DEFINICIONES INTRODUCCIÓN
BROTE: ES LA ENTRADA DE FLUIDOS PROVENIENTES DE LA FORMACIÓN AL POZO, TALES COMO ACEITE, GAS, AGUA O UNA MEZCLA DE ESTOS. AL OCURRIR UN BROTE, EL POZO DESALOJA UNA GRAN CANTIDAD DE LODO DE PERFORACIÓN, Y SI DICHO BROTE NO ES DETECTADO NI CORREGIDO A TIEMPO, SE PRODUCE UN REVENTÓN O DESCONTROL. DESCONTROL: SE DEFINE COMO UN BROTE DE FLUIDOS QUE NO PUEDE MANEJARSE A VOLUNTAD.
BROTE: ES LA ENTRADA DE FLUIDOS PROVENIENTES DE LA FORMACIÓN AL POZO, TALES COMO ACEITE, GAS, AGUA O UNA MEZCLA DE ESTOS. AL OCURRIR UN BROTE, EL POZO DESALOJA UNA GRAN CANTIDAD DE LODO DE PERFORACIÓN, Y SI DICHO BROTE NO ES DETECTADO NI CORREGIDO A TIEMPO, SE PRODUCE UN REVENTÓN O DESCONTROL. DESCONTROL: SE DEFINE COMO UN BROTE DE FLUIDOS QUE NO PUEDE MANEJARSE A VOLUNTAD.
DENSIDAD: ES LA MASA DE UN FLUIDO POR UNIDAD DE VOLUMEN Y SE EXPRESA EN gr/cm^3 GRADIENTE DE PRESIÓN (GP) : ES LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA EJERCIDA POR UN FLUIDO DE UNA DENSIDAD DADA, ACTUANDO SOBRE UNA COLUMNA DE LONGITUD UNITARIA. PRESIÓN DE FORMACIÓN: ES LA PRESIÓN DE LOS FLUIDOS CONTENIDOS DENTRO DE LOS ESPACIOS POROSOS DE UNA ROCA. TAMBIÉN SE LE DENOMINA PRESIÓN DE PORO. LA PRESIÓN DE FORMACIÓN SE CLASIFICA EN: • NORMAL • ANORMAL
OTROS CONCEPTOS IMPORT IMPOR TANTES:
-Gradiente de presión -Presión de formación -Presión de sobrecarga -Presión diferencial -Presión de fondo del pozo.
CAUSAS Y ORIGENES DE UN BROTE
DURANTE LAS OPERACIONES DE PERFORACIÓN , SE CONSERVA UNA PRESIÓN HIDROSTÁTICA LIGERAMENTE MAYOR A LA DE LA FORMACIÓN. DE ESTA FORMA SE PREVIENE EL RIESGO DE QUE OCURRA UN BROTE . SIN EMBARGO EN OCASIONES, LA PRESIÓN DE FORMACIÓN EXCEDERÁ LA HIDROSTÁTICA Y OCURRIRÁ UN BROTE, ESTO SE PUEDE ORIGINAR POR LO SIGUIENTE: DENSIDAD LLENADO SONDEO
INSUFICIENTE DEL LODO
INSUFICIENTE DURANTE LOS VIAJES
DEL POZO AL SACAR TUBERIA RÁPIDAMENTE
CONTAMINACIÓN PÉRDIDAS
DEL LODO
DE CIRCULACIÓN
DENSIDAD INSUFICIENTE DEL LODO: UNA DE LAS CAUSAS PREDOMINANTES QUE ORIGINAN LOS BROTES. EN LA ACTUALIDAD SE HA ENFATIZADO EN PERFORAR CON DENSIDADES DE LODO MÍNIMAS NECESARIAS DE CONTROL DE PRESIÓN DE FORMACIÓN, CON EL OBJETO DE OPTIMIZAR LAS VELOCIDADES DE PERFORACIÓN. PERO SE DEBERÁ TENER ESPECIAL CUIDADO CUANDO SE PERFOREN ZONAS PERMEABLES, YA QUE LOS FLUIDOS DE LA FORMACIÓN PUEDEN ALCANZAR EL POZO Y PRODUCIR UN BROTE. ESTE TIPO DE BROTES POR DENSIDADES INSUFICIENTES DE LODO PUDIERAN PARECER FÁCILES DE CONTROLAR CON SOLO INCREMENTAR LA DENSIDAD DEL LODO DE PERFORACIÓN. PERO ESTO NO SIEMPRE ES LO MAS ADECUADO YA QUE: • SE PUEDE EXCEDER EL GRADIENTE DE FRACTURA. TENER PEGADURAS POR • SE INCREMENTA EL RIESGO DE
PRESIÓN DIFERENCIAL REDUCE SIGNIFICATIVAMENTE • SE PENETRACIÓN
LA
VELOCIDAD
DE
LLENADO INSUFICIENTE DURANTE LOS VIAJES DE TUBERIA: ESTA ES OTRA DE LAS CAUSAS PREDOMINANTES DE BROTES. A MEDIDA QUE LA TUBERIA SE SACA DEL POZO, EL NIVEL DEL LODO DISMINUYE POR EL VOLUMEN QUE DESPLAZA EL ACERO EN EL INTERIOR DEL POZO. CONFORME SE EXTRAE TUBERIA Y EL POZO NO SE LLENA CON LODO, EL NIVEL DEL MISMO DECRECE Y POR CONSECUENCIA TAMBIÉN LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA. ESTO SE TORNA CRÍTICO CUANDO SE SACA LA HERRAMIENTA DE MAYOR DESPLAZAMIENTO COMO LO SON: LOS LASTRABARRENAS Y LA TUBERIA PESADA DE PERFORACIÓN (HEAVY WEIGHT)
CONTAMINACIÓN DEL LODO CON GAS: LOS BROTES TAMBIÉN SE PUEDEN ORIGINAR POR UNA REDUCCIÓN EN LA DENSIDAD DEL LODO A CAUSA DE LA PRESENCIA DEL GAS EN LA ROCA CORTADA POR LA BARRENA. AL PERFORAR DEMASIADO RÁPIDO, EL GAS CONTENIDO EN LOS RECORTES, SE LIBERA OCASIONANDO UNA REDUCCIÓN DE LA DENSIDAD DEL LODO. ESO REDUCE LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA EN EL POZO, PERMITIENDO QUE UNA CANTIDAD CONSIDERABLE DE GAS ENTRE AL POZO. LOS BROTES QUE OCURREN POR ESTAS CAUSAS TERMINAN TRANSFORMÁNDOSE EN REVENTONES POR LO QUE AL DETECTAR ESTE TIPO DE BROTES SE RECOMIENDAN LAS SIGUIENTES PRÁCTICAS: REDUCIR EL RITMO DE PENETRACIÓN AUMENTAR EL GASTO DE CIRCULACIÓN CIRCULAR EL TIEMPO NECESARIO PARA DESGASIFICAR EL LODO
PÉRDIDAS DE CIRCULACIÓN: SON UNO DE LOS PROBLEMAS MÁS
COMUNES DURANTE LA PERFORACIÓN Y SE CLASIFICAN EN DOS TIPOS: PÉRDIDAS NATURALES O INTRÍNSECAS Y PÉRDIDAS MECÁNICAS O INDUCIDAS. SI LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN SE PRESENTA DURANTE EL PROCESO DE PERFORACIÓN, SE CORRE EL RIESGO DE TENER UN BROTE Y ESTE SE INCREMENTA AL ESTAR EN ZONAS DE ALTA PRESIÓN O EN EL YACIMIENTO , EN POZOS DELIMITADORES Y EXPLORATORIOS. PARA REDUCIR LAS PÉRDIDAS DE CIRCULACIÓN SE RECOMIENDA:
EMPLEAR LA DENSIDAD MÍNIMA QUE PERMITA MANTENER UN MÍNIMO DE SÓLIDOS EN EL POZO.
MANTENER LA REOLOGÍA DEL LODO EN CONDICIONES ÓPTIMAS
REDUCIR LAS PÉRDIDAS DE PRESIÓN EN EL ESPACIO ANULAR EVITAR INCREMENTOS BRUSCOS DE PRESIÓN REDUCIR LA VELOCIDAD AL INTRODUCIR LA SARTA
EFECTOS DE SONDEO AL SACAR LA TUBERIA: EL EFECTO DE SONDEO SE REFIERE A LA ACCIÓN QUE EJERCE LA SARTA DE PERFORACIÓN DENTRO DEL POZO, CUANDO SE MUEVE HACIA ARRIBA A UNA VELOCIDAD MAYOR QUE LA DEL LODO, MÁXIME CUANDO SE “EMBOLA” LA HERRAMIENTA CON SÓLIDOS DE LA FORMACIÓN. ESTO ORIGINA QUE EL EFECTO SEA MUCHO MAYOR (FIGURA 3). SI ESTA REDUCCIÓN DE PRESIÓN ES LO SUFICIENTEMENTE GRANDE COMO PARA DISMINUIR LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA EFECTIVA A UN VALOR POR DEBAJO DEL DE LA FORMACIÓN DARÁ ORIGEN A UN DESEQUILIBRIO QUE CAUSARÁ UN BROTE.
INDICADORES QUE ANTICIPAN UN BROTE
Indicadores que anticipan un brote Si el brote no es detectado ni corregido a tiempo, el problema se puede complicar hasta llegar a producir un reventón. Los indicadores son: Al
perforar Al sacar o meter tubería de perforación Al sacar o meter herramienta Sin tubería dentro del pozo
Indicadores al estar perforando a) Aumento de la velocidad de penetración
La velocidad de penetración se puede determinar por la presión hidrostática del lodo y la presión de formación. Si la presión de formación es mayor, la velocidad aumentará considerablemente. b) Aumento de la presión de bombeo y aumento de emboladas
Cuando ocurre un brote los fluidos se ubican en el espacio anular, por lo que la presión hidrostática será mayor, propiciando que el lodo dentro de la sarta fluya más rápido hacia el espacio anular.
c) Lodo contaminado por gas, cloruros, cambios en propiedades geológicas
Las acciones que deberán seguirse ante estos indicadores son: EL POZO”- Al efectuar esto se recomienda observar el nivel de presas y las presiones de los manómetros en TP y TR y subir la flecha a nivel de mesa rotaria “OBSERVAR
Por otro lado si el gasto de salida se incrementa mientras se está perforando a gasto constante también es indicador de brote.
Indicadores al sacar o meter tubería Los siguientes se consideran de este tipo: Aumento en volumen de presas Flujo sin circulación El pozo toma menos volumen o desplaza mayor volumen Según las estadísticas la mayoría de los brotes ocurre durante los viajes de tubería y por efecto de sondeo se vuelve mas critica cuando se saca tubería. Figura 1
Figura 1- Estadística de brotes
Indicadores al sacar o meter herramienta Los mismos indicadores de viaje de tuberías se tienen para los lastrabarrenas, la diferencia estriba principalmente en el mayor volumen de lodo desplazado por esta herramienta.
Indicadores sin tubería en el pozo Se tienen dos indicadores: Aumento en volumen de presas Flujo sin bombeo
EQUIPO Y SISTEMAS ARTIFICIALES DE SEGURIDAD Y CONTROL EL SISTEMA DE CONTROL SUPERFICIAL DEBERÁ DE TENER LA CAPACIDAD DE PROVEER EL MEDIO ADECUADO PARA CERRAR EL POZO Y CIRCULAR EL FLUIDO INVASOR FUERA DE ÉL.
CABEZAL DE TUBERÍA DE REVESTIMIENTO El cabezal de tubería de revestimiento forma parte de la instalación permanente del pozo y se usa para anclar y sellar la tubería de revestimiento e instalar el conjunto de preventores . Puede ser de tipo roscable , soldable , bridado o integrado.
CABEZAL DE TUBERÍA DE REVESTIMIENTO
• • • • ´
CABEZAL DE TUBERÍA DE REVESTIMIENTO
PREVENTOR ANULAR También es conocido como esférico, se instala en la parte superior de los preventores de arietes. Es el primero en cerrar cuando se presenta un brote, siendo que su tamaño y capacidad debe ser igual a los arietes. . Consta en su parte inferior de un elemento de hule sintético que sirve como empacador al momento
PREVENTOR DE ARIETES Tiene como característica principal poder utilizar diferentes tipos y medidas de arietes, de acuerdo a los preventores elegidos.
PREVENTOR DE ARIETES
PREVENTOR DE ARIETES Los arietes son de acero fundido y tienen un conjunto de sello diseñado para resistir la compresión, y pueden ser:
Las presiones de trabajo de los preventores son de 3000, 5000, 10000y 15000 lb/pg2
ARREGLOS DE PREVENTORES En el criterio para un arreglo de preventores, se debe considerar la magnitud de la presiones a que estarán expuestos y el grado de protección requerido.
Cuando se tienen riesgos pequeños y conocidos tales, como presiones de formación normales , áreas alejadas de grandes centros de población o desérticas , un arreglo sencillo y de bajo costo.
ARREGLOS DE PREVENTORES
Para definir los rangos de presión de trabajo del conjunto de preventores se considerará lo siguiente:
1. Resistencia a la presión interna de la TR que soporta al conjunto de preventores. 2. Gradiente de fractura de las formaciones próximas a la zapata de la última TR. 3. Presión superficial máxima que se espera manejar .
MÚLTIPLE DE ESTRANGULACIÓN Se forma por un conjunto de válvulas , crucetas y “ ts”,
estranguladores y líneas. Se utilizan para controlar el flujo de lodo y los fluidos invasores durante la perforación y el proceso de control de pozo.
De manera similar al conjunto de preventores, el múltiple de estrangulación se estandariza de acuerdo a la norma API 16C .
MÚLTIPLE DE ESTRANGULACIÓN PARA 2000 Y 3000 lb/pg2
MÚLTIPLE DE ESTRANGULACIÓN PARA 5000 lb/pg2
MÚLTIPLE DE ESTRANGULACIÓN Se deben tomar en cuenta los siguientes factores para su diseño: 1) Establecer la presión máxima de trabajo
2) El entorno ecológico 3) La composición, abrasividad y toxicidad de los fluidos congénitos y volumen a manejar
LÍNEAS DE MATAR Conectan las bombas del quipo con las salidas laterales del carrete de control para llevar a cabo las operaciones de control cuando no pueden efectuarse directamente por la TP.
SISTEMA DE CONTROL DEL CONJUNTO DE PREVENTORES
SISTEMA DE CONTROL DEL CONJUNTO DE PREVENTORES •Permite aplicar la presión necesaria para operar todos
los preventores y válvulas hidráulicas instaladas •Los elementos básicos de un sistema de control son Deposito Fuente
de energía
Consola Válvula
• Al
almacenador de un fluido y acumuladores de control de remoto
de control para operar los preventores
termino de cada instalación del arreglo de preventores . Según la etapa que se perfora deberá siempre efectuarse las pruebas de apertura y cierre .
SISTEMA DE CONTROL DEL CONJUNTO DE PREVENTORES •Permite aplicar la presión necesaria para operar todos
los preventores y válvulas hidráulicas instaladas . •Los elementos básicos de un sistema de control son : Deposito Fuente
de energía
Consola Válvula
• Al
almacenador de un fluido y acumuladores de control de remoto
de control para operar los preventores
termino de cada instalación del arreglo de preventores . Según la etapa que se perfora deberá siempre efectuarse las prueb as de apertura y cierre .
PROCEDIMIENTO DE CIERRE
A l es t a r p e r f o r a n d o Parar la rotaria Para el bombeo de lodo Observar el pozo Abrir la válvula de la línea de estrangulación Cerrar el preventor de ariete o anular Cerrar el estrangulador Medir el incremento en el nivel de presas Anotar presión de cierre de TP y TR Observar que los preventores no tengan fugas El “Cierre suave
“ reduce le golpe de ariete y la onda de presión
sobre el pozo y conexiones superficiales . Observar Presión espacio anular (de ser necesario la desviación de flujo)
A l es t a r p e r f o r an d o Parar la rotaria Para el bombeo de lodo Abrir la válvula de la línea de estrangulación Cerrar el preventor de ariete o anular Medir el incremento de volumen y presión Registrar presión de TP y TR La Presión en la TP , menor a la formación o TR si se sobrepasa se debe desviar el flujo al múltiple de estrangulación e iniciar bombeo y control de pozo .
Al viajar con TP Suspender el viaje Sentar la TP en sus cuñas Instalar la válvula de seguridad abierta Cerrar la válvula de seguridad Suspender la sarta en el elevador Abrir la válvula de la línea de estrangulación Cerrar la válvula del estrangulador Anotar la presión en TP y TR Incremento de Volumen en Presas de lodo Observar que los preventores no tengan fugas
Al sacar o meter herramientas (lastrabarrenas) Pasos similares al anterior Se debe considerar la posibilidad de conectar y tratar de bajar una lingada de TP esto da la posibilidad de operar los preventores Soltarse la herramienta dentro del pozo para después cerrarlo con el preventor
Sin tubería dentro del pozo • • • • •
Abrir la válvula de estrangulación Cerrar el preventor de ariete ciego o de corte Cerrar la válvula del estrangulador cuidando la Presión máxima Registrar la presión Observar que los preventores no tengan fugas
OBJETIVOS DE LOS MÉTODOS DE CONTROL EVACUAR
AL BROTE CON SEGURIDAD
RESTABLECER EVITAR EVITAR
EL CONTROL PRIMARIO
BROTES ADICIONALES
EXCESO DE PRESIÓN EN SUPERFICIE Y FONDO DEL POZO A FIN DE NO INDUCIR UN REVENTÓN SUBTERRÁNEO
MÉTODOS DE CONTROL MANTENIENDO LA PRESIÓN DE FONDO CONSTANTE DEL
PERFORADOR
ESPERAR
Y DENSIFICAR
CONCURRENTE INCLUIR
CÁLCULOS Y PROCEDIMIENTOS PARA AMBOS MÉTODOS DE CONTROL
ORGANIZAR
LAS ESPECÍFICAS RESPONSABILIDADES DEL PERSONAL PARA EL CONTROL DEL POZO
CUANDO
SE RESTABLECE EL BALANCE HIDROSTÁTICO COMPROBAR EL FLUJO ABRIENDO EL PREVENTOR
ORGANIZACIÓN OPERATIVA PARA CONTROLAR UN POZO • ASIGNACIÓN DE TAREAS AL PERSONAL
• INFORMACIÓN DE REGISTRO
• PLAN DE RESPUESTAS ANTICIPADAS EN LOS ESCENARIOS DE
CONTROL DEL POZO • RESPONSABILIDAD DE LA COMUNICACIÓN
PROBLEMAS COMUNES EN CONTROL DE BROTES
1.- Estrangulador erosionado o tapado:
Cuando se tiene una erosión en el estrangulador se detecta fácilmente, dado que al cerrar este un poco no se tiene variación en el registro de presiones. Por otro lado un estrangulador semitapado genera ruidos en las líneas y vibraciones en el manifold de estrangulación.
2.- Presiones Excesivas en la T.R: Los problemas se presentan en las dos situaciones siguientes: Cuando el en control del pozo la burbuja del fluido invasor llega a la superficie y la presión que se registra en el espacio anular es muy cercana a la presión interna de la tubería de revestimiento. Al cerrar el pozo, la presión de cierre de la tubería de revestimiento es igual o cercana a la máxima presión permisible en el espacio anular para las conexiones superficiales de control o la tubería de revestimiento .
3.- Problemas de gas somero: En ocasiones, no es recomendable cerrar el pozo, sino solamente tomar las medidas adecuadas para depresionar la formación mediante el desvío de flujo a la presa de quema. Con esto se evita una posible ruptura de tubería de revestimiento o de formaciones superficiales.
4.- Cuando la tubería no se encuentra en el fondo del pozo: Si la tubería no se encuentra en el fondo del pozo cuando ocurre un brote, es posible efectuar el control con los métodos convencionales, dependiendo de la posición del fluido invasor, la longitud de la tubería dentro del pozo y la presión registrada en la tubería de perforación. Para lograr el control del pozo podemos considerar dos casos: I.-Es posible incrementar la densidad del fluido de control del pozo. II.-El pozo no permite incrementar la densidad del lodo.
5.- Pozo sin tubería: De inmediato cuando se tiene un brote con estas circunstancias, deben cerrarse los preventores con la apertura necesaria del estrangulador que desfogue presión para evitar daños a la formación o a la tubería de revestimiento, para posteriormente regresar fluidos a la formación e introducir la tubería a presión a través de los preventores.
6.- Presiones excesivas en la tubería de perforación: Normalmente la presión superficial en TR es mayor que la registrada en la tubería de perforación. Sin embargo, se pueden tener grandes cantidades de fluido invasor fluyendo por la TP antes de cerrar el pozo. Para proteger la manguera y la unión giratoria (swivel) que son las partes más débiles, se deben realizar las siguientes acciones: Cerrar la válvula de seguridad. Desconectar la flecha. Instalar una línea de alta presión. Bombear lodo de control del pozo.
7.- Pérdida de circulación asociada a un brote: La pérdida de circulación es uno de los problemas más serios que pueden ocurrir durante el control de un brote, debido a la incertidumbre que se tiene en las presiones de cierre. Para el caso de la pérdida parcial se puede emplear la preparación del lodo con volúmenes de obturante. En pérdida de circulación total y cuando se tenga gas, la solución es colocar los tapones de barita en la zona de pérdida en unos 100(m) de agujero Para fluidos de agua se recomienda colocar un tapón de diesel, bentonita y cemento.
Simulador de Brotes: Simulador Escala Real: Consolas que operan y simulan todas las condiciones de los equipos de perforación en tamaño similar al real, los principales componentes son: Consola del instructor. Consola del perforador. Consola para operar las llaves de apriete. Sistema de control de lodo. Consola de operación remota del estrangulador. Consola para operar preventores terrestres. Consola de preventores submarinos.
Parámetros que da el simulador: Procedimientos de cierre.
Operación de preventores y estrangulador. Operación del sistema de lodos. Volúmenes en presas. Prueba de Leak-off. Pérdidas de circulación. Brotes instantáneo, de aceite, gas y agua. Prueba de conexiones superficiales. Brotes durante viajes (introducción y extracción de tubería). Brotes con la tubería afuera. Ambientes de control terrestre y marino. Efectos de la migración del gas. Modelos de presión. Estranguladores automáticos. Procedimiento de presiones anormales.
