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Reparaciones Menores y

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APAREJO DE PRODUCCION

Disparos de Producción

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Guía de Diseño para Disparos de Producción CONTENIDO 1. OBJETIVO 2. INTRODUCCIÓN 3. EXPLOSIVOS a. Tipos y características

4. FACTORES QUE AFECTAN AFECTAN LA PRODUCTIVIDAD DEL POZO a. Factores Geométricos del disparo b. Presión diferencial al momento del disparo c. Tipo de pistolas y cargas d. Daño generado por el disparo e. Daño causado por el fluido de la perforación perforación f. Daño causado por el fluido de la Terminación

5. METODOLOGÍA DE SELECCIÓN a. Planeación

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 Useful  Not useful b. Información necesaria para el diseño del disparo

c. Selección del sistema óptimo

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1. OBJETIVO

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Desarrollar una guía práctica para diseñar el sistema de disparos mas apropiado para una terminación de pozo, misma que incluya los aspectos más importantes tales como las condiciones previas y durante el disparo, así como los factores que afectan el índice de productividad. Queda fuera del alcance de esta guía mostrar información que puede ser encontrada fácilmente en catálogos e información técnica que proporcionan las compañías de servicio tales como: Tipos de pistolas, cargas, tamaños, diámetros, especificaciones técnicas, certificados API de desempeño, etc.

2. INTRODUCCIÓN La culminación de los trabajos en un pozo para obtener producción de hidrocarburos es la operación de disparos, la cual consiste en perforar la tubería de revestimiento, cemento y formación para establecer comunicación entre el pozo y los fluidos del yacimiento. La correcta selección del sistema de disparos es de importancia relevante ya que de esto dependerá la productividad del pozo y la disminución de intervenciones adicionales que implican altos costos. En la actualidad, la tecnología en la construcción de cargas y sistemas de disparos ha evolucionado rápidamente, y es

relacionado directamente con el desempe del explosivo. Debido a su enorme relación Energía - Pe se prefieren los explosivos sobre otra fue de energía. Los explosivos actú rápidamente, son confiables y pueden almacenados por largos periodos de tiem Además, se manejan con segurid tomando las precauciones debidas.

a.-Tipos y Características.Los explosivos de acuerdo a su velocidad reacción pueden clasificarse en ALTOS BAJOS. Explosivos Bajos Vel. de reacción 3301500 m/s Sensibles al calor (iniciados por flama o chispa)

Explosivos Altos Velocidad de reacción > 1500 m/s m/ Iniciados por calor o percusión

Los explosivos altos que se usan m comúnmente en la perforación de tuber son: Azida de plomo, Tacot, RDX, HM HNS, HTX y PYX. La Azida de plomo y el Tacot se usan en estopines eléctricos. El RDX, HMX, HTX y PYX se usan en los cordon detonantes, fulminantes y cargas.

Sensitividad. Sign up toes vote on this title de la ener La sensitividad una medida Useful opotencia Not useful requerida p mínima,presión iniciar un explosivo y nos refleja la facilid con la que puede iniciarse.

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Disparos de P

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Los explosivos usados en los disparos deben tener una alta estabilidad para que puedan ser almacenados por un tiempo razonable y que puedan operar efectivamente después de exponerse a las temperaturas del pozo. La gráfica de la figura 1 ilustra la estabilidad de algunos explosivos en función de la temperatura y el tiempo. TIEMPO (Horas)

TEMPERATURA

PYX

HNS & HTX

HMX

RDX

pueden ser evaluados usando la R de Productividad. RP =

Producciónde una zona entubada

Producciónde la misma zona en aguje

Los principales factores que afe productividad del pozo son:

a. Factores geométricos del dis b. Presión diferencial al mome disparo c. Tipo de pistolas y cargas d. Daño generado por el disparo e. Daño causado por el fluid perforación f. Daño causado por el fluid terminación

Como se puede observar, los primeros factores que afect productividad pueden ser man durante el diseño del disparo. Por You're Reading a Preview con el análisis de las condiciones de Unlock full access with a free la trial. selección del sistema de adecuado, se obtendrá la del pozo. Download With Freeproducción Trial

a. Factores Geométricos del disparo Esta carta es solo para propósitos de re ferencia.Se recomienda consultar con la compañía de servicios para el uso de un explosivo e n particular

Fig. 1.- Estabilidad de los explosivos

4. FACTORES QUE AFECTAN PRODUCTIVIDAD DE UN POZO

LA

La geometría de los agujeros hechos cargas explosivas en la formación en la Relación de Productividad del  Sign up to vote on this title está definida por los Factores Geom Estos determinan la eficiencia del  Useful  Not useful un pozo disparado y son:

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Diámet ro de la Zona dañada

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Diámetro del pozo

± 45º

Diámet ro de la Zona compactada Diámetr o de la Perforación

6"

6"

6"

6"

12 "

12 "

180

24 0

30 0

0 60 GRADOS

12 0

P a t ró n d e A g u j e r o s

Espaciamiento de los agujeros (Depende de la densidad cargas)

1 80

0

60

1 20

180 2 40 GRADOS

3 00

P at r ó n d e A g u j e r o s

Fig. 5.- Patrón de agujeros para pistolas fase +/-4

Longitud del disparo

Efecto de la Penetración y Densidad d carga en la RP Angulo de f ase =

Como puede apreciarse en la gráfica de figura 6, el efecto de la penetración y Fig. 2.- Factores geométricos del sistema de You're Reading a Preview densidad de cargas es muy pronunciado e disparos las primeras pulgadas de penetració Unlock full access with a free trial. Arriba de 6 pulgadas la tendencia es men Fase y Patrón de agujeros pero es evidente la importancia de penetración Download With Free Trial para mejorar la relación productividad 0° 60° 6"

6"

6"

6"

12"

12"

0

60

120

180 GRADOS

240

Patrón de Agujeros

300

360

0

60

120

180 GRADOS

240

300

360

Patrón de Agujeros

Fig. 3.- Patrón de agujeros para pistolas fase 0° y 60°

La densidad de cargas influye también en relación de Productividad (RP) observan que para una densidad de 3 cargas/m necesaria de 16pulgad Signuna up topenetración vote on this title para obtener una RP de 1.0 mientras qu Useful  Not useful  densidad para una de 13 c/m se necesit solo 6 pulgadas.

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Disparos de P

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R E L 1.2 A C I 1.1 O N

b. Presión diferencial al mome disparo.

PRIMEROS ESTUDIOS13 C/M - 90 FASE 26 C/ M 13 C/ M

El modo en que el pozo es terminad una gran influencia en su productivid

6 C/M

D 1.0 E

Existen dos técnicas que pueden a durante la ejecución de los disparos:

3 C/ M

P 0.9 R O D 0.8 U C T 0.7 I V I D 0 A D

o

Fase 90 diametro 0.5 sin zona dañada

Sobre –balance • Phidrostát ica > Pformación

3

6

9

12

15

18

21

PROFUNDIDAD DE PENETRACION ( PULG. )

Bajo - balance • Phidrostát ica < Pformación

Fig. 6.- Efecto de la penetración y densidad en la RP

Efecto de la Fase en la RP

La fase angular entre perforaciones sucesivas es un factor importante. La figura 7 muestra una reducción de un 10 - 12 % en la RP para sistemas de 0° y 90° con una misma penetración.

El objetivo de una term sobrebalanceada es fracturar la fo al momento del disparo, sin embar presión no es alcanzada despu disparo y antes de que fluya el p forman tapones con los residuos cargas.

You're Reading a Preview

Suponiendo que se use un sistema de 0° de Unlock full access with a free trial. fase, con una penetración de 6 pulgadas, se obtiene una RP de 0.9 de la gráfica, mientras que para un sistema Download de 90° seWith Free Trial Cemento obtiene una RP de 1.02; esto representa Casing una diferencia del 11% en la RP. R 1.5 E L A 1.4 C I O 1.3 N D

1.2

Zona dañada por el lodo Formación Virgen Residuos de la carga

Terminación So Antes d Zona de baja permeabilidad Compactada Aun existe parte de la zona con baja permeabilidad

Terminación So Despues d

Perforación parcialmente tapada por los residuos de la carga


 Fase O 120 O 180

O

90

Useful

 Not useful



Terminación B Ideal despue

Zona de baja permeabilidad y res la carga expulsado por el brote de de formación.

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Cuando se tiene una terminación diferencial bajo-balanceada, los residuos de las cargas y la zona comprimida podrían ser expulsados por la acción del brote de fluido de terminación. Disparar el pozo con una presión diferencial a favor de la formación es recomendable para obtener la limpieza de los agujeros. Sin embargo, usar presiones diferenciales muy altas es inadecuado ya que arriba de cierto valor no se obtiene ninguna mejora en el proceso de limpiado. Una presión diferencial excesiva puede provocar arenamiento o aporte de finos de formación que impedirán el flujo a través de la perforación, o un colapso de la TR. Debido a lo antes mencionado, para calcular la presión diferencial a establecer durante el disparo se deberán considerar los factores siguientes:

sónico en las lutitas limpias adyacentes a zona productora.

Una formación consolidada tiene los gran de arena suficientemente cementados compactados para permanecer intacto Estos granos no fluirán, aún si se tiene u flujo turbulento en los espacios de los poro

Una arena se considera consolidada tienen lutitas adyacentes (arriba y/o aba compactas con tiempos de tránsito ∆t ≤ µSeg/pie obtenido de un registro sónico. se tiene un registro de densidad, las aren se consideran consolidadas si la densid volumétrica ρb ≥ 2.4 grs/cm3 en las lutit limpias adyacentes.

Una formación No-consolidada es u arena pobremente cementada compactada de tal manera que los gran pueden fluir al haber movimiento de fluid a través de la formación.

You're Reading a Preview

Grado de consolidación de la formación Unlock full access with a free trial. Lutita Lutita Permeabilidad de la formación Fluido en los poros Arena Arena consolidada No-consolidada Presión de colapso de las tuberías y Download With Free Trial Lutita Lutita equipo • Grado de invasión del fluido de Lecturas de registros en Lutita: Tiempo de tránsito: Tiempo de tránsito: perforación T < 100 Segundos / pie T > 100 Segundos / pie • Tipo de cemento • • • •

∆

La magnitud de la presión diferencial negativa dependerá básicamente de dos factores:

µ

∆

µ

Densidad volumétrica:

Densidad volumétrica:

ρ b > 2 . 4 g r a mo s / c m 3

ρ b < 2.4 gramos / cm3




 Useful  Not useful Fig. 9.- Respuesta de los registros sónico y densidad en arenas

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Disparos de P

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determinar su compactación, sería necesario hacer correcciones por tipo de hidrocarburo, densidad de los granos de arena, porosidad de la zona, saturación de agua, etc., muchos de estos datos no están disponibles y deben ser supuestos, por lo que es posible tener un resultado erróneo.

sobrecarga menos 1.7 ve resistencia compresiva. Esto que la presión bajobalanceada es la presión de formación m presión de poro mínima.

Formación consolidada.-

σ z < 1.7 ∗ Rc

Si la formación es consolidada, se deberá encontrar un punto medio entre una presión bajo-balanceada mínima y una máxima: 1. Determinación de la presión bajobalanceada máxima ( ∆Pmax). Hay dos maneras de encontrar la presión diferencial máxima:

σ z = σ sob − Pp

Pp min =

σ sob − 1.7 ∗ Rc

∆ P max = Pf − Pp min

2. Determinación de la bajobalanceada mínima ( ∆Pmín)

a) Ya que la formación está consolidada, el En base a estudios estadísticos flujo de arena no es problema por lo que llegado a establecer un rango de es posible disparar con la mayor presión mínimos para yacimientos de arena diferencial que pueda ser soportada por valores se encuentran en la tabla el elemento o accesorio del pozo que You're Reading a Preview figura 10, como se observa en esta tenga el menor rango de presión: Límite valor de ∆P depende de 2 facto de presión de colapso del casing o Unlock full access with a free trial. permeabilidad de la formación y e tubería, presión diferencial en el contenido (Aceite o gas). empacador u otro accesorio. Para el Download caso de casing o tubería nueva, el límiteWith Free Trial de presión será de un 80% de su Arena con aceite: presión de colapso para tener un factor de seguridad de un 20%.. Para sartas 3500 usadas, el factor de seguridad deberá P min = 0.37 ∆ ser mayor de acuerdo a sus K  condiciones. La mayoría de los Sign up to vote on this title empacadores recuperables y Arena con gas:  Useful  Not useful herramientas de fondo tienen un límite seguro de presión diferencial de 5,000 2500 psi. ∆ P min

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a) Si los registros indican una invasión somera y/o se usó cemento con baja pérdida de agua, ∆P estará entre ∆Pmín y el punto medio. b) Si los registros indican una invasión de media a profunda y/o se usó cemento de media a alta pérdida de agua, ∆P estará entre el punto medio y ∆Pmáx. Si la presión diferencial calculada ( ∆P) está fuera de los rangos mostrados en la tabla 10, ajustar el valor de la presión al mínimo o máximo. Una vez que se obtiene la presión diferencial requerida para efectuar el disparo, se calcula la presión hidrostática a la profundidad del intervalo productor al momento del disparo.

base al lodo de perforación usado pa controlar la zona de interés suponiendo : Pf ≤ Phl

(11)

Phl = 1.4228 ∗ Dv ∗ ρ l

(12)

En la tabla de la figura 10 se observa qu para zonas de baja permeabilidad requieren presiones diferenciales mas alt para forzar a los fluidos a través de l poros. De igual forma, en una zona de g debido a que éste tiene una may compresibilidad no se expande t fácilmente como el aceite después de s comprimido durante la perforación. Arenas no consolidada.-

Las graficas de las figuras 11 y 1 relacionan la máxima presión diferencial c el tiempo de tránsito ∆t o la densidad ρ La densidad requerida para generar la lasa Preview lutitas adyacentes para arenas n You're Reading presión hidrostática de la ecuación (8) es consolidadas. Si se cuenta con una buen calculada como sigue: Unlock full access medida with a free de trial.la resistencia compresiva de formación, es posible determinar la ∆Pm para no-consolidadas esto Download With Freeformaciones Trial Ph empleando el mismo procedimiento que ρ b = (9) utiliza para arenas consolidadas, el cu 1.4228 ∗ Dv consiste en restar la presión de poro mínim para generar movimiento de arena, de presión de la formación. Ver ejemplos 1 y 2 en Apéndice  1 Sign up to title la resistenc Sin embargo, si vote no on sethis tiene Not useful el siguien  Useful compresiva de laformación, procedimiento puede ser empleado. (8)

Ph = Pf − ∆ P

FLUIDO

PERMEABILIDAD

ACEITE

GAS

P R E S I O N D I F E R E N C IA L A F A V O R D E L A F O R M A C I O N P S I

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∆ P max = 2900 ρ b − 4700 ( psi )

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(16)

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2. Escoja la ∆Pmín. Usando la permeabilidad de la formación, determine la ∆Pmín mediante las ecuaciones 5 y 6 para zonas de aceite y gas respectivamente.

Para el caso de formaciones de carb no se dispone de un estudio es riguroso ni de experimentos de lab En algunos países como Venezuela trabajado con rangos de pr diferenciales entre 1,500 y 3.500 que se presenten problemas de derr

En México se han efectuado traba pistolas bajadas con tubería (DB resultados diferentes. La presión dif aplicada al momento del disparo ha ( ∆ Pmáx + ∆ Pmin) en general entre 1,000 y 5,000 ∆ Pmed = embargo existen casos en los que 2 tenido problemas de derrumbe a 170 presiones muy diferentes (7000 ps t Arena con aceite = 3,600 - 20 160 caso y 1000 psi en otro). Arena con gas = 4,750 - 25 t En ambos pozos la formación dispar 150 caliza tipo mudstone con mu 140 porosidad. Debido a lo ante 130 recomendable realizar un estud profundo cuando se determine la 120 aplicable., en donde ∆Pmáx es la di 110 You're Reading a Preview entre la presión de formación y la 100 hidrostática mínima para evitar el de 0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 Unlock full access with a free trial.

3. Determine la presión del punto medio . Siga el mismo procedimiento establecido para arenas consolidadas.

s e i p / s o d n u g e s ro c i m e t n e c a y d a a t ti u l e d T

∆

∆

A R E N A S C O N A C E I T E

A R E N A S C O N G A S

Presión bajo balanceada máxima para arenas no consolidadas

Aplicación del registro Sónico

Fig. 11.- Gráfico para determinar la presión Download With Free Trial diferencial máxima en arenas no-consolidadas con el Mediante registro sónico e t n e c a y d a a t i t u l e d a c i r t é m u

Arena con aceite = 2,340 RHO- 4,000 psi Arena con gas = 2,900 RHO - 4,700psi

1.80 1.90 2.00 2.10

A r e n a c o n

A r e n a c o n g a s

la aplicación de un registro digital ó dipolar es posible obte producto (WBS ó WS) para eva características mecánicas de la for Este registro en combinación con  densidad y onrayos Sign up to vote this title gamma determinar los esfuerzos reales  Useful  Not useful resistencia o dureza de las form perforadas. Un dato obtenido es la hidrostática mínima Ph(mín) para

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a) Si ∆Pmáx, obtenida del producto WBS (Well Bore Stability) o similar es mayor de 1,000 psi se tomará: Para gas Ph = Pf − (∆ Pmáx ∗ 0.8)

(18)

Para aceite Ph = Pf − (∆ Pmáx ∗ 0.6)

(19)

b) Si ∆Pmáx , obtenida del producto WBS o similar es menor de 1,000 psi se tomará: para gas Ph = Pf − (∆ Pmáx ∗ 0.6)

(20)

ser aplicable a formaciones de arenas carbonatos. La aplicación de esta gráfica es directa, p ejemplo si se desea determinar la presi diferencial mínima adecuada para efectu un disparo de una formación de carbona con 300 md de permeabilidad, de la gráfi de King. eje de las Y's trazamos una rec horizontal hasta interceptar la lín principal. Se baja una recta para encontr el valor de presión diferencial en el eje las X's. Para este caso el valor diferencial es: ∆ P min = 300 psi

Usar ∆P de 400 - 500 psi

para aceite

D a t o s d e Ki n g p a r a p o z o s d e a c e i t e

Ph = Pf − (∆ Pmáx ∗ 0.4)

(21)

∆ P = Pf − Ph

(22)

1,000

P e r 10 0 m e a 10 b You're Reading ai Preview l Unlock full access withi a free1trial. d a 0. 1 d Download With Free Trial

Una vez que se obtiene la presión hidrostática al momento del disparo, se calcula la densidad del fluido de control requerido para obtener dicha presión por medio de la ecuación (9) Ver ejemplo 3 en Apéndice 1 La cantidad o magnitud de la presión diferencial necesaria para obtener una mayor productividad y, al mismo tiempo, evitar la falla mecánica de la formación es crítica para el éxito del disparo. En algunos casos, la correcta aplicación de esta presión de desbalance elimina la necesidad de

(mD)

0.01

100

Desbalance inadecuado Desbalance adecuado

1,000

P r e s ió n b a j o b a l a n c e a d a

 Sign to vote this title Fig 13up Efecto de on la permeabilidad en la presión ba o balanceada  Useful  Not useful

Por otro lado si se desea determinar presión diferencial mínima adecuada pa

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c. Tipo de pistolas y cargas

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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.

Semidesechable: Este sistema es s desechable con la ventaja de cantidad de residuos dejados en el menor, ya que se recupera el portac

La figura 15 ilustra los diferentes s mencionados:

c1.-Pistolas bajadas con cable.- El sistema de Disparo Bajado con Cable (DBC) puede usarse antes de introducir la tubería de producción, o después de introducir la TP. La ventaja de efectuar el disparo previo a la introducción del aparejo es que se pueden emplear pistolas de diámetro mas grande, generando un disparo mas profundo. Los componentes explosivos son montados en un portacargas el cuál puede ser un tubo, una lamina ó un alambre. Los portacargas se clasifican en : You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial. a. Recuperables (no expuestas) b. Semidesechables (expuestas) c. Desechables(expuestas) Download With Free Trial

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 cuál lo hace mas adecuado para ambientes hostiles.

Scallop

Spiral Shogun

Enerjet Desinteg

Fig. 15.- Sistemas de disparos Sign up to vote on this title



c2.-Pistolas Bajadas con tubería Not useful  Usefulde  Disparo Bajado con sistema (DBT), la pistola es bajada al inter interés con tubería de trabajo. A di

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generar una penetración adecuada del disparo Casing Carcaza

Cemento

Arenisca Berea ANTESDEL DISPARO

Liner Primer

Explosivo principal Jet DURANTELA PERFORACION Arenisca comprimida

Explosión Arenisca sin daño DESPUESDEL DISPARO ANTESDE FLUIR

PERFORACION SUCIA (TAPONADA) Residuos

DESPUESDE FLUIR

PERFORACION LIMPIA Zona comprimida

DAÑO A LA FORMACION DEBIDO AL PROCESO DE PERFORACION

Fig. 16.- Daño a la formación por el disparo

d.- Daño generado por el disparo

Existe la tendencia de usar lodos q cumplan con el propósito inmediato d perforar segura y económicamente un poz pero no siempre se piensa en los efect del fluido sobre la productividad del pozo

El enjarre puede resolver el problema de invasión del filtrado pero si no es removid completamente antes de depositar cemento en el espacio anular, las partícul sólidas pueden ser arrastradas dentro d agujero abierto por el jet del dispar aunque se use un fluido supuestamen limpio de terminación. f.-Daño causado por el fluido de terminación.

El fluido de terminación es de primord importancia para obtener óptim resultados.

You're Reading Preview Siaexiste algún material extraño en el fluid

puede ser empujado dentro de perforación por el Jet ó un peque taponamiento sería el resultado.

Unlock full access with a free trial.

El proceso de perforación de formaciones permeables y porosas con las cargas Download With Free Trial moldeadas crea una "película" que se El Jet de la carga genera gases de a opone al flujo en el agujero. El jet penetra presión asociadas con la explosión, h la formación a alta velocidad, desplazando indicios reales de que el fluido alrededor d radialmente el material de formación, la carga es separado durante el disparo creándose una zona compactada alrededor cuando la burbuja de gas se contrae  del agujero y reduciendo la permeabilidad enfriarse, delthisfluido Signelupfrente to vote on title es lanzad original. dentro de la perforació Useful  Not useful  Momentáneamente se crea una condici Para disminuir el efecto pelicular deberá de sobre-balance con fuerzas de impacto incrementarse la penetración para librar la si el fluido no es completamente limpio, l

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5. METODOLOGÍA DE SELECCIÓN

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a.- Planeación Frecuentemente cuando se piensa en disparar un pozo solo se presta atención a la pistola. Sin embargo, para obtener el resultado mas eficiente del disparo, se requiere del diseño y aplicación de un programa completo de disparo.

Natural Control de arena Estimulación El orden de importancia de los

geométricos del sistema de disp

diferente para cada caso. Terminación Natural.-

Los resultados de las pruebas API pueden servir de base para una comparación general del desempeño de las cargas, pero ésta solo será válida bajo las mismas condiciones de prueba. Las condiciones reales en la formación no serán las mismas que existían durante la prueba; las tuberías, fluidos del pozo, tipos de formación y presiones pueden ser muy diferentes. Como resultado, el desempeño de una carga puede variar significativamente del obtenido durante la prueba.

En las terminaciones naturales necesita estimulación o control de a objetivo es incrementar la relac productividad .

El esfuerzo efectivo (presión de sobrecarga menos la presión de poro) también afecta la penetración.

El orden de importancia de los  geométricos enoneste Sign up to vote this tipo title de terminac

El diseñador debe establecer un p de disparo para remover o reducir c impedancia al movimiento del flu yacimiento. Estas restricciones existir en la zona comprimida por el o en la zona dañada durante la perfo La zona dañada es una región que pared del pozo en la cual la formaci You're Reading a Preview haber sido alterada durante la perf En general: Por ejemplo, cuando el fluido de per Unlock full access with a free trial. y el agua del cemento entran − A mayor resistencia a la cedencia menor formación pueden depositar materia diámetro de agujero Download With Freecausar Trial dilatación de la arcilla e precipitación química. Esto red − A mayor resistencia compresiva y tamaño efectivo de los poros disp densidad de los materiales menor para flujo del fluido. penetración −

Al planear un trabajo de perforación de tuberías - formación se debe considerar:



 Not useful 1.Densidad de cargas 2.Penetración 3.Fase

Useful

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proporcional a la sección transversal del agujero hecho por la carga, la probabilidad de arenamiento puede reducirse aumentando el área perforada total. Entre mas grande sean la densidad de cargas y el diámetro del hoyo, mayor será el área perforada. Por lo anterior, el orden de importancia de los factores geométricos en este caso es:

1.Fase 2.Densidad de cargas 3.Diámetro del agujero 4.Penetración

En caso de tener la formación fractura naturalmente, se deberá considerar sistema que aumente la probabilidad d interceptar fracturas, por lo que el orden los factores cambia de la siguiente manera

1.Diámetro de la perforación 2.Densidad de cargas 3.Fase 4.Penetración

1.Penetración 2.Fase 3.Densidad de las cargas 4.Diámetro del agujero

Las características de la formación y l Las operaciones de estimulación incluyen objetivos de la terminación determinan acidificación y fracturamiento hidráulico. El jerarquía de los factores geométricos objetivo es incrementar el tamaño y número sistema de disparo. Las condiciones d de caminos por los que el fluido puede pozo, por otro lado, determinan usualmen moverse de la formación al pozo. Ambas el tamaño y tipo de pistola que pued operaciones requieren de la inyección a la usarse y pueden afectar también el éxito You're Reading Preview de disparo. formación de grandes volúmenes de fluidos la aoperación a altas presiones Unlock full access with a free trial. Las siguientes tablas muestran un resum En las formaciones que requieren de la jerarquización de los factor estimulación, el diámetro y distribución de geométricos. Download With Free Trial los agujeros son importantes. El diseñador debe seleccionar diámetros y densidades FACTORES GEOMETRICOS para controlar la caída de presión a través de las perforaciones para reducir la demanda del equipo de bombeo. Estimulación.-

Diámetro de la Zona dañada Diámetro del pozo

Objetivos de la Terminación

Diámetro de la Zona compactada

Diámetro de la Perforación

Una buena distribución vertical de los agujeros es necesaria para mejorar la extensión vertical del tratamiento. Generalmente una densidad de 13 cargas

Espaciamientode los agujeros (Depende de la densidadcargas)

Parámetro

Control de Natural Estimula Arena No-Consoli- Consolidada Consolida dada. 2

1 o 2

Diámetro de la Perforación

1

3o4

Fase de la Perforación

3

3o4

Densidad de




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Tiros efectiva

 Not useful

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Consideraciones heterogéneas

en

formaciones

El diseño efectivo de disparo considera las heterogeneidades comunes de la formación. La tabla de la fig. 16 muestra la jerarquía de los factores geométricos del sistema de disparo en función de las heterogeneidades de la formación. e

Kz

Ky

Fracturas

Kx

b.-Información necesaria para el dis disparo.

Los siguientes datos deberá considerados para obtener un buen de disparos: Datos • • • • •

de la formación:

Litología Permeabilidad Porosidad Densidad Intervalo a disparar

Kx >> Kz

(a) Anisotropía

Fig. 13.- Jerarquía de los factores geométricos Perforaciones Arena

de poro, resistencia compres

Red Ortogonal de Fracturas

Arcillas

(b) Laminaciones de Arcilla

Matriz

Fluidos esperados y presiones: • Aceite, gas, H2S, etc • Presión de Formación, sob

Condiciones del pozo: • Desviaciones • Lodo de perforación • Diámetro de barrena You're Reading a Preview • Temperatura de fondo

Fracturas

(c) Fracturas Naturales


Estado Mecánico: • Tuberías de revestimiento Download With Free Trial • Cementación La mayoría de las formaciones son • Datos del aparejo anisotrópicas, es decir su Kvert. Es menor Fig. 17.- Tres tipos comunes de heterogeneidades

que su Khoriz.. Esto afecta la relación de productividad. Una manera efectiva de contrarrestar los efectos adversos de la anisotropía es incrementando la densidad de los disparos.

Si se tienen laminaciones de arcilla, es importante Laminaciones

de

arcilla .

Método de terminación: • Natural  • upControl dethis arena Sign to vote on title • Estimulación/Fracturamiento

 Useful  Not useful c.-Selección del sistema óptimo

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III. Determinación de los geométricos en función productividad

factores de la

IV. Determinación de la presión diferencial previa al disparo. I.- Selección del diametro máximo de la pistola y el tipo de sistema.En la primera etapa del diseño de Disparo se consideran las tuberías y accesorios tubulares del pozo, así como el estado de éstos. Otros datos necesarios son los relacionados con las condiciones del pozo como son presión temperatura,..etc..

desempeño de un sistema de disparo com el SPAN o el WEM. Presión y Temperatura del pozo .-

condiciones de presión y temperatu influyen en el tipo de sistema y explosivos seleccionar.

La Presión Hidrostática que debe soport la pistola dependerá de la profundidad y densidad del fluido de terminaci (Ecuación 10). La presión nominal trabajo del sistema de disparo deberá s mayor que la presión hidrostática máxim previa al disparo.

La Temperatura del pozo y el lapso d tiempo de exposición determinan el tipo explosivo que puede ser utilizado (ver figu 1). La temperatura del pozo pue obtenerse de un registro en pozo abier Para el caso de pistolas bajadas con cable, para el intervalo de interés pero debe You're Reading a Preview el diámetro mínimo de la pistola es definido tomarse en cuenta de que al estar el po por el diámetro interno mínimo de las partes la temperatura es menor que Unlock full access entubado with a free trial. que componen el aparejo de producción. del fluido en la formación, por lo tanto Los sistemas no expuestos recuperable sugiere considerar al menos un 10% m entubados a través de TP, tienen la Download With Free Trial que la registrada. característica de que el tubo portacargas sufre una expansión después del disparo; el El tiempo de exposición depende d DImin del aparejo deberá ser tal que sistema de transporte de la pistola. permita la recuperación de la pistola expansionada. Por esto, cada tipo de pistola En general, los sistemas  entubad tiene un dato que es el mínimo pasaje o soportanSign mayor presión y title temperatura q up to vote on this restricción mínima para ese tipo de pistola. los sistemas expuestos.  Useful  Not useful El diámetro interno de la TR define el tamaño mayor de pistola bajada con tubería que se puede usar.

DImin ≥ Pasaje mínimo de la pistola

Desviaciones en el pozo. - El ángulo

desviación del pozo influye también en

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Profundidad interior .- La distancia entre el

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fondo del pozo y el intervalo a disparar se debe considerar cuando se pretende usar un sistema que deje residuos, esto con la finalidad de evitar que las pistolas se atrapen con los los residuos. Cuando se decida usar un sistema DBT y se quiera soltar la pistola después del disparo, se deberá contar con fondo suficiente. II.- Jerarquización geométricos.-

de

los

factores

Como ya se mencionó, la jerarquía de los factores geométricos dependerá principalmente de dos factores: − −

El tipo de terminación Las heterogeneidades de formación

Los datos de la figura 17 se basan caso sin daño de formación y en u abierto de 6" de diámetro. Obsérv una penetración de 6" con 13 dispa metro en fase 90 ° da una RP de sería el flujo equivalente de un pozo de 6" de diámetro. La densidad de d deberá ser efectiva, esto signifi deberá prevenirse el caso de que agujeros hechos por las cargas no por lo que se recomienda consid máxima densidad posible de carg metro. 1.3

Fase 60°

Fase 90°

1.2

Fase 90°

Fase 60°

1.1

Fase 180°

1.0

Esto se resume en la figura 16. En esta a Preview etapa del diseño del disparo You're surgenReading las 0.9 siguientes preguntas:


Fase 0°

¿Cuál es el objetivo de la terminación? ¿Que tipo de heterogeneidadDownload tiene laWith Free Trial formación? 0.7 ¿Cual es la extensión de la zona de daño? ¿La formación es débil? 0.8

0

III.- Determinación de los factores geométricos en función de la productividad.En esta tercera etapa del diseño se determinarán los factores geométricos de

SIN ZONA COMPRIMIDA SIN DANO POR FLUIDO DIAMETRO DE POZO 6" DATOS EXTRAPOLADOS

3

6

9

12

1

Penetración en pulgadas  Sign up to vote on this title Fig.Useful 17.- Relación de productividad en func useful   Not la enetración densidad de dis aro

También es posible observar que c

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profundidad de 8" dentro de la formación, reduciendo la permeabilidad de la zona en un 60%, es decir la permeabilidad de la zona dañada es de un 40% de la original. Otra suposición es que la zona comprimida por el jet de la carga, tiene una reducción de permeabilidad del 80%, es decir la permeabilidad de la zona comprimida es de solo un 20% de la original.

posible, una RP > 1.0, esto se log considerando una penetración de 9" (RP 1.07).

Hasta este punto sabemos que se neces una pistola DBT de 3-3/8", fase 60 densidad ≥ 20 cargas/metro con penetración en la formación ≥ 9". Con est requerimientos consultamos los sistemas

Estas suposiciones son bastante representativas de lo que ocurre en RP. Daño por lodo de 8" con Interpolado Kv/Ko = 0.4 realidad, partiendo de factores de deterioro 1.2 pelicular típicos, medidos en laboratorio Daño en la zona comprimida Kv/Ko = 0.2 sobre testigos de areniscas consolidadas. Si 1.0 en un pozo se dan las condiciones de 0.8 deterioro supuestas y se dispara con presiones en equilibrio o levemente 0.6 sobrebalanceado hacia dentro de la formación, el gasto de producción se reduce 0.4 drásticamente. Por ejemplo, la RP que se Fase 0° obtiene es únicamente de 0.54 con una 0.2 densidad de 13 cargas/metro y 6" de You're penetración. Para obtener una RP de 1.0 Reading a Preview 0 2 4 6 8 10 12 14 16 con 13 cargas/metro se necesita una Unlock full access with a free trial. Penetración en pulgadas penetración de 17", mientras que con 40 Fig. 18.- Influencia de los factores peliculares en l cargas/metro se necesitarían 9.5". de Productividad Download WithRelación Free Trial

De acuerdo con este ejemplo, se concluye que es muy importante usar pistolas con alta densidad y gran penetración, si se quiere disparar una arenisca consolidada sin desbalance de presión y con un gran daño de formación. Eligiendo la presión de desbalance adecuada, se puede llegar a superar el daño y tener una RP mas alta, como se ve en la fig. 17.

disponibles DBT de 3-3/8, fase 60 densidad 20 ó 40 c/m.

La penetración en formación deberá s  API calculada a partir de los datos Sign up to vote on this title función de los siguientes parámetros:  Useful  Not useful 1. Número de TR's y su espesor 2. Material entre las TR's (cemento, fluido

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diferencial bajobalanceada (por medio de la metodología ya descrita) cuyo propósito principal es disminuir o en algunos casos eliminar el daño causado por el lodo de perforación y el disparo.

indica, es solo una guía y el deberá utilizar su criterio para un c especial.

d.- Software de diseño. Para diseñar las terminaciones con disparos se pueden usar programas tales como el WEM (Well Evaluation Model) a través del cual es posible calcular el desempeño de las cargas en el fondo, cálculos del flujo (análisis nodal), análisis de sensitividad, con el que se pueden determinar de manera rápida diferentes curvas de IPR (Inflow Performance Realtionship) cambiando uno o varios parámetros, etc., todo esto tomando en cuenta todos los parámetros que intervienen en un diseño. (datos de formación, tipo de terminación, estado mecánico del pozo, presiones, tipos de cargas, etc.). You're Reading a Preview Dichos cálculos requieren la aplicación de un gran número de ecuacionesUnlock complejas full access with a free trial. que de resolverse de manera manual ocuparían un consumo de tiempo Download With Free Trial considerable. Aquí no se describirá de manera detallada el contenido y el funcionamiento de dicho software, ya que el uso de estos programas requiere de una capacitación específica que se sale del alcance de esta guía.




IMPORTANTE.- En la actualidad la tecnología en el diseño de disparos esta

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Apéndice 1 a. Ejemplos b. Nomenclatura c. Diagrama de flujo para calcular la presión diferencial en arenas a.-Ejemplos diferencial:

de

calculo

de

presión

Ejemplo 1.- Se desea perforar un intervalo en arenas de 2500 a 2506 metros con una permeabilidad de 500 md. Los registros sónico y densidad en el intervalo dan una medida de ∆t de 70 µ segs. y ρ b de 2.5 gr/cc., el análisis de los registros indica una invasión somera. El fluido que se espera producir es gas y la presión del yacimiento de 4,000 psi. La profundidad interior del pozo es de 2520 metros ¿Cuál debe ser la presión diferencial previa al disparo y como se lograría si el fluido de terminación es agua?

∆ Pmed =

∆ Pmáx + ∆ P min

2 ∆ Pmed = 2434 psi ∆P

=

869 + 4,000 2

deberá estar entre ∆Pmin y ∆Pmed. :

869 < ∆ P < 2,434 psi , ∆ P = 1,000 psi

La altura de la columna de fluido de cont (agua) para obtener una diferencial 1,000 psi, considerando que la presión de formación es de 4,000 psi deberá ser que se obtenga una hidrostática de 3,00 psi (Pf - Ph). De la fórmula (10) despejando Prof. se obtiene: Dv =

Dv =

Ph 1.4228 ∗ ρ f 3000 1.4228 ∗ 1

= 2,109 metros

You're a) De acuerdo a la tabla de la figura 10 Reading a Preview La altura de la columna de fluido de cont considerando una formación de alta Unlock full access with a free trial. debe ser de 2,109 metros, esto significa qu permeabilidad (>100 md) productora de el nivel de fluido en el pozo deberá estar a gas, la presión diferencial deberá estar Download With Free Trial = 411 metros. 2520 - 2,109 entre 1,000 y 2,000 psi

b) De acuerdo a la respuesta de los registros la formación es consolidada. c) Para una arena con gas se usará la ec.(6) ∆ P min =

2,500 K 0.17

=

2,500 500

0.17

= 869 psi

Ejemplo 2.- Calcular la columna de fluido d terminación (agua salada ρ f = 1.1 grs./cc) se desea disparar un intervalo de aren (2400 - 2420) que tiene una permeabilida  de 200 Sign md,up productora to vote on thisde titleaceite. En perforaciónUseful de ese intervalo se usó lodo   Not useful perforación con una densidad de 1.2 grs./c , la resistencia compresiva de la formació es de 2,000 psi.y la presión de sobrecarg

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Disparos de P

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∆ P min =

3500 K 0.37

=

3500 200 0.37

= 493 psi Dv =

c) La ∆Pmax se determinará de acuerdo a la resistencia compresiva de la formación: ∆ P max = Pf − Pp (min) sob − 1.7 Rc En donde: Pp (min) = σ

La presión de formación se calcula en base al lodo de perforación utilizado para perforar ese intervalo: Phl = 1.4228 ∗ Dv ∗ ρ b

= 1.4228 ∗ 2420 ∗ 1.2 = 4,130 psi Pf ≤ Phl ; Pf ≈ 4,000 psi

3500 1.4228 ∗ 1.1

= 2,236 me

La altura de la columna de fluido de debe ser de 2,236 metros, ésto signi el nivel de fluido en el pozo deberá 2420 - 2,236 = 184 metros.

Ejemplo 3.-Se pretende disparar u productor de aceite en el intervalo a 6115 metros con pistolas TCP 3 lodo utilizado para perforar esa zona 1.7 gr./cc. El análisis del producto revela un mínimo peso seguro de lo evitar el derrumbe en el intervalo gr./cc y un peso máximo para fracturar la formación de 2.6 gr./cc es la magnitud de la presión dif recomendada previa al disparo?

La presión de poro es de:

La presión hidrostática mínima para derrumbe es de: You're Reading a Preview

Pp min = σ sob − 1.7 Rc

Phtrial. (min) Unlock full access with a free

= 6,000 − 1.7 ∗ 2,000 = 2,600 psi

Ph (min) = 1.422 ∗ 6,115 ∗ 1.13 = 9, Download With Free Trial

∆ Pmáx = Pf − Pp min

La presión hidrostática generada po de perforación fué de:

= 4,000 − 2,600 = 1,400 psi

d) Ya que la invasión es somera, la ∆P deberá estar entre el punto medio y la ∆ Pmin ∆ Pmed =

∆ Pmáx + ∆ P min

= 1.422 ∗ Dv ∗ ρ (registro

=

1,400 + 493

Phl = 1.4228 ∗ 6,115 ∗ 1.7 = 14,791 Sign up to vote on this title

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Sisuponemos la presión de fo Useful  que Not useful es igual o menor a la presión hidr generada por el lodo tenemos:

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Ph = Pf − (∆ Pmáx ∗ 0.6) Ph = 14,500 − ( 4,670 ∗ 0.6) Ph = 11,698 psi

Para obtener esta presión hidrostática es necesario un fluido de control con una densidad: ρ c =

ρ c =

Ph 1.4228 ∗ Dv 11,698 1.4228 ∗ 6,115

= 1.34 gr / cc

En este caso la presión diferencial previa al disparo sería de: ∆ P = Pf − Ph = 14,500 − 11,698 ∆ P = 2,802 psi You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

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Disparos de P

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Pf =

Presión de formación al mom del disparo

∆T =

Tiempo de tránsito ( µ segs

ρb

Densidad (grs/cm3 )

b.-Nomenclatura.-

DBC = DBT =

Sistema de Disparo Bajado con Cable Sistema de Disparo Bajado con Tubería (TCP en ingles)

=

∆ P max = Diferencial máxima de presi

RDX =

Royal Demolition Explosive

∆ P min = Diferencial mínima de presió

HMX =

His Majestic eXplosive

∆ Pmed = Punto medio de presión (ps

HNS =

Hexa NitroStilbene

PYX =

PicrYLamino-Dinitro pyridina

J =

Índice de productividad (BPD/psi)

q=

Gasto (BPD)

Pws =

Presión del yacimiento

Pwf =

WBS = You're Reading a Preview Presión de fondo fluyendo

RP =

Unlock full access with a free trial. Relación de Productividad WBS = Wave Sonic (producto Halliburto

Ph min = Presión hidrostática mínima evitar inestabilidad del aguje

σ (registro) = Densidad del lodo mínima

evitar problemas de inestab

∆ P = Presión diferencial previa al disp

Well Bore Stability (Producto Schlumberger

Download With Free Trial seg / pie = Microsegundos por pie µ

k =

Permeabilidad (md)

Ph =

Presión hidrostática (psi)

Phl =

Presión hidrostática del lodo de perforación

Dv =

Profundidad o altura de la columna (mts)

ρ f =

Densidad del fluido (grs/cm3)

grs / cm 3 = Gramos por centímetro cúb DImin = Diámetro interno mínimo Sign up to vote on this title

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c.- Diagrama de flujo para calcular la presión diferencial en arenas.

Datos de registros en la zona de interes ∆ : t ( µ seg / pie ) ρ b ( gr / cc)

Formación consolidada?

No

Si determinación de la presión diferencialmínima

Arena con gas?

Gas ∆ P min =

2500 K 0.17

determinación de la presión diferencialmáxima

Conoce la resist. compresiva?

3500 0 .37

K

determinación de la presión diferencialmáxima

Datos de colapso de tubería, rango de presión de accesorios, etc

No

Arena con gas? Aceite

Si

Aceite

∆ P min =

determinación de la presión diferencialmínima

∆ P max= Pf − Pp(min Pp min = σ sob − 1.7 Rc

∆ P max = 0.8 WP (nueva)

∆ P max =a 0.6Preview WP (regular ) You're Reading WP=presión de trabajo del elem. de menor rango

Gas

∆ P max = 3600− 20∆t

∆ P max= 4750

∆ P max= 2340ρ b − 4000

∆ P max = 2900


∆ Pmed =

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∆ P max+ ∆ P min 2

Inv asión somera o profunda?

Profunda

Somera

∆ P min < ∆ P < ∆ Pmed


 ∆ Pmed < ∆ P < ∆ P max

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05 - Disparos de Producción

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