y CAÑONEADO Descripción
En este tipo de completación el revestidor se asienta a través de la formación productora y se cementa. Posteriormente se cañonea para establecer comunicación entre el hoyo y la formación. Es el tipo de completación que más se usa en la actualidad, en pozos poco profundos (4000 a 8000 pies) y profundos (10000 pies o más). Los espesores de la formaciones (o las unidades litoestratigraficas de los yacimientos) pueden variar desde los 4 pies. Ejemplos: En casi todos los pozos de Oriente, Occidente, Centro-Sur, Faja y Costa Afuera.
COMPLETACIÓN CON REVESTIDOR CEMENTADO Y CAÑONEADO Ventajas: 1.
La producción de agua y gas es fácilmente prevenida y controlada.
2.
La formación puede ser estimulada selectivamente.
3.
Permite llevar a cabo completaciones adicionales como técnicas especiales para el control de arena.
4.
Se adapta a cualquier tipo de configuración mecánica.
5.
Se puede completar unidades litoestratigraficas de yacimientos diferentes e inclusive explotar en conjunto.
Desventajas: 1.
Los costos de cañoneo pueden ser significativos cuando se trata de intervalos grandes.
2.
Se reduce el diámetro efectivo del hoyo y la productividad del pozo
3.
Pueden presentarse trabajos de cementación secundaria.
4.
Requiere buenos trabajos de cementación.
5.
La interpretación de registros o perfiles es crítica.
EMPAQUE GRAVA A HOYO DESNUDO (O.H.G.P. Ó E.G.H.D.). Descripción
Se usa para prevenir la producción no deseada de arena (o finos) de formación. Para ello se empaca el intervalo productor con grava de diámetro escogido, de manera que los granos sueltos de arena, impulsados por el flujo al escurrirse por la grava se traben, formando así un apilamiento firme y estable que evita que la arena fluya hacia el pozo. Los espesores de la formaciones (o las unidades litoestratigraficas de los yacimientos) deben ser mayor a los 100 pies. Ejemplos: En los pozos de la Faja (verticales, desviado e inclinados)
EMPAQUE A HOYO DESNUDO (POZOS HORIZONTALES) Descripción
Se usa para prevenir la producción no deseada de arena (o finos) de formación. Para ello, el pozo horizontal después de perforado , se completa con liner ranurado (con diámetro de ranuras específicos, previo análisis granulométrico) los granos de arena impulsados por el flujo al escurrirse crean un empaque natural alrededor del liner. Los espesores de la formaciones (o las unidades litoestratigraficas de los yacimientos) pueden variar desde los 10 pies. Ejemplos: En los pozos de la Faja.
EMPAQUE CON GRAVA INTERNO A HOYO REVESTIDO (I.G.P. Ó E.G.I.) Descripción
Se usa para prevenir la producción no deseada de arena (o finos) de formación. Para ello, el pozo después de perforado , se asienta el revestidor hasta la profundidad final y se cementa. Se cañonea la zona de interés y se completa con liner ranurado (con diámetro de ranuras específicos, previo análisis granulométrico), el espacio entre el anular y el liner se rellena con grava. Los espesores de la formaciones (o las unidades litoestratigraficas de los yacimientos) pueden variar desde los 10 pies. Ejemplos: En los pozos de la Faja.
COMPLETACIÓN CON GRAVA INTERNA/EXTERNA Ventajas: 1.
Son utilizados para el control de las arenas en los pozos especialmente de petróleo pesado y extra pesado.
2.
Poseen alta resistencia al colapso.
Desventajas: 1.
Área de flujo limitada.
2.
La geometría de las ranuras (rectas o cónicas), potencia el bloqueo o taponamiento por parte de los finos que viajan a través del empaque.
3.
Baja resistencia a la corrosión en la zona ranurada.
4.
El área de flujo limita la operación de empaque y se expone a presentar puenteos prematuros. Este riesgo se incrementa a medida que aumenta el tramo a empacar
5.
Elevados Costos asociados para intervenir el pozo (Servicios, Reparaciones, Ra/RC), en caso de pozo con más de una decada de perforados.
CLASIFICACIÓN DE LAS COMPLETACIONES DE POZOS CONFIGURACIÓN MECÁNICA
SENCILLA (SIMPLE O SELECTIVA)
MÚLTIPLE (SIMPLE O SELECTIVA)
MONOBORE.
Esta clasificación se complementa con la explicada anteriormente. Se refiere a la cantidad de equipos subsuelo (tuberia de producción y empacaduras) usados para producir el pozo. Puede ser permanente o no permanente
COMPLETACIÓN SENCILLA SIMPLE Descripción: Se usa una sola tubería de producción. Este tipo de completación se aplica donde existe una o varias zonas de un mismo yacimiento. Todos los intervalos productores se cañonean antes de correr el equipo de completación. Además de producir selectivamente la zona petrolífera, ofrece la ventaja de aislar zonas productoras de gas y agua. En caso de que la zona petrolífera no tenga suficiente presión como para levantar la columna de fluido hasta la superficie se pueden utilizar métodos de levantamiento artificial. Puede
ser
Sencilla
Convencional
Selectiva.
COMPLETACIÓN SENCILLA SIMPLE (HORIZONTAL)
y
Sencilla COMPLETACIÓN SENCILLA SIMPLE
COMPLETACIÓN SENCILLA SELECTIVA Descripción: Se usa una sola tubería de producción. Este tipo de completación se aplica donde existe una o varias zonas de uno o mas yacimientos. Todos los intervalos productores se cañonean antes de correr el equipo de completación. Además de producir selectivamente la zona petrolífera, ofrece la ventaja de aislar zonas productoras de gas y agua.
Mandril de LAG
Tubería de producción Revestimiento de producción Empacadura Hidraulica Válvula de circulación Empacadura DG ó Permanente Intervalos cañoneados
COMPLETACIÓN SENCILLA SELECTIVA
COMPLETACIÓN SENCILLA SELECTIVA MULTILATERAL
COMPLETACIÓN MULTIPLE SIMPLE Descripción: Se usa dos o mas tuberías de producción. Se utiliza cuando se quiere producir simultáneamente varias zonas petrolíferas (yacimientos) en un solo pozo, sin mezclar los fluidos. Generalmente reduce el número de pozos a perforar. La zona superior produce a través del espacio anular revestidor / tubería de producción, mientras que la zona inferior produce a través de la tubería de producción. Generalmente, se aplica donde la zona superior no requiera levantamiento artificial, no tenga problemas de arena, corrosión, etc.
Tubería de producción Y a c i m i e n t o s
S u p e ri o r I n f e ri o r
Revestimiento de producción Empacaduras
Intervalos cañoneados
COMPLETACIÓN MULTIPLE SENCILLA
COMPLETACIÓN MULTIPLE SELECTIVA Descripción
Se usa dos o mas tuberías de producción. En este tipo de completación, la zona superior produce a través del espacio anular revestidor / tubería de producción, mientras que la zona inferior produce a través de la tubería de producción. Mediante este diseño se pueden producir varias zonas simultáneamente y por separado a través del uso de tuberías de producción paralelas y empacaduras.
Guia Dual Válvula ó camisa de circulación S Yu a p c e i ri mo i r e n t o s
I n f e ri o r
Empacadura Doble permanente Empacadura Permanente
Intervalos cañoneados
COMPLETACIÓN MULTIPLE SELECTIVA
COMPLETACIONES MÚLTIPLES
Ventajas: 1.
Permite obtener alta tasa de producción por pozo.
Desventajas 1.
Dificultad para su instalación y remoción de los equipos en los futuros trabajos de reparación, lo que genera altos costos.
2.
Son muy susceptibles a problemas de comunicación, filtraciones, etc.
COMPLETACIÓN MONOBORE
Descripción
La completación MONOBORE es cada vez más habitual en la industria de hoy. La sarta de completación presenta el mismo diámetro (ID) de arriba a abajo. Este tipo de completación se está usando en pozos del Norte de Monagas.
COMPLETACIÓN MONOBORE
MÉTODOS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL Cuando la energía natural de un yacimiento ya no es suficiente para promover el desplazamiento de los fluidos desde el fondo del pozo hasta la superficie surge la necesidad de extraer los fluidos mediante la aplicación de fuerzas o energías ajenas al pozo, a este proceso se le denomina Levantamiento Artificial.
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Bombeo Mecánico Convencional (BMC) Bombeo Electrosumergible (BES) Bombeo de Cavidad Progresiva (BCP) Bombeo Hidráulico (BH) Levantamiento Artificial por Gas (LAG)
BOMBEO MECÁNICO CONVENCIONAL Consiste en una bomba de subsuelo de acción reciprocante, con energía suministrada a través de una sarta de cabillas que proviene de un motor eléctrico, o de combustión interna, tiene su principal aplicación en la producción de crudos pesados y extrapesados, aunque también se usa en la producción de crudos medianos y livianos. No se recomienda en pozos desviados, ni cuando la producción de sólidos y/o la relación gas – líquido sea muy alta, ya que afecta la eficiencia de la bomba.
BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE Es de tipo centrífugo–multietapas, que consiste en un impulsor rotativo y un difusor fijo. El número de etapas determina la capacidad de levantamiento y la potencia requerida para ello. El movimiento rotativo del impulsor imparte un movimiento tangencial al fluido que pasa a través de la bomba, el fluido viaja a través del impulsor en la resultante del movimiento radial y tangencial, generando al fluido verdadera dirección y sentido del movimiento.
BOMBEO DE CAVIDAD PROGRESIVA Son máquinas rotativas de desplazamiento positivo, compuestas por un rotor metálico, un estator cuyo material es elastómero generalmente, un sistema motor y un sistema de acoples flexibles. El efecto de bombeo se obtiene a través de cavidades sucesivas y el movimiento es transmitido por medio de una sarta de cabillas desde la superficie hasta la bomba, empleando para ello un motor – reductor acoplado a las cabillas.
BOMBEO HIDRÁULICO
Transmiten su potencia mediante el uso de un fluido presurizado que es inyectado a través de la tubería. Este fluido conocido como fluido de potencia o fluido motor, es utilizado por una bomba de subsuelo que actúa como un transformador para convertir la energía de dicho fluido a energía potencial o de presión en el fluido producido que es enviado hacia la superficie.
LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS Opera mediante la inyección continua de gas a alta presión en la columna de los fluidos de producción para disminuir la densidad del fluido producido y reducir el peso de la columna hidrostática sobre la formación, obteniéndose así un diferencial de presión entre el yacimiento y el pozo que permite que el pozo fluya.
FACTORES EN EL DISEÑO DE UNA COMPLETACIÓN
• AMBIENTALES. • ENTORNO (POZO). • RECURSOS DISPONIBLES.
FACTORES EN EL DISEÑO DE UNA COMPLETACIÓN AMBIENTALES : • UBICACIÓN DEL POZO • PRESIÓN, TEMPERATURA Y PROFUNDIDAD. • TIPO DE FORMACIÓN. • CONFIGURACIÓN Y MECANISMO PRODUCCIÓN YACIMIENTO. • CARACTERISTICAS DE LOS FLUIDOS/ROCA.
FACTORES EN EL DISEÑO DE UNA COMPLETACIÓN ENTORNO: • CEMENTACIÓN PRIMARIA. • DAÑO. • CONIFICACION.
FACTORES EN EL DISEÑO DE UNA COMPLETACIÓN RECURSO:
•
TASA DE PRODUCCIÓN.
•
METÓDO DE PRODUCCIÓN.
•
TRABAJOS FUTUROS.
•
EQUIPOS DE SEGURIDAD.
EQUIPOS DE SUBSUELO Definición Son aquellos componentes metálicos tubulares o de goma que se bajan con la tubería de producción y permiten la producción del pozo, además que se puedan realizar trabajos de servicios a pozos. Los equipos de subsuelo se dividen en: Equipos de Subsuelo de Completación (Niples de asiento, Empacaduras, Unidades de Sello, Localizador, Tapón de Tubería) Equipos de Subsuelo de Producción (camisas de circulación, camisas de producción, bombas, mandriles)
TUBERÍAS DE PRODUCCIÓN Descripción: Estas constituyen arreglos de tubulares y equipos de fondo; pueden ir desde arreglos sencillos hasta arreglos muy complicados.
Características: Diametros variables desde 2-3/8’’ hasta 9-5/8’’. Diferentes grados (C-55 hasta V-150). Conexiones de dos tipos: NU (Not Upset) y EUE (External Upset). Longitudes de 18-40 pies. Pesos desde 4 lbs/pies hasta 75,60 lbs/pies.
Utilidad: Su objetivo primordial es conducir los fluidos desde la boca de las perforaciones hasta la superficie.
TUBERÌAS DE PRODUCCIÓN 41/2’’
CAMISAS DE CIRCULACIÓN
Descripción: Este equipo esta diseñado y fabricado con el propósito de permitir o restringir la circulación del fluido entre el anular del revestidor y la tubería de producción o viceversa.
Características: Apertura mecánica con guaya. Operación selectiva. Gran área de flujo. Versiones inoxidables para ambientes corrosivos.
Utilidad: •En completaciones selectivas o multiples nos permite seleccionar una o varias arenas a producir. •Circular fluido. •Circular inhibidores. •Asentar los tapones X. •Asentar aceleradores de producción. CAMISA DE CIRCULACIÓN “X”
NIPLES DE ASIENTO
Son dispositivos tubulares insertados en la tubería de producción, diseñados para alojar un dispositivo de cierre para controlar la producción de la tubería. Existen dos tipos, de asentamiento selectivo y asentamiento no selectivo.
Características/Beneficios: •
Provee la superficie necesaria para la colocación de dispositivos de control de flujo por medio de guaya en la sarta de producción, permitiendo aislar zonas, asentar empacaduras, probar integridad de la tubería.
•
Dispone de un tope en su parte inferior pulida que permite localizar lo tapones XN.
•
Ranura de anclaje en cuerpo de una sola pieza.
Niple de Asiento BXN
UNIDADES DE SELLOS
Son herramientas empleadas para taponar la tubería de producción que permiten realizar así trabajos de mantenimiento y reparación superficial. Hay diversos tipos: selectivos, no selectivos, selectivos con mandril y de tubería.
LOCALIZADOR
Características/Beneficios: 1.
Usado como sello entre la tubería y el diámetro interno pulido de la empacadura
2.
El hombro localizador permite una indicación positiva de la profundidad cuando este hace tope con el cuerpo de la empacadura
3.
Se pueden añadir unidades de sellos o espaciadores si se requiere alargar el ensamblaje dependiendo del movimiento de tubería esperado
4.
Se pueden utilizar diferentes tipos de sellos dependiendo de las condiciones ambientales del pozo
5.
Los rangos de presiones dependiendo de su tamaño son 7000 psi a 15000 psi de estallido y 4500 psi a 15000 psi para colapso
Localizador GBH- 22
EMPACADURAS MECÁNICAS Descripción: Es una herramienta de fondo que se usa para proporcionar un sello entre la tubería de producción y el revestimiento de producción, a fin de evitar el movimiento vertical de los fluidos, desde la empacadura por el espacio anular, hacia arriba. Es un tipo de empacadura permanente.
Características: Se puede asentar con guaya. Se puede asentar con tuberia. Para removerlas es necesario usar mechas paar fresarlas.
Utilidad: • Permiten realizar completaciones selectivas o multiples. • Para proteger la tubería de revestimiento del estallido bajo condiciones de alta producción o presiones de inyección. • Para proteger la tubería de revestimiento de algunos fluidos corrosivos. • En instalaciones de levantamiento artificial por gas. • Para pozos profundos.
Empacadura Permanente Mod. D
EMPACADURAS HIDRÁULICAS
Descripción: Son empacaduras cuyo asentamiento se realiza cuando existe un diferencial de presión entre la tubería de producción y la tubería de revestimiento.
Características: • Se puede asentar con tuberia. • Para removerlas solo basta ejercer esfuerzos tensión a la tuberia de producción.
Ventajas: •Son empacaduras recuperables •La tubería de producción puede ser bajada en el pozo y el cabezal de producción antes del asentamiento de la empacadura •Se utilizan en completaciones múltiples cuando se requiere producir una o más arenas
Empacadura Hidráulica FH
TAPÓN DE TUBERÍA Los tapones están diseñados para bloquear una presión superior e inferior, el cual es colocado con un equipo de Wire Line. Cada perfil de tapones están diseñados para ser asentados en niples que tengan el mismo perfil que tenga el tapón.
Descripción: • Se puede asentar con guaya. • Los diámetros dependen del ID de la tuberia o Niple. • Se asientan en los Niples. Utilidad: • En completaciones simples o multiples permiten aislar zonas para producción de otros intervalos o para realizar trabajos de servcios a pozos. Tapón de Tubería
CONFIGURACIÓN DEL EQUIPO DE PRODUCCIÓN
•Tasa de producción requerida. •Mecanismos de producción en las zonas o yacimientos a completar. •Requerimientos para el control de arena. •Futuras reparaciones •Consideraciones para el levantamiento artificial por gas, bombeo mecánico, etc. •Inversiones requeridas.
CONFIGURACI ÓN DEL EQUIPO CONFIGURACIÓN DE PRODUCCI ÓN PRODUCCIÓN •Tubería de producción •Equipo de levantamiento •½ de On Off tool •Empacadura hidráulica •Tubería •Camisa de circulación •Tuberia de producción •Empacadura hidráulica •Tubería de producción •Camisa de circulación •Tubería de producción •Empacadura permanente con sellos •Niple con tapón •Tubería de producción
CONFIGURACI ÓN DEL EQUIPO CONFIGURACIÓN DE PRODUCCI ÓN PRODUCCIÓN
•Tubería de producción •Equipo de levantamiento •Colgador hidráulico •Equipo de empaque •Empacadura permanente con sellos
PRUEBA DE SARTA DE PRODUCCI ÓN PRODUCCIÓN Se realizan para verificar que exista hermeticidad dentro de la tubería de producción Para ello se aísla mediante un tapón la sección de la tubería que se desea probar y se eleva la presión hasta la presión de la prueba, luego se cierra la tubería y se monitorea el comportamiento de presión. La presión de prueba = X+Densidad del agua*H
Consideraciones •Si la presión se mantiene constante la tubería esta hermética •Si la presión declina lentamente existe una pequeña fuga •Si por el contrarío la presión no se mantiene y baja rápidamente la tubería esta rota
