DISEÑO DE LA TERMINACION DE POZOS
Índice Diseño de la Terminación de Pozos Lavado
de Pozo
Empacadores Aparejo Fluidos
de Producción
de Producción Empacadores
Disparos
de Producción
Estimulación
de Pozo
Fracturamiento Diseño
Hidráulico
DST
Aislamiento olienda
de Intervalos
de Empacadores
LAA LAADO DEL POZO POZO
LAADO DE POZOS !
"na de las operaciones importantes durante la etapa de terminación es el la!ado de "ozo# mediante la cual se evita la depositación de sólidos en el intervalo productor $# por consi%uiente# la disminución de la permea&ilidad de la misma'
!
La operación de lavado de pozo consiste en desplazar el lodo de per(oración empleado en la )ltima etapa con un (luido de terminación li&re de sólidos' Esto se realiza empleando &ac*es de separadores# lavadores $ viscosos# como se ilustra en la si%uiente (i%ura'
LAADO DE POZOS !
Si la operación de lavado es ine(iciente# los sólidos no removidos pueden taponar los poros $ canales de la (ormación productora durante los disparos# causando una drástica reducción de la permea&ilidad $ con esto una disminución de la producción'
METODOLO#ÍA DE DISEÑO ! ! ! ! ! ! ! !
Para e(ectuar el diseño de lavado de pozo se consideran los si%uientes parámetros+ a$ Sarta de lavado' %$ Tipo# posición $ cantidad de &ac*es' c$ ,olumen o lon%itud lineal de los &ac*es' d$ Presión di(erencial má-ima durante el desplazamiento' e$ In%enier.a de (luidos' /Propiedades de los &ac*es' ,elocidades anulares' ! 01%imen de (lujo' E(iciencia de transporte' 2asto óptimo de desplazamiento' &$ 3ivel de tur&idez /3T"4
LAADO DE POZOS a$ Sar'a de la!ado 5on esto se pretende mejorar la e(iciencia de la limpieza# 6ue de&erá ser analizada antes de su introducción al pozo# con la (inalidad de evaluar el ries%o $ el &ene(icio esperado por el incremento de recursos a emplear'
LAADO DE POZOS %$ Ti"o( "osición ) can'idad de %ac*es Se su%iere emplear )nicamente los si%uientes tipos de (luidos+ ! Fluido espaciador /a%ua o diesel4 ! Fluido lavador' ! Fluido viscoso' ! Fluido de terminación' El orden adecuado con 6ue de&en introducirse lo muestra la Fi%ura'
LAADO DE POZOS c$ ol+men o lon,i'+d lineal de %ac*es 0especto al cálculo del volumen de los &ac*es lavadores $ viscosos para la operación de lavado# se recomiendan los si%uientes criterios+ 7' 789 m lineales en el espacio anular más amplio Donde+ d 7;Diámetro e-terno de la T'P' /p%4 d 2 ;Diámetro interno de la T'0' /p%4
:' 79 minutos de tiempo de contacto en el espacio anular' q ; 2asto de &om&eo /%al
LAADO DE POZOS d$ Presión di&erencial m-.ima d+ran'e el des"lazamien'o
La ecuación considera condiciones estáticas# lo cual es una &uena apro-imación para de(inir el e6uipo por emplear' Si se desea calcular la di(erencial má-ima de presión en condiciones dinámicas# considerando las p1rdidas de presión en el sistema'
Donde+ = p ; Di(erencial de presión />%
%
LAADO DE POZOS e$ In,enier/a de &l+idos Los (luidos 6ue realizan el lavado de un pozo# es decir el desprendimiento $ acarreo de los sólidos# son los %ac*es la!adores ) !iscosos' Los &ac*es lavadores se comportan como (luidos ne?tonianos
5omportamiento de l.neas de (lujo so&re la part.cula'
LAADO DE POZOS e$ In,enier/a de &l+idos
@ac*es viscosos se comportan como (luidos no ne?tonianos# si%uiendo el modelo de le$ de potencias' Dic*o modelo re6uiere dos parámetros para su caracterización+
74 El .ndice de comportamiento 5onsiderado como una medida del %rado de desviación de un (luido con comportamiento ne?toniano con un valor de uno# el (luido se comportará como un (luido 3e?toniano' :4 El .ndice de consistencia Es indicativo del %rado de &om&ealidad o espesamiento del (luido' Estos .ndices se o&tienen empleando las lecturas del viscos.metro rotacional BFannC8 En el modelo de la Le$ de potencias se re6uiere calcular la viscosidad aparente para o&tener el n)mero de 0e$nolds' sta es (unción de los .ndices 6ue caracterizan el (luido# as. como de la %eometr.a $ la velocidad de (lujo'
LAADO DE POZOS Modelo de la Le) de "o'encias
LAADO DE POZOS &$ Ni!el de '+r%idez La tur&idez de un (luido es una medida de la luz dispersada por las part.culas suspendidas en el (luido# $ es medida con un ne(elómetro' Se recomienda realizar una %rá(ica de valores de (iltrado con respecto al tiempo'
Tiempo ,s 3T"
EMPACADORES DE PROD0CCI1N
EMPACADORES DE PROD0CCI1N !
Em"acadores de "rod+cción son importantes para el proceso de terminación $ mantenimiento de pozos# presenta como calcular los es(uerzos a 6ue será sometido un empacador durante operaciones criticas como inducción# prue&a de admisión# estimulación $ (racturamiento' Lo anterior con la (inalidad de predecir $ evitar las condiciones de (alla de empacadores 6ue se encuentran anclados' CLASI2ICACI1N #ENERAL 3 20NCIONES DEL EMPACADOR DE PROD0CCI1N
El empacador es un accesorio empleado para sellar la parte e-terior del aparejo de producción $ la parte interior de la tu&er.a de revestimiento ó de e-plotación como se muestra en la (i%ura'
EMPACADORES DE PROD0CCI1N Las (unciones principales de un empacador son las si%uientes+ Prote%er el revestimiento de la presión del $acimiento $ de operaciones tales como estimulaciones ó (racturamientos' Evitar el contacto entre los (luidos producidos $ el revestimiento' Aislar zonas con daño ó per(oraciones recementadas' antener un (luido empacador en el espacio anular' Los empacadores de producción son en %eneral clasi(icados como Permanentes ó 0ecupera&les# aun6ue su (unción es prácticamente la misma'
Empacador permanente $ recupera&le
EMPACADORES DE PROD0CCI1N ! ! ! ! !
En %eneral los elementos principales de un empacador son+ a4 Elementos de sello &4 5uñas c4 5onos d4 5uerpo del empacador
Elementos principales de un empacador
EMPACADORES DE PROD0CCI1N !
E-isten varios modos de (alla 6ue pueden a(ectar el desempeño de un empacador de producción# pero los más comunes son+
! ! ! ! ! ! !
74 Sistema de anclaje :4 Falla cone-ión cuerpo G %u.a 4 5uello del empacador 4 Elemento de sello 84 5olapso cone-ión G %u.a 4 Tope Tope del de l *om&ro *om& ro J4 5andado del cuerpo
Elementos cr.ticos de (alla de un empacador'
EMPACADORES EMPA CADORES DE PROD0CCI1N METODOLO#ÍA DE SELECCI1N PARA PARA EMPACADORES EMPACADORES DE PROD0CCI1N
6$ Condiciones de o"eración$ a4 Di(erencial de presión &4 5ar%as a-iales c4 Temperatura d4 Fluidos producidos
4$ Procedimien'o "ara correrlo ) anclarlo$ a4 Tu&er.a de per(oración &4 5a&le
7$ Condiciones del "ozo$ a4 Diámetro interiore de la T'0 &4 Fluido de terminación c4 Desviación $ severidad
5$ In'er!enciones &+'+ras$ a4 0eparaciones ma$ores &4 0eparaciones menores c4 Intervenciones sin e6uipo
EMPACADORES DE PROD0CCI1N 6$ Condiciones de o"eración$ a4 Di(erencial de presión
Di(erencial de presión durante la inducción
Di(erencial de presión durante la prue&a de admisión'
5ondiciones durante la estimulación ó (racturamiento'
EMPACADORES DE PROD0CCI1N %8 Car,adas A.iales Los e(ectos 6ue %eneran este (enómeno son+ @alloonin% /e-pansión4# Pistón# @uc>lin% /pandeo4 $ Temperatura'
E(ectos 6ue causan movimiento del aparejo de producción
E(ectos 6ue intervienen durante una inducción
EMPACADORES DE PROD0CCI1N %8 Car,adas A.iales
E(ectos 6ue intervienen durante una prue&a de admisión '
5ausas del movimiento del aparejo durante una estimulación<(racturamiento'
EMPACADORES DE PROD0CCI1N c8 Tem"era'+ra La temperatura a la cual estará tra&ajando el empacador se determina a trav1s del %radiente de temperatura del pozo / T G 4'
Donde+ GT = 2radiente de temperatura /K5
EMPACADORES DE PROD0CCI1N d8 2l+idos "rod+cidos 5onocer la composición de los (luidos producidos es (undamental# pues se puede conocer el am&iente al cual será sometido el empacador' 5omo o&tener la presión a la pro(undidad del empacador# la cual es (unción de la presión de (ondo (lu$endo / wfP 4# las perdidas por (ricción / f P 4 entre el (luido producido $ la tu&er.a de e-plotación $ de la densidad de los (luidos producidos / gP 4'
Presión a la altura del empacador'
Donde+ P parcial H2S ;Presión parcial del ácido sul(*.drico /psi4 P Emp ; Presión en el empacador /psi4 P wf ; Presión de (ondo (lu$endo /4 = p ; Di(erencial de presión entre los disparos $ el empacador de&ido a la (ricción $ %ravedad /psi4 P !2 =Presión parcial del dió-ido de car&ono /psi4
EMPACADORES DE PROD0CCI1N d8 2l+idos "rod+cidos
Para determinar si la corrosión esperada será alta# media ó simplemente no se presentara# se utiliza esta ta&la '
EMPACADORES DE PROD0CCI1N Mtros parámetros a considerar para la selección del empacador de producción son las condiciones del pozo en el 6ue se introducirá'
Condiciones del "ozo$ a4 Diámetro interior de la T'0 &4 Fluido de terminación c4 Desviación $ severidad 4$ Procedimien'o "ara correrlo ) anclarlo$ a4 Tu&er.a de per(oración &4 5a&le
EMPACADORES DE PROD0CCI1N 9$ Selección del em"acador a "ar'ir de la en!ol!en'e de desem"eño$ Finalmente se de&e solicitar a las compañ.as de servicio las envolventes de los empacadores a emplear# con el o&jeto de realizar el análisis de car%as com&inadas a las operaciones pro%ramadas ó pro&a&les a e(ectuar /inducciones# prue&as de admisión# estimulaciones# (racturamientos4 $ comparar los resultados con la envolvente de diseño para mantenerse en todo momento en el área de operación se%ura# solicitar será el mas económico# siempre $ cuando cumpla con las condiciones de operación'
APARE:O DE PROD0CCION
APARE:OS DE PROD0CCI1N N El aparejo de producción es el medio por el cual se transportan los *idrocar&uros desde el $acimiento *asta la super(icie' N De&e soportar .nte%ramente las presiones $ los es(uerzos a 6ue es sometido durante las operaciones de terminación $ mantenimiento# tales como inducciones# prue&as de admisión# estimulaciones# (racturamientos# etc'# as. como durante la vida productiva del pozo' N El diámetro del aparejo de producción de&e ser tal 6ue permita transportar los %astos de producción esperados# pues# si es pe6ueño# restrin%irá la producción# por el contrario# si es demasiado %rande# el (lujo puede ser intermitente o inesta&le# además se incrementara el costo total del pozo# pues la %eometr.a de las tu&er.as de revestimiento dependen directamente del tamaño del aparejo de producción' NEl diámetro del aparejo es determinado mediante un análisis nodal# el cual estudia simultáneamente el comportamiento de (lujo en el pozo /out(lo?4 $ el IP0 /in(lo? per(ormance relations*ip4 el punto de intersección de estas curvas es el punto de solución o punto de (lujo natural# $ determina el %asto de producción $ la presión de (ondo (lu$endo'
APARE:OS DE PROD0CCI1N El diámetro del aparejo es determinado mediante un análisis nodal# el cual estudia simultáneamente el comportamiento de (lujo en el pozo /out(lo?4 $ el IP0 /in(lo? per(ormance relations*ip4 el punto de intersección de estas curvas es el punto de solución o punto de (lujo natural# $ determina el %asto de producción $ la presión de (ondo (lu$endo' En la (i%ura se muestra una curva de IP0 t.pica con dos curvas de comportamiento de (lujo para aparejos de di(erente diámetro' Esta es la representación es6uemática de un análisis de sensi&ilidad# con el cual se determina el diámetro de tu&er.a más apropiado' El cálculo se realiza manteniendo otros parámetros constantes# tales como+ propiedades de la (ormación $ sus (luidos# estran%ulador# %eometr.as de válvulas $ disparos# etc'
APARE:OS DE PROD0CCI1N El diámetro seleccionado es el 6ue permite la ma$or producción# siempre $ cuando no se presente (lujo inesta&le' La determinación del diámetro óptimo del aparejo de producción la realiza el in%eniero de producción# por lo cual 6ueda (uera del alcance de esta %u.a' CONDICIONES DE CAR#A El acero es un material elástico *asta ciertos l.mites# pues si una car%a de tensión es aplicada# su(rirá una de(ormación si esta car%a es retirada# el acero recuperara su (orma ori%inal' Sin em&ar%o# si el l.mite elástico es e-cedido# la estructura del acero cam&ia $ no re%resará a sus condiciones ori%inales una vez 6ue el es(uerzo es removido' Este comportamiento es conocido como plástico' Si se aplica ma$or car%a# el acero se de(ormará $ (allará' Este (enómeno es representado en la (i%ura si%uiente+
APARE:OS APA RE:OS DE PROD0CCI1N Las condiciones de car%a más severas en la tu&er.a de producción ocurren durante los+ O Introducción $ recuperación del aparejo /intervenciones4' O Inducciones' O Prue&as de admisión' O Estimulaciones' O Fracturamientos' O 5ontrol del pozo /reparación4 O Disparos e inicio de producción' El aparejo de producción está sujeto a varios es(uerzos por tanto# las car%as como resistencia a la presión interna# colapso $ tensión de la tu&er.a# de&en ser conocidas &ajo di(erentes condiciones para un diseño apropiado' Las propiedades mecánicas más importantes de un tu&o de producción son+ !resistencia a la presión interna !colapso !tensión'
APARE:OS APA RE:OS DE PROD0CCI1N Presión interna /@urst4+ Es la cantidad de presión aplicada dentro del tu&o# misma 6ue es soportada por la pared interna como se o&serva en la (i%ura' La resistencia del cuerpo del tu&o a este e(ecto es calculada con la (órmula de presión de cedencia interna /API @olet.n 85# 7Q84'
Ecuación 7
La ecuación 7 calcula la presión interna# en la cual el es(uerzo tan%encial en la pared interior alcanza el es(uerzo de cedencia del material' El (actor de 9'QJ8 corresponde al QJ'8 del total de&ido a la tolerancia permitida del (a&ricante en el espesor de la pared# la cual es i%ual a 7:'8' El resultado de esta ecuación de&e ser redondeado a 79 psi para o&tener el mismo valor 6ue en las ta&las /@olet.n 85:4'
APARE:OS APA RE:OS DE PROD0CCI1N Tensión$ La resistencia del cuerpo de un tu&o en tensión es calculada empleando el dia%rama de cuerpo li&re mostrado en la (i%ura' La (uerza ( uerza / " 74 tiende a separar la tu&er.a# pero lo impide la resistencia de las paredes del tu&o# las cuales ejercen una contra (uerza' Esto es matemáticamente representado por+
La ecuación : es conocida como la (órmula de la resistencia a la cedencia del tu&o /API @olet.n 85# 7Q84' Tensión /T / T 4 es la resistencia a-ial del cuerpo del tu&o# $ es el producto del área de la sección transversal $ el es(uerzo de de cedencia del del material /Y /Y 4' Esta es la (uerza m.nima 6ue causar.a una de(ormación permanente'
APARE:OS DE PROD0CCI1N Cola"so El colapso es de(inido como la (uerza %enerada para aplastar un tu&o por e(ecto resultante de (uerzas e-ternas' Este (enómeno es muc*o más complejo 6ue el 6ue se presenta en una tu&er.a sometida a presión interna' "n ejemplo de colapso se muestra en la (i%ura' En el colapso# las condiciones más cr.ticas pueden presentarse cuando la tu&er.a se encuentra vac.a $ en el espacio anular se ejerce una presión# de manera 6ue se pueda colapsar el aparejo' La resistencia al colapso es una (unción de la resistencia a la cedencia del material $ su relación de diámetro $ espesor /D< t 4
APARE:OS DE PROD0CCI1N La resistencia al colapso# de acuerdo con el API &olet.n 85 /7Q84 consiste de cuatro re%.menes de colapso# 6ue se determinan con &ase en la resistencia a la cedencia del material $ a la relación D< t # $ son de(inidos se%)n el tipo de (alla+ 7' 5olapso de cedencia :' 5olapso plástico ' 5olapso de transición ' 5olapso elástico En la (i%ura se muestra los cuatro tipos de (alla en (unción de la resistencia al colapso $ la relación D< t '
odos de (alla al colapso en (unción de D
APARE:OS DE PROD0CCI1N Pr+e%as de "resión Presenta los e(ectos 6ue causa una prue&a de presión cuando# por al%una razón# el aparejo de producción se encuentra cerrado /válvula de tormenta cerrada# arena# incrustaciones# material e-traño# etc'4' En la (i%ura se presenta es6uemáticamente un aparejo de producción tapado $ sometido a presión' Este (enómeno induce una (uerza de tensión considera&le en la tu&er.a# la cual puede ser determinada como si%ue'
E(ecto de prue&a de presión en un aparejo tapado
APARE:OS DE PROD0CCI1N 2ac'ores de diseño$ En el diseño de tu&ulares# los e(ectos de car%a son separados de la resistencia de la tu&er.a por un multiplicador ar&itrario conocido como (actor de se%uridad# cu$a (unción es tener un respaldo en el diseño# de&ido a la incertidum&re en determinar las condiciones de car%a reales# además del cam&io de las propiedades del acero de&ido a corrosión $ des%aste' La ma%nitud del (actor de se%uridad se &asa %eneralmente en e-periencias anteriores# pues e-iste poca documentación so&re su ori%en o impacto' Las compañ.as emplean di(erentes (actores de se%uridad a diseñar tu&ulares' El (actor de se%uridad es de(inido como la relación entre la resistencia del tu&o $ la ma%nitud de la car%a aplicada' Por ejemplo# el (actor de se%uridad para la presión interna es el si%uiente+
APARE:OS DE PROD0CCI1N DISEÑO PARA AM;IENTES CORROSIOS Es (undamental detectar am&ientes a%resivos 6ue propician este (enómeno para seleccionar correctamente el acero por emplear# $ as. prevenir el deterioro del tu&o# pues si esto ocurre# estar.a en ries%o la inte%ridad del pozo además# se tendr.a 6ue pro%ramar una intervención con el costo# ries%o $ p1rdida de producción 6ue esto involucra' Por lo tanto# el o&jetivo de la selección apropiada del acero es disponer de un aparejo con la resistencia necesaria a la corrosión a un costo m.nimo' Al%unos de los parámetros más importantes por considerar para determinar la naturaleza del am&iente en el pozo N$ con esto el nivel de corrosión en el sistemaN son los si%uientes+ O Presión parcial del H:S O Presión parcial del 5M: O E(ecto de la temperatura so&re la corrosión Lo correspondiente a las propiedades adecuadas del (luido empacador para reducir el am&iente de corrosión es tratado en la %u.a de (luidos empacadores'
APARE:OS DE PROD0CCI1N MOIMIENTO DEL APARE:O DE PROD0CCI1N El cam&io de lon%itud del aparejo# ori%inado por cam&ios de presión $ temperatura# puede ser positivo o ne%ativo $ %enerar %randes es(uerzos en la tu&er.a $
APARE:OS DE PROD0CCI1N Los e(ectos 6ue producen estos movimientos netos del aparejo de producción son los si%uientes+
< Pis'ón El e(ecto de pistón se &asa en la le$ de Hoo>e# $ se de&e a la di(erencial de presión actuando so&re la di(erencial de área entre la tu&er.a de producción $ el mandril del empacador' Este e(ecto provoca un acortamiento si la presión di(erencial es ma$or en el interior de la tu&er.a $ un alar%amiento si la presión es ma$or en el espacio anular entre el aparejo $ la tu&er.a de revestimiento' 0epresentación es6uemática del e(ecto pistón
APARE:OS DE PROD0CCI1N O ;alloonin, =a,lo%amien'o8 5uando la presión interna en un aparejo de producción es ma$or 6ue la presión e-terna# los es(uerzos radiales 6ue act)an so&re la pared %eneran una e-pansión /a%lo&amiento4 del tu&o# este (enómeno causa una contracción lon%itudinal del aparejo' 5uando la presión e-terior es ma$or 6ue la presión interna# se presenta el e(ecto contrario $ se produce una elon%ación de la tu&er.a'
< ;+c>lin, ="andeo *elicoidal8 A este e(ecto se le llama as. de&ido a la (orma 6ue ad6uiere el aparejo cuando se presenta el (enómeno# $ tiene lu%ar cuando *a$ un incremento de presión en el interior de la tu&er.a de producción# la cual act)a en el área transversal de la parte in(erior de un aparejo 6ue tiene movimiento li&re# es decir# los sellos multiCv se pueden mover a trav1s del área pulida del empacador' Este e(ecto acorta el aparejo de producción $ el pandeo se produce del punto neutro *acia a&ajo'
APARE:OS DE PROD0CCI1N O Tem"era'+ra El e(ecto de la temperatura produce un cam&io de lon%itud de la sarta de producción' sta se contrae cuando e-iste in$ección de (luidos a temperatura de super(icie# en el caso de calentamiento del aparejo de producción# $a sea por las condiciones de producción o por la in$ección de (luidos calientes# se %enera una elon%ación'
2L0IDOS EMPACADORES
2l+idos Em"acadores "n (luido empacador es un (luido 6ue ocupa el espacio anular entre la tu&er.a de producción $ la tu&er.a de revestimiento desde el empacador# *asta el ca&ezal de tu&er.as' La di(erencia entre los (luidos de terminación $ los (luidos empacadores es 6ue los rimeros están (rente del intervalo productor al momento del disparo $ el (luido empacador permanece en el espacio anular durante la vida productiva del pozo# en al%unos casos un mismo (luido cumple las dos (unciones'
20NCIONES 3 CARACTERISTICAS DEL 2L0IDO EMPACADOR "n (luido empacador de&e cumplir con las si%uientes (unciones+ a$? Ejercer una columna *idrostática para controlar el pozo en caso de (u%as en el empacador o aparejo de producción'
2l+idos Em"acadores %$? 0educir la presión di(erencial entre los espacios anulares de TP CT0 $ T0 N a%ujero'7 c$? 0educir el e(ecto de corrosión de las tu&er.as de producción $ de revestimiento' d$? inimizar la trans(erencia de calor a trav1s del aparejo para reducir la depositación de para(inas $ as(áltenos' e$? Facilite la recuperación del aparejo durante las reparaciones' Las caracter.sticas 6ue de&e reunir un (luido empacador son las si%uientes+ 7' 3o dañar la (ormación /*inc*azón de arcillas# cam&io de moja&ilidad# (ormación de emulsiones# etc'4 :' 3o dañar el medio am&iente ' 3o dañar los elastómeros del empacador ' Ru.mica $ mecánicamente esta&les 8' inimizar la corrosión
2l+idos Em"acadores TIPOS DE 2L0IDOS EMPACADORES Los di(erentes tipos de (luidos empacadores se muestran en la (i%ura'
E-isten &ásicamente dos tipos de (luidos empacadores los de &ase aceite los cuales pueden (ormar emulsiones# usando aceite N diesel $ el resto a%ua en una proporción del 79 al 8 se%)n los re6uerimientos de densidad o )nicamente el diesel $ los (luidos &ase a%ua# los cuales tienen como componente principal a%ua dulce o a%ua de mar'
2l+idos Em"acadores
Los (luidos &ase se pueden usar sin densi(icar a%re%ando in*i&idores de corrosión# &actericidas# viscosi(icantes# alcalinizantes# secuestrantes de M:# controlador de pH' Esto dependerá de las condiciones re6ueridas del pozo' Fluidos empacadores &ase aceite' Estos (luidos se (ormulan con (luidos &ase aceiteCdiesel# tienen por lo %eneral &aja conductividad t1rmica' La %ravedad especi(ica esta determinada por su composición 6u.mica# la viscosidad es pe6ueña $ sensi&le a la temperatura'
,entajas $ desventajas de los (luidos &ase aceite AceiteCdiesel ,entajas !Evita la corrosión en las tu&er.as !@uen aislante t1rmico !3o daña la (ormación !Li&re de sólidos !Esta&le a altas temperaturas
Desventajas !3o se puede densi(icar !5osto alto
2l+idos Em"acadores Emulsión Diesel N Salmuera ,entajas !Evita el daño a la (ormación !@aja corrosión en las tu&er.as !Esta&le a alta temperatura !Se puede densi(icar
Desventajas !5osto alto
Diesel 2eli(icado ,entajas !E-celente aislante t1rmico !3o daña la (ormación !Evita la corrosión en las tu&er.as !Esta&le a alta temperatura !Se puede densi(icar
Desventajas ! 5osto alto
2l+idos Em"acadores El a%ua 6ue se usa como (luido &ase de&e estar li&re de sólidos $ no contener sales $ iones en solución' De&ido a su %ran *a&ilidad para disolver un %ran n)mero de compuestos inor%ánicos si no se tiene un control estricto de los iones en solución# pueden volver a reaccionar (ormando precipitados insolu&les en el pozo# por lo tanto la calidad del a%ua usada para preparar los (luidos empacadores de&e cumplir con los parámetros de calidad mostrados en la ta&la '
2l+idos Em"acadores A,+a D+lce La densidad limita su aplicación para su uso $ para 6ue cumpla con las propiedades re6ueridas se le a%re%an aditivos'
A,+a de mar Es un a&undante recurso en pozos costa a(uera donde se puede usar si cumple los re6uerimientos de no contener sólidos $ otros componentes# *aciendo un análisis 6u.mico' Su aplicación esta limitada por su densidad# aun6ue puede usarse en un ran%o mas amplio densi(icándola' ,entajas $ desventajas de a%ua dulce o de mar Ve#ta$as !3o contiene sólidos !@ajo costo !@uena disponi&ilidad !3o contamina
Desve#ta$as !Daño a la (ormación !3o se puede densi(icar !Puede %enerar pro&lemas de corrosión
2l+idos Em"acadores 2l+idos de "er&oración Es com)n usar estos (luidos de&ido a su disponi&ilidad# pero no todos pueden reunir las condiciones re6ueridas en cuanto a contenido de sólidos $ composición 6u.mica' El acondicionamiento re6uiere un costo adicional 6ue puede resultar costoso' Mtro pro&lema con su uso es la presencia de aditivos 6ue se pueden de%radar $ (ormar H:S $ 5M:' Ve#ta$as y desve#ta$as de los (luidos de per(oración !@ajo costo !Se puede densi(icar
Desve#ta$as ! Asentamiento de sólidos so&re el empacador $ tu&er.a di(iculta la !recuperación del aparejo !Daña la (ormación /Alto contenido de sólidos4 !Puede %enerar pro&lemas de corrosión si no es tratado adecuadamente /aditivos de%radan con la temperatura $ (orman 5M: $ H:S4
2l+idos Em"acadores 2l+idos de "er&oración Es com)n usar estos (luidos de&ido a su disponi&ilidad# pero no todos pueden reunir las condiciones re6ueridas en cuanto a contenido de sólidos $ composición 6u.mica' El acondicionamiento re6uiere un costo adicional 6ue puede resultar costoso' Mtro pro&lema con su uso es la presencia de aditivos 6ue se pueden de%radar $ (ormar H:S $ 5M:' Ve#ta$as y desve#ta$as de los (luidos de per(oración !@ajo costo !Se puede densi(icar
Des!en'a@as ! Asentamiento de sólidos so&re el empacador $ tu&er.a di(iculta la !recuperación del aparejo !Daña la (ormación /Alto contenido de sólidos4 !Puede %enerar pro&lemas de corrosión si no es tratado adecuadamente /aditivos de%radan con la temperatura $ (orman 5M: $ H:S4
3ota+ por sus desventajas no es recomenda&le utilizarlo'
2l+idos Em"acadores Salm+eras Estos (luidos tienen a%ua dulce como (luido &ase $ se adicionan sales do&les o triples se%)n los re6uerimientos de densidad $ composición de la (ormación# su uso es com)n de&ido 6ue se puede evitar el daño a la (ormación# controlar la corrosión $ densi(icar en un amplio ran%o# pero por el contrario tiene el inconveniente de 6ue en temperaturas altas aumenta la velocidad de corrosión'
,entajas $ desventajas de las salmueras ,entajas !3o contiene sólidos !Se puede densi(icar !3o dañan la (ormación Desventajas !Puede %enerar pro&lemas de corrosión si no es tratado !@aja capacidad como aislante t1rmico !3o es mu$ esta&le a altas temperaturas 3ota+ Las salmueras triples de &romuro de calcio $ zinc son corrosivas# to-icas $ alto costo'
2l+idos Em"acadores Salm+eras con %io"ol/meros Los (ormiatos de sodio# potasio $ cesio# tienen la ventaja con respecto a las salmueras anteriores 6ue son mu$ esta&les con la temperatura $ ami%a&les con el medio am&iente# además 6ue la velocidad de corrosión de tu&er.as es menor# se puede utilizar %oma -antana como viscosi(icante la cual soporta temperaturas altas # además 6ue es &iode%rada&le '
SELECCI1N DE LOS 2L0IDOS EMPACADORES a8 Corrosión Es el deterioro del acero o de sus propiedades de&ido a su medio am&iente' Los cuatro elementos necesarios para 6ue se lleve a ca&o la corrosión son+ ! Anodo !5átodo !Electrolito !Tra$ectoria conductiva'
2l+idos Em"acadores En la (i%ura ilustra el proceso de corrosión %alvánica 6ue se presenta mas com)nmente en las tu&er.as e-puestas a los (luidos empacadores'
5orrosión en la tu&er.a
La reacción 6ue ocurre en las tu&er.as es la si%uiente+ 0eacción del ánodo+
2l+idos Em"acadores 2ac'ores +e a&ec'an la !elocidad de corrosiónB El pH es la medida de acidez o alcalinidad de un (luido' El pH de salmueras de densidad 7' %r
In*i&idores aniónicos son atra.dos *acia una super(icie anódica $ son (ormados a &ase de un radical del tipo 05MMH tiene car%as ne%ativas $ &uscan a&andonar a sus electrones' In*i&idores catiónicos están en %eneral (ormados por aminas con átomos de 3:# los cuales tienen car%a positiva $ pueden ser atra.dos a una super(icie catódica los cuales son del tipo de (ormación de pel.cula entre los principales tenemos las aminas# las cuales son e(ectivas en salmueras 6ue no contienen n @r:' Aditivos no aniónicos tienen las caracter.sticas de los dos anteriores es decir son atra.dos por car%as positivas $ ne%ativas /*acia los cátodos $ ánodos4# tienen la particularidad de una alta adsorción so&re la super(icie del metal por lo 6ue retardan la corrosión# mezclados con el aceite los *ace más e(icientes'
2l+idos Em"acadores %$8 Densidad La densi(icación puede ser necesaria para 6ue el (luido empacador ejerza cierta presión *idrostática esto se lo%ra usando sales sencillas o com&inadas dependiendo de la densidad re6uerida' 5ada una de las sales (orma una salmuera en un ran%o de densidades como se muestra en la (i%ura'
2l+idos Em"acadores La e-pansión t1rmica es el aumento de volumen de la salmuera por e(ecto de la temperatura# lo 6ue ocasionará variar la densidad re6uerida a condiciones de super(icie' Los (actores de e-pansión t1rmica aumentan con la concentración de sal para todas las salmueras# como se o&serva en la (i%ura'
Factor de e-plosión para varias salmueras
2l+idos Em"acadores c$ Tem"era'+ra de cris'alización La cristalización de una sal es de(inida por el si%uiente comportamiento de la curva mostrada en la (i%ura'
En un proceso de en(riamiento en una salmuera (ormada por una sal al ir disminu$endo se (ormara el primer cristal a una temperatura determinada F5TA a esta temperatura se le llama temperatura de parición del primer cristal continuando este proceso $ disminu$endo la temperatura se alcanza la temperatura a&soluta de cristalización T5T en la 6ue la curva tiene una in(le-ión' Esto sucede de&ido a las condiciones termodinámicas de la cristalización# se%uido de una re%ión 6ue si%ue una tendencia ascendente si despu1s se calentara# entonces se tendrá un cam&io de pendiente $ ascenso continuo *asta
2l+idos Em"acadores d$8 Aislamien'o Trmico La detección temprana de depositación de material or%ánico se puede *acer mediante las envolventes de (ase para para(inas $ as(áltenos para evitar su depositación $ la o&strucción de los aparejos de producción' ediante el uso de un (luido empacador cu$o valor de conductividad t1rmica sea pe6ueño# se puede evitar la perdida de calor $ por consi%uiente en al%unos casos la depositación de material inor%ánico en el aparejo $ con ello costos innecesarios de producción di(erida a causa de tra&ajos de limpieza del pozo 6ue pueden o&struirlo totalmente ocasionando intervenciones a los pozos para limpieza o cam&ios de aparejo' Al%unas caracter.sticas 6ue de&e tener este (luido aislante es no de%radarse con el tiempo# ni solidi(icarse'
e$? Daño a la &ormación Los (luidos usados como empacadores entran en contacto directo con la (ormación cuando se controla el pozo durante las reparaciones o (u%as en el aparejo o en el empacador por lo 6ue de&en ser compati&les con la (ormación $ con los (luidos producidos *aciendo prue&as de compati&ilidad para evitar daño a la (ormación por
2l+idos Em"acadores &$? Cos'os El (luido seleccionado de&e considerar lo si%uiente+ 7' N Los 5ostos iniciales por la ad6uisición# transporte# preparación# etc' :' CLos costos de mantenimiento por acondicionamiento del (luido# los posi&les costos por corrosión de las tu&er.as# pescas o strin% s*ot por recuperación de aparejos por atrapamiento o pe%adura de tu&er.as de&ido al asentamiento de sólidos $ el costo por daño a la (ormación $ su e(ecto en la productividad# además del aspecto de se%uridad $ contaminación del medio am&iente' ' CSe de&e considerar los costos de&ido a la u&icación del pozo $ su accesi&ilidad en caso de re6uerir densi(icación' La (i%ura# muestra una ta&la comparativa de costos relativos de las salmueras donde se muestra 6ue para una densidad'
2l+idos Em"acadores La ta&la se muestra una matriz de los (luidos empacadores contra los criterios de selección $ caracter.sticas # as. como el %rado de a(ectación' Esta ta&la a$udará a la selección del (luido empacador mas adecuado'
Selección de &l+idos em"acadores
DISPAROS DE PROD0CCI1N
DISPAROS DE PROD0CCI1N "na de las operaciones mas importantes durante la terminación de un pozo es la de disparos de producción# pues la producción de *idrocar&uros depende en %ran parte de su diseño $ ejecución' la operación de disparos# la cual consiste en per(orar la tu&er.a de revestimiento# cemento $ (ormación para esta&lecer comunicación entre el pozo $ los (luidos del $acimiento'
DISPAROS DE PROD0CCI1N EPLOSIOS Las car%as para per(orar la tu&er.a dependen de los e-plosivos para %enerar la ener%.a necesaria $ tener una penetración e(ectiva de la tu&er.a de revestimiento# cemento $ (ormación' Los e-plosivos act)an rápidamente# son con(ia&les $ pueden ser almacenados por lar%os periodos de tiempo' Además# se manejan con se%uridad tomando las precauciones de&idas
DISPAROS DE PROD0CCI1N TIPOS 3 CARACTERÍSTICAS Los e-plosivos de acuerdo a su velocidad de reacción pueden clasi(icarse en ALTMS $ @AMS'
Los e-plosivos altos 6ue se usan mas com)nmente en la per(oración de tu&er.as son+ Azida de plomo# Tacot# 0DU# HU# H3S# HTU $ PVU' La Azida de plomo $ el Tacot se usan en los estopines el1ctricos' El 0DU# HU# H3S# HTU $ PVU se usan en los cordones detonantes# (ulminantes $ car%as'
DISPAROS DE PROD0CCI1N Sensi'i!idad$ Es una medida de la ener%.a m.nima# presión o potencia re6uerida para iniciar un e-plosivo $ nos re(leja la (acilidad con la 6ue puede iniciarse'
Sensi'i!idad al im"ac'o$ Es la altura m.nima de la cuál puede dejarse caer un peso so&re el e-plosivo para 6ue detone'
Sensi'i!idad a la c*is"a$ Es la cantidad de ener%.a 6ue de&e tener una c*ispa para detonar un e-plosivo'
Es'a%ilidad$ La esta&ilidad se re(iere a la *a&ilidad de un e-plosivo para perdurar por lar%os periodos de tiempo o para soportar altas temperaturas sin descomponerse'
DISPAROS DE PROD0CCI1N
Esta&ilidad de al%unos e-plosivos en (unción de la temperatura $ el tiempo'
DISPAROS DE PROD0CCI1N 2ACTORES 0E A2ECTAN LA PROD0CTIIDAD DE 0N POZO El .ndice de productividad nos permite evaluar la potencialidad de un pozo $ está representado matemáticamente por+
puede ser di(.cil de determinar# por lo tanto el e(ecto del diseño del sistema de disparo como son la penetración# (ase# densidad# diámetro del a%ujero# daño del lodo# etcW pueden ser evaluados usando la 0elación de Productividad'
DISPAROS DE PROD0CCI1N )os pri#cipales factores q*e afecta# la prod*ctividad del po+o so#, a' Factores %eom1tricos del disparo La %eometr.a de los a%ujeros *ec*os por las car%as e-plosivas en la (ormación in(lu$en en la 0elación de Productividad del pozo $ está de(inida por los Factores 2eom1tricos' Estos determinan la e(iciencia del (lujo en un pozo disparado $ son+ ! Penetración ! Densidad de car%as por metro ! Fase an%ular entre per(oraciones ! Diámetro del a%ujero /del disparo4 Factores %eom1tricos del sistema de disparos
DISPAROS DE PROD0CCI1N 2ase ) Pa'rón de a,+@eros
Patrón de a%ujeros para pistolas (ase 9K $ 9K
DISPAROS DE PROD0CCI1N
Patrón de a%ujeros para pistolas (ase X
El e(ecto de la penetración $ la densidad de car%as es mu$ pronunciado en las primeras pul%adas de penetración' Arri&a de pul%adas la tendencia es menor pero es evidente la importancia de la penetración para mejorar la relación de Productividad
DISPAROS DE PROD0CCI1N La densidad de car%as in(lu$e tam&i1n en la relación de Productividad /0P4 o&servando 6ue para una densidad de car%as
E(ecto de la penetración $ densidad en la 0P
DISPAROS DE PROD0CCI1N E&ec'o de la 2ase en la RP La (ase an%ular entre per(oraciones sucesivas es un (actor importante' La (i%ura muestra una reducción de un 79 C 7: en la 0P para sistemas de 9K $ 9K con una misma penetración' Suponiendo 6ue se use un sistema de 9K de (ase# con una penetración de pul%adas# se o&tiene una 0P de 9' de la %rá(ica# mientras 6ue para un sistema de 9K se o&tiene una 0P de 7'9: esto representa una di(erencia del 77 en la 0P'
DISPAROS DE PROD0CCI1N b( Presi&# difere#cial al mome#to del disparo El modo en 6ue el pozo es terminado ejerce una %ran in(luencia en su productividad' E-isten dos t1cnicas 6ue pueden aplicarse durante la ejecución de los disparos+ So&re N&alance ! P-idrost%tica . Pformaci&# @ajo C &alance ! P-idrost%tica / Pformaci&# El o&jetivo de una terminación so&re&alanceada es (racturar la (ormación al momento del disparo# sin em&ar%o si la presión no es alcanzada es pu1s del disparo $ antes de 6ue (lu$a el pozo# se (orman tapones con los residuos de las car%as'
DISPAROS DE PROD0CCI1N 5uando se tiene una terminación di(erencial &ajoC&alanceada# los residuos de las car%as $ la zona comprimida podr.an ser e-pulsados por la acción del &rote de (luido de terminación' Disparar el pozo con una presión di(erencial a (avor de la (ormación es recomenda&le para o&tener la limpieza de los a%ujeros' Sin em&ar%o# usar presiones di(erenciales mu$ altas es inadecuado $a 6ue arri&a de cierto valor no se o&tiene nin%una mejora en el proceso de limpiado' "na presión di(erencial e-cesiva puede provocar arenamiento o aporte de (inos de (ormación 6ue impedirán el (lujo a trav1s de la per(oración# o un colapso de la T0'
DISPAROS DE PROD0CCI1N Para calcular la presión di(erencial a esta&lecer durante el disparo se de&erán considerar los (actores si%uientes+ ! 2rado de consolidación de la (ormación ! Permea&ilidad de la (ormación ! Fluido en los poros ! Presión de colapso de las tu&er.as $ e6uipo ! 2rado de invasión del (luido de per(oración ! Tipo de cemento La ma%nitud de la presión di(erencial ne%ativa dependerá &asicamente de dos (actores+ ! La permea&ilidad de la (ormación ! El tipo de (luido
DISPAROS DE PROD0CCI1N "na arena se considera consolidada si se tienen lutitas ad$acentes /arri&a $
DISPAROS DE PROD0CCI1N "na arena se considera No?consolidada cuando las lutitas ad$acentes tienen un tiempo de tránsito ma$or de 799 ZSe%
2rá(ico para determinar la presión di(erencial má-ima en arenas noCconsolidadas con el re%istro de densidad
DISPAROS DE PROD0CCI1N c$ Ti"o de "is'olas ) car,as "n sistema de disparo consiste de una colección de car%as e-plosivas# cordón detonante# estop.n $ portacar%as' Esta es una cadena e-plosiva 6ue contiene una serie de componentes de tamaño $ sensitividad di(erente $ puede ser &ajado con ca&le $
Pis'olas %a@adas con ca%leB El sistema de Disparo @ajado con 5a&le 0D1 puede usarse antes de introducir la tu&er.a de producción# o despu1s de introducir la TP' La ventaja se pueden emplear pistolas de diámetro mas %rande# %enerando un disparo mas pro(undo'
DISPAROS DE PROD0CCI1N Los componentes e-plosivos son montados en un portacar%as el cuál puede ser un tu&o# una lamina ó un alam&re' Los portacar%as se clasi(ican en +
a$Rec+"era%les =no e."+es'as8B Los residuos de los e-plosivos $ lámina portadora son recuperados $ prácticamente no 6ueda &asura en el pozo' En este sistema no están e-puestos los e-plosivos a la presión $ am&iente del pozo# lo cuál lo *ace mas adecuado para am&ientes *ostiles'
%$ Semidesec*a%les =e."+es'as8 En las pistolas desec*a&les# los residuos de las car%as # cordón# estop.n $ el sistema portador /Lámina# alam&re# uniones de car%as4 se 6uedan dentro del pozo dejando una considera&le cantidad de &asura' "na ventaja es 6ue al no estar contenidas las car%as dentro de un tu&o# pueden ser de ma$or tamaño con lo 6ue se o&tiene una ma$or penetración' La principal desventaja es 6ue los componentes e-plosivos están e-puestos a la presión $ (luido del pozo# por lo 6ue# normalmente# este sistema está limitado por estas condiciones'
DISPAROS DE PROD0CCI1N
Desec*a%les=e."+es'as8B Este sistema es similar al desec*a&le con la ventaja de 6ue la cantidad de residuos dejados en el pozo es menor# $a 6ue se recupera el portacar%as'
Sistemas de disparos
DISPAROS DE PROD0CCI1N
Pis'olas ;a@adas con '+%er/a B En el sistema de Disparo @ajado con Tu&er.a 0D1T' la pistola es &ajada al intervalo de inter1s con tu&er.a de tra&ajo' A di(erencia de las pistolas &ajadas con ca&le# en este sistema solo se utilizan portacar%as entu&ados# además la operación de disparos puede ser e(ectuada en una sola corrida# lo cuál (avorece la t1cnica de disparos &ajo &alance' 5rea a%ujeros pro(undos $ %randes (avoreciendo la productividad del pozo' Tam&i1n este sistema es recomendado /si las condiciones mecánicas lo permiten4 cuando se dispara en do&le tu&er.a de revestimiento# esto con la (inalidad de %enerar una penetración adecuada del disparo
DISPAROS DE PROD0CCI1N d$ Daño ,enerado "or el dis"aro El proceso de per(oración de (ormaciones permea&les $ porosas con las car%as moldeadas crea una ]pel.cula] 6ue se opone al (lujo en el a%ujero' El jet penetra la (ormación a alta velocidad# desplazando radialmente el material de (ormación# creándose una zona compactada alrededor del a%ujero $ reduciendo la permea&ilidad ori%inal' Para disminuir el e(ecto pelicular de&erá incrementarse la penetración para li&rar la zona de daño'
DISPAROS DE PROD0CCI1N e$ Daño ca+sado "or el &l+ido de la "er&oración
Durante el proceso de per(oración del pozo se causa un daño a la (ormación de&ido al lodo de per(oración' Este daño se asocia al taponamiento de los poros alrededor del pozo' El enjarre puede resolver el pro&lema de la invasión del (iltrado pero si no es removido completamente antes de depositar el cemento en el espacio anular# las part.culas sólidas pueden ser arrastradas dentro del a%ujero a&ierto por el jet del disparo# aun6ue se use un (luido supuestamente limpio de terminación'
DISPAROS DE PROD0CCI1N &$ Daño ca+sado "or el &l+ido de la 'erminación
El (luido de terminación es de primordial importancia para o&tener óptimos resultados' Si e-iste al%)n material e-traño en el (luido# puede ser empujado dentro de la per(oración por el et ó un pe6ueño taponamiento ser.a el resultado' El daño del pozo# las per(oraciones de las car%as# penetración parcial $ la desviación provocan un cam&io en la %eometr.a radial del (lujo 6ue a(ecta la productividad del pozo' El e(ecto com&inado de estos (actores se denomina ]E(ecto Pelicular] $ %enera una ca.da de presión 6ue a(ecta la producción del $acimiento'
DISPAROS DE PROD0CCI1N Me'odolo,/a de selección a(3 Pla#eaci&# Los resultados de las prue&as API pueden servir de &ase para una comparación %eneral del desempeño de las car%as# pero 1sta solo será válida &ajo las mismas condiciones de prue&a' En %eneral+ ^ A ma$or resistencia a la cedencia menor diámetro de a%ujero ^ A ma$or resistencia compresiva $ densidad de los materiales menor penetración ^ El es(uerzo e(ectivo /presión de so&recar%a menos la presión de poro4 tam&i1n a(ecta la penetración' Al planear un tra&ajo de per(oración de tu&er.as C (ormación se de&e considerar+ ! El m1todo de terminación ! Las caracter.sticas de la (ormación ! Las tu&er.as $ accesorios del pozo ! Las condiciones esperadas del pozo durante el disparo'
DISPAROS DE PROD0CCI1N M'odos %-sicos de 'erminación Termi#aci&#
4at*ral(3 En las terminaciones naturales no se necesita estimulación o control de arena' El o&jetivo es incrementar la relaci&# de prod*ctividad ( o#trol
de are#a(3 Previene 6ue la (ormación alrededor de la per(oración se deteriore' Si esto ocurre# los materiales resultantes &lo6uean el a%ujero $ pueden tapar la tu&er.a de revestimiento $ la tu&er.a de producción' En (ormaciones noCconsolidadas# puede ocurrir el arenamiento si *a$ una ca.da sustancial entre la (ormación $ el pozo' Por lo anterior# el orden de importancia de los (actores %eom1tricos en este caso es+ 7'Diámetro de la per(oración :'Densidad de car%as 'Fase 'Penetración
DISPAROS DE PROD0CCI1N Estimulación.-
Inclu$en acidi(icación $ (racturamiento *idráulico' El o&jetivo es incrementar el tamaño $ n)mero de caminos por los 6ue el (luido puede moverse de la (ormación al pozo' Am&as operaciones re6uieren de la in$ección a la (ormación de %randes vol)menes de (luidos a altas presiones' En operaciones de (racturamiento# por ejemplo# si se usa una (ase 9K en lu%ar de 9K# es mas pro&a&le 6ue los a%ujeros se alinean con la orientación de las (racturas naturales# proporcionando una tra$ectoria mas directa para 6ue el (luido de (racturamiento entre en la (ormación' El orden de importancia para este tipo de terminación es+ 7'Fase :'Densidad de car%as 'Diámetro del a%ujero 'Penetración
DISPAROS DE PROD0CCI1N En caso de tener la (ormación (racturada naturalmente# se de&erá considerar un sistema 6ue aumente la pro&a&ilidad de interceptar (racturas# por lo 6ue el orden de los (actores cam&ia de la si%uiente manera+ 7'Penetración :'Fase 'Densidad de las car%as 'Diámetro del a%ujero Se muestran un resumen de la jerar6uización de los (actores %eom1tricos'
DISPAROS DE PROD0CCI1N Consideraciones en &ormaciones *e'ero,neas$? El diseño e(ectivo de disparo considera las *etero%eneidades comunes de la (ormación' Se muestra la jerar6u.a de los (actores %eom1tricos del sistema de disparo en (unción de las *etero%eneidades de la (ormación' La ma$or.a de las (ormaciones son anisotrópicas# es decir su _vert' Es menor 6ue su _*oriz' Tres tipos comunes de *etero%eneidades
DISPAROS DE PROD0CCI1N
Laminaciones de arcilla.
Si se tie#e# laminaciones de arcilla# es importante o&tener la ma$or densidad de car%as por metro para aumentar la pro&a&ilidad de per(orar las (ormaciones productoras intercaladas' Fracturas naturales.
5*c-os yacimie#tos tienen uno o mas conjuntos de (racturas naturales 6ue proveen de una alta permea&ilidad aun6ue la permea&ilidad de la matriz sea &aja' La productividad del intervalo disparado depende de la comunicación *idráulica entre las per(oraciones $ la red de (racturas'
DISPAROS DE PROD0CCI1N b(36#formaci&# #ecesaria para el dise7o del disparo( Da'os de la &ormación
2l+idos es"erados ) "resionesB
Condiciones del "ozoB
Es'ado Mec-nicoB
M'odo de 'erminaciónB
Litolo%.a
Aceite# %as# H:S# etc
Desviaciones
Tu&er.as de revestimiento
3atural
Permea&ilidad
Presión de Formación#
Lodo de per(oración
5ementación
5ontrol de arena
Porosidad
so&recar%a
Diámetro de &arrena
Datos del aparejo
Estimulación
Densidad
resistencia compresiva
Temperatura de (ondo
Intervalo a disparar
ESTIM0LACIONES DE POZOS
ESTIM0LACION DE POZO "na estimulación se de(ine como el proceso mediante el cual se restitu$e ó se crea un sistema e-tensivo de canales en la roca productora de un $acimiento 6ue sirven para (acilitar el (lujo de (luidos de la (ormación al pozo' Es una actividad (undamental para el mantenimiento ó incremento de la producción de aceite $ %as# además puede (avorecer en la recuperación de las reservas'
ESTIM0LACION DE POZO En 1-ico la ma$or parte de las estimulaciones se e(ect)an en rocas car&onatadas /calizas4 utilizando ácido clor*.drico /H5L4 a di(erentes concentraciones# una menor parte de las estimulaciones se realizan en (ormaciones productoras de areniscas# donde se *a utilizado `cido Fluor*.drico / HF4 o más recientemente# a trav1s Fracturamientos *idráulicos' En al%unos pozos con pro&lemas de producción re6uieren de estimulaciones 3o ácidas / no reactivas4 de&ido a la naturaleza del pro&lema 6ue %enera la declinación de su producción# por lo tanto la selección de un pozo candidato a estimular $ el diseño de su tratamiento re6uiere de un &uen análisis'
ESTIM0LACION DE POZO MECANISMOS DE DAÑO Tipos de Daño+ Los daños 6ue tradicionalmente conocemos# presentes en el sistema rocaC(luidos# los podemos a%rupar en tres tipos &ásicos+ a8? Daño a la "ermea%ilidad a%sol+'a
%8 ? Cam%ios en Permea%ilidad rela'i!a
la
c8? Al'eración de la !iscosidad
Las part.culas $ materiales ocupan parcial o totalmente el espacio poroso de la (ormación# $a sea por+
0esultan (recuentemente en una reducción al (luido de producción deseado# estos se de&en a cam&ios a la moja&ilidad al aceite en una (ormación productora de *idrocar&uros mojada al a%ua $
El incremento en la viscosidad del (luido puede ser de&ido a la (ormación de emulsiones# pol.meros# etc' $ esto di(iculta el (lujo de (luidos
74La presencia de (inos $ arcillas de la propia (ormación' :4 Sólidos de los (luidos de per(oración o de terminación' 4 Incrustaciones de depósitos or%ánicos /as(altenos o para(inas4 4 Depósitos complejos de or%ánicos e inor%ánicos# entre otros'
ESTIM0LACION DE POZO 0EP0ESE3TA5I3 DEL DAbM El (actor de daño /S4 está dado por la ecuación /74+
En %eneral el e(ecto de daño /S4 implica + S ; 9 no e-iste daño# por lo 6ue >- ; >' S 9 e-iste daño# por lo 6ue > >S 9 el pozo está estimulado > >0epresentación es6uemática de una zona dañada
ESTIM0LACION DE POZO SISTEMAS DE 2L0IDOS PARA 0NA ESTIM0LACI1N MATRICIAL$ Durante la etapa de per(oración $ terminación del pozo diversos (actores 6u.micos o mecánicos pueden alterar su estado ori%inal provocando daños 6ue resultan en una ca.da de presión $ por consi%uiente en una disminución en la producción de *idrocar&uros' El tratamiento para este tipo de (ormaciones puede clasi(icarse de manera %eneral de la si%uiente (orma+ ;ase del sis'emaB
Adi'i!osB
a4C0eactivas +
74C In*i&idores de corrosión'C ateriales (uertemente catatónicos# con una (uerte a(inidad con la super(icie metálica' :4C Sur(actantes'C son comunes en todos los tratamientos ácidos $ ellos son el elemento &ásico en las estimulaciones no reactivas' 4 Solventes mutuos'C Mtros aditivos (recuentemente utilizados en los sistemas ácidos# a menudo son utilizados por su solu&ilidad tanto en (luidos &ase a%ua o aceite' 4 C Aditivos de control de (ierro'C $a 6ue e-isten dos (ormas de (ierro en la (ormación# (erroso $ (1rrico /1ste )ltimo de ma$or ries%o# $ el primero 6ue se (orma en las estimulaciones4
`cido 5lor*.drico /H5L4 /H5L4 `cido Fluor*.drico /HF4 /HF4 `cido Ac1tico/:H5H5M Ac1tico/:H5H5M44 `cido Fórmico /:H5MMH4 /:H5MMH4 &4C3o reactivas + Solventes utuos Solventes Aromáticos Si el material de daño es solu&le en ácido# un (luido &ase ácido puede ser e(ectivo en disolver $ remover el material' Tanto las (ormaciones car&onatadas como las areniscas pueden acidi(icarse
ESTIM0LACION DE POZO ESTIM0LACI1N ESTIM 0LACI1N MATRICIAL MATRICIAL EN CAR;ONAT CAR;ON ATOS OS Para las (ormaciones de car&onatos los tipos de ácido 6ue pueden usarse son+ C `cido 5lor*.drico /H5L4 C `cidos `cidos Mr%ánicos / Ac1tico $ Fórmico4 Este tipo $a sea en (ormaciones calizas o en dolomitas# nos da la oportunidad no tan solo de remover el daño sino de mejorar la permea&ilidad en la vecindad del pozo de&ido a la %eneración de canales por la disolución de material 6ue %enera el ácido'
Sol+%ilidad del FCL en caliza ) dolomi'a$
"na estimulación matricial ácida en car&onatos inclu$e lo si%uiente+ E(ectividad del desviador Limite de los a%ujeros de %usano $ la e-cesiva p1rdida de (iltrado Aplicaciones en &aja $ alta temperatura'
ESTIM0LACION DE POZO Estimulaciones reactivas utilizando `cidos Mr%ánicos
El Ac1tico $ el Fórmico son otros dos ácidos 6ue lle%an a utilizarse# solos o con el H5L' Son muc*o más d1&iles 6ue el H5L $ por lo tanto reaccionarán mas lentamente con la ma$or.a de los minerales en el pozo $ por lo tanto permiten una penetración más pro(unda $ mejores propiedades de %ra&ado en al%unas (ormaciones'
ESTIM0LACION DE POZO El `cido Ac1tico reacciona mas lentamente 6ue el Fórmico' "n 79 de solución de ácido ac1tico disolverá la caliza tanto como un de solución de H5L' "n 79 de solución de ácido (órmico disolverá la caliza tanto como un Q de solución de H5L' La reacción 6u.mica de estos ácidos con la caliza es la si%uiente+
ESTIM0LACION DE POZO Factores 6ue a(ectan la reacción del ácido con los car&onatos a 8elaci&# Vol*me#3 9rea de co#tacto, A ma$or super(icie de roca e-puesta por unidad de volumen de ácido# 1ste se %astará más rápido' b Presi&#, E(ecto de la Presión so&re el tiempo de reacción del H5LC 5a5M' Arri&a de J89 psi la presión tiene un menor e(ecto en la reacción del ácido con rocas calcáreas 6ue la ma$or.a de los otros (actores# por de&ajo de ese valor la reacción se acelera# como se o&serva en la Fi%ura
ESTIM0LACION DE POZO c Temperat*ra, A medida 6ue la temperatura se incrementa# el ácido reaccionará más rápido con el material calcáreo' d o#ce#traci&# del %cido y prod*ctos de reacci&#, ientras más (uerte sea un ácido mas tiempo le tomará terminar la reacción' 5on sólo a%re%ar cloruro de calcio o @ió-ido de 5ar&ono a cual6uier ácido (uerte retardará li%eramente su reacción' "n ácido or%ánico le toma mas tiempo %astarse 6ue el H5L por6ue solo está parcialmente ionizado' e omposici&# de la 8oca, La composición 6u.mica de la roca in(luirá en la reacción del ácido# las dolomitas %eneralmente reaccionan mas lentamente con el H5L 6ue con las calizas' f Viscosidad A medida 6ue la viscosidad se incrementa disminu$e el tiempo de reacción del ácido'
ESTIM0LACION DE POZO Estimulaciones 3o reactivas en car&onatos' En este sistema los (luidos de tratamiento no reaccionan 6u.micamente con los materiales de la roca# estos sistemas se utilizan para la remoción de daños ocasionados por &lo6ueos de a%ua# aceite o emulsión# p1rdidas de (luido de control# depósitos or%ánicos# daños por tensión inter(acial# por moja&ilidad e incrustaciones' de&ido a 6ue el (lujo de (luidos a trav1s de medios porosos está %o&ernado por los (enómenos de super(icie 6ue representan las (uerzas retentivas de los (luidos en la roca# la acción de la estimulación no ácida concierne principalmente con la alteración de estas (uerzas retentivas# mani(estadas en los (enómenos de super(icie si%uientes+ CTensión inter(acial C oja&ilidad C 5apilaridad
ESTIM0LACION DE POZO ESTIM0LACI1N MATRICIAL EN ARENAS$ Para las (ormaciones de Areniscas el tipo de `cido 6ue puede usarse es+ `cido Fluor*.drico /HF4# mezclado con H5L o con ácidos or%ánicos' En la estimulación de areniscas e-isten tres etapas &ásicas de &om&eo+ a4Precolc*ón
Selección del precolc*ón en (unción de la temperatura $ la
ESTIM0LACION DE POZO Los más comunes son / &ásicamente son los mismos para el desplazamiento4+ `cido 5lor*.drico /H5L4 5loruro de Amonio / 3H5l4 Diesel _erosina Aceite b E) fl*ido de tratamie#to
Selección del (luido de tratamientoen (unción de la temperatura $ la mineralo%.a de la (ormación'
5omportamiento de di(erentes concentraciones de HF C H5L con respecto a la
ESTIM0LACION DE POZO
5ual6uier selección de tratamiento de&e derivar de la naturaleza del daño $ de su pro&lema espec.(ico# por lo 6ue de&erá tam&i1n utilizarse cual6uier in(ormación 6ue est1 disponi&le' Las si%uiente ta&la es una %u.a# para la selección de un tratamiento ácido en
ESTIM0LACION DE POZO En resumen la selección del sistema de (luido estará en (unción de los si%uientes (actores'
2rac'+ramien'os 2rac'+ramien'os Fidr-+licos
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO INTROD0CCI1N
El (racturamiento *idráulico 6ue utiliza un material sustentante se *a convertido# en la )ltima d1cada# en una de las operaciones más importantes en la terminación de pozos' En 1-ico# su uso más (recuente se *a dado en la cuenca de @ur%os# cu$os pozos de %as producen en (ormaciones de arenisca de &aja permea&ilidad aun6ue tam&i1n se *a usado en pozos del paleocanal de 5*icontepec $ en al%unos de la 5uenca de ,eracruz# donde predominan las (ormaciones ar&onatadas'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO El &rac'+ramien'o *idr-+licoB consiste en la in$ección de un (luido (racturante# altamente viscoso# por encima de la presión de (ractura de una (ormación# con el o&jeto de %enerar en ella canales de (lujo /(racturas4 $ colocar un elemento de empa6ue /arena4 6ue permita incrementar la conductividad de la (ormación $# por ende# el (lujo de (luidos *acia el pozo' En esta %u.a se presentan los conceptos (.sicos &ásicos para entender esta T1cnica# las caracter.sticas $ propiedades de los (luidos# apuntalantes $ aditivos usados en las operaciones# as. como las consideraciones t1cnicas más importantes para planear $ diseñar un (racturamiento *idráulico'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO Su uso correcto $ con criterio *ace posi&le optimizar el diseño $ la evaluación de un (racturamiento *idráulico' Aun6ue la t1cnica de (racturamiento *idráulico puede realizarse utilizando ácidos or%ánicos o inor%ánicos# esta %u.a se en(ocará a la t1cnica 6ue utiliza arena como material apuntalante o medio para sustentar las (racturas creadas en la (ormación# 6uedando (uera del alcance de esta %u.a el (racturamiento con ácido'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO 2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO CONCEPTOS 2ÍSICOS DE 2RACT0RAMIENTO 6CProceso de (racturamiento *idráulico 7C5omportamiento de la roca 4CE(ectos de la presión de poro en el estado de es(uerzos 5CE(ectos de la temperatura en los estados de es(uerzos 9C5riterios de (alla HCMrientación de la (ractura
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO
6?Proceso de &rac'+ramien'o *idr-+licoB El proceso consiste en aplicar presión a una (ormación# *asta 6ue se produce en 1sta una (alla o (ractura' "na vez producida la rotura# se contin)a aplicando presión para e-tenderla más allá del punto de (alla $ crear un canal de (lujo de %ran tamaño 6ue conecte las (racturas naturales $ produzca una %ran área de drene de (luidos del $acimiento'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO
El e(ecto de incremento de drene de (luidos decrece rápidamente con el tiempo' Esto se de&e a 6ue la (isura se cierra $ el pozo vuelve a sus condiciones casi ori%inales' Para evitar el cierre de la (ractura# se utiliza la t1cnica de in$ectar el (luido de (ractura car%ado de apuntalante# el cual act)a como sost1n de las paredes a&iertas de la (ractura' Los %ranos de arena act)an como columnas# evitando el cierre de la (isura# pero permitiendo el paso de los (luidos de la (ormación'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO
Durante la operación# el &om&eo de (luido se realiza de (orma secuencial# primero se &om&ea un precolc*ón de salmuera o %elatina lineal# con el o&jeto de o&tener parámetros $ poder optimizar el diseño propuesto' Posteriormente se &om&ea un colc*ón de %elatina como (luido# el cual produce la (ractura $ a&re la roca lo su(iciente como para 6ue pueda in%resar el a%ente de sost1n lue%o# se realiza el &om&eo de tratamiento# 6ue es un (luido car%ado con arena# el cual apuntala la (ractura $ la mantiene a&ierta'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO Para controlar la operación# se de&en re%istrar continuamente los valores de+ 7' Presión# :' 2asto# ' Dosi(icación del apuntalante# ' Dosi(icación de aditivos# 8' 5ondiciones del (luido (racturante /control de calidad4' Durante el proceso se de&en monitorear en super(icie las presiones si%uientes+ a4 Presión de rotura+ es el punto en 6ue la (ormación (alla $ se rompe' &4 Presión de &om&eo+ es la necesaria para e-tender la (ractura# manteniendo el %asto constante'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO c4 Presión de cierre instantánea /Pci4+ es la 6ue se re%istra al parar el &om&eo# cuando desaparecen todas las presiones de (ricción# 6uedando sólo las presiones interna de la (ractura $ la *idrostática del pozo'
Además de la presión# tam&i1n se de&e re%istrar el %asto de operación# el cual está relacionado con el tiempo de &om&eo# representando el volumen total de (luido# el cual incide directamente en el tamaño de la (ractura creada' Por otra parte# el %asto relacionado con la presión resulta en la potencia *idráulica necesaria para el &om&eo'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO 7?Com"or'amien'o de la rocaB La selección del modelo matemático para representar el comportamiento mecánico de la roca es mu$ importante' E-iste una amplia %ama de modelos 6ue intentan representar el comportamiento mecánico de la roca' Los *a$ desde el modelo lineal elástico *asta modelos complejos# 6ue inclu$en el comportamiento Inelástico de las rocas# e(ectos de interacciones (.sicoC6u.micas del sistema rocaCluido $ e(ectos de temperatura' El modelo más conocido es el lineal elástico# el cual es ampliamente utilizado por su simplicidad /modelo de dos parámetros4'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO 4?E&ec'os de la "resión de "oro en el es'ado de es&+erzosB Dos casos son particularmente interesantes respecto a la variación de la presión de poro+ a4 La in$ección de (luidos al $acimiento &4 La declinación natural de presión del $acimiento' En el primer caso# durante el (racturamiento el primer (luido 6ue se in$ecta es un (iltrante# 6ue ocasiona disminución de la presión e(ectiva# lo 6ue permite iniciar la (ractura más (ácilmente' "n análisis similar permite esta&lecer 6ue la disminución de presión de poro en un $acimiento maduro incrementa el es(uerzo e(ectivo de la roca' En otras pala&ras# es más di(.cil iniciar una (ractura cuando el campo petrolero está en su etapa madura 6ue en su etapa inicial de e-plotación' Estos conceptos son esenciales cuando se selecciona el puntalante'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO 5?E&ec'os de la 'em"era'+ra en el es'ado de es&+erzosB 5uando se in$ecta un (luido a menor temperatura 6ue los (luidos contenidos en el $acimiento# se ori%ina un s)&ito cam&io de temperatura 6ue altera el estado de es(uerzos de la roca' La ma%nitud del es(uerzo normal de la roca / 4 var.a directamente proporcional a la variación de temperatura /dT 4 ' Por ello# el en(riamiento ocasionado a la (ormación La ma%nitud del es(uerzo normal de la roca / 4 var.a directamente proporcional a la variación de temperatura /dT 4 ' Por ello# el en(riamiento ocasionado a la (ormación con el (luido (racturante disminu$e el es(uerzo e(ectivo de la roca $ (acilita el inicio
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO
9?Cri'erios de &allaB En %eneral# la roca puede (allar cuando es sometida a compresión o a tensión' "no de los criterios de (alla más comunes es el de o*rC5oulum&# &asado en el clásico dia%rama de o*r# donde una envolvente de (alla de(ine el l.mite entre la inte%ridad de la roca $ el punto donde (alla'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO
H?Orien'ación de la &rac'+raB Es importante resaltar 6ue la orientación de la (ractura está .ntimamente li%ada al estado ori%inal de es(uerzos i#3 sit* $ al mecanismo 6ue la %enera' El caso 6ue a6u. nos ocupa es donde el estado ori%inal de es(uerzos cumple la si%uiente condición+
@ajo esta condición $ para el caso particular donde la (ractura *idráulica des%enerada por tensión# la orientación de la (ractura estará en dirección perpendicular 5omo se muestra+
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO
Mrientación de la (ractura creada por tención
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO MECGNICA DE LA #EOMETRÍA DE LA 2RACT0RA
Parámetros de diseño+ Las varia&les 6ue de&en considerarse en el diseño del proceso de (racturamiento son seis+ 7' Altura /H" 4 :' odulo de Voun% / E 4 o resistencia a la de(ormación de la roca' ' P1rdida de (luido / 4 ' Factor de intensidad de es(uerzo cr.tico / :6 4 /tou%*ness4' 8' ,iscosidad del (luido /Z 4 ' 2asto de la &om&a /;4
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO #eome'r/a de &rac'+ra alrededor del "ozo ' Al%unos estudios *an encontrado 6ue los disparos de&en estar orientados en un ran%o de 79f a :9f dentro del plano normal del m.nimo es(uerzo para 6ue la (ractura inicie en los disparos $ se e-tienda' Mtros estudios muestran 6ue# si no se orientan en la dirección señalada $ los pozos son direccionales# la (ractura puede crecer en (orma de BS' En realidad# es mu$ di(.cil predecir las ca.das de presión cerca del pozo en a%ujeros desviados de&ido a la incertidum&re de la %eometr.a de (ractura cerca de la vecindad del pozo'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO Dis"aros ) e&ec'o de des!iación. Los tres supuestos componentes en la p1rdida de presión en la vecindad del a%ujero son+ C La (ricción a trav1s de los disparos C Los %iros de la (ractura /por ejemplo la tortuosidad4 CLa (ricción por un desalineamiento de los disparos
2ricción en los dis"aros. "n pozo disparado de manera de(iciente tiene un e(ecto si%ni(icativo en la ejecución $ evaluación de un ratamiento de (ractura de&ido a 6ue los disparos a(ectan la presión de rompimiento $ de tratamiento# pudiendo provocar un arenamiento'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO Tor'+osidad$ Se de(ine como un camino Bretorcido 6ue conecta el pozo al cuerpo principal de la (ractura'
La (ractura %ira $ cam&ia para alinearse con la dirección pre(erente de propa%ación'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO Desalineamien'o de &ases$ La ma$or.a de los disparos no están alineados con el plano pre(erencial de (ractura# a menos 6ue se contara con la in(ormación de la dirección de es(uerzos de un pozo en particular $ de los accesorios necesarios para per(orar la tu&er.a'
El desalineamiento entre disparos $ el plano de la (ractura provoca puntos mu$ ajustados'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO SISTEMAS DE 2L0IDOS 2RACT0RANTES 2l+idos &rac'+ran'esB Pueden ser de &ase a%ua o aceite' Las propiedades 6ue de&e cumplir un (luido (racturante son las si%uientes+ g @ajo coe(iciente de perdida g Alta capacidad de transporte del apuntalante g @ajas perdidas de presión por (ricción en las tu&er.as $ altas en la (ractura' g Fácil remoción despu1s del tratamiento g 5ompati&ilidad con los (luidos de (ormación' g .nimo daño a la permea&ilidad de la (ormación $ (ractura'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO
Los &l+idos %ase diesel o >erosinaB aportan altos valores de viscosidad# lo 6ue a$uda a transportar más arena $ alcanzar %eometr.as de (ractura ma$ores en anc*o $ lon%itud $ por consi%uiente una ma$or conductividad# su inconveniente es el manejo $ almacenamiento de alto ries%o por ser mu$ volátiles $ contaminantes# por lo 6ue actualmente se usa en (ormaciones altamente sensi&les al a%ua
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO ADITIOS Adi'i!osB Se usan para romper el (luido# una vez 6ue el tra&ajo (inaliza# para controlar la p1rdida de (luidos# minimizar el daño a la (ormación# ajustar el PH# tener un control de &acterias o mejorar la esta&ilidad con la temperatura'
A Con'in+ación mencionaremos al,+nos Adi'i!os Activadores de viscosidad. Son a%entes reticuladores 6ue unen
las cadenas (ormadas por el pol.mero $ elevan considera&lemente la viscosidad# activando el (luido' Quebradores. 0educen la viscosidad del sistema (luidoC
apuntalante# partiend el pol.mero en (ra%mentos de &ajo peso
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO Bactericidas. Previenen la p1rdida de viscosidad causada por
&acterias 6ue de%radan el pol.mero' Los polisacáridos /pol.meros de az)car4 usados para espesar el a%ua# son e-celentes (uentes de ori%en de comida para las &acterias# 1stas arruinan el %el educiendo el peso molecular del pol.mero'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO
e). Estabilizadores. Se adicionan al %el lineal /(luido (racturante sin
activar4 para proporcionar ma$or esta&ilidad al (luido# cuando se tienen altas temperaturas de operación# normalmente arri&a de :99 oF' Por lo %eneral# a$udan a mantener la viscosidad del %el
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO CARACTERÍSTICAS DE LOS AP0NTALANTES Además de sostener las paredes de la (ractura# los apuntalantes crean una conductividad /permea&ilidad en Darc$s por cada pie de lon%itud de (ractura apuntalada4 en la (ormación'
Los &ac'ores +e a&ec'an la cond+c'i!idad de &rac'+ra sonB g 5omposición del apuntalante' g Propiedades (.sicas del apuntalante' g Permea&ilidad empacada del apuntalante' g E(ectos de la concentración de pol.meros despu1s del c cierre de la (ractura' g ovimientos de (inos de (ormación en la (ractura'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO Las propiedades (.sicas 6ue de&e tener un apuntalante $ 6ue impactan en la conductividad de la (ractura son+ g 0esistencia g Distri&ución $ tamaño del %rano g 5antidad de (inos e impurezas g 0edondez $ es(ericidad g Densidad
Los a"+n'alan'es están diseñados para soportar los es(uerzos de cierre de la (ormación# $ se de&e seleccionar de acuerdo con los es(uerzos a 6ue estará sometido $ a la dureza de la roca' El tipo $ tamaño de apuntalante se determina en t1rminos de costoC &ene(icio' apuntalantes de ma$or tamaño proporcionan un empa6ue más permea&le# $a 6u permea&ilidad se incrementa con el cuadrado del diámetro del %rano'
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO
5omparación de la resistencia de varios tipos de apuntalante
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO
5onductividad de (ractura para di(erentes apuntalantes
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO Para la realización de un tra&ajo de (racturamiento# de&e contarse con una cantidad de in(ormación previa $ con una serie de *erramientas como+ g 0e%istros el1ctricos' g Análisis pre $ post(ractura de pozos vecinos' g Estudios de la&oratorio so&re propiedades de la (ormación g 5aracter.sticas del (luido de (ractura $ del apuntalante' g 0esultados del análisis de la presión transitoria del $acimiento para estimar su permea&ilidad $ daño' g Simuladores del comportamiento de la producción del $acimiento' g odelos para el diseño de (racturas *idráulicas' g Análisis de prue&as micro $ mini(rac' g Análisis post(ractura de pozos vecinos
2RACT0RAMIENTO FIDRG0LICO
Apuntalantes de ma$or uso comercial en e-ico
DISEÑO PARA PR0E;AS
DISEÑO PARA PR0E;AS Descri&ir las consideraciones t1cnicas más importantes 6ue se de&en aplicar en el diseño de las prue&as DST# con &ase en las caracter.sticas $ el desempeño mecánico de los tu&ulares 6ue componen la sarta a usarse en dic*as prue&as# a (in de seleccionar los más adecuados a las condiciones $ parámetros operativos del pro%rama detallado de la terminación de un pozo para ase%urar el 1-ito de la prue&a' En caso de e-istir m)ltiples zonas con potencial productivo# se procede a e(ectuar prue&as DST para evaluar los intervalos de ma$or inter1s' "na prue&a DST puede de(inirse como *# m
DISEÑO PARA PR0E;AS CONCEPTOS #ENERALES
M'odos de e!al+ación A continuación se descri&en &revemente los di(erentes m1todos 6ue e-isten para evaluar (ormaciones' An'es de "er&orar #eolo,/a El %eólo%o# con in(ormación super(icial $
DISEÑO PARA PR0E;AS Prue&a convencional de (ondo Es a6uella 6ue usa empacadores convencionales esto es# empacadores de *ule /%oma4 sólido 6ue se e-panden $ mantienen un &uen sello cuando se aplica $ sostiene peso a trav1s de la tu&er.a de per(oración' La prue&a es realizada cuando el intervalo de inter1s se encuentra mu$ pró-imo al (ondo del pozo en a%ujero descu&ierto' Los componentes de la sarta son espaciados para aislar la zona de inter1s $ 1sta se corre *asta el (ondo' 5on las *erramientas
rreglo t>pico de *#a pr*eba DST
DISEÑO PARA PR0E;AS Prue&a convencional para intervalos Es una prue&a DST realizada cuando la zona de inter1s se encuentra por encima del (ondo del pozo o cuando se a.sla el intervalo de otra zona potencial# la cual 6ueda por de&ajo del empacador' Este tipo de prue&a se realiza %eneralmente cuando el pozo alcanzó su pro(undidad total# el a%ujero está en &uenas condiciones $ *a$ varias zonas de inter1s para pro&arse'
DISEÑO PARA PR0E;AS Prue&a con sistemas in(la&les 5uando se re6uiere una prue&a por arri&a del (ondo del pozo $ las condiciones cercanas a la zona de inter1s son irre%ulares# un sistema de empacadores in(la&les es utilizado en lu%ar del sólido como parte de la sarta de la prue&a' En este caso# no se re6uiere aplicar peso a la sarta para anclar el empacador' La sarta de prue&a es armada $ corrida en el pozo' 5uando los empacadores alcanzan la pro(undidad de inter1s# se rota la sarta para activar una &om&a de (ondo# la cual utiliza al lodo para in(lar el empacador' La &om&a es operada rotando la sarta de 9 a 9 rpm por un lapso de 78 minutos# *asta 6ue la presión dentro del empacador sea considera&lemente ma$or 6ue la car%a *idrostática' "n dispositivo de arrastre localizado en el (ondo de la sarta previene 6ue la parte in(erior de 1sta tam&i1n rote durante el &om&eo *acia el empacador'
DISEÑO PARA PR0E;AS Prue&a convencional en a%ujero 0evestido La prue&a DST en a%ujero revestido se corre cuando el pozo se *a cementado la tu&er.a de revestimiento' Los disparos de terminación se e(ect)an (rente al intervalo de inter1s antes de 6ue las *erramientas de la prue&a sean corridas en el pozo# o &ien 1stas se inte%ran como parte de la sarta de la prue&a' En este caso# los disparos de&en ser e(ectuados &ajo condiciones de so&re&alance' Por re%la %eneral# las prue&as en pozo revestido son se%uras $ más (áciles de controlar'
DISEÑO PARA PR0E;AS
Pr+e%a en a,+@ero re!es'ido con *erramien'as ac'i!adas "or "resión$ 5uando el pozo está revestido# se puede llevar a ca&o una prue&a DST con un ensam&le de (ondo# cu$as *erramientas pueden ser activadas mediante presión# en lu%ar de rotar o reciprocar' Esta (orma de realizar la prue&a %eneralmente es la mejor en e6uipos (lotantes en pozos marinos o en pozos altamente desviados# en los cuales se di(iculta precisar el movimiento de la sarta'
DISEÑO PARA PR0E;AS COMPONENTES DE 0NA SARTA DST Las sartas utilizadas para realizar una prue&a DST están compuestas &ásicamente de *erramientas de medición# de control $ de muestreo 6ue son colocadas dentro de la sarta de per(oración o de un aparejo de producción de prue&a' Están constituidas %eneralmente de uno o dos empacadores# 6ue permiten aislar la zona de inter1s# válvulas de control de (lujo# dispositivos de medición continua de presión $ temperatura# una cámara de muestreo de (luidos $ una tu&er.a ancla 6ue permite la entrada de (luidos a la sarta'
DISEÑO PARA PR0E;AS COMPONENTES DE 0NA SARTA DST COMPONENTES 0NA SARTA DST
DE
DESCRIPCI1N$
Com"onen'es de &ondo
Diseñados para aislar la zona de inter1s# controlar los per.odos de (lujo $ cierre de la prue&a# re%istrar la presión en el interior $ e-terior de las *erramientas# colectar los (luidos en condiciones (lu$entes $ permitir la recuperación de las *erramientas cuando se presenten pro&lemas de pe%aduras'
T+%er/a ='+%in,8
Es la sarta de tu&er.as de per(oración o de producción utilizadas como medio de conducción de los (luidos a producir $ el medio por el cual se &ajan las *erramientas para activar la prue&a del intervalo de inter1s'
de
"er&oración
Las'ra%arrenas
Son los elementos tu&ulares au-iliares para aplicar peso a la sarta'
S+%s'i'+'o de circ+lación in!ersa
Es el componente de la sarta para activar la circul ación inversa proporcionando el medio para d esplazar# mediante el lodo de per(oración# los (luidos producidos a l a super(icie durante la prue&a'
-l!+la de con'rol de &l+@o
Este componente se utiliza para re%ular los per.odos de (lujo $ de cierre durante la prue&a' Se opera $a sea por aplicación de peso a la sarta# rotando la tu&er.a o &ien# aplicando presión en el espacio anular'
-l!+la *idr-+lica
Es un componente de la sarta# 6ue se mantiene cerrada al momento de correrla en el pozo con el propósito de mantener la tu&er.a Bseca# es decir# sin (luido por el interior# o mantener cual6uier (luido utilizado como colc*ón dentro de la tu&er.a'
Mar'illo *idr-+lico
Esta *erramienta es utilizada para proporcionar una (uerza de impacto ascendente a la sarta en el caso de 6ue 1sta lle%ue a pe%arse en el pozo durante el desarrollo de la prue&a'
:+n'a de se,+ridad
Este componente de la sarta se utiliza para recuperar todas las *erramientas arri&a de ella# en el caso de 6ue la parte in(erior 6uede atrapada o pe%ada en el pozo'
Em"acador
2eneralmente para una prue&a en a%ujero descu&ierto es un empacador sólido de %oma' El tipo de %oma depende de la aplicación espec.(ica'
T+%o ancla
5onsiste %eneralmente de un conjunto de lastra&arrenas per(orados# los cuales permiten la entrada del (luido de la (ormación *acia la sarta de prue&a' Además# desempeña la (unción de a&sor&er las car%as compresivas cuando se anclan los empacadores'
Re,is'rador "resión'em"era'+ra
de
Son los dispositivos mediante los cuales se miden $ re%istran los datos de p resión $ temperatura' Se localizan %eneralmente por de &ajo del empacador# cerca del intervalo a pro&ar' Los re%istradores de presión pueden ser internos $ e-ternos'
S+%s'i'+'o "resión
de
Este dispositivo permite la comunicación entre el espacio anular arri&a del empacador $ la zona aislada entre dos empacadores# uno superior $ otro in(erior'
i,+alador
-l!+la maes'ra s+%marina
Es una com&inación de válvula $ un sistema *idráulico# la cual es ensam&lada $ colocada en la sarta de prue&a para anclarse en el sistema de preventores'
:+n'as de e."ansión
Se a%re%an a la sarta para compensar los movimientos de las plata(ormas $ mantener un peso constante so&re la sarta mientras 1sta se corre en el pozo'
E+i"o s+"er&icial
0e6uerido durante la ejecución de una prue&a DST está previsto para controlar $ dar se%urid ad a la prue&a# para medir los %astos de (lujo $ disponer de los (l uidos en super(icie durante la prue&a
Ca%eza de con'rol
Es una com&inación de s?ivel $ válvula de control 6ue se localiza en la parte superior de la sarta' La válvula permite elcontrol super(icial del (lujo mientras 6ue el s?ivel permite la rotación de la sarta en caso necesario para asentar los empacadores o para operar al%una *erramienta en particular' "na ca&eza de control dual es %eneralmente utilizada en los casos de tener altas presiones en los intervalos a pro&ar o en el caso de los pozos marinos
Mani&old
"n conjunto de válvulas de control colocadas en el piso del e6uipo para operar las si%uientes (unciones+ ! Tomar muestras de los (lu idos ! 5olocar estran%uladores
DISEÑO PARA PR0E;AS
DISEÑO PARA PR0E;AS
AISLAMIENTO DE INTERALOS
AISLAMIENTO DE INTERALOS Durante la vida productiva de un pozo con dos o más intervalos productores# lle%a un momento en 6ue el intervalo 6ue se encuentra en e-plotación se vuelve económicamente incostea&le por lo 6ue se re6uiere aislarlo para continuar con la e-plotación del intervalo superior' Para el aislamiento e(ectivo de ese intervalo# se coloca un tapón mecánico o de cemento con el 6ue se evita la mi%ración de (luidos o la p1rdida de producción del nuevo intervalo puesto en producción' Los tapones pueden ser colocados en a%ujero descu&ierto o entu&ado# siendo de ma$or di(icultad el primero por la irre%ularidad de su diámetro' 5uando se va a&andonar un pozo aislando los intervalos pro&ados# las lon%itudes# pro(undidades $ n)mero de tapones son dados por las condiciones del pozo $ var.an dependiendo del n)mero de intervalos $ las presiones encontradas entre otros (actores'
AISLAMIENTO DE INTERALOS TJCNICAS EISTENTES Las t1cnicas e-istentes para aislar intervalos pro&ados empleando tapones de cemento $ tapones mecánicos son las si%uientes+ !?sa#do sarta de traba$o( ! trav
a de prod*cci&#( !E# ag*$ero desc*bierto !"sando sarta de tra&ajo'
a8 Tcnica del 'a"ón %alanceadoB "n tapón &alanceado puede ser colocado (rente al intervalo productor o arri&a de este' Es recomenda&le colocarlo (rente a intervalos no e-plota&les comercialmente $ 6ue se desean aislar completamente'
AISLAMIENTO DE INTERALOS %8 Tcnica "ara +na cemen'ación &orzadaB La cementación (orzada es recomenda&le para aislar intervalos comercialmente no e-plota&les# zonas no atractivas con contenido de H S : $ : ! $ en $acimientos con alta producción de a%ua $ canalización por atrás de la tu&er.a de revestimiento' c8 0so de +n 'a"ón mec-nico "ermanen'eB Se utiliza cuando la presión de (ormación es mu$ &aja $ no soporta la columna *idrostática presentando p1rdida total de circulación# o en pozos e-ploratorios con intervalos productores 6ue posteriormente se recuperaran# en este caso se ancla un tapón mecánico apro-imadamente a 8 mts' arri&a de la cima del intervalo disparado $ se prue&a su e(iciencia'
&4 T1cnicas para cementaciones (orzadas
c4 T1cnicas para cementaciones (orzadas
AISLAMIENTO DE INTERALOS d8 Tcnica de dos 'a"ones con '+%er/a de al+minio en la "+n'a de la sar'a de Per&oración+ Es recomenda&le para pozos pro&lemáticos con alta presión $ temperatura donde la sarta de tra&ajo puede 6uedar atrapada durante la operación' Esta t1cnica %arantiza e-actitud en la colocación del tapón de cemento a una determinada pro(undidad $ una m.nima contaminación de la lec*ada# se utiliza un ensam&le de (ondo instalado en el e-tremo de la tu&er.a de per(oración# tu&er.a de aluminio# un tapón de &arrido $ un tapón de desplazamiento'
d4 T1cnica utilizando un ensam&le de (ondo
AISLAMIENTO DE INTERALOS Aislar in'er!alos dis"arados a 'ra!s de la '+%er/a de "rod+cción$ a8 Técnica para colocar un tapón de cemento con cable eléctrico$ Esta t1cnica se emplea para aislar intervalos con alto porcentaje de a%ua en pozos con dos o más intervalos productores# en pozos pro(undos con diámetros reducidos en las tu&er.as de e-plotación $ altas temperaturas donde se re6uiere precisión tanto en la colocación del tapón como en su lon%itud'
AISLAMIENTO DE INTERALOS b) Uso de la tubera !le"ible para colocar un tapón de cemento.
Esta t1cnica se recomienda para aislar intervalos con condiciones similares a las consideradas con tu&er.a de tra&ajo $ se pueden colocar en(rente o a&ajo del intervalo# con la di(erencia de 6ue están limitados a la presión de tra&ajo de la tu&er.a (le-i&le'
Aislar con tu&er.a (le-i&le (orzando $ colocando el cemento
La operación se de&e realizar primero aislando el intervalo más &ajo con un tapón cie%o anclado en el niple de asiento# 6ue se localiza en el e-tremo del aparejo de producción# posteriormente# para aislar el si%uiente intervalo se ancla un se%undo tapón cie%o en la tu&er.a de producción $ (inalmente para aislar el )ltimo intervalo se desplaza una lec*ada de cemento /previamente calculada4 *asta los disparos $ se procede a su in$ección# dejando dentro de la tu&er.a de producción un tirante m.nimo de 9 m'
Aislar varios intervalos
AISLAMIENTO DE INTERALOS Aislar in'er!alos en a,+@ero desc+%ier'o 5uando se trata de aislar dos o más intervalos productores 6ue no se encuentran ademados se de&erán colocar tapones de cemento 6ue cu&ran como m.nimo 9 mts' a&ajo $ 9 mts' arri&a de cada intervalo productor con o&jeto de evitar su mi%ración *acia otro estrato'
Aislamiento de intervalos en a%ujero descu&ierto
AISLAMIENTO DE INTERALOS CRITERIO DE SELECCI1N La selección de la t1cnica más apropiada para aislar un intervalo pro&ado de&erá estar &asado en el o&jetivo de lo 6ue se desea lo%rar# en las condiciones del pozo# su estado mecánico# la in(ormación %eoló%ica# la selección de la lec*ada $ pro(undidad de los intervalos por lo 6ue será necesario disponer de la si%uiente in(ormación para (ormarse el criterio 6ue se aplicará en la planeación $ diseño del tapón'
In&ormación re+erida !Da'os del a,+@ero desc+%ier'o !Da'os de la &ormación !Tem"era'+ras !Da'os de Des!iación !Da'os de la T+%er/a de Re!es'imien'o !Da'os de la '+%er/a de "rod+cción !Da'os de la T+%er/a 2le.i%le !2l+idos !Da'os del cemen'o
AISLAMIENTO DE INTERALOS Consideraciones "ara colocar +n 'a"ón con .i'o Para planear adecuadamente el aislamiento de un intervalo pro&ado# es mu$ importante contar con los datos e-actos del pozo# seleccionar &ien la lec*ada $ usar una &uena t1cnica de desplazamiento' Los re%istros de calibraci&# del a%ujero permiten determinar el volumen de cemento 6ue se de&e utilizar' Si el a%ujero está en cali&re el desplazamiento mejora $ su &alanceo es más (ácil' La limpieza del pozo as. como las propiedades reoló%icas del lodo son esenciales para el 1-ito de la operación' 5uando se emplee lodo &ase aceite# se de&erán usar lavadores 6u.micos en lu%ar de a%ua' Para aislar intervalos# se recomienda una altura anular m.nima de 89 m' La tu&er.a de per(oración de&erá levantarse a una velocidad de a 8 minutos por lin%ada para evitar movimiento de (luidos' 5uando el tapón se coloca con tu&er.a (le-i&le se de&erá levantar a una velocidad de :9 m
AISLAMIENTO DE INTERALOS El cemento de&erá ser de ma$or densidad 6ue el lodo# para 6ue sal%a de la tu&er.a de per(oración o de la tu&er.a (le-i&le al levantarla' Se de&e evitar la paralización del sistema para no provocar es(uerzos de %elatinización 6ue puedan atrapar la tu&er.a' Se de&en utilizar cementos 6ue desarrollen un alto es(uerzo compresivo en periodos cortos de tiempo de&iendo utilizar lec*adas de a%ua reducida $ alta densidad' Para aislar intervalos con tapones de cemento en pozos con temperaturas ma$ores de 799 K 5 será necesario a%re%ar *arina s.lica para evitar la re%resión de la resistencia compresiva'
MOLIENDA DE EMPACADORES
MOLIENDA DE EMPACADORES E-isten varias razones por las cuales se interviene un pozo' "na de ellas es la declinación de su potencial productor durante su vida productiva' "na de las actividades cr.ticas en estas intervenciones es la molienda del empacador de producción# pues está compuesto de materiales de di(erente dureza# lo cual *ace complicado el proceso de la molienda'
Em"acador "ermanen'e
Durante la molienda de empacadores es importante 6ue se ten%a en circulación el (luido utilizado# al i%ual 6ue se de&en de contemplar los parámetros operativos de(orma apropiada# en (unción del tipo de molino# dureza $ caracter.sticas del pozo / tipo de empacador# (luidos de terminación# tu&er.as de revestimiento# aparejo de (ondo# tipo de e6uipo $ pro(undidad del empacador4 '
MOLIENDA DE EMPACADORES E-isten di(erentes marcas de molinos 6ue se di(erencian principalmente por el material empleado en el revestimiento de los conos o cuc*illas# pero los usos $ procedimientos de operación son similares# entre los mas comunes tenemos+ ! un> ill ! Piraña ! @lade ill ! etal unc*er ! Plano ! Depredador ! 5óncavo olino un> ill'
olino Plano'
olino Piraña'
MOLIENDA DE EMPACADORES Ac'i!idades en la molienda de +n em"acador Despu1s de seleccionar el molino $ el (luido con el 6ue se realizará el proceso + 7' Armar $ meter sarta de molienda /molino# martillo# com&inaciones# tu&er.a e-trapesada $ tu&er.a de tra&ajo4' :' 5ircular $ acondicionar el (luido seleccionado para la molienda en el (ondo del pozo# *omo%enizando columnas' ' oler el empacador desde su parte superior *asta alcanzar las cuñas $ el elemento de empa6ue en un ran%o de 9'9 a 7'9 m' Es importante determinar la interacción molino C empacador# $a 6ue de esto depende en %ran parte el tipo de recortes 6ue se o&tendrán durante la molienda $ podrán de(inirse las condiciones de *idráulica para recuperarlos e(icazmente' ' Despu1s de moler las cuñas del empacador $ el elemento de empa6ue# se procede a circular un &ac*e viscoso para acarrear los recortes %enerados en la molienda' 8' Sacar el molino a super(icie para o&servar $ analizar la condición (.sica del mismo# determinando el des%aste su(rido por el molino en (unción del tiempo de operación e(ectivo'
MOLIENDA DE EMPACADORES ' E(ectuar viaje de limpieza al (ondo del pozo con niple de a%uja $ canastas colectoras para remover la c*atarra' J' Mperar las canasta colectoras con niple de a%uja con presión *idráulica para reco%er los restos de recortes 6ue no (ueron recuperados durante la molienda' Q' Sacar a super(icie las canasta colectoras $ el niple de a%uja# $ re%istrar el peso />%4 de la cantidad de recortes recuperados' Es importante llevar un re%istro detallado de las condiciones de *idráulica $ la cantidad de recortes recuperados considerando el peso $ tamaño del recorte' ' Armar $ meter aparejo de pesca con pescante tipo arpón o en )ltima instancia# meter un pescante tipo mac*uelo para recuperar los restos del empacador' 79' Mperar el aparejo de pesca so&re los restos del empacador# tra&ajando con rotación de la *erramienta a la derec*a $ a la iz6uierda# aplicándole peso so&re la misma# con el propósito de enc*u(arse (irmemente $ tratar de jalarlo sin 6ue se suelte# recuperándolo *asta la super(icie' 77' Sacar a super(icie la *erramienta de pesca con el propósito de recuperar los restos del empacador# vi%ilando durante la recuperación de los restos del empacador el peso de la sarta de lo contrario'
MOLIENDA DE EMPACADORES 7:' Despu1s de recuperar los restos del empacador# se arma $ mete la canasta de circulación inversa con el propósito de recuperar los remanentes de pedacer.a de (ierro' 7' Mperar la canasta de circulación inversa durante 7 *ora apro-imadamente# por e(ecto de la circulación del (luido $ el campo ma%n1tico# para retirar del seno del (luido el resto de re&a&a (ina $ pedazos de metal' 7' Sacar a super(icie la canasta de circulación inversa $ cuanti(icar los recortes recuperados /peso $ tamaño4' Mtra t1cnica 6ue se utiliza es emplear zapata lavadora en lu%ar de molino' El procedimiento previamente mencionado aplica per(ectamente para zapata lavadora# solo cam&ia el punto # en el 6ue se operar.a la zapata *asta moler las cuñas superiores'
