Fluidos para perforación bajo balance Por La Comunidad Petrolera octubre 12, 2015 0 111 111
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La perforación bajo balance es un proceso en el que la presión ejercida por el fluido de perforación circulante es menor que la presión de los poros de la formación adyacente. Su principal uso es reducir el daño en la formació n y aumentar la productividad, evaluar formaciones mientras se perfora y reducir los problemas de perforación. El gas natural o el nitrógeno son usados para crear una presión menor en el fondo del pozo en un sistema de espuma de dos fases. El sistema consiste en un fluido ligero aireado con nitrógeno o gas natural.
El gas natural en el reservorio se mezcla con el sistema de espuma como el fluido de retorno, lo que significa que el pozo está produciendo mientras está siendo perforado. uando se perfora bajo balance, todo el gas natural que retorna desde el pozo !nitrógeno y gas natural" es generalmente quemado, generando dió#ido de carbono y consumiendo ingresos. La opción para producir el gas natural mientras se perfora en vez de ventear $a sido posible durante años, pero representaba un problema la concentración residual de o#%geno en el flujo de gas cuando se usaba una nitrógeno generado por membrana o la dilución potencial del flujo de gas natural si lo que se estaba usando para perforar era un flujo puro de nitrógeno. Los fluidos de perforación para la perforación bajo balance se clasifican de la siguiente forma& ' (as !es decir decir,, aire, gas natural, nitrógeno, otros gases" ' (as con niebla. ' Espuma con gas. ' )gua, lodo o aceite aireados usando alguno de los gases. ' )ceite, agua, emulsiones inversas o directas !como en la perforación convencional, para aplicar una presión menor que la de formación" •
Perforación con Gas & Aire
*entajas y +esventajas +esde su introducción, la perforación con gas se $a empleado para incrementar la rata de perforación en formaciones de rocas duras. on la introducción del martillo de aire, es a$ora posible perforar un $ueco vertical en roca dura en una formación con tendencia a la desviación usando una sarta pendular sencilla, equipada con un martillo y baja rotac ión. Ventajas ' á#ima-/ ' osto reducido para perforar zonas de p0rdida de circulación.
' osto reducido del fluido de perforación. ' -endimiento mejorado del pozo. ' Sin corrosión !12" Desventajas ' 3ormaciones con agua ' ostos !especialmente con 12, pozos de diámetro grande" ' /ared del pozo sin soporte. ' /osibilidad de incendio dentro del pozo !)l usar aire" ' ala calidad de los cortes para evaluación !muyfinos e intermitentes" Equipo La sarta de perforación para perforar con gas es muy parecida a la de perforar con lodo. Sin embargo, la tuber%a de perforación debe ser lo suficientemente fuerte para resistir el peso y los c$oques que normalmente soportar%a y absorber%a el lodo de perforación. +e la misma manera, el lodo seco en el interior de la tuber%a puede soltarse y taponar la broca o el martillo, además la tuber%a puede presentar fugas cuando vuelva a ser utilizada con lodo. Las brocas de perforación con aire se asemejan a las de perforación con lodo, y tienen un orificio abierto para minimizar la ca%da de presión en la broca. Los recogemuestras están acostumbrados a tomar la muestra para que el geólogo eval4e el pozo. Sin embargo los cortes son de mala calidad para este objeto porque son muy finos !virtualmente polvo" y además no llegan a superficie distribuidos uniformemente.
Operaciones de Perforación Las operaciones de perforación con aire o gas están clasificadas en tres
categor%as generales, dependiendo de la cantidad de $umedad que se produzca por las formaciones&
5 /ublicidad 5
' on gas seco !nitrógeno o metano" se usa para formaciones que gotean !6eeping" que se perforan muy rápido y no producen anillos de lodo. /ara mayor información sobre anillos de lodo !mud rings" consulte la sección 7/roblemas en la perforación con aire o gas8 ubicada más adelante. ' on gas saturado con $umedad de la bomba de niebla, la cual se e#pande despu0s de la broca y lleva la $umedad de la formación fuera del pozo en forma de gotas. Esto evita que el sistema pierda energ%a llevando el agua de formación a su punto de saturación. ' on niebla ligera con una concentración de espuma mayor que la normal la cual no $umedecerá e#cesivamente la pared del pozo, sino que ayudará a secar la $umedad dentro del $ueco, evitando que se formen anillos de lodo. Problemas en la perforación – Anillos de lodo uando la formación se $umedece por agua o por aceite, con lo s cortes se puede formar un 7lodo8, el cual debido a una mala limpieza de $ueco, se deposita contra un lado del pozo. )s% tiende a formar anillos de lo do que se van agrandando y restringen la circulación de aire aumentando la presión con el riesgo de incendio dentro del pozo y pega de tuber%a. Los anillos de lodo pueden removerse añadiendo detergentes al fluido de perforación. – Depósitos flotantes on ratas altas de perforación, o con flujos bajos de gas, los cortes son llevados $asta encima de los drillcollars donde el area anular se incrementa
bajando en consecuencia la velocidad anular $asta el punto que no puede seguir arrastrando los cortes. Esto forma un depósito de cort es que cae nuevamente al fondo durante las cone#iones o cuando se detiene el flujo de aire. Los depósitos flotantes tambi0n pueden ocurrir donde $aya una caverna y el anular sea mayor. Los depósitos flotantes se pueden remover incrementando brevemente la rata de flujo antes de las cone#iones, con el fin de arrastrar los cortes. Entonces en t0rminos de cortes, el geólogo no ve nada mientras se perfora una junta, pero recibe todos los cortes a la vez cuando se incrementa la rata de flujo, $aciendo muy dif%cil el análisis. – Incendios uando se usa aire, y se perforan zonas que pueden aportar gas o aceite, puede $aber posibilidad de incendios dentro del pozo o en la superficie. Esta situación se elimina con el uso de nitrógeno o metano, pues no $ay o#%geno para la combustión. – Hueco Apretado Estos problemas provienen de situaciones de anillos de lodo y de depósitos flotantes. Es importante mantener el gas circulando y continuar trabajando la tuber%a para minimizar esas acumulaciones. – Formaciones goteando Las formaciones de baja permeabilidad gotean fluido, lo cual a su vez lleva a que se empaquete la broca y 9 o a la formación de anillos de lodo. El goteo cesa cuando se acaba el fluido de las zonas adyacentes a la pared del pozo. El nitrógeno y el metano, dado que son tan secos, son particul armente efectivos para secar una formación de este tipo.
– Ojos de llave +ado que la perforación con gas se $ace generalmente en rocas duras que pueden presentar buzamiento, pueden e#istir, aunque no es lo com4n, ojos de llave. •
Niebla
:na niebla está formada por atomización de fluido en aire o en gas.El fluido en particular, sea agua, lodo o a4n aceite, depende de las condiciones y litolog%as locales. /or ejemplo, las gotas de agua en suspensión pueden ocasionar la reacción, $inc$amiento y desestabilización de los s$ales, pero el uso de agua o aceite con pol%meros puede evitar esto. Sin embargo al densificarse la niebla se baja la rata de perforación y requiere mayor volumen de aire y algunas veces mayor presión de inyección. El uso de bombas de inyección y de agentes nebulizantes se añade al costo de la perforación con niebla. Ventajas ' /uede perforar formaciones $4medas ' Evita incendios dentro del pozo. Desventajas ' -ata de perforación menor que con aire 9 gas ' -equiere mayores volumen de aire ypresión de inyección. ' La $umedad permite la corrosión. ' El agua en el pozo puede ocasionar inestabilidad en los s$ales. ' 1o $aysoporte contrala pared del pozo.
•
Espuma
ientras que la niebla tiene part%culas de liquido suspendidas en una fase continua de gas, la espuma es un fluido de dos fases& una de burbujas de
gas suspendidas en una fase l%quida. La espuma se usa en general porque no se altera por los influjos de fluido de la formación y porque tiene unas e#celentes caracter%sticas para levantar los cortes y limpiar el $ueco. La calidad de la espuma es un t0rmino que describe la proporción de gas respecto al fluido. /or ejemplo, una calidad de espuma de ;.<; contiene <; = de gas. ! /or encima de ;.>? o >? =, el fluido se llamar%a una niebla" . La fase l%quida de una espuma contiene un surfactante, un detergente espumante, que ayuda a mantener unido el fluido y evita que la fase gaseosa se separe del sistema de fluido. Ventajas ' @uena capacidad levantamiento de fluidos de formación comoagua y aceite. ' E#celente capacidad de arrastre de cortes y limpieza de $ueco !comparada con la niebla" debido a su viscosidad, necesitando menor velocidad. ' 1ecesita menos gas que una niebla aire9 gas. Desventajas ' Aumedece la formación, aunque esto puede ser minimizado con aditivos. ' Aay corrosión si la fase gaseosa es aire. ' Es de dif%cil disposición final. !1ecesita más equipo de superficie" ' )lto costo porque la espuma no es reutilizable y debe ser constantemente generada. •
Lodo Aireado
El t0rmino fluido aireadose le da a un fluido en dos fases cuya calidad de espuma es menor a ;.BB, o BB = de gas.
El lodo aireado se $a desarrollado para reducir p0rdidas de circulación cuando se usan lodos convencionales, por medio de la reducción de la presión $idrostática. Sin embargo el problema más cr%tico con el lodo aireado son los ascensos s4bitos de presión. El lodo aireado entonces es más adecuado para perforar formaciones duras que no reaccionen inmediatamente a los cambios de presión y velocidad. ualquier fluido convencional de perforación, sea agua, salmuera, aceite o lodo puede ser aireado con gas, sea aire, nitrógeno o metano. +e esta forma el fluido aireado mantiene los beneficios del fluido original, como la viscosidad, limpieza de $ueco, torta de lodo, in$ibición, etc0tera, mientras reduce el potencial de una p0rdida de circulación. Ventajas ' /ropiedades !como densidad, torta de lodo, in$ibición del lodo." ' ontrol de presión. ' -iesgo reducido de p0rdida de circulación. Desventajas ' )umentos s4bitos de presión. ' orrosión !con ciertos tipos de fluido" ' osto adicional de equipos ygeneración de gas. •
Lodo
ualquier fluido convencional de perforación puede usarse en la perforación bajo balance, siempre que se puedan manejar los fluidos de formación sin que se destruyan sus propiedades ni sin crear situaciones incontrolables en superficie u otra contaminación inaceptable. Los fluidos de perforación convencional, cuando la presión $idrostática es menor que la presión de formación, podrán realizar una perforación bajo balance con sus principales ventajas como son una rata mayor de
perforación, un daño a la formación reducido !pues el lodo no invadirá la formación" y un riesgo m%nimo de p0rdida de circulación. El t0rmino flo6 drilling se usa en perforación bajo balance, cuando las propiedades de la formación, tales como permeabilidad, permiten continuos influjos !el pozo sigue fluyendo mientras se está perforando" Ventajas ' Cncremento en la -/ ' enos daño a la formación ' ejor producción. ' /0rdidas de circulación reducidas. ' /rueba en tiempo real de la zona de producción. tras ventajas y desventajas realmente dependen del fluido de perforación que se est0 usando. /or ejemplo, los sistemas en base aceite tienen problemas de manejo en superficie, pero ventajas como la lubricación, m%nimo daño a la formación, etc0tera. Los sistemas salinos son e#tremadamente corrosivos, pero pueden ser usados a presiones mayores que el agua dulce. Lodos en base agua no son costosos y son de fácil modificación, pero necesitan control de sólidos y separación de aceite. 3uente& DATALOG MANUAL DE OPERA!ONE" EN EL PO#O$ *ersion D.;, arzo 2;;. Frad. *52;;2
PERFORACION BAJO BALANCE
La tecnología utilizada en la Perforación Bajo Balance (B!" tiene a#ro$i%ada%ente once a&o' aun)ue alguna' *ariacione' co%o la #erforación de +ujo ,a tengan -. o %/' a&o'0 El u'o de un 'i'te%a de control de circuito
cerrado en la B! 'e di'e&ó #rinci#al%ente #ara la #erforación de #ozo' de 1aja #re'ión en Canad/ #ara a,udar a eli%inar lo' #ro1le%a' de la #erforación 2orizontal0 Para )ue 'ea efecti*a la B! e' nece'ario reducir la #re'ión 2idro't/tica del +uido de la #erforación #ara no da&ar la for%ación durante la #erforación , #ara eli%inar la' #ro1a1ilidade' #ara )ue 'e #re'ente un #ega%iento diferencial , #3rdida de circulación0 na *entaja %/' de e'ta tecnología e' el au%ento de taza de #enetración en for%acione' difícile' de #erforar0 Lo' 'i'te%a' de lodo con*encionale' no eran ca#ace' de realizar e'to ,a )ue la %/' %íni%a #re'encia de lodo #odía cau'ar 'erio' da&o' de1ido a la in*a'ión de +uido0 El da&o cau'ado durante la' o#eracione' de #erforación re)uería de la e'ti%ulación #ara eli%inar la ca#a 'u#erior0 4uc2a' *ece' e'te #roce'o no tenía 3$ito dando co%o re'ultado un #ozo )ue no re#re'enta ganancia'0 Lo' #ro1le%a' de #ega%iento de la colu%na #erforadora , la #3rdida de circulación eran %u, co%une' en e'ta' for%acione'0 El re'ultado de la a#licación de e'ta' t3cnica' eran #ozo' )ue +uían durante el #roce'o de #erforación0 E'to re)uirió del de'arrollo de un e)ui#o de control de 'u#er5cie #ara #oder %anejar el +ujo en el %o%ento de la #erforación6 e' entonce' cuando 'urge la era de la Perforación Bajo Balance0 nidade' de Perforación Bajo Balance E)ui#o co%#leta%ente #ort/til7 For%a #arte de un re%ol)ue )ue 'ólo nece'ita 'er tra'ladado0 Por lo general el e)ui#o de Perforación Bajo Balance e't/ con'truido 'o1re tari%a'0 Ele*ador de re%ol)ue0 8e#aradore' de alta #re'ión7 La %a,oría de lo' 'e#aradore' 1ajo 1alance %anejan una #re'ión de 9:. #'i0 %ientra' )ue Refor% cuenta con un 'e#arador de #re'ión de :.. #'i0 4;lti#le' entrada' con funda'7 La %a,or #arte de lo' 'e#aradore' 'ólo cuenta con una entrada lo cual i%#lica )ue tengan )ue e'tar inacti*o' cuando 'e de'ga'tan0 8i'te%a %;lti#le de a'#er'ión de co%#arti%iento'0
Bo%1a' de tran'ferencia de +uido de alto ca1allaje7 La %a,oría de la' co%#a&ía' utilizan 1o%1a' de : =P (ca1allo' de fuerza"0 Refor% utiliza 1o%1a' de >. =P #or lo )ue di'%inu,e la inacti*idad )ue re'ulta de un %otor 'o1recargado de'ga't/ndo'e0 Bo%1a' de in,ección electro)uí%ica de do1le ca1ezal7 La %a,oría de la' co%#a&ía' utilizan un 'i'te%a neu%/tico )ue funciona con nitrógeno o #ro#ano0 8i'te%a
!"#$"C%&' ( #" P)F&)"C%&' *"+& *"#"'C ' *")%'" !'$#"
José Páez, Manuel González, Victor Salazar ─ PDVSA Resumen #a Trampa .&/, *&)-2, del Campo *orburata, est situada aproimadamente a 12 ms3 al suroeste de la ciudad de *arinas 4 fue descubierta en el ao 1667 con la perforación 4 completación del po8o *&)- 23 Como consecuencia del plan de eplotación propuesto para el 4acimiento, se contempla la perforación de locali8aciones adicionales para drenar las reser9as remanentes3 #a presión ori:inal del 4acimiento fue de 7500 lpc 4 la presión actual es de 2500 lpc a un datum de 11;50<3 (ebido a las condiciones de presión 4 el tipo de formación del 4acimiento =cali8a naturalmente fracturada>, durante la perforación con9encional de los po8os en la trampa .&/, *&)-2 se ?an reportados perdidas se9eras de circulación .parcial/ 4 .total/3 l campo *ejucal est ubicado al sur de la ciudad de *arinas, con un rea de @50 m23 n los po8os *+-@ 4 *+-6, durante su perforación, ?ubo problemas de pArdidas se9eras de circulación en la formación scandalosa =Biembro .&/>3 n estos po8os, se totali8ó una perdida de fluido superior a los 103000 bls, 4 un tiempo perdido de 0 dDas sin lo:rar lle:ar ?asta la P3T3 estimada en ambos po8os, con lo cual se ?acia imposible continuar perforando bajo condiciones normales3
(ebido a esto se planteo como alternati9a para la solución de este problema operacional, aplicar la tAcnica de .Perforación *ajo *alance/, =$*(> en el ?o4o de producción =al ni9el de la formación scandalosa miembro .&/> en el campo *ejucal 4 lue:o se etendió la aplicación de la tAcnica .$*(/ al campo *orburata, completando tambiAn a .?o4o abierto/3 Introduccin n el pasado en los campos *ejucal 4 *orburata del (istrito *arinas, se perforaba en sobre balance la formación scandalosa .&/ perteneciente al Cretceo 4 caracteri8ada por cali8as naturalmente fracturadas, utili8ando un fluido base a:ua con una densidad entre 63@ E 37 lbsG:al, presentndose problemas se9eros de pArdida de circulación 4 pe:as diferenciales, incidiendo ne:ati9amente en el normal desarrollo de las operaciones =tiempos 4 costos de los po8os> 4 en la obtención de información 9aliosa del 4acimiento3 (urante la perforación con9encional de los po8os *+-2, *+-@ 4 *+-6 del campo *ejucal se presentaron problemas relacionados con pArdidas se9eras de circulación, especDficamente en laformación scandalosa, Biembro .&/, como ejemplo est el po8o *+-6 en donde se re:istraron pArdidas superiores a los @000 bbls de lodo ?acia la formación3 (ebido a lo anterior se planteo como alternati9a para solucionar este problema operacional, aplicar la tAcnica de perforación *ajo *alance, .$nder *alance (rillin:/ =$*(> en la construcción del ?o4o de producción =a ni9el de la formación scandalosa, miembro .&/> en el campo *ejucal =*+-10 4 *+-11> 4 lue:o se etendió la aplicación de la tAcnica .$*(/ en el campo *orburata, completando tambiAn a .?ueco abierto/3 Para esa fec?a no se disponDa de suficiente información para reali8ar un modelo :eomecnico Hue permitiera establecer el comportamiento de la formación durante la perforación bajo balance3 (e esta forma se decidió trabajar con los ?istóricos de los po8os Hue ?abDan sido perforados 4 completados a ?o4o desnudo en otros campos, para perforar los po8os *+-10 4 *+-11 con la tAcnica .$*(/3 #os po8os de referencia fueron perforados en el campo Baporal =BI-17, BI1;, BI-2> 4 en el campo Torunos =T&)-6> 4 completados a .?o4o abierto/ en el miembro .&/ del 4acimiento scandalosa3 i bien es cierto Hue estos son campos con caracterDsticas diferentes es mejor tener un modelo aproimado Hue nin:uno3 ntre los antecedentes de los cuatro po8os tomados como referencia, no se reportan problemas de inestabilidad de ?o4o en la perforación de los inter9alos completados a ?o4o abierto, en la completación ori:inal 4 en los ser9icios reali8ados a estos po8os3 " partir del ao 2002 se implementó la perforación bajoGcerca del balance =$*(G'*(> en este objeti9o productor, emplendose un sistema de fluido del tipo bifsico, constituido por un fluido 100J aceite mineral de ;, lbsG:al en su fase lDHuida 4 por '2 en su fase :aseosa3 #a formulación de la fase lDHuida comprende bsicamente el aceite mineral !assa #P-60 me8clado con un 9iscosificante polimArico =%'T&%# 4Go *(F-16> especialmente diseado para estos tipos de fluidos3 Pre9iamente se reali8aron pruebas de laboratorio para predecir su comportamiento bajo las condiciones reales del 4acimiento a fondo de po8o =*KT L 20 MF>3 " la fec?a se ?an perforado 5 po8os con la tAcnica $*( 4Go '*( en estos camposN *+-10, *+-11 =cortó nOcleo orientado>, *&)-15, *&)-1@ 4 *&)-16, emplendosepara ello un fluido bifsico *ase "ceite de *aja (ensidad, lo:rndose densidades entre 731 E 530 lbsG:al =lp:> 4 ecelentes resultados en cuanto a la disminución de los 9olOmenes de fluido perdidos, eliminación de pe:as diferenciales, reducción
del dao a la formación, limpie8a de ?o4o, captura de información del 4acimiento, completación a ?o4o abierto, tiempos 4 costos de perforación 4 en la producti9idad de los po8os3 n el po8o *+-10 =direccionalN 70M> se inicio la aplicación de la tAcnica de perforación bajo balance, .$*(/ el mismo fue perforado 4 completado en la formación scandalosa .&/ a .?o4o abierto/ sin presentar problemas de inestabilidad del ?o4o3 Posteriormente el po8o incrementó el corte de a:ua =J "4> 4 en el suplemento de completación ori:inal =C&> se :eneró un .Pe8/, por lo cual el po8o se encuentra actualmente suspendido3 l po8o *+-11 =9ertical> fue el se:undo po8o donde se aplicó la tAcnica .$*(/, el mismo fue perforado 4 completado en la formación scandalosa .&/ a .?o4o abierto/ sin presentar problemas de inestabilidad del ?o4o3 TambiAn se encuentra suspendido por los resultados de producción, 100 "43 #a e9aluación de la tAcnica de .Perforación *ajo *alance/ =$*(> en el campo *orburata 4 las eperiencias de otros campos, permitirn optimar la eficiencia de la perforación en 4acimientos a:otados 4 naturalmente fracturados al reducir los problemas operacionales, adems de maimi8ar la producción de los po8os por reducción del dao a la formación3 l propósito de este trabajo es e9aluar la tAcnica de Perforación *ajo *alance =$*(> en el ?o4o de producción de los po8os completados .?o4o abierto/ en la formación scandalosa .&/, campo *orburata del distrito *arinas, medianteN Q l anlisis 4 re9isión tAcnica de los po8os perforados con la aplicación de .$*(/ en el campo *orburata3 Q imulación de la ?idrulica del flujo multifsico 4 e9aluación de los parmetros operacionales reales de la .Perforación *ajo *alance/3 Q Finalmente proponer el diseo de .Perforación *ajo *alance/ óptimo 4 factible para los reHuerimientos del rea =desarrollo actual 4 lar:o alcance>3 Cabe destacar Hue en el campo *orburata, objeto de este estudio, actualmente eisten tres => po8os perforados con la tAcnica .$*(/ 4 completados a .?o4o abierto/ en la formación scandalosa .&/3 stos po8os son el *&)-15 =(ireccional tipo .+/N 0M>, *&)-1@ =!ertical> 4 el *&)-16 =(ireccional tipo .+/N 70M>3 Datos
del
!acimiento
l 4acimiento .&/ *&)-2 de la formación scandalosa, de edad Cretceo est compuesto litoló:icamente, por una me8cla de carbonatos =dolomDas 4 cali8as naturalmente fracturadas> 4 siliciclsticos =areniscas, limolitas 4 lutitas>, depositados en nue9e ciclos sedimentarios, separados por superficies erosi9as, Hue ?an sufrido diferentes procesos dia:enAticos3 l ambiente de sedimentación, ?a sido interpretado como una plataforma carbontica marina somera 4 ambientes de #lanuras de Barea con entradas 9ariables de siliciclsticos3 #a fi:ura 1 muestra la estrati:rafDa del rea de *arinas3
#a ma4or parte del almacenamiento de ?idrocarburo en este 4acimiento, est ubicado en los ni9eles dolomiti8ados con porosidad intercristalina, móldica, 9u:as 4 fracturas3 #a litolo:Da en la formación scandalosa miembro .&/, jue:a un papel mu4 importante en el comportamiento de producción, 4a Hue est compuesta de dolomitas, cali8as, arenas 4 arcillas, 4 en donde la alta producción de este ?ori8onte esta asociada a un tipo de dolomita Hue tiene fracturas, 9u:as 4 microfracturas3 #a fi:ura 2 presenta detalles de las facies dolomDticas del nOcleo en scandalosa .&/, *&)-123
n la trampa *&)-2 a ni9el del 4acimiento scandalosa miembro .&/ se ?an perforado 4 completado 10 po8os, de los cuales actualmente estn acti9os ; po8os con una producción acumulada de 1@31 BB*'P3 e:On la Oltima caracteri8ación del modelo esttico del 4acimiento scandalosa .&/ las reser9as remanentes se sitOan en el orden de los 6317 BB*ls de petróleo de 2 M"P%3 #a presión inicial del 4acimiento fue de 7500 lpc R 11 ;50S T!( 4 la presión actual es de aproimadamente 2 500 lpc R 11 ;50S T!(3 l 4acimiento .&/ *&)-2, presenta a partir de 166 una fuerte declinación debido mecanismo de producción presente en el 4acimiento, es decir, est asociado principalmente a la epansión roca-fluido 4 :as en solución3 #a fi:ura 9isuali8a la cur9a de declinación de presión del 4acimiento3
Cam"o
#e$ucal
l campo *ejucal est situado :eo:rficamente al sur de la ciudad de *arinas, con un rea de @50 m2 4 :eoló:icamente est situado en la parte alta del arco de BArida, en el se:mento &este, limita al ur con el campo Pe8 E Bin:o, al &este con los campos productores de *arinas al 'oreste con parte del Flanco urandino3 s un campo relati9amente nue9o 4a Hue el primer po8o se perforó en el ao 166; 4 ?asta el ao 2007 se ?an perforado 12 po8os3 Cam"o
#or%urata
l campo *orburata est conformado por 9arios se:mentos limitados por fallas3 st ubicado :eo:rficamente en el estado *arinas aproimadamente a 26 ms3 al suroeste de la ciudad 4 cubre un rea aproimada de 750 m23 l primer po8o se perforó en el ao 1667 4 ?asta el ao 2007 se ?abDan perforado 20 po8os3 n el Campo *orburata ?a4 9arios po8os en producción con presencia de K2
Antecedentes Per&oracin
so%re
#alance
n la perforación sobre balance la presión ejercida por el fluido de perforación es ma4or a la presión de formación, impidiendo el flujo del po8o3 #a in9asión del filtrado de lodo es inducida por el diferencial de presión aplicado a la formación 4 el dao ocasionado a los 4acimientos productores por taponamiento de la :ar:anta poral es ma4or3 n la fi:ura 5 se presenta el proceso de perforación sobre balance3
n los campos *ejucal 4 *orburata del (istrito *arinas en el pasado se perforaba con9encionalmente la formación scandalosa .&/ perteneciente al Cretceo 4 caracteri8ada por cali8as naturalmente fracturadas, utili8ando un fluido base a:ua con una densidad entre 63@ E 37 lbsG:al, presentndose problemas se9eros de pArdida de circulación 4 pe:as diferenciales, incidiendo ne:ati9amente en el desarrollo de las operaciones =tiempos 4 costos de los po8os> 4 en la obtención de información del 4acimiento3 (urante la perforación con9encional de los po8os *+@ 4 *+-6 se presentaron problemas relacionados con pArdidas se9eras de circulación, especDficamente en la formación scandalosa .&/3 n esta formación se perdieron 27 *bls en el po8o *+-@ 4 @7 *bls en el po8o *+-6, para un total de 101; *bls de fluido de perforación perdidos ?acia la formación3 n la perforación sobre balance de 9arios po8os del campo *orburata tambiAn ?ubo problemas de pArdidas se9eras de circulación en la formación scandalosa, miembro .&/, re:istrndose un total de 9olumen de lodo perdido de 770@ *bls distribuidos asDN 0 *bls en *&)-@, 1@2 *bls en *&), 26 *bls en *&)-11 4 71@ *bls en *&)-1;3 n la fi:ura ; se :rafican los 9olOmenes de lodo perdidos en estos 2 campos con la perforación con9encional3
Com"letacin
a
'o(o
A%ierto
n el momento de perforar el primer po8o =*+-10> con la tecnolo:Da .$*(/, no eistDa suficiente información Hue condujera a la 9isuali8ación de un modelo :eomecnico de tal manera de predecir el comportamiento de la formación en la perforación bajo o cerca del balance3 Por esta ra8ón, se recurrió a los datos ?istóricos de los po8os Hue ?abDan sido perforados 4 completados a .?o4o abierto/ en el rea de *arinas, los cuales fueron tres po8os en el campo Baporal =BI-17, BI1;, BI-2> 4 un po8o en el campo Torunos =T&)-6>, todos completados a .?o4o abierto/ en el miembro .&/ del 4acimiento scandalosa3 stos campos se diferencian en ciertas caracterDsticas de los campos *ejucal 4 *orburata, sin embar:o sus datos 4 los antecedentes eitosos =no se reportaron problemas en la perforación de los inter9alos completados a ?o4o abierto> sir9ieron de 9aliosa referencia para la tomar la decisión de perforar 4 completar a .?o4o abierto/ los po8os propuestos con la tAcnica .$*(/3
Per&oracin
#a$o
#alance
n la tAcnica de .Perforación *ajo *alance/, =$*(> la presión ejercida por el fluido de perforación es intencionalmente mantenida por debajo de la presión de poro del 4acimiento, permitiendo el flujo del po8o3 #a tAcnica de $*( tiene como objeti9os principales perforar 4acimientos a:otados, 4acimientos naturalmente fracturados 4 minimi8ar daos a la formación3 &tros beneficios de la tAcnica permiten reducir problemas operacionales =pArdida de circulación, pe:a de tuberDa, etc3>, incrementar la tasa de perforación, producir en forma temprana 4 monitorear los fluidos de la formación3 "dems de maimi8ar la producción de los po8os por reducción del tiempo de interacción roca-fluido3 #a fi:ura @ representa el proceso de perforación bajo balance3
n la planificación 4Go aplicación de la tAcnica .$*(/ debemos tener presente lo si:uienteN )
*luido
de
Per&oracin
Tanto en perforación con9encional como en perforación bajo balance se debe tener especial atención en el diseo del fluido de perforación, 4a Hue el mismo forma parte 9ital del Aito de la perforación3 i bien es cierto Hue en ambos tipos de trabajo la esencia del fluido es el transporte de ripios, no es menos cierto Hue la planificación de este es distinta 4a Hue los mismos tendrn propiedades 4 caracterDsticas particulares3 (e esta forma cuando se considera perforar en bajo balance el fluido no debe formar re9oHue por no ser necesario en este tipo de tAcnica, a su 9e8, se debe considerar Hue en la ma4orDa de los trabajos de perforación bajo balance se tendr un fluido bifsico en el anular, lo cual limita la capacidad de suspensión de ripios, siendo este punto importante a la ?ora de reali8ar coneiones, 9iajes o cualHuier parada de flujo Hue se realice desde superficie3 (e esta misma forma es necesario considerar la disminución en la capacidad de enfriamiento Hue tienen los fluidos bifsicos en relación a los fluidos monofsicos3 Conjuntamente con estos factores se deber considerar el clculo del 9olumen eHui9alente del fluido, 4a Hue si se tiene un fluido compresible en el medio el 9olumen eHui9alente Hue este representa, 9ariar a lo lar:o del ?o4o con la profundidad, presión 4 temperatura3 (ebido al ?ec?o de presentar la formación scandalosa en el miembro .&/, una densidad eHui9alente de 731 lbsG:al, aproimadamente eiste la posibilidad de continuar con la aplicación de la tAcnica de .$*(/ con sistema bifsico, mediante la in4ección de nitró:eno ='2>, el cual se describe a continuaciónN
)
Lodo
+itroenado
Con este tipo de fluido bifsico se busca tener un sistema Hue se adapte a los reHuerimientos del po8o3 n el diseo de los fluidos bifsicos se deben considerar el fluido a ser utili8ado, el caudal eHui9alente, la limpie8a del ?o4o 4 la presión de fondoN o Fluido a ser utili8ado l sistema de lodo nitro:enado trabaja con una me8cla de un fluido lDHuido 4 uno :aseoso Hue en este caso es nitró:eno ='2>3 n torno al sistema lDHuido se estableció Hue el mismo serDa aceite mineral !assa con 9iscosificante, para mejorar la reolo:Da3 #a densidad del lodo es eHui9alente a ;3 lbsG:al3 l mismo ser me8clado con nitró:eno ='2>, para reducir su peso, de esta forma se obtiene una 9entana operacional Hue 9arDa entre ;3 4 730 lbsG:al3 o Caudal eHui9alente de FondoN "l trabajar con un fluido monofsico es sencillo determinar el caudal de fluido en el fondo, no obstante cuando se trabaja en presencia de fluidos con fase :aseosa, es necesario el uso de simuladores para determinar la 9ariación en 9olumen Hue eperimenta el :as en función de la presión 4 la temperatura de esta forma se obtendr un caudal eHui9alente como resultado de la consideración del 9olumen ocupado por la fase lDHuida aunado al 9olumen ocupado por la fase :aseosa3 l 9alor del caudal eHui9alente de fondo es utili8ado para determinar la posibilidad de perforación con el mismo, sin Hue este 9alor trans:reda los limites de los eHuipos Hue se estn utili8ando 4 sin Hue el caudal con el Hue se est trabajando cause una erosión del ?o4o Hue se estA perforando, 4a Hue este tipo de casos complica tanto las operaciones de perforación como las de completación3 n la fi:ura se muestra un ejemplo de los caudales eHui9alentes de fondo, Hue se obtienen como resultado de la 9ariación de caudales de lDHuido 4 nitró:eno R 11127 pies de profundidad para un lodo base aceite de @32 lbsG:al3
(e la :rfica anterior se obtiene la 9entana operacional de la in4ección de fluido al ?o4o3 o #impie8a del Ko4oN Para po8os Hue se perforan en condición bajo balance con fluidos nitro:enados la 9elocidad del fluido se con9ierte en el ma4or elemento de acarreos de ripios3 (e esta forma se recomienda en la biblio:rafDa 4 en las eperiencias de campo Hue para po8os ?ori8ontales se deber tener un mDnimo de 10 piesGmin3 4 175 piesGmin3 para po8os direccionales con una inclinación inferior a 75M, para tener un buen acarreo de ripio3
n la fi:ura 6 se 9isuali8a la 9ariación de la 9elocidad en función de la 9ariación de caudales de in4ección tanto lDHuido como :aseoso en el fondo3
Como se muestra en la fi:ura anterior, la 9elocidad mDnima de lDHuido se encuentra en todos los casos por encima del 9alor mDnimo de 9elocidad3 (e esta forma la 9elocidad de circulación en el fondo, no representa limitante, con lo cual se tendr una ecelente limpie8a de ?o4o3 o Presión de FondoN n sistemas bifsicos la presión anular de fondo se encuentra bajo la influencia de la relación 9olumAtrica eistente entre el lDHuido 4 el :as3 (e esta forma se tiene Hue mientras el fluido se encuentre en condición Onicamente influenciada por la :ra9edad =?idrosttica> se tendr Hue con un aumento de la in4ección del :as o una disminución en la in4ección de lDHuido la presión de fondo disminuir3 'o obstante esta disminución ser atenuada :radualmente a medida Hue aumentan las fuer8as de fricción en el ?o4o por el efecto del aumento del porcentaje :aseoso en Al3 Por lo Hue, cuando el rA:imen de flujo se encuentra en condición netamente de fricción el efecto se re9ierte 4 al ?aber un aumento de la in4ección de :as o una disminución de la in4ección de lDHuido eistir un aumento de la presión de fondo, debido a las fuer8as Hue estn interactuando en el sistema la fricción Hue ejercen los fluidos contra el espacio anular 9ariar en la medida Hue se estA 9ariando los caudales de in4ección3 #os resultados de laboratorio 4 eperiencias de campo ?an concluido Hue la 9ariación de la presión de fondo po r la parali8ación del sistema de in4ección durante las coneiones causa un aumento de presión de fondo Hue puede lle:ar ?asta 200 lpc3 l diseo de perforación .$*(/ deber contemplar una presión de trabajo por debajo de este 9alor3 n la fi:ura 10 se presenta la 9ariación de la presión anular en el fondo 9s3 la 9ariación de los caudales de in4ección, a su 9e8, se muestra la presión de 4acimiento 4 la presión de trabajo propuesta3
Como se muestra en la fi:ura anterior se podr conse:uir con facilidad una condición bajo balance, para la perforación del po8o3 Análisis
-"eracional
Como se eplicó anteriormente, en el diseo de perforación bajo balance se deben considerar tres factores principalesN 9elocidad anular, caudal eHui9alente 4 presión de fondo3 (e esta forma en el diseo óptimo de .$*(/ estos factores deben ser utili8ados como mDnimos 4 mimos para determinar la 9entana operacional en cada pro4ecto3 n nuestro caso de estudio, no eiste nin:una limitante por el caudal mDnimo de in4ección 4 las 9elocidades anulares de fondo, con lo cual las Onicas limitantes estn dadas por el caudal mimo, la presión de fondo 4 la tasa mima de in4ección de nitró:eno3 ./ui"os
01#D2
de
Su"er&icie
n la operación de perforación cerca o bajo balance se deben usar eHuipos adicionales a los utili8ados en la perforación con9encional3 l sistema de eHuipos para reali8ar la operación se muestra en la fi:ura 12, 4 su funcionamiento se inicia con la compresión del aire de la atmósfera Hue pasa a la unidad de :eneración de '2, =6 E 635J de pure8a>, constituida por membranas finas de fibra óptica Hue separan el &2 4 otros :ases ="r:ón, Kelio, C&2, Kidrocarburos, etc3> del '2, apro9ec?ando el mecanismo de permeabilidad selecti9a =difusión :aseosa del :as mas pesado, '2>3 #ue:o se ele9a la presión del '2 a tra9As de los *oosters 4 se in4ecta a la lDnea de me8clado con el fluido en la proporción necesaria para formar el sistema bifsico Hue permitir alcan8ar el C( reHuerido3 ste fluido :enera una presión de fondo =*KCP> li:eramente menor o i:ual a la presión del po8o para lue:o perforar 4 acarrear los ripios ?acia la superficie, en donde los separadores en serie ?arn la se:re:ación del :as ?acia el Huemador 4 la fase lDHuida 4 sólida se en9Da ?acia el eHuipo de control de sólidos para Hue se efectOe la separación mecnica 4 se reutili8e el fluido3
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EVALUACION DE LA PERFORACION BAJO
BALANCE EN BARINAS VENEZUELA
