Diseño de empaque de grava Un empaque de grava es simplemente un filtro de fondo de pozo diseñado para prevenir la producción de arena de formación for mación no deseada. La arena de formación fo rmación se mantiene en su lugar por el tamaño adecuado de arena empaque de grava que, a su vez, se mantiene en su lugar con una pantalla del tamaño adecuado. Para determinar qué tamaño se requiere de empaque de grava arena, muestras de la arena de formación debe ser evaluado para determinar la distribución de diámetro mediano tamaño de grano y tamaño de grano. !" La calidad de la arena utilizada es tan importante como el tamaño adecuado. #l $nstituto %mericano del Petróleo &%P$' (a establecido las especificaciones m)nimas deseables para empaque de grava arena en %P$ RP *+, Pruebas de arena emplearán en las operaciones de empaque de grava. "
Contenidos •
! toma de muestras de arena -ormación o
!.! muestras producidas
o
!. muestras rescatados
o
!. muestras de n/cleos de Pared
o
!.0 muestras de n/cleos convencionales
o
!.* 1tras muestras
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análisis 2ieve
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3rava paquete de arena dimensionamiento
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0 3rava paquete de arena
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* 3rava sustitutos paquete de arena
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4 5omenclatura
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6 7eferencias
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+ papeles notables en 1nePetro
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8 #nlaces e9ternos
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!: ;éase también
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Toma de muestras de arena Formación #l primer paso en el diseño de empaque de grava es la obtención de una muestra representativa de la formación. La falta de analizar una muestra representativa puede conducir a los empaques de grava que fallan debido a enc(ufar o la producción de arena. =ebido a que el tamaño de la arena de formación es tan importante, la técnica utilizada para obtener una muestra de la formación requiere atención.
Una muestra producida de la arena de formación se contamina fácilmente antes de que alcance la superficie. %unque tal muestra puede ser analizada y utilizada para la determinación del tamaño de la arena de empaque de grava, producido muestras probablemente tendrá un tamaño de grano medio menor que la mediana de arena de formación real. La tasa de flu>o as), las caracter)sticas de fluido producido, y terminación del diseño tubular influencia si un tamaño particular se produce a la superficie o se deposita en el fondo del pozo. #n muc(os casos, los granos de arena más grandes se depositan, por lo que una muestra que se produce a la superficie tiene una mayor proporción de los granos de arena de tamaño más pequeño. #sta es la razón de que la muestra de la superficie no es una buena representación de los diferentes tamaños de arena de formación. %demás, el transporte de los granos de arena, a través de las l)neas de tuber)a de producción y de flu>o de superficie, puede dar lugar a granos de arena rotas, causando la presencia de más fina y granos más pequeños. Muestras rescatados
Las muestras recogidas de la parte inferior de un pozo utilizando bailers de telefon)a fi>a son también relativamente fáciles de obtener, pero estos también son probablemente poco representativa del tamaño de la arena de formación real. ?uestras rescatados son generalmente sesgados a los granos de arena de mayor tamaño, en el supuesto de que varios de los granos más pequeños se producen a la superficie. ?uestras rescatados también pueden inducir a error en cuanto a la distribución del tamaño de grano. %l cerrar el pozo en obtener una muestra, los granos de arena más grandes se depositan en el fondo del pozo
primero, y los granos de arena más pequeñas caen en la parte superior de los más grandes. #sto resulta en una clasificación de los granos de arena en la formación de una muestra que no es representativa de la arena de formación. #l uso de muestras rescatados puede resultar en el diseño de los más grandes de lo necesario la arena de empaque de grava que puede resultar en la producción de arena &pequeñas part)culas de formación pasan a través del empaque de grava' o taponamiento del empaque de grava &part)culas formación pequeña llenando los espacios entre la grava granos de arena @P%
?uestras de n/cleos de pared lateral se obtienen por disparos de proyectiles (uecos de una pistola reba>ado en el pozo en una l)nea eléctrica (asta la profundidad deseada. Los proyectiles de permanecer unidos a la pistola con cables de acero, de modo que cuando la pistola se tira del pozo, los proyectiles se recuperan con una pequeña muestra de la formación en su interior. Bomando muestras de n/cleos de pared lateral se incluye generalmente en las etapas de evaluación de pozos en formaciones no consolidadasC estos son los tipos de muestras más utilizados para el diseño de empaque de grava arena. %unque más representativa que las muestras producidas o rescatados, muestras de n/cleos de pared lateral también pueden dar resultados imprecisos ya que el volumen de cada muestra pared lateral es pequeño. orando as) la calidad de los resultados. Muestras de núcleos convencionales
La muestra la formación de más representativo se obtiene a partir de n/cleos convencionales. #n el caso de formaciones no consolidadas, la manga de goma n/cleos convencionales pueden ser necesarios para asegurar la recuperación de la muestra. %unque n/cleos convencionales son la muestra de la formación más deseable, no son fácilmente disponibles en muc(os pozos, debido al costo de las operaciones de e9tracción de testigos. Perforación en formaciones de arena productora también está plagada de mala recuperación. 2i está disponible, pequeños tapones se pueden tomar ba>o circunstancias controladas en varias secciones de la base para una determinación de tamaño de grano formación y distribución de tamaño de grano medio completa y e9acta. Otras muestras
=e vez en cuando, los operadores tienen ninguna muestra la formación. #n este caso, se basan en ninguna de las muestras de los pocillos de compensación. 2i la formación de interés tiene terminaciones de empaque de grava en los campos cercanos, se basan en los mismos. 2i todav)a no (ay información, seleccione una parte relativamente pequeña de grava que controlará más arena de formación, o consultar a un e9perto.
Analisis granulometrico Un análisis granulométrico es una rutina de laboratorio que se realiza sobre una muestra de arena de formación para la selección de la arena de tamaño adecuado empaque de grava. Un análisis granulométrico consiste en colocar una muestra de la formación en la parte superior de una serie de pantallas que tienen tamaños de malla cada vez más pequeñas (acia aba>o en la pila de tamices. =espués de colocar la pila de tamices en una máquina vibratoria, los granos de arena en la muestra caerán a través de las pantallas (asta encontrarse con una pantalla a través del cual ciertos tamaños de grano no pueden pasar porque las aberturas de la pantalla son demasiado pequeños. Pesando las pantallas antes y después de tamizado, el peso de la muestra de la formación, retenida por cada pantalla de tamaño, se puede determinar. #l porcenta>e en peso acumulado de cada muestra retenida se puede trazar como una comparación de tamaño de malla de la pantalla en las coordenadas semilogar)tmico para obtener un tamaño de trama de distribución de arena, como se muestra en la Fig. 1. a lectura de la gr!fica en el peso acumulado de "#$ da el di!metro de tamaño de grano formación media. #ste tamaño de grano, a menudo referido como d*:, es la base de los procedimientos de selección de tamaño de empaque de grava de arena. a Ta%la 1 proporciona una referencia para el tamaño de la malla contra abertura del tamiz.
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Fig. 1&'and parcela distri%ución del tamaño de an!lisis granulom(trico. "
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Mesa 1
2i es posible, una muestra se debe tomar cada a pies dentro de la formación, o por lo menos en cada cambio de litolog)a. #l tamaño m)nimo de la muestra de la formación necesaria para el análisis granulométrico es de !* cm . Bamizado se puede realizar ya sea en (/medo o en seco. #n el tamizado en seco &la técnica más com/n', la muestra se prepara mediante la eliminación de los finos &es decir, arcillas' y el secado de la muestra en un (orno. 2i es necesario, la muestra se muele con un mortero para asegurar granos individuales se tamiza en lugar de granos conglomerados. La muestra se coloca entonces en el aparato de tamizado que utiliza la vibración mecánica para ayudar a las part)culas en movimiento a través de y sobre a las diversas pantallas de malla. Bamizado en (/medo se utiliza cuando la muestra tiene la formación e9tremadamente pequeños tamaños de grano. #n tamizado en (/medo, el agua se vierte sobre la muestra, mientras tamizado para asegurar que las part)culas no se pegan entre s).
)rava paquete de arena dimensionamiento Da (abido varias técnicas publicadas para la selección de un tamaño de arena de empaque de grava para controlar la producción de arena de formación. #l criterion! dimensionamiento más utilizado proporciona control de arena cuando el tamaño medio de grano de la arena de empaque de grava, =*:, es no más de seis veces más grande que el tamaño de grano mediano de la arena de formación, d*:. #l caso = superior se refiere a la grava, mientras que la ca>a inferior se refiere a la arena de formación. La base de esta relación fue una serie de e9perimentos de flu>o de n/cleo en el que la mitad de la central consistió en empaque de grava arena y la otra mitad era arena de formación. La relación de tamaño medio de grano de la arena de empaque de grava y el tamaño medio de grano de la arena de formación se cambió en un rango de a !: para determinar cuándo se logró un control óptimo arena. #l procedimiento e9perimental consistió en medir la permeabilidad paquete con cada cambio de tamaño de grava y comparándolo con la permeabilidad inicial. 2i la permeabilidad final fue la misma que la permeabilidad inicial, se concluyó que el control eficaz de arena se logró sin efectos adversos de productividad. 2i la permeabilidad final fue menor que la permeabilidad inicial, la arena de formación estaba invadiendo y enc(ufar la arena de empaque de grava. #n esta situación, el control de arena se puede conseguir, pero a e9pensas de la productividad del pozo. Fig. * ilustra los resultados de los e9perimentos de flu>o del n/cleo para una combinación
de grava E arena particular. a el aumento de la permeabilidad de la grava más grande &es decir, en una proporción de grava E arena de uno, la grava es el mismo tamaño que la arena de formación'. #n una relación de tamaño de grava E arena de 4, los granos de arena en la formación de puentes, en lugar de en la estructura de poros de la grava, que es el tamaño correcto de grava que proporciona la más
alta permeabilidad. 2in embargo, como el tamaño de grava se (ace más grande y la relación aumenta, la formación comienza a tender un puente dentro de la estructura de poro de la grava, disminuyendo de ese modo la permeabilidad pacG. #n una proporción de !:F!, la arena de formación se (a movido as) en los poros, disminuyendo sustancialmente la permeabilidad. % medida que la grava se (ace más grande, se produce una reversión porque a(ora la arena de formación se puede mover tanto (acia ya través de la estructura porosa de la grava. % relaciones de más de !*, la arena de formación puede fluir a través de la grava con facilidad.
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Fig. *&+fecto de la ración de grava&arena en la permea%ilidad de control de arena. "
#n la práctica, el tamaño adecuado de empaque de grava arena se selecciona multiplicando el tamaño medio de la arena de formación de 0 a + para alcanzar un rango de tamaño de arena de empaque de grava, en el que el promedio es de seis veces más grande que el tamaño medio de grano de la arena de formación. Por lo tanto, el empaque de grava está diseñado para controlar el material de soporte de cargaC no se intenta controlar multas de formación que constituyen menos de a H de la formación. #ste rango calculado el tamaño de la arena de empaque de grava se compara con las calidades comerciales disponibles de empaque de grava arena. 2eleccione la arena de empaque de grava disponible que coincida con el rango calculado el tamaño de empaque de grava. #n el caso de que el rango calculado el tamaño de la arena de empaque de grava se encuentra entre los rangos de tamaño de arena disponible en el mercado de empaque de grava, seleccione la más pequeña de arena de empaque de grava. a Ta%la * contiene información sobre los tamaños de arena grava@pacG disponibles en el mercado.
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Ta%la *
Benga en cuenta que esta técnica se basa /nicamente en el tamaño de grano medio de la arena de formación sin consideración dada a la gama de diámetros de grano de arena o grado de clasificación presentes en la formación. #l análisis del gráfico de tamiz, se discutió anteriormente, se puede utilizar para obtener el grado de clasificación en una muestra de la formación particular. % casi vertical análisis granulométrico trama representa una buena clasificación &la mayor parte de la arena de formación está en un rango de tamaño muy estrec(a' vs. una parcela altamente inclinada, lo que indica la clasificación más pobre como se ilustra por las curvas I%I y I=I, respectivamente, en la figura . 1. ,n factor o coeficiente de uniformidad de clasificación- se puede calcular como
.................... &!' dónde •
C μ J clasificación factor o coeficiente de uniformidad,
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d 0: J tamaño del grano a nivel acumulado del 0:H a partir del análisis de tamiz
trama, •
d 8: J tamaño del grano a nivel acumulado del 8:H a partir del análisis de tamiz
trama. 2i C mu es menor que , la arena se considera bien ordenadas &uniforme'C del al *, es no uniforme, y si es mayor que *, es altamente no uniforme.
)rava paquete de arena La productividad de un pozo de grava llena depende de la permeabilidad de la arena de empaque de grava y la forma en que se coloca. Para garantizar la má9ima productividad as), uno debe utilizar alta calidad de empaque de grava arena. %P$ RP *+, Pruebas arena utilizada en la grava operaciones de embala>e, establece especificaciones r)gidas para propiedades aceptables de arenas utilizadas para el empaque de grava. #stas especificaciones se centran en asegurar la permeabilidad má9ima y la longevidad de la arena ba>o condiciones de producción y de tratamiento bien t)picos. Las especificaciones definen los estándares m)nimos aceptables paraF •
#l tamaño y la forma de los granos
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$mporte de las multas y las impurezas
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Kcido solubilidad
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7esistencia al aplastamiento
2ólo unas pocas arenas de origen natural son capaces de cumplir con las especificaciones de la %P$ sin procesamiento e9cesivo. #stas arenas se caracterizan por su alto contenido de cuarzo y consistencia en el tamaño de grano. a Ta%la da la permeabilidad de los tamaños de arena grava@pacG com/n conforme a %P$ RP 58 especificaciones &datos de 2parlin, 3urley, y
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Ta%la
Una vez que el análisis granulométrico se (a realizado y se representa, el resto del dimensionamiento de empaque de grava puede realizarse gráficamente. #l tamaño de la arena de empaque de grava se determina multiplicando el tamaño medio de grano formación por 4. #ste valor es el tamaño medio de grano de grava. e, primera edición. !8+4. as(ington, =ecución de grava@PacG 1peraciones para una má9ima productividad. O Pet Bec(nol 8 &!:'F !*8@!44. 2P#@*6:8@P%. DttpFEEd9.doi.orgE!:.!!+E*6:8@P%
4. N ores pacGs de grava. 1il orld &diciembre'F 6.
4apeles nota%les en One4etro Utilice esta sección para listar papeles en 1nePetro que un lector que quiera aprender más definitivamente debe leer
+nlaces e5ternos Utilice esta sección para proporcionar enlaces a material relevante en los sitios Reb que no sean PetroiGi y 1nePetro
6er tam%i(n 3rava equipos moc(ila y (erramientas Bécnicas de colocación de la grava Liners ranurados y pantallas de alambre envuelto #nvase perforaciones con grava Preparación Queno para el empaque de grava Pozo abierto el empaque de grava Distoria de empaques de grava Bécnicas de control de 2and DP#F 2andS
Categor7a
.!.* 3rava diseño del envase y evaluación
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T7
GRAVEL PACK
A sand-control method used to prevent production of formation sand. In gravel pac operations! a steel screen is placed in the "ell#ore and the surrounding annulus paced "ith prepared gravel of a speci$c si%e designed to prevent the passage of formation sand. &he primar' o#(ective is to sta#ili%e the formation "hile causing minimal impairment to "ell productivit'. EMPAQUE DE GRAVA
Para aumentar la productividad y reducir los costos y la comple>idad, los pozos (orizontales se terminan con frecuencia sin tuber)a de revestimiento frente a las zonas de interés. 8a muc9o inter(s en el uso del empaque grava de largos intervalos para esta%ili:ar los po:os- lo cual solucionar7a los pro%lemas de arena- como la erosión.
La producción de granos de arena part7culas finas como las arcillas son un gran pro%lema, por tal razón, las instalaciones de terminaciones para controlar la producción de arena sin
#?P%U# =# 37%;% &!' sacrificar la productividad, el control de flu>o y las reservas recuperables, son costosas. Los operadores necesitan medidas confiables para el control de la producción de arena, implementadas correctamente desde el primer momento, especialmente para los tramos 9ori:ontales terminados a po:o a%ierto frente a formaciones de alta permea%ilidad.
La producción de arena depende de la resistencia de las rocas, de los esfuerzos en sitio, de los fluidos producidos y de los cambios en las tasas de flu>o respecto de la ca)da de presión, todos estos cambios contribuyen a la producción de arena. os operadores usan t(cnicas para reducir al m7nimo la cantidad de arena en los fluidos producidos.
#ntre los métodos de control de producción de arena se incluyen la limitación del flu>o del pozo a velocidades inferiores a las del comienzo de la producción de arena. El fracturamiento combinado con empaque grava cabina fracturas hidráulicas cortas y anchas, o de longitud limitada.
7estringir la producción, si bien resultaba positivo en el pasado, influye en forma negativa en la rentabilidad del pozo y no es posible en la econom)a actual, especialmente en los pozos de alto costo y altas tasas de producción. a consolidación en sitio %loquea los granos de arena en lugar mediante la inección de resinas y catalizadores en las formaciones, generalmente a través de disparos en el revestimiento. +l +mpaque grava coloca gr!nulos- o grava- alrededor de filtros de gravametalicosdentro de los po:os a%iertos o entu%ados con disparos. La “Grava” es una arena natural redonda y limpia o material sintético lo suficientemente pequeño como para
e9cluir los granos y algunas part)culas finas de los fluidos producidos, pero lo suficientemente grande para mantenerse en su lugar mediante los filtros de grava. 'e %om%ea una lec9ada de fluido de transporte grava en los disparos.
La grava se deposita a medida que el fluido de transporte se pierda en las formaciones o circula de regreso a la superficie a través de los filtros de grava. #n consecuencia, (ay una tendencia entre los operadores en utilizar el empaque grava para proteger los filtros de grava lograr me;ores terminaciones de po:os. 'in em%argo, las operaciones estándar de perforación y empaque de grava
#?P%U# =# 37%;% &' pueden atrapar todo y residuos de fluidos de transporte entre la grava y las formaciones, o dentro del empaque de grava, dañando las permea%ilidades del acimiento del empaque. #l daño inducido por las terminaciones produce una ca)da de presión para la iniciación del flu>o y una menor productividad después del empaque grava. El control de la produccin de arena, los disparos selectivos u orientados evita las !onas débiles y minimi!an la produccin de arena C la tuber)a de revestimiento cementada ofrece
un positivo aislamiento de las formaciones. #l empaque de grava en los pozos entubados permite el control de la producción de arena en formaciones laminadas, arenas de menor calidad o pozos verticales marginalmente económicos. +l fracturamiento com%inado con empaque de grava combina la estimulacin y el control de la produccin de arena en
espesores apilados o yacimientos con granos bien clasificados y de ba>a transmisibilidad. #n pozos abiertos, los tubos filtro controlan la arena en formaciones
