Limpieza, desarrollo y estimulación de pozos de producción de agua
Objetivos • Lograr de la captación el máximo rendimiento posible, es decir, la mayor capacidad específica (Q/s) • Desarrollo preliminar y primario en la etapa constructiva y de acabado • Desarrollo secundario durante la etapa productiva del pozo
Finalidades según el medio acuífero MEDIO NO CONSOLIDADO O POCO CONSOLIDADO
Eliminar restos de lodo y detritus de la perforación Destaponar los tramos productores Eliminar finos en un entorno suficientemente grande alrededor de la rejilla creando un prefiltro natural Estabilizar naturalmente las formaciones granulares
MEDIO CONSOLIDADO
Ensanchar y limpiar las fisuras productivas Crear artificialmente nuevas fisuras productivas
DESARROLLO SECUNDARIO
Regeneración de pozos con rejilla incrustada u obturada
Desarrollo o limpieza preliminar Aplicación preferente en pozos construidos a rotación o percusión con lodos y en los que además se instala prefiltro
Limpieza preliminar
• Valvuleo cuchara normal o especial (de pistón) • Inyección de agua (Circulación directa o inversa) • Bombeo con aire comprimido
Lavado a contracorriente
• Chorro horizontal de agua a alta velocidad (jetting tool) • Inyección de agua a presión mediante varillaje y obturador a profundidad variable • en la rejilla (single flonged swab shawing) • Inyecciones de agua a presión concentrada en un tramo de rejilla delimitado con dos obturadores, sin bypass (double flanged swab without bypass) o con bypass (double flanged swab with bypass)
(todo tipo de pozos)
(pozos con prefiltro)
Pistoneo
(todo tipo de pozos)
Limpieza hidráulica combinada con tratamiento químico (todo tipo de pozos)
• Pistoneo sin válvula • Pistoneo con válvula de limpieza (line swabbing) • Doble pistón (uno fijo y otro móvil) y bombeo simultáneo con aire comprimido • Pistoneo y bombeo simultáneo con aire comprimido (air piston plunge) • Pistoneo y bombeo por aspiración simultáneo
• Sistemas de lavado a contracorriente o pistoneo con la inyección alterna de soluciones dispersantes de arcillas (polifosfatos, ácidos, bactericidas,..)
Desarrollo primario en medios no consolidados o poco consolidados Métodos unidireccionales. Acuífero
pozo
Autodesarrollo (Bombeo en recuperación) Bombeo intermitente Sobrebombeo (overpumping) CO2 sólido (hielo seco) Bombeo con aire comprimido (air lift)
Métodos bidireccionales Dispersos - Descargas de aire comprimido y bombeo alternativo Métodos a pozo abierto Métodos a pozo cerrado
Bombeo air lift Bombeo con air lift alternado con presurización de la cámara de aireación Bombeo convencional - Pistoneo, especialmente fuera de rejilla y sin doble pistón
Concentrados - Descargas de aire comprimido y bombeo alternativo
Métodos a pozo abierto con doble obturador Sobrepresión a través de la tubería del aire Sobrepresión a través de la tubería del agua Métodos a pozo cerrado Dispositivos especiales al método español
- Pistoneo, especialmente en rejilla y con doble pistón - Chorro horizontal de agua Chorro de alta velocidad (jetting tool) Idem con bombeo simultáneo Con bomba convencional Con air lift (con obturador o con doble obturador)
Pistoneo Se trata de provocar un flujo de doble entrada de agua que limpie la formación en el entorno de la captación. Se utiliza en acuíferos de materiales sueltos y para acondicionar sin filtro de gravas favoreciendo su asentamiento. Se comienza con un movimiento suave que se incrementa cuando no se produce descenso de grava y el agua comienza a aclararse.
Agentes dispersantes . formación acuífera los elementos arcillosos El objetivo que se pretende es eliminar de la de la misma. Provocan además una disociación de los óxidos de Fe y Mn. Es especialmente interesante en
la eliminación del "Cake" en sondeos perforados con
lodo. Los más utilizados son los polifosfatos, y dentro de estos el Hexametafosfato sódico y el Tripolifosfato sódico. Su modo de empleo es el siguiente: Se prepara una disolución al 2% del producto y se introduce en el sondeo. A las 24 horas se realiza una limpieza de la captación
Nieve carbónica Es un sistema barato, aunque no muy usual; se basa en el efecto de sublimación del hielo seco (C02), por paso de sólido a gas. Al contacto con el agua a una cierta profundidad (41 metros óptima), el hielo seco provoca una reacción muy enérgica, generándose un gran volumen de gas, que da lugar a un efecto de succión en el sondeo. Normalmente se introduce 1 Kg. por m3 de agua.
Aire comprimido Se aplica con mayor frecuencia a materiales no consolidados. Se necesita un compresor, con una presión mínima de 73 Kg/m así como una tubería de descarga. La forma más común es la denominada 'a pozo abierto" en la que primero se inyecta aire por debajo de la tubería auxiliar (a la formación) y después se pasa a inyectar dentro de la tubería, con lo que se produce un efecto de succión.
Esquemas para bombeo con aire comprimido
Aire + agua
Aire
Aire + agua
Nivel estático
H p = γ’ h’ γ
Nivel dinámico Sumergencia
Altura columna de agua emulsionada
Aire
γ’ h
γ
γ’
γ h = γ’ h’
p=γh
γ = peso específico agua γ’ = peso específico emulsión
Si h’ > H + h, fluye la emulsión aire + agua por la tubería de descarga
Tubo del aire exterior
Tubo del aire interior
Sistemas de desarrollo de pozos con bombeo “air-lift”. Métodos bidireccionales Válvula de descompresión
Válvula
Válvula 3 vías
Aire Agua + aire
Agua + aire Descargas por encima del NE
Tubo del agua Tubo del aire
Aire
Tubo del agua Tubo del aire Difusor
Rejilla
Método del pozo abierto
Método del pozo cerrado
Desarrollo preliminar
Agua + dispersantes de arcillas (polifosfatos)
Lodo + arena + agua Tubería fija de alimentación de prefiltro Tubos roscados superiores para poder desplazar el dispositivo a lo largo de la rejilla
Aire
Objetivos • Eliminar o desagregar el lodo y el “cake” • Limpiar el prefiltro • Destaponar formaciones productoras Tubo del aire Tubo del agua
Dispositivo Air - lift
Pistón
Inyección de agua y dispersantes con circulación directa con ayuda de pistón y bombeo air-lift
Emulsor Aire-fluido
“single flanged swab shawing” con “air-lift” En pozos construidos con el uso de lodos de perforación y con instalación de prefiltro
Desarrollo en medios no consolidados Métodos unidireccionales Acuífero
Métodos bidireccionales
Pozo
Se forman puentes. El material de granulometría gruesa bloquea la eliminación de los finos
Acuífero ⇔ Pozo
La inversión periódica del sentido del flujo esponja el material granular, destruyendo “puentes” y favoreciendo la posterior eliminación de finos hacia el pozo
La limpieza de un filtro siempre se realiza mejor por las dos caras
Desarrollo y estimulación de pozos en medios consolidados Objetivos • Aumentar la sección de entrada creando nuevas fisuras o ensanchando las ya existentes • Lograr mejores capacidades específicas • En acuíferos costeros con drenaje al mar, reducción de descensos como lucha contra la salinización • Regenerar pozos que se han incrustado A) HIDRÁULICOS Bombeo escalonado, intermitente Sobrebombeo Bombeo “air lift” CO2 sólido B) MECÁNICO – HIDRÁULICOS Pistoneo Fracturación hidráulica Fracturación con explosivos (en pozo cerrado o en pozo B) QUIMICOS. En rocas atacables por los ácidos Calizas y dolomías HCl Areniscas silíceas NH2HSO3 C) MIXTOS Combinación de los anteriores
abierto)
Procedimientos mecánicos • Fracturación hidráulica • Explosivos
Objetivos • Crear nuevas fisuras radialmente al pozo • Conectar el pozo con fisuras productoras
Fracturación mecánica con explosivos Objetivos • Aumentar el diámetro físico del pozo • Crear nuevas fracturas radialmente • Aumentar el radio efectivo del pozo
Factores a tener en cuenta • • • • • • •
Aplicabilidad y garantías de éxito del método Tipo de explosivo a utilizar Situación adecuada de las cargas Kgs. de explosivo a utilizar Medidas de seguridad tanto en la colocación como en la voladura Limpieza del relleno producido después de la explosión Bombeo de limpieza
Algunos datos Volumen de la zona fracturada = 2000 a 6000 veces el volumen del petardo Ejemplo: 75 kg de goma pura, de densidad 1,5 Volumen petardo = 75 / 1,5 = 50 l. Volumen zona fracturada = 100 – 300 m3 Radio de la zona fracturada = 2,8 – 4,1 m Radio de fracturación posible = 1,5 R
Desarrollo o estimulación con ácido Aspectos hidrológicos Decisión de la conveniencia o no de desarrollar el pozo, en función de: - rendimiento del pozo - valoración de las pérdidas de carga
-
Aspectos técnicos Naturaleza química de la roca y tipo de permeabilidad que presenta la formación acuífera Tramos contribuyentes Capacidad específica Acabado del pozo Aspectos económicos Hasta 300 metros, una acidificación representa un costo del 10 al 20% del precio del pozo No se trata tan sólo de desarrollar pozos de muy baja capacidad específica (los más difíciles) sino también pozos de capacidad media y alta
Aditivos Inhibidor de corrosión Proteger rejilla, entubación y maquinaria utilizada Fosfatos, polifosfatos, tiofenoles, poliaminas Dosis: 0.6% del HCl Retardador del ataque Retraso de la reacción para permitir la máxima penetración del ácido CaCl2 Dosis: 0.1% del HCl Antiespumante Evitar la formación de espumas en la mezcla de los restantes aditivos y en el interior del pozo cuando se desprende CO2 Alcohol amílico Dosis: 0-02% del HCl Estabilizador Complejar las sales de hierro procedentes de la disolución ácida, evitando su precipitación en medios ya cercanos a la neutralziación Acido cítrico Dosis: 1% del HCl
Acidificación por vertido gravitacional Ácido
Agua
Brida
Ácido
Piezómetro
Agua
Tapa
Tubería de seguridad
Cemento Nm
Ni
Pozo abierto En acuíferos libres con nivel profundo
Cemento
Nm
Ni
Pozo cerrado En acuíferos libres o confinados
Acidificación mediante inyección con bomba Tubería de seguridad
Ácido o agua
Agua
Cemento
Ni
Ácido
Tubería de seguridad
Agua
Ni
Obturadores
Inyección con bomba y moderada presión en cabeza Sin obturadores En acuíferos libres y confinados
Inyección con bomba y moderada presión en cabeza Con obturadores En acuíferos confinados
Reacciones de la acidificación Acción del ácido clorhídrico
2HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO2 1 m3 de HCl al 15% disuelve 221 kg de CaCO3, dando lugar a 245 kg de CaCl2, 40 l de H20 y 49.5 m3 de CO2.
4 HCl + Mg,Ca (CO3)2 CaCl2 + MgCl2 + 2H2O + 2CO2 1 m3 de HCl al 15% disuelve 203 kg de Mg,Ca (CO3)2, dando lugar a 122 kg de CaCl2, 105 kg de MgCl2, 37.7 l de H20 y 50 m3 de CO2. Acción del ácido sulfámico
2 NH2SO3 + CaCO3 + H2O
Ca(NH2SO3) + CO2 + 2H2O
INSTALACION DE LA TUBERIA DE INYECCION DE ACIDO
INYECCION DE ACIDO
DESPLAZAMIENTO DEL ACIDO POR DESCARGA DE AGUA
DETALLE DE LA POSICION DE LAS VALVULAS
