BALEO DE POZOS En las operaciones de terminación de pozo para proteger sus inversiones inversiones las compañías de de exploración exploración y producción producción pueden pued en orienta orientarr los dispa disparos ros que ejecu ejecutan tan en en sus sus pozos. pozos. La producción de arena y los daños a la formación pueden generar problemas problemas serios que en un pozo cuya perforación y terminación cuestan millones de dólares puede perder totalmente su valor. El “baleo” es una técnica que permite que disparos controlados desde la superficie abren orificios desde el interior del pozo para comunicar este con un reservorio, esto se ase con un gran cuidado en la planeación, la selección de la tecnología y la evaluación posterior a los trabajos es esencial para una estrategia de operaciones de disparos óptimos. Los disparos orientados realizados permiten minimizar la producción de arena, mejorar la productividad y reducir los costos de terminación
BALEO DE POZOS En las operaciones de terminación de pozo para proteger sus inversiones inversiones las compañías de de exploración exploración y producción producción pueden pued en orienta orientarr los dispa disparos ros que ejecu ejecutan tan en en sus sus pozos. pozos. La producción de arena y los daños a la formación pueden generar problemas problemas serios que en un pozo cuya perforación y terminación cuestan millones de dólares puede perder totalmente su valor. El “baleo” es una técnica que permite que disparos controlados desde la superficie abren orificios desde el interior del pozo para comunicar este con un reservorio, esto se ase con un gran cuidado en la planeación, la selección de la tecnología y la evaluación posterior a los trabajos es esencial para una estrategia de operaciones de disparos óptimos. Los disparos orientados realizados permiten minimizar la producción de arena, mejorar la productividad y reducir los costos de terminación
OBJETIVO DEL CAÑONEO DE POZOS
El Objetivo Obj etivo del cañoneo, es establecer estable cer una comunicación efectiva entre el yacimiento yacimi ento y el interior del pozo a través de orificios orif icios creados en el re vestidor,, cement vestidor cemento o y la formación. El cañoneo permite: Evaluar zonas productoras. Mejorar la producción por inyección. Efectuar trabajos de cementación.
EVOLUCION DE LA TECNOLOGIA DEL BALEO DE POZOS
EVOLUCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS DEL CAÑONEO
*En el pasado el cañoneo consistía simplemente en orificios realizados en el acero del re vestidor con cortadores mecánicos, antes del año 1926. *Posteriormente se realizaba por medio de disparos de bala, muy utilizados a partir de 1932. *Luego se desarrollo el método de bombeo de abrasivos, cañoneo con chorros de agua, desde 1958. *En la actualidad los orificios se producen detonando explosivos con cargas huecas.
TIPOS DE BALEOS DE POZOS
Los tipos de cañoneo más usados en la industria son los siguientes: Tipo Balas Tipo Chorro Tipo Hidráulico
CAÑONEO CON BALAS
Diseñado y patentado en 1926. *Comenzó a ser utilizado en campo en los años 30. *Utilizado en forma masiva en la mayoría de las operaciones de cañoneo a comienzos de los años 50. *En este método, las balas son disparadas hacia el re vestidor atravesando el cemento hasta llegar a la formación. *El desempeño disminuye sustancialmente al incrementar la dureza de la formaciones, del re vestidor y cementos de alta consistencia. *Es poco utilizado en la actualidad, pero continua aplicándose en formaciones blandas o formaciones resquebrajadizas.
NUEVA TECNOLOGIA CON BALAS La bala da un agujero mucho más redondo, reduciendo así la caída de presión por fricción Durante la estimulación
RESULTADO TIPICO DE CAÑONEO SIN LIMPIEZA
Cañoneo con chorros de agua a alta presion
* Otra tecnología usada, es el cañoneo con chorros de agua a alta presión (Wáter jet perforating-1958). * Utiliza altas presiones de fluido (algunas veces con arena) para abrir agujeros a través del re vestidor, cemento y formación. * Los fluidos son bombeados a través de la tubería, con un arreglo de orificios direccionados hacia la pared del re vestidor. * La tubería es manejada para realizar agujeros, canales e inclusive cortes completos circunferenciales del re vestidor. *El chorro presurizado lanzado hacia la formación, deja túneles limpios con muy poco daño. *Los agujeros son creados uno a la vez. *Tiene la desventaja de ser un sistema lento y muy costoso.
Cañoneo con cargas moldeadas tipo chorro
*Una de las últimas tecnologías introducidas en el proceso de cañoneo fueron: las cargas moldeada tipo chorro. *Involucra el uso de explosivos de alta potencia y cargas moldeadas con una cubierta metálica. *Es la técnica de cañoneo más utilizada en la actualidad, más del 95% de las operaciones de cañoneo utiliza este método. *Es un sistema muy versátil. *Las cargas son seleccionadas para los diferentes tipos de formación. *Los cañones pueden ser bajados simultáneamente dentro del pozo, utilizando guayas eléctricas, guaya mecánica, tubería de producción o tubería flexible (Coiled tubing).
Los explosivos
Los explosivos.- Estos son de dos tipos básicos, bajos y altos. Explosivos de baja son llamados en ocasiones “Propulsores”, se caracterizan por tener baja presión de combustión (reacción) y una velocidad de reacción alrededor de los 15000 a 45000 pies por segundo. Al contrario, los explosivos de alta detonan en 15000 a 30000 pies por segundo (velocidad de reacción) y generan altas presiones, como ser las de un millón de libras por pulgada cuadrada en el frente de la detonación. Los explosivos de alta se dividen en dos grupos de acuerdo a su sensibilidad. Los componentes más volátiles, llamados explosivos primarios, reaccionan rápidamente a las flamas, fricción, o golpe. Para servicios de la industria petrolera, los explosivos primarios son usados en detonadores. Los explosivos secundarios son menos volátiles, de hecho, muchos son insensibles a la detonación, estos pueden ser fundidos y moldeados, maquinados o comprimidos en forma granular
La secuencia de explosión consta de varios dispositivos que son utilizados para iniciar y extender la detonación de los cañones.
Está conformada de la siguiente forma: 1.-Detonador o Iniciador 2.-Cordón Detonante 3.-Carga Explosiva Moldeada
*El detonador inicia el proceso explosivo. *El explosivo del cordon detonante deberá estar en contacto con el explosivo del detonador. *El iniciador puede estar localizado encima o debajo de los cañones *Existen dos tipos en la aplicación de la Industria petrolera:
DETONADORES ELECTRICOS Los detonadores eléctricos son utilizados Para cañones transportados con guaya Eléctrica. Hay sensibles al fluido y no sensibles. Mínimo amperaje 0.8 amp.
DETONADORES DE PERCUSION •Los detonadores de
percusión son utilizados para cañones •Transportados con tubería. •Impactos con el pin de disparo •Causan la detonación, de 5 a 7 ft-lb. •Estos detonadores no son sensibles a corrientes eléctricas.
CORDON DETONANTE *Consiste en un sistema de
conexiones que permite la transmisión del iniciador a las cargas huecas. *Permite la detonación a lo largo del eje cañón. *Es un cordón plástico o metálico que cubre el núcleo, el cual es un explosivo secundario. *Los explosivos usados actualmente son Rdx, HMX o PYX. *Las velocidades de detonación son importantes: -Los RDX y HMX son los más rápidos, hasta 26.000 ft/s. -Los HNS y PYX son los más lentos, cerca de 23.000 ft/s.
*Permite alojar los otros componentes de la carga. *Debe soportar altas presiones y temperaturas. *Son generaxomnlmente fabricadas de zinc o aceros suaves. *Las carcasas de zinc se quiebran en pequeñas partículas solubles en ácidos, que también se pueden hacer circular hacia fuera. *Las carcasas de acero se fragmentan en trozos grandes que se mantienen en el tubo transportador.
La efectividad de las cargas para realizar la configuración de las perforaciones deseadas, depende altamente del diseño de las cargas. Los diseños deben considerar las condiciones del pozo para que sean efectivos. Los factores principales que afectan al desarrollo de las cargas, incluyen los parámetros de diseño, limpieza entre cañón, cañería y las propiedades físicas de la formación y cañería.
Aunque las cargas comprenden de tres componentes, un número de parámetros afectan el desarrollo de las cargas, como ser: Propiedades del material del Liner, geometría del Liner, propiedades de los explosivos, material y configuración del contenedor, tamaño de cargas y configuración de las cargas y cañón, particularmente en términos de espaciamiento. La interacción de estos parámetros principalmente influye en la penetración del jet y diámetro del orificio de entrada.
LINER *La cubierta puede tener forma cónica o parabólica. *La forma cónica es usada en cargas Para obtener penetraciones profundas, Perforaciones largas. *La forma parabólica es usada en Cargas para producir hoyos grandes, Perforaciones de diámetros grandes.
El explosivo principal es el que provee la energía necesaria para producir el chorro. • El rendimiento de la carga depende en gran proporción de la clase, forma, masa, distribución y velocidad de detonación del explosivo principal. • Están compuestos generalmente por explosivos secundarios tales como RDX, HMX, HNS y PYX. • El explosivo es usualmente suplido con una cera sobre los granos, la cual, reduce la sensibilidad del explosivo y lo hace más seguro de manejar. •
Se diseñan estos como la casa de la carga, Liner y Explosivo. Este es de poca importancia como posible causa de un mal funcionamiento de las cargas. De todas formas, las actuales versiones de aceros proveen mejor confinamiento, el cual hace al explosivo algo más eficiente en la entrega de energía al Liner.
La distancia entre la base del Liner y el interior del Carrier influye significativamente a la penetración y el diámetro del orificio perforado. Esta distancia es un parámetro diseñado que, una vez estabilizado, queda fijo. En la figura 2.13 la posición (standofff ) es diferente del claro de los cañones, lo cual se vera (standof vera mas adelante.
Se denomina “Claro” a la distancia distan cia desde el cañón a la cañería a lo largo del eje del jet (Fig. 2.13) Este claro es diferente a la posición de la carga o “Standoff “Standoff ”. ”. El claro tiene influencia inf luencia en el desempeño de la perforación. Los cañones comúnmente operan bajo variaciones de claros claros,, por que estos son exc excéntricos éntricos como resultado de la pequeña desviación desviaci ón del pozo. Además mas cañones son diseñados para múltiples fase de disparo en direcciones diferente ya sean 20, 45, 60, 120º, etc.
CAÍDA DDE PRESIÓÓN (LPPC) A TRAVÉS DE UN TÚNEL DE PERFORACIÓN COMO FUNCIÓN DEL DE DIÁMETRO DE LAS PERFORACIONES
1.-Carga sin detonar. 2.-La carga se detona. La carcasa se expande. El liner comienza a colapsarse. 3.-Se forma un chorro de alta presión de partículas de metal fluid izado. La onda de presión viaja a 8.000 pies/seg. y 7.000.000 psi. 4.-El chorro se desarrolla más. La presión hace que la velocidad aumente a 23.000 pies/seg. 5.-formación.El chorro se elonga porque la parte posterior viaja a una velocidad menor (3.000 pies/seg.).
6.-La penetración se logra mediante una presión de impacto elevada; 3 - 5 millones de Lpc en el re vestidor y cerca de 300.000 lpc
PROCESO PRODUCIDO EN FRACCION DE SEGUNDOS
*Esta zona alterada, se denomina Zona de daño o compactada. *Su espesor oscila entre 1/4” a 1/2 ”. *El espesor no es uniforme a lo largo Del túnel. El mayor daño está en la Entrada del agujero donde el Impacto de presión es mayor. *Algunas cargas BH, pueden producir Espesores de 1”. *Su permeabilidad puede ser entre un 10% a 20% de la presentada en la zona virgen.
DIVERSAS TECNICAS SON UTILIZADAS PARA REMEDIAR LOS EFECTOS DE LA ZONA DE DAÑO.
Cañoneo bajo balance Lavado en las perforaciones (tratamientos). Cañoneo con Sobre-Balance Extremo. Pozo presurizado con N2 Cargas con Propelentes Nuevos diseños de cargas
Ese coeficiente esta relacionado con la calidad de la carga. Indica la variacion en la trayectoria de la carga relacionado a una trayectoria perfecta. •En la foto, se presenta una carga de baja calidad con una alta defleccion. •La proximidad entre los tuneles de la perforacion, ocasionan el desmoronamiento del tunel.
GEOMETRIA DE LA PERFORACION
Fase de disparo
Densidad de disparo
Diámetro de perforación
Penetración de disparo
GEOMETRIA DEL DISPARO
DIÁMETRO DE LA PERFORACIÓN
Representa el diámetro del agujero que se Crea en el re vestidor durante el proceso de Cañoneo.
PENETRACIÓN DEL DISPARO
El caudal más alto es obtenido con la mayor longitud de disparo.
Los disparos deben atravesar el daño producido durante la perforación.
La penetración del disparo es función de la resistencia compresiva de la roca.
CARGAS DE ALTA PENETRACIÓÓN (DEEP PENETRATING La geometría CHARGES, DP) del linar es cónica, alargada y fina (de 42 a 45°),
produciendo un chorro estrecho.
La penetración es relativamente profunda (mayor de 13”) y el diámetro Del agujero es pequeño (de 3/8” a 1/2”).
El pico de presión de colapso en la línea central alcanza unos 29.000.000 Lpc.
Las velocidades del chorro pueden ser mayores a 26.000 ft/s.
El 20% de la forma del liner forma el chorro de alta velocidad; el 80% Restante pasa a ser de movimiento lento.
Tipos de cañoneos
La definición esta basada en el rango de diámetro de los cañones, su configuración, método de bajada, aplicación, o algunas combinaciones de estas. el método mas simple esta basado en la configuración del cañón: (1) Los cañones reusables o desechables con cargas preformadas (2) los cañones llenos y semidesechables con cargas pre formadas; y (3) los cañones con balas.
Caracter sticas de los cañones de disparo
Cañones con Carriers.- En este tipo de cañones, las cargas y otros típicos componentes explosivos son cargados dentro de un tubo de paredes resistentes, o carrier, asegurados en una posición deseada y sellados contra los fluidos y presiones del pozo. Cuando los cañones han detonado, instantáneamente es contenida la detonación dentro del cañón. La ola de la detonación desde las cargas explosivas hincha o expande poco el cañón pero no para afectar la recuperación de los mismos. Generalmente, la mayoría de la escoria procedente de la detonación cae dentro del carrier. En algunas ocasiones particularmente cañones con alta densidad de disparo y cargados con cargas para agujeros de gran tamaño, una cantidad significativa de escoria de las cargas puede caer al pozo. Una cuidadosa atención en el diseño de los contenedores de las cargas y la selección del material, asegura que el material que cae al pozo sea como arena, de este modo minimiza cualquier tendencia a taponar la tubería o equipo superficial.
Cañones con Carriers Cañones
reusables con Carrier Cañones descartables con carrier Cañones descartables Cañones convencionales totalmente descartables Cañones totalmente desechables a través de tubería Cañones semidescartabless
Características de los cañones de disparo
1.-Cañones con Carriers.- En este tipo de cañones, las cargas y otros típicos componentes explosivos son cargados dentro de un tubo de paredes resistentes, o carrier, asegurados en una posición deseada y sellados contra los fluidos y presiones del pozo..
a)Cañones reusables con Carrier
En estos, también llamados cañones con tapón , las cargas son aseguradas en el lugar con tapones celantes enroscados en la paredes del carrier y encajan en un sistema alineado junto con las cargas.
Cañones descartables con carrier.
Este tipo de cañones no tiene apertura en el carrier En la mayoría de los diseños, se prevee un debilitamiento externo de las paredes del carrier.
2) Cañones descartables Estos se pueden categorizar como totalmente o semi descartables, por el carrier no tubular, rodea los componentes explosivos, la carga puede ser un poco mas larga que las cargas para cañones que se utilizan a mayor profundidad y son del mismo diámetro
a) Cañones convencionales totalmente descartables Estos cañones (figura 3.4) no se pueden recuperar después de la detonación. Las cargas son selladas individualmente de los fluidos del pozo. Una conexión, significa cargar las cargas juntas en una fase específica. El cordón de detonación y detonador están expuestas al ambiente del pozo, Ya sea fluido, presión y temperatura,
b) Cañones totalmente desechables a través de tubería
una nueva aproximación provee una perforación altamente penetrante en los cañones totalmente desechables, extendiendo su diámetro por debajo de la tubería.
c) Cañones semidescartables La recuperación de una porción de estos cañones semidescartables es muy común. De igual manera como los cañones descartables las cargas son aisladas de presión de fluidos que el pozo contiene,
CAÑONES DESECHABLES Y SEMIDESECHABLES
Las cargas se encuentran expuestas a las condiciones del pozo, y se deben encapsular en contenedores separados. Pueden ser envasados individualmente y en forma hermética. Los envases están construidos de: aluminio, plástico, vidrio, hierro colado y materiales cerámicos. Al detonar los cañones, los envases se desintegran en pequeños trozos, mientras que la energía desarrollada no es absorbida por el soporte de los explosivos.
Desventajas Los
cañones no recuperables no son selectivos. En caso de que se rompa el cable, la pesca del cañón se hace difícil. Los desechos quedan en el pozo, total o parcialmente. Por lo general, la longitud máxima del cañón está limitada a 30 pies. En pozos desviados algunas veces se presentan problemas para bajar el cañón al fondo del mismo. El re vestidor debe absorber toda la onda expansiva causada por los disparos.
Ventajas: No dejan residuos en el pozo. No causan deformación de la tubería de revestimiento. Son operacionalmente seguros, ya que los componentes explosivos están completamente encerrados. Menores fallas operativas. Se pueden operar a grandes profundidades y a presiones relativamente altas. Pueden hacerse disparos selectivos. Poseen buena resistencia química. Los cañones recuperables absorben la onda expansiva después del disparo protegiendo al re vestidor.
METODOS CAÑONEOS de la Tubería de Producción (Throug Tubing) 1. Cañones bajados a travésDE
En este método, primero se baja la tubería con empacadura de prueba o se baja la completación final. Luego se crea un diferencial de presión negativo (Ph
2. CAÑONES BAJADOS A TRAVÉS DEL REVESTIDOR (CASING GUN)
Estos cañones se bajan a través del re vestidor, utilizando una cabria o equipo de guaya. Generalmente, las cargas se colocan en soportes recuperables. Este tipo de cañoneo se ejecuta con diferencial de presión positivo (Ph>Pf), lo cual permite mantener control del pozo. Los cañones de re vestidor son más eficientes que los de tubería, cuando se usan en operaciones de fractura miento o de inyección, ya que en estas operaciones se requiere de un buen control del tamaño de las perforaciones, lo cual usualmente se logra usando cañones de re vestidor.
3. CAÑONES TRANSPORTADOS CON TUBERÍA (TCP)
Se logran orificios limpios, profundos y simétricos, ya que permiten utilizar cañones de mayor diámetro, cargas de alta penetración, alta densidad de disparo, sin límites de longitud en los intervalos a cañonear en un mismo viaje, todo esto combinado con un diferencial óptimo a favor de la formación. Con este método, el cañón se transporta en el extremo inferior de la tubería de producción con una empacadura, la cual debe ser asentada antes de iniciar la operación de cañoneo.
DESVENTAJAS (TCP) (Tubing conveyed perforating)
Probabilidad de tener que controlar el pozo despues de haber efectuado el cañoneo. Mayor tiempo de ejecución de la actividad de cañoneo en comparación con otras técnicas. Requiere de suficiente bolsillo ( hueco de rata ) para soltar los cañones al momento del disparo con el de reducir la posibilidad de atascamiento de la tubería al momento de sacarla del pozo
CONDICIONES DEL CAÑONEO El proceso de cañoneo puede realizarse bajo ciertas condiciones de presión en el fondo del pozo:
1. Bajo Balance / Balance 2. Sobre Balance 3. Sobre Balance Extremo
1.- Condición Bajo Balance / Balance
No existen riesgos de inyectar los fluidos de completación a la formación. El desbalance de presiones (al momento del cañoneo) genera flujo de fluidos inmediatos de la formación hacia el pozo que limpia (efecto de surgencia) los tuneles cañoneados. Operación de cañoneo puede realizarse por plataforma ó con taladro según sea el caso.
2.- CONDICIÓN SOBRE BALANCE EXTREMO
Se requiere que el pozo permanezca cerrado y controlado durante las operaciones de cañoneo. Al disparar los cañones se genera un incremento de presión en la formación menor que la resistencia compresiva de la roca. Produciendo fracturas en la formación. Requiere taladro para efectuar la operación de cañoneo y posteriormente la bajada de la completación del pozo.
CARACTERÍSTICAS DEL CAÑONEO BAJO BALANCE
El cañoneo bajo balance crea una condición, en el cual los fluidos de la formación fluyen inmediatamente hacia el interior del pozo. En el instante del cañoneo, la presión diferencial causa un flujo de fluidos que ayuda a limpiar los residuos, la roca alterada y los gases de la detonación de las paredes del túnel. La magnitud del bajo balance requerido depende del tipo de fluido de la formación y de la permeabilidad. Para pozos de gas son requeridos mayores diferenciales, probablemente por el bajo coeficiente de arrastre del gas.
SEGURIDAD EN LOS BALEOS La seguridad es de suma importancia, ya que en menor descuido de las practicas de seguridad pueden terminar en consecuencias devastadoras. El accidente a evitar en los baleos es la detonación de los cañones en la superficie lo provocaría serios daños y hasta muertes
Causas de estos incidentes: - Reglas de seguridad inadecuadas. - Un criterio inapropiado de las implementaciones de seguridad. - Equipamiento con diseño inapropiado. - Equipamiento con defecto o inapropiado mantenimiento. - Falta de supervisión o personal en entrenamiento. - Descuido para establecer los procedimientos de seguridad.
CONCLUSIONES El procedimiento se basa básicamente en hacer fracturar las formaciones que contengas hidrocarburos mediante balas o chorro. Se pueden clasificar en perforaciones con balas o a chorro, pero también se puede clasificar de acuerdo al tipo de operación que se realiza para bajar el baleo y puede ser mediante cableado o mediante una tubería TCP. Todas los punzamientos que se realizan por balas siempre son armados en la superficie y luego bajados mediante cableado. Las operaciones de perforación con tubería TCP son muy riesgosas ya que hay que tener un cuidado exhaustivo de la cantidad de presión a la que estamos mandando el fluido ya que podremos dañar seriamente a nuestra formación y así perder el control de fluidos que salen de superficie.
