ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA “MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
BOLIVIA
REGISTRO DE POZOS
“BALEOS
DE PRODUCCIÓN”
YESENIA ANTONIA CARDONA ANTELO
SANTA CRUZ - 2013
ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA “MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
BOLIVIA
REGISTRO DE POZOS
“BALEOS
DE PRODUCCIÓN”
YESENIA ANTONIA CARDONA ANTELO
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA EL SEXTO SEMESTRE DE INGENIERÍA PETROLERA.
ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA “MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
BOLIVIA
REGISTRO DE POZOS
“BALEOS
DE PRODUCCIÓN”
YESENIA ANTONIA CARDONA ANTELO
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA EL SEXTO SEMESTRE DE INGENIERÍA PETROLERA.
ÍNDICE CAPÍTULO 1. GENERALIDADES .................................... ............................................................. .......................................... ................. 1 1.1.
INTRODUCCIÓN ................................................................... ............................................................................................ ........................... 1
1.2.
OBJETIVO......................................................... .................................................................................. ............................................... ...................... 1
CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO ..................................................................................... 2 2.1
BALEOS..................................................................... .............................................................................................. ...................................... ............. 3
2.1.1 Técnicas de Baleos............................................... Baleos........................................................................ .......................................... ................. 4 2.1.1.1 Perforación con Balas de acero (Bullet Perforating).................................. .................................. 4 2.1.1.2 Perforación con partículas metálicas movidas con chorro de energía (Perforating Jet)................................................. ........................................................................... .................................................... .............................. .... 4 2.1.1.3 Baleos con programación Software ....................................................... ............................................................ ..... 4 2.1.2 Diseño de Cargas ...................................... ............................................................... .................................................. .............................. ..... 5 2.2 DISEÑO DE TERMINACIONES .................................................. ............................................................................ .......................... 6 2.2.1 Planeación de la terminación ............................... ......................................................... ........................................... ................. 6 2.2.2 Factores que determinan el diseño de la terminación de pozos ................ 6 2.2.3 Programa de Operación ........................................... ..................................................................... ...................................... ............ 7 2.2.4 Análisis de Información ................................................. ........................................................................... .................................. ........ 7 2.2.5 Muestras de Canal y Corte de Núcleos ..................................................... .......................................................... ..... 7 2.2.6 Gasificación y Pérdida de Circulación .......................................................... ............................................................ 8 2.2.7 Correlaciones ................................................ ......................................................................... ................................................... .......................... 9 2.2.8 Antecedentes de Pruebas durante la perforación ......................................... ......................................... 9 2.3 TIPOS DE CAÑONES ................................................. .......................................................................... ........................................ ............... 10 2.3.1 Cañones bajados con cable ...................................... ............................................................... .................................... ........... 10 2.3.1.1 Recuperables ................................. .......................................................... ................................................... ..................................... ........... 10 i
2.3.1.2 Desechables ................................................................................................ 11 2.3.1.3 Semidesechables ........................................................................................ 11 2.3.2 Cañones bajados con tubería ....................................................................... 11 2.3.2.1 Caracteristicas de los cañones de disparo ............................................... 11 2.4 TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE PENETRACIÓN......... 13 2.4.1 Ensayo de Penetración Estándar .................................................................. 13 2.4.2 Descripción del ensayo SPT.......................................................................... 13 2.4.3 Ventajas del SPT ............................................................................................ 14 2.4.4 Aplicaciones y correlaciones ........................................................................ 14 2.4.5 Influencia de la profundidad .......................................................................... 15 2.5 SISTEMA DE EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO DE BALEOS ...................... 15 2.5.1 Parámetros que afectan la eficiencia del Cañoneo ..................................... 15 2.5.1.1 Parámetros atribuidos al proceso de cañoneo ......................................... 16 2.6 REGISTRO DE ESPESOR ELECTROMAGNÉTICO ......................................... 20 2.6.1 Ventajas del perfil........................................................................................... 21 2.6.2 Fundamento del Registro .............................................................................. 21 2.7 REGISTRO DE CONTROL DE CORROSIÓN .................................................... 21 2.8 REGISTRO DE INSPECCIÓN DE MATERIAL TUBULAR ................................. 22 2.9 REGISTRO DE TERMINACIÓN PUNTO LIBRE ................................................ 22 2.9.1 Procedimiento................................................................................................. 23 2.10 DAÑOS CAUSADOS POR CAÑONEO ............................................................ 24 CAPÍTULO 3. CONCLUSIONES .............................................................................. 25 3.1 CONCLUSIONES ............................................................................................... 26 BIBLIOGRAFÍA ii
CAPÍTULO 1. GENERALIDADES iii
1.1
INTRODUCCIÓN
La culminación de los trabajos en un pozo para obtener producción de hidrocarburos es la operación de disparos, la cual consiste en perforar la tubería de revestimiento, cemento y formación para establecer comunicación entre el pozo y los fluidos del yacimiento. La correcta selección del sistema de disparos es de importancia relevante ya que de esto dependerá la productividad del pozo y la disminución de intervenciones adicionales. Por tal motivo los baleos de pozos de petróleo o gas, deben diseñarse de modo que se minimice las futuras reparaciones y se alargue al máximo la vida útil del pozo. Los registros de pozos de petróleo son técnicas geofísicas in situ, que se realizan en las operaciones petroleras para obtener una mayor información de los parámetros físicos y geológicos del pozo, tales como: cantidad de petróleo móvil, saturación de agua en formación, resistividad de las rocas, porosidad de las mismas, etc. El análisis en conjunto de los diferentes perfiles de registro, sumada con la información que se tenga del campo petrolero (sísmica, información de pozos cercanos y otros), permitirá obtener un perfil de la formación adyacente del pozo petrolero, así como determinar si dicho pozo es de valor comercial. Con la información que proporcionan los registros, se determina la técnica de baleo a utilizar para comenzar a producir un pozo hidrocarburífero.
1.2 OBJETIVO Desarrollar una guía práctica para diseñar el sistema de baleo más apropiado para una terminación de pozo, la misma que incluya los aspectos más importantes tales como las condiciones precias y durante el baleo, así como los factores que afectan el índice de productividad.
1
CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO 2
2.1 BALEOS El proceso de baleo de un pozo es básicamente, el proceso mediante el cual se establece una comunicación entre el reservorio productivo y el interior del pozo mismo (wellbore), para lograr que los fluidos del yacimiento ingresen al pozo cementado para luego ascender por la tubería de producción; involucra sin embargo un efecto de daño o afectación al flujo del petróleo que viene del reservorio; sin embargo, su efectividad depende del manejo de algunos factores que resultan de vital importancia, como ser:
Penetración de los baleos.
Diámetro de las perforaciones.
Densidad de los baleos, son factores predominantes en la presión de flujo de ingreso al pozo y al caudal producido.
Por ejemplo, mientras es ampliamente conocido que las terminaciones a pozo abierto generalmente permiten regímenes de producción más altos, la mayoría de los pozos productores de petróleo lo hacen a través de baleos en el casing de producción. Las razones principales para esto, es el hecho de conseguir un segundo caso, un buen soporte de la formación y poder producir selectivamente los reservorios. En tal sentido, si no se cuenta con un buen soporte del casing mediante una adecuada adherencia cemento-casing y cemento-formación, existe la posibilidad de obtener informaciones limitadas o con canalizaciones que en algunos casos, cuando se trata de ingreso de grandes cantidades de sólidos de formación, se pueden ocasionar serios problemas al equipo de producción instalado en el pozo. Asimismo, producir selectivamente es muy importante para prevenir producciones no deseadas de agua de formación o gas, lo cual resulta muy importante, cuando en el futuro se requiera utilizar el pozo como inyector en proyectos de mantenimiento de presión, o para aplicaciones específicas de técnicas de estimulación que generalmente requieren de grandes inversiones.
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2.1.1 Técnicas de Baleos 2.1.1.1 Perforación con Balas de acero (Bullet Perforating) La velocidad de las balas al salir del cañón en el fondo del pozo es de 3000 pies por segundo. En formaciones normales la penetración de estas balas es profunda. El tipo Standard se lo baja en cañones de 3 1/8” a 4” de diámetro externo y las balas pueden tener diámetros de 2 a 1 5/8”, la bala es disparada desde un cañón posicionado verticalmente con una dirección horizontal hacia la cañería y formación rocosa.
2.1.1.2
Perforación con partículas metálicas movidas con chorro de
energía (Perforating Jet) El proceso consiste en que en el interior del cañón disparado, se activa eléctricamente una carga de primacord (cable explosivo) que enciende una gran carga explosiva que envía un chorro de alta energía con finas partículas metálicas a gran velocidad (30000 pies/segundo) que genera una instantánea y profunda penetración en la cañería y formación productora, sin dejar residuos. Las partículas metálicas movidas por el chorro de energía son de aleaciones durísimas de metal en base al Titanio.
2.1.1.3
Baleos con programación Software
El programa de baleo o punzonamiento, mediante el empleo de un “software” adecuado, permite optimizar la eficiencia de la productividad del pozo, permitiendo hacer comparaciones con diferentes configuraciones cañón-carga. El software para baleos provee principalmente de la siguiente información:
Predicciones de la penetración de las balas o cargas de energía en el reservorio, de acuerdo a los diferentes tipos de cañones y cargas, al equipo de baleo (convencional o tipo TCP), al tipo de terminación y las características principales de la formación.
Estimación de la influencia de los baleos, el daño a la formación, la penetración parcial y la desviación del pozo en la productividad esperada. 4
Los cálculos de penetración y diámetro de entrada en el casing son efectuados asumiendo un impacto frontal en el sistema casing-cemento-formación. Cuando la carga impacta la pared del casing en un ángulo oblicuo, el hueco de ingreso tendrá forma elíptica y la penetración efectiva en el fondo será difícil estimar.
El espacio libre entre el cañón y el casing, en caso de zonas de agua o gas, tiene una mayor influencia en el rendimiento de la carga.
En lo concerniente a los cálculos de productividad, el principio de la relación de flujo utilizado en el programa de punzonamiento, está basado en la ecuación de Darcy, el cual establece que la gradiente de presión con el fluido de formación es proporcional a la velocidad.
2.1.2 Diseño de Cargas Parámetros del diseño de cargas
a) Liner: es de forma cónica o parabólica y es de hecho de una aleación de cobre estirado o mezcla prensada de cobre, plomo y otros metales explosivos. El tamaño del Liner (carga) afecta la penetración y tamaño del orificio. La longitud del Liner es casi en su totalidad la que se convertirá en jet, este es el que genera la penetración y el tamaño del orificio.
b) Explosivos: los tipos, su distribución y densidad afectan la velocidad y presión de detonación que origina la penetración del jet. Las velocidades nominales para los explosivos RDX, HMX, HNS Y PYX son de 26000, 30000, 23000 y 25000 pies por segundo respectivamente. Al aumentar la densidad, aumenta la velocidad. Porque la velocidad explosiva es la clave para la velocidad del disparo, es muy importante la distribución de cargas.
c) El contenedor: 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.
5
2.2
DISEÑO DE TERMINACIONES
2.2.1 Planeación de la terminación La terminación de un pozo petrolero es un proceso operativo que se inicia después de cementada la última tubería de revestimiento y se realiza con el fin de dejar produciendo hidrocarburos. El objetivo primordial de la terminación es obtener la producción óptima de hidrocarburos a menor costo. Para que esta se realice debe hacerse un análisis nodal para determinar que aparejo de producción deben de utilizarse para producir el pozo adecuado a las características del yacimiento (tipo de formación, mecanismo de empuje, etc.). Además en la elección del sistema de terminación deberá considerarse la información recabada indirecta o directamente durante la perforación a partir de: muestras de canal, núcleo, prueba de formación, análisis petrofísico, análisis PVT y los registros geofísicos de explotación.
2.2.2 Factores que determinan el diseño de la terminación de pozos La productividad de un pozo y su futura vida productiva es afectada por el tipo de completación y los trabajos efectuados durante la misma.
La selección de la
completación tiene como principal objetivo obtener la máxima producción en la forma más eficiente y, por lo tanto, deben estudiarse cuidadosamente los factores que determinan dicha selección, tales como:
Tasa de producción requerida.
Reservas de zonas a completar.
Mecanismos de producción en las zonas o yacimientos a completar.
Necesidades futuras de estimulación.
Requerimientos para el control de arena.
Futuras reparaciones.
Consideraciones para el levantamiento artificial por gas, bombeo mecánico, etc.
Posibilidades de futuros proyectos de recuperación adicional de petróleo.
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2.2.3 Programa de Operación Es desarrollado por el ingeniero del proyecto es creado con información de la perforación del pozo a intervenir en caso de ser exploratorio y pozos vecinos a él al tratarse de pozo en desarrollo, consiste en un plan ordenado de operaciones que incluye la toma de registro, la limpieza del pozo, el diseño de disparos, y la prueba de intervalos productores, con el fin de explotar la zonas de interés de potencial económico.
2.2.4 Análisis de Información Para desarrollar la planeación de la terminación se deberá de contar con la información del pozo a intervenir y de pozos vecinos, esta estará constituida de: Registro geofísico, muestra de canal, corte de núcleo, gasificaciones, perdida de circulación, correlaciones, antecedentes de prueba durante la perforación, prueba de formación (DST). Esta información se evaluara con el propósito de determinar cuáles son las zonas de interés que contengan hidrocarburo y a través de un análisis nodal se diseñaran los disparos, diámetro de tubería de producción y diámetro de estranguladores para mejorar la producción del yacimiento.
2.2.5 Muestras de Canal y Corte de Núcleos Las muestras de canal se obtienen durante la perforación son los fragmentos de roca cortados por la barrena y sacado a la superficie a través del sistema circulatorio del sistema de perforación, el recorte es recolectado en las temblorina para su análisis. Estas muestras proporcionan la información del tipo de formación que se corta, característica de la roca como son: La porosidad ( ), permeabilidad (k), saturación del agua (Sw), saturación del petróleo (So), comprensibilidad de la roca (C). Los núcleos son fragmentos de roca relativamente grandes que son cortados por una barrena muestreadora constituida por: Tambor o barril exterior, tambor o barril interior, retenedor de núcleo, cabeza de recuperación, válvula de alivio de presión. La
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práctica de corte de núcleos se usa preferentemente en áreas no conocida y su operación consiste:
El equipo muestreador es instalado en el extremo inferior de la sarta de perforación y se introduce hasta el fondo del agujero.
La barrena empieza a cortar el núcleo perforando solamente la parte del borde exterior y al mismo tiempo, el núcleo va siendo alojado en el barril interior.
Cuando se termina de cortar el núcleo este es retenido por el seguro retenedor.
Posteriormente es sacado el núcleo del barril muestreador. Se extrae solamente este barril ya que es independiente del equipo.
Se debe procurar obtener los 9mts que es la longitud del barril, el núcleo proporciona mayor información sobre la litología y el contenido de fluido. La decisión de obtener núcleo se toma cuando se presenta una aportación de hidrocarburo en rocas almacenadoras, y cuando los registros geofísicos indican una zona de posibilidad de contenido de hidrocarburos. El corte de núcleo de pared del pozo es realizado con un equipo que trabaja a través de percusión. Este tipo de núcleo puede ser orientado para determinar los esfuerzo a lo que es sometida la roca.
2.2.6 Gasificación y Pérdida de Circulación Durante
la
perforación
se
presentan
gasificaciones
que
indican
posible
acumulaciones de hidrocarburos y proporcionan información aproximada de una densidad equivalente a la presión del poro. La gasificaciones consiste en la contaminación del lodo de perforación por un flujo de gas que sale de la formación hacia el pozo provocado por una presión diferencial a favor de la formación productora (PF es mayor PH) se debe tener cuidado en este tipo de problema (la gasificaciones) ya que cuando se vuelven incontrolable provocan los reventones o crean peligro de incendio, por lo que es recomendable la realización de un buen control de pozo. Estos problemas de gasificación son muy comunes durante la perforación de pozos petroleros; Pero en especial en los pozos exploratorios, en donde no se tiene información precisa sobre la columna geológica que se está perforando. 8
Las pérdidas de circulación se definen como la pérdida parcial o total del fluido de control hacia una formación muy permeable o depresionada. Este problema se presenta en ocasiones en la perforación de pozos y se manifiesta cuando retorna parte o no hay retorno del fluido de perforación. Para que se presente este tipo de problemas se requiere dos condiciones en el pozo: Formación permeable y alta presiones diferenciales para que exista un flujo hacia la formación. Las causas más comunes de este tipo de problema son:
Causa naturales. Son aquellas inherente a la formación, ejemplo: Cavernas o fracturas naturales.
Causa inducida. Son provocada durante la perforación al bajar rápidamente la sarta de perforación (efecto pistón), al controlar el pozo alcanzando la presión máxima permisible y al incremento inadecuado de la densidad del lodo.
En conclusión las pérdidas de circulación indican las zonas depresionada asi como también nos da una aproximación de la presión de fractura de la formación. Así el programa de terminación deberá contener las densidades requerida para el control adecuado del pozo
2.2.7 Correlaciones En la elaboración de programas de terminación es importante la información que proporcionan los pozos vecinos, esta servirá para ubicar la zona de interés, así como la geometría de aparejo de producción que se utilizaron, diseño de disparo e historia de producción de los pozos. Toda la información recolectada se evaluara con el objeto de utilizar el programa mencionado.
2.2.8 Antecedentes de Pruebas durante la perforación Una de las pruebas requerida durante la perforación es la prueba de goteo, la cual exige que después de haber cementado la tubería de revestimiento, rebajado la zapata y se perforen algunos metros, se deben de determinar el gradiente de fractura de la formación expuesta, así como la efectividad de la formación. Principalmente si ha existido problema durante la cementación, como pérdidas de circulación del 9
cemento, heterogeneidad de lechada, fallas de equipo de bombeo, etc. Para determinar el gradiente de fractura se realiza la prueba de goteo esta prueba proporciona también la presión máxima permisible en el pozo cuando ocurre un brote, para determinar las densidades máxima. Otras de la prueba que se realizan en la perforación es la prueba de formación con la cual se obtiene información del comportamiento del flujo de fluidos y de la formación. Las informaciones obtenidas en las pruebas realizadas en la perforación del pozo son de utilidad para optimizar la planeación de la terminación.
2.3 TIPOS DE CAÑONES Un sistema de disparo consiste de una colección de cargas explosivas, cordón detonante, estopín y portacartas. Esta es una cadena explosiva que contiene una serie de componente de tamaño y sensitividad diferente y puede ser bajado con cable y/o tubería.
2.3.1 Cañones bajados con cable El sistema de Disparo Bajado con Cable (DCB) puede usarse antes de introducir la tubería de producción, o después de introducir la TP. La ventaja de efectuar el disparo previo a la bajada de la sarta de producción es que se pueden emplear cañones de diámetro más grande, generando un baleo más profundo. Los componentes explosivos son montados en un porta cargas el cual puede ser un tubo, una lámina o un alambre. Los cañones se clasifican en:
Recuperables (no expuestas)
Semidesechables (expuestas)
Desechables (expuestas)
2.3.1.1
Recuperables
En los sistemas recuperables, los residuos de los explosivos y lámina portadora son recuperados prácticamente no queda basura en el pozo. En este sistema no están
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expuestos los explosivos a la presión y ambiente del pozo, lo cual lo hace más adecuado para ambientes hostiles.
2.3.1.2
Desechables
En estos cañones, los residuos de las cargas, cordón, estopín y el sistema portador (lámina, alambre, uniones de cargas) se quedan dentro del pozo dejando una considerable cantidad de basura. Una ventaja es que al no estar contenidas las cargas dentro de un tubo, pueden ser de mayor tamaño con lo que se obtiene una mayor penetración. La principal desventaja es que los componentes explosivos están expuestos a la presión y fluido del pozo, por lo que, normalmente, este sistema está limitado por estas condiciones.
2.3.1.3
Semidesechables
Este sistema es similar al desechable con la ventaja de que la cantidad de residuos dejados en el pozo es menor, ya que recupera el porta cargas. Ilustra los diferentes sistemas mencionados.
2.3.2 Cañones bajados con tubería En el sistema de DBT, en inglés TCP, el cañón es bajado al intérvalo de interés con tubería de trabajo. A diferencia de los cañones bajados con cable, en este sistema solo se utilizan porta cargas entubados, además la operación de disparos puede ser efectuada en una sola corrida, lo cual favorece la técnica de disparos bajo balance. El objetivo principal del sistema TCP es crear agujeros profundos y grandes favoreciendo la productividad del pozo. También este sistema es recomendado (si las condiciones mecánicas lo permiten) cuando se dispara en doble cañería de revestimiento, esto con la finalidad de generar una penetración adecuada del baleo.
2.3.2.1 Características 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,
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o Carriers, asegurados en una posición deseada y sellados contra los fluidos y presiones del pozo.
Cañones reusables con Carriers: en estos, también llamados cañones de tapón, las cargas son aseguradas en el lugar con tapones celantes enroscados en las paredes del carrier y encajan en un sistema alineado junto con las cargas.
Cañones descartables con carrier: este tipo de cañones no tienen apertura en el carrier (puertas cerradas). En la mayoría de los diseños, se prevé un debilitamiento externo de las paredes del carrier.
Cañones descartables: estos pueden categorizar como totalmente o semidescartables, por el carrier no tubular, rodea los componentes explosivos, la carga puede ser un poco más larga que las cargas para cañones que se utilizan a mayor profundidad y son del mismo diámetro.
Cañones convencionales totalmente descartables: estos cañones 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. Los diámetros de los cañones que oscilan en tre 1 3/8” como 7” son utilizados en operaciones tanto en tuberías como en cañerías. Una variedad de disparos están disponibles de igual forma la densidad de balas con rangos desde 4 a 12 balas sobre pie.
Cañones totalmente desechables a través de la tubería: una nueva aproximación provee una perforación altamente penetrante en los cañones totalmente desechables, extendiendo su diámetro por debajo de la tubería.
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, pero el cordón detonador está expuesto a estos. 12
2.4 TIPOS
Y
CARACTERÍSTICAS
DE
LOS
SISTEMAS
DE
PENETRACIÓN 2.4.1 Ensayo de Penetración Estándar El ensayo de penetración estándar o SPT (del inglés Standard Penetration Test ), es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que se quiere realizar un reconocimiento geotécnico. Constituye el ensayo o prueba más utilizada en la realización de sondeos, y se realiza en el fondo de la perforación. Consiste en contar el número de golpes necesarios para que se introduzca a una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca) muy robusta (diámetro exterior de 51 milímetros e interior de 35 milímetros, lo que supone una relación de áreas superior a 100), que permite tomar una muestra, naturalmente alterada, en su interior. El peso de la masa está normalizado, así como la altura de caída libre, siendo de 63'5 kilopondios y 76 centímetros respectivamente.
2.4.2 Descripción del ensayo SPT Una vez que en la perforación del sondeo se ha alcanzado la profundidad a la que se ha de realizar la prueba, sin avanzar la entubación y limpio el fondo del sondeo, se desciende el toma muestras SPT unido al varillaje hasta apoyar suavemente en el fondo. Realizada esta operación, se eleva repetidamente la masa con una frecuencia constante, dejándola caer libremente sobre una sufridera que se coloca en la zona superior del varillaje. Se contabiliza y se anota el número de golpes necesarios para hincar la cuchara los primeros 15 centímetros (
).
Posteriormente se realiza la prueba en sí, introduciendo otros 30 centímetros, anotando el número de golpes requerido para la hinca en cada intervalo de 15 centímetros de penetración (
y
).
El resultado del ensayo es el golpeo SPT o resistencia a la penetración estándar : 13
=
+
Si el número de golpes necesario para profundizar en cualquiera de estos intervalos de 15 centímetros, es superior a 50, el resultado del ensayo deja de ser la suma anteriormente indicada, para convertirse en rechazo (R), debiéndose anotar también la longitud hincada en el tramo en el que se han alcanzado los 50 golpes. El ensayo SPT en este punto se considera finalizado cuando se alcanza este valor. (Por ejemplo, si se ha llegado a 50 golpes en 120 mm en el intervalo entre 15 y 30 centímetros, el resultado debe indicarse como
en 120 mm, R ).
Como la cuchara SPT suele tener una longitud interior de 60 centímetros, es frecuente hincar mediante golpeo hasta llegar a esta longitud, con lo que se tiene un resultado adicional que es el número de golpes
. Proporcionar este valor no
está normalizado, y no constituye un resultado del ensayo, teniendo una función meramente indicativa.
2.4.3 Ventajas del SPT Una ventaja adicional es que al ser la cuchara SPT un toma muestras, permite visualizar el terreno donde se ha realizado la prueba y realizar ensayos de identificación, y en el caso de terreno arcilloso, de obtención de la humedad natural.
2.4.4 Aplicaciones y correlaciones El ensayo SPT tiene su principal utilidad en la caracterización de suelos granulares (arenas o gravas arenosas), en las que es muy difícil obtener muestras inalteradas para ensayos de laboratorio. Al estar su uso muy extendido y dispone de una gran experiencia geotécnica en estas pruebas, se han planteado correlaciones entre el golpeo SPT y las características de los suelos arenosos, así como con diversos aspectos de cálculo y diseño geotécnico. También existen correlaciones en el caso de que el terreno sea cohesivo, pero al ser un ensayo prácticamente instantáneo, no se produce la disipación de los incrementos de presiones intersticiales generados en estos suelos arcillosos por efecto del golpeo, lo que claramente debe influir en el resultado de la prueba. 14
Por ello, tradicionalmente se ha considerado que los resultados del ensayo SPT (y por extensión, los de todos los penetrómetros dinámicos) en ensayos cohesivos no resultan excesivamente fiables para la aplicación de correlaciones. En la actualidad, este criterio está cuestionado, siendo cada vez más aceptado que las pruebas penetrométricas pueden dar resultados igualmente válidos en todo tipo de suelo. En cualquier caso, al margen de la validez o existencia de correlaciones, el valor del golpeo obtenido en un ensayo de penetración simple es un dato indicativo de la consistencia de un terreno susceptible de su utilización para la caracterización o el diseño geotécnicos. Cuando el terreno atravesado es grava, la cuchara normal no puede hincarse, pues su zapata se dobla. Con frecuencia se sustituye por una puntaza maciza de la misma sección (no normalizada). El ensayo SPT no proporciona entonces muestra. El golpeo así obtenido debe corregirse dividiendo por un factor que se considera del orden de 1'5.
2.4.5 Influencia del la profundidad La penetración en las arenas depende de la resistencia del terreno, que a su vez es función del ángulo de rozamiento, o del índice de densidad, y del estado tensional en el que se encuentre el terreno haciendo de antemano los anteriores ensayos.
2.5 SISTEMA DE EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO DE BALEOS 2.5.1 Parámetros que afectan la eficiencia del Cañoneo Parámetros
Tipos
Los atribuidos al proceso de
o
Configuración de la carga.
cañoneo
o
Diámetro del cañón.
o
Separación
entre
el
cañón
cañoneada.
Los atribuidos al Yacimiento
o
Tipo de material del revestidor.
o
Resistencia de la formación.
o
Temperatura.
15
y
la
zona
2.5.1.1
Parámetros atribuidos al proceso de cañoneo
a) Configuración de la carga: la configuración de la carga es de importancia fundamental, esto incluye su ubicación relativa dentro del pozo. Así, la distribución del explosivo y de densidad determinan la velocidad de detonación y pueden tener una influencia aún mayor que la cantidad total de explosivo usada. A continuación se muestra un gráfico de la penetración y el diámetro de entrada en función de la carga de algunos explosivos comerciales:
b) Diámetro del cañón: en la figura que se presenta, se observa que la penetración también es proporcional al diámetro del cañón usado. En la misma figura, se muestra que en algunos casos, aún usando menos explosivos, se logra mejorar el rendimiento de la perforación. Por lo tanto, es evidente que para obtener una mayor penetración no se requiere necesariamente de un aumento en la carga explosiva. Se puede concluir que el tamaño (diámetro) de la carga es el factor determinante de la penetración y no la cantidad de carga. Sin embargo, para estimar el grado de deformación del revestidor, sí es necesario tomar en consideración la cantidad de carga. A continuación se presenta un gráfico de penetración y diámetro de la perforación en función del diámetro del cañón:
c) Separación entre el cañón y la zona cañoneada: la separación existente entre la pared interior del revestidor y la carga, afecta el grado de penetración de perforación. La siguiente figura muestra la penetración interior y el diámetro de entrada en función de la separación. A medida que la separación aumenta, disminuye la penetración.
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Para la obtención de los datos usados en la figura, se utilizó como blanco un compuesto de acero y arena tipo BEREA. En esta figura se observa que la penetración es proporcional a la cantidad de carga usada.
La siguiente figura muestra el efecto de la separación entre el cañón y la tubería de revestimiento. En este caso se tiene un cañón de 1 11/16 pulg. con fase a 90° y detonado en un revestidor de 7 pulgadas. Se puede observar que la penetración aumenta significativamente en aquellas perforaciones con separación mínima.
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La separación se puede controlar mediante el uso de centralizadores. Esto ha resultado práctico en algunos casos en los cuales los cañones son de diámetro apreciable. Sin embargo, para cañones de diámetro reducido, se han presentado problemas severos. Así, por ejemplo, si se usan centralizadores en el cañón que se analiza en la figura anterior en lugar de reducir el rendimiento de dos cargas, se logra reducir el rendimiento de todas las cargas. Una posible solución a este problema consiste en colocar los cañones en una posición similar a la que se muestra en la figura siguiente. Esto se realiza mediante el uso de imágenes (magnetos) con dispositivos mecánicos.
d) Tipo del material del revestidor: es otro factor de importancia. Así, por ejemplo, al usar un revestidor N-80 en lugar de uno J-55, se reduce el diámetro de la perforación en aproximadamente 10%. También se ha notado variaciones en función del espesor del revestidor.
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2.5.1.2
Parámetros Atribuidos al Yacimiento
a) Resistencia de la formación: la resistencia de la formación es un factor importante que influye en la penetrabilidad del cañón. Por ejemplo, con la perforación a chorro de rocas de alta resistencia, se obtiene, aproximadamente, el doble de la penetración que logra usando cañones de bala. En cambio, en rocas de baja resistencia (con esfuerzo de compresión menores de 6000 lpc), el uso de bala es eficiente.
b) Temperatura: afecta la naturaleza de la carga. La mayoría de los cañones a chorro usan explosivos a base de ciclorita, los cuales se pueden usar igualmente hasta una temperatura de 340 °F (171 °C). Para pozos que exceden esta temperatura, es necesario usar un equipo de cañoneo especial. Es posible dañar el pozo, si no se usa el equipo especial cuando su temperatura excede los 340 °F. La mayoría de los cañones desechables que existen actualmente en el mercado no deben usarse en pozos de temperaturas sobre los 300 °F (149 °C). Temperatura alta: el efecto negativo de un ambiente de alta temperatura en un
proceso de cañoneo se puede sintetizar en los factores siguientes: o
A medida que se aumenta la temperatura, aumenta la posibilidad de tener explosiones espontáneas.
o
Los cañones de alta temperatura producen, por lo general, una penetración menor que los convencionales.
o
Los cañones de alta temperatura son usualmente más costosos y no permiten una selección muy amplia de las cargas.
Temperatura baja: cuando se opera un cañón de baja temperatura, cercano a su
límite máximo de temperatura, es necesario tomar las medidas siguientes: o
Circular el pozo con fluidos de baja temperatura para disminuir la temperatura en el fondo del pozo. Estos se recomienda especialmente cuando se emplean
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cañones de tuberías, los cuales se pueden introducir al pozo después de detener el proceso de circulación. o
En algunos casos existe la interrogante acerca de si se puede exceder el límite de temperatura del cañón, antes de que se produzca su disparo. en esta circunstancia se deben usar detonaciones de alta temperatura, aun si el cañón posee cargas de baja temperatura. Esto evita que se efectúen perforaciones accidentales, debido a las altas temperaturas.
En este caso, las cargas se pueden quemar sin que se alcance el efecto perforador que sólo es posible lograrse cuando el detonador se dispara. En pozos de temperatura muy alta, es posible que la única alternativa sea usar un sistema de cañoneo en el que todas las cargas están diseñadas para altas temperaturas. Sin embargo, aun en este caso, lo fundamental es el detonador de la temperatura, ya que si este no se dispara, el resto de las cargas no puede lograr el efecto de perforación.
2.6
REGISTRO DE ESPESOR ELECTROMAGNÉTICO
El perfil electromagnético es un sistema de medición simultánea a la perforación, que utiliza ondas electromagnéticas para comunicarse con la superficie.
20
2.6.1 Ventajas del perfil No
necesita una columna contínua de lodo.
No
tiene restricciones en cuanto a obturante.
Opera Usa
con tuberías.
un sistema repetidor para aumentar el rango de profundidad.
Comunicación
bidireccional.
2.6.2 Fundamento del Registro Un registro electromagnético, que comprende: un cuerpo provisto de un asiento anular interno y de una tapa-pilar entre los cuales está definida una cámara cilíndrica en cuyo interior se desplaza un émbolo de obturación que define, con la tapa-pilar una cámara ecualizadora mantenida en constante comunicación fluida con la abertura de entrada de agua del cuerpo y selectivamente comunicable con la abertura de salida de agua del cuerpo a través de un asiento secundario obturable por un obturador de un pistón metálico magnetizable, constante. El pistón se desplaza entre posiciones operacionales extremas por fuerzas magnéticas de una bobina, siendo que en la posición de apertura del asiento secundario el pistón queda sujeto a una fuerza magnética de un imán permanente, superior y opuesto a la fuerza ejercida por un resorte sobre el pistón.
2.7
REGISTRO DE CONTROL DE CORROSIÓN
La corrosión y las picaduras de corrosión en las tuberías de fondo de pozo pueden monitorearse empleando herramientas de inducción electromagnética. Utilizando una combinación de sensores, una nueva herramienta de monitorea de la corrosión provee
mediciones
del
espesor
promedio
de
las
tuberías
e
imágenes
bidimensionales de las paredes de las tuberías para diferenciar el daño interno del externo. Los calibradores de brazos múltiples son herramientas bien establecidas para evaluar problemas internos pero no proveen datos sobre la corrosión externa y se ven afectados por los depósitos de incrustaciones acumulados en la pared interna. Las mediciones ultrasónicas proporcionan información excelente sobre el espesor de las cañerías de una sola sarta de revestimiento y poseen resolución acimutal 21
superior. No obstante, las herramientas ultrasónicas no pueden operar en pozos de gas ni a través de restricciones estrechas o con monocables, y sus mediciones pueden ser alteradas por la rugosidad de las tuberías y el exceso de corrosión.
2.8
REGISTRO DE INSPECCIÓN DE MATERIAL TUBULAR
Registro en sitio del espesor y la integridad de la tubería de revestimiento para determinar si la tubería de revestimiento ha sufrido corrosión y en qué medida. El término se refiere a una medición individual, o a una combinación de mediciones que utilizan técnicas acústicas, eléctricas y mecánicas, para evaluar el espesor de la tubería de revestimiento y otros parámetros. El registro se presenta usualmente con las mediciones básicas y un estimado de pérdida de metal. Se introdujo por primera vez a principios de la década de 1960.
2.9
REGISTRO DE TERMINACIÓN PUNTO LIBRE
El término “PUNTO LIBRE”, se refiere al punto más bajo de una sarta de perforación, el cual está libre, o desde el cual es recuperable. Este punto se hará coincidir con alguna unión de tubos (cople) para poder desconectar ahí. Existe una gran variedad de herramientas para detectar el punto libre, en esta ocasión se hablará de tres de ellos, que son con los que cuenta PEMEX. 1. HOMCO “Homco Free Point Indicator System 2. SIT “Stuck Point Indicator Tool” de Schlumberger. 3. FPIT “Free Point Indicator Tool” de Schlumberger. Las técnicas de operación de cada equipo son parecidas entre sí, aunque tienen variaciones. La manera en que sea trabajado cada equipo depende mucho de la técnica del Ingeniero Operador, la cual define con su experiencia, desarrollando así sus propios métodos. Esto último es especialmente importante sobre todo en la operación de desconexión. Conociendo las propiedades elásticas de las tuberías usadas en trabajos de perforación y producción, se pueden discutir algunos métodos de estimación del punto libre haciendo uso de estos conceptos. Las lecturas de tensión para obtener un punto libre estimado, son muy importantes por varias razones. La lectura en tensión deberá ser uno de los primeros pasos que se lleven a cabo en un trabajo de recuperación de tubería. Las razones son las siguientes:
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1) Para aumentar la eficiencia del trabajo. Si su punto libre estimado por cálculo práctico está a 3,300 mts., no existe una razón para perder tiempo para tomar lecturas de PUNTO LIBRE en bajas profundidades. Solamente usted necesitará preparar su herramienta y luego bajarla y comenzar la lectura unas decenas de metros más arriba de ese punto. 2) Para determinar la fuerza que el “String shot” deberá t ener al usarse en la operación. 3) Para determinar el tipo de fulminante (estopín) y el cordón explosivo a usar para realizar el disparo. 4) Para determinar los pesos y la torsión necesarios al correr la herramienta de punto libre.
2.9.1 Procedimiento Con la unidad de registros eléctricos instalada: a) Bajar con barra calibradora dentro de la sarta atrapada hasta la profundidad donde se encuentre resistencia. b) Con herramienta indicadora de punto libre y detector de coples meter a más o menos 100 mts. y probar funcionamiento de las herramientas mencionadas a la tensión y a la torsión. c) Meter herramientas hasta 100 mts. Arriba del punto libre (previamente calculado con el método teórico / práctico), y a esta profundidad efectuar la primer prueba de elongación y torsión, verificando información de los sensores de la herramienta detectora de punto libre en la unidad de registros, para así tener el porcentaje de atrapamiento en esa sección. d) Continuar bajando herramientas por estaciones que el Ingeniero operador determine en base al porcentaje de sarta libre observada hasta el momento, hasta detectar disminución en la elongación y torsión de la sarta ocasionado por el atrapamiento. Con toda la información registrada, el Ingeniero encargado de la operación determinará la profundidad a la cual se garantice la desconexión efectiva de la sarta. 23
e) Con el punto libre determinado, proceder a tomar un registro de coples, y con esta información elegir la junta a la cual se va a efectuar el “String shot” (se recomienda un tramo arriba de la zona de atrapamiento)
2.10 DAÑOS CAUSADOS POR CAÑONEO El cañoneo contribuye como un componente del daño total que es detectado en las pruebas de restauración de presión. Este valor comprende el verdadero daño de la formación y los pseudo daños reflejados por el cañoneo, el flujo turbulento y la completación parcial del pozo. El pseudo daño por cañoneo es debido al cañoneo parcial. El cañoneo parcial se utiliza para evitar que el gas o el agua se conifique. Es decir, la perforación de la arena objetivo, depende en gran parte de los contactos gaspetróleo y/o agua-petróleo.
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CAPÍTULO 3. CONCLUSIONES 25
3.1 CONCLUSIONES Para realizar una planeación y operación de terminación del pozo es importante conocer la información recolectada indirectamente o directamente durante la perforación.
Antes de evaluar el índice de productividad del pozo es necesario conocer el tipo de daño ocasionado durante la perforación y/o cementación del pozo ya que este factor afectara en la permeabilidad de la roca.
Los Registros de pozo visto en el presente documento ayudan a determinar cómo se van a realizar los baleos para iniciar la vida productiva del pozo.
Se logró desarrollar una guía práctica para diseñar el sistema de baleo más apropiado para una terminación de pozo de acuerdo a las características del mismo.
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BIBLIOGRAFÍA 27