Metodos de Control de Pozos

BROTE UNIVERSIDAD VERACRUZANA Es la entrada de fluidos provenientes de la formación al pozo, tales como aceite, gas o agua, (mezcla gas/aceite). Que pueden ser controlados sin que llegue a superficie. Normalmente, en las operaciones de perforación se conserva una presión hidrostática ligeramente mayor que la de formación, de esta forma se previene el riesgo de que ocurra un brote.

CAUSAS DE UN BROTE UNIVERSIDAD VERACRUZANA a) Llenado insuficiente del pozo b) Por efecto de sondeo o succión c) Por densidad insuficiente d) Por perdida de lodo por fractura inducida o natural e) Por efecto de pistoneo f) Lodo contaminado con gas g) Quiebre de perforación debido a las caídas de presión en el espacio anular h) Por la propiedades reologicas (punto de cedencia) I) Pérdidas de circulación j) Presión anormal de la formación

DENSIDAD INSUFICIENTE DE LODO UNIVERSIDAD VERACRUZANA Cuando se perfora una zona permeable mientras se usan densidades mínimas de lodo, los fluidos de la formación pueden fluir hacia el pozo y puede producirse un brote. Los brotes causados por densidades insuficientes de lodo pudieran parecer tener la solución obvia de perforar con densidades de lodo altas; sin embargo, esto no es lo más viable por varias razones: Se puede exceder el gradiente de fractura de la formación e inducir una pérdida de circulación. Se incrementa el riesgo de tener pegaduras por presión diferencial. Se reduce significativamente la velocidad de penetración.

1.37 gr/cm3

1.40 gr/cm3

LLENADO INSUFICIENTE DEL LODO UNIVERSIDAD VERACRUZANA Cuando la tubería se saca del pozo, el nivel del lodo disminuye debido a que el volumen de acero de la tubería desplaza una cierta cantidad del lodo al ser introducida al pozo. Cuando se extrae tubería si el pozo no se llena con lodo, el nivel del mismo decrece y por consecuencia también la presión hidrostática. Al estar sacando la tubería, debe llenarse el espacio anular con lodo antes de que la presión hidrostática de la columna de lodo acuse una disminución de 5 kg/cm² (71 lb/pg²) de tubería de perforación, lo que da un decremento menor en la presión hidrostática. El tanque de viajes, es un dispositivo que permite medir correctamente el lodo necesario para llenar el pozo, cuando se extrae la tubería del mismo. De igual forma, mide el volumen del lodo desplazado por la tubería al ser introducida al pozo. En otras palabras, es un dispositivo que facilita la medición correcta del volumen de lodo durante los viajes.

SONDEO DEL POZO AL SACAR LA TUBERÍA UNIVERSIDAD VERACRUZANA El efecto de sondeo se refiere a la acción del pistón y el cilindro que ejerce la sarta de perforación dentro del pozo. Es decir, cuando se mueve la sarta hacia arriba, ésta tiende a levantar el lodo con mayor rapidez que la que el lodo tiene para caer por la sarta y la barrena. En algunas ocasiones la barrena se “embolan” con sólidos de la formación, haciendo más crítico dicho efecto. Entre las variables que influyen en el efecto de sondeo están las siguientes: Velocidad de extracción de la tubería. Propiedades reológicas (viscosidad gelatinosidad alta, enjarre grueso) del lodo. Geometría del pozo.

alta,

Siendo la velocidad de extracción de la tubería la única variable que pudiera sufrir modificaciones, se comprende la importancia de disminuirla para reducir el efecto de sondeo.

LODO CONTAMINADO

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Al perforar demasiado rápido, se puede desprender el gas contenido en los recortes en tal cantidad que reduzca sustancialmente la densidad del lodo. Al reducir ésta, lógicamente también se reduce la presión hidrostática en el pozo, de manera que si ésta es menor que la presión de formación, una cantidad adicional de gas entrará al pozo. El gas se detecta en la superficie bajo la forma de lodo “cortado”. Una pequeña cantidad de gas en el fondo del pozo representa en la superficie un gran volumen debido a su expansión. Por lo que para reducir su efecto se recomienda efectuar las prácticas siguientes: Reducir el ritmo de penetración. Aumentar el gasto de circulación. Circular el tiempo necesario para desgasificar el lodo. El Desgasificador es un accesorio instalado en el área de presas, de tal manera que puede eliminar el gas del lodo contaminado que sale directamente del múltiple de estrangulación; para evitar que el lodo cortado con gas se circule nuevamente al interior del pozo.

PÉRDIDAS DE CIRCULACIÓN Se clasifican en:


Pérdidas naturales o intrínsecas Pérdidas mecánicas o inducidas. Se presenta durante el proceso de la perforación de un pozo, se corre el riesgo de tener un brote, esto se incrementa al estar en zonas de alta presión o de yacimiento en un pozo exploratorio o delimitador. Al perder la columna de lodo, la presión hidrostática ejercida por el mismo, puede disminuir a un punto tal, que permita que el pozo fluya originando un brote Con el objeto de reducir las pérdidas de circulación se recomienda efectuar las prácticas siguientes: Emplear la densidad mínima de lodo que permita el pozo Mantener el mínimo de sólidos en el pozo Mantener los valores reológicos en condiciones óptimas de operación Reducir las pérdidas de presión por fricción en el espacio anular Evitar incrementos bruscos de presión Reducir la velocidad de introducción de la sarta.

PRESIÓN ANORMAL DE FORMACIÓN UNIVERSIDAD VERACRUZANA Las formaciones con presiones anormales ejercen presiones mayor que la hidrostática del fluido contenido en la formación. Se generan durante la fase de compactación, restringiendo el movimiento de los fluidos, forzando de esta manera a que la sobrecarga sea soportada más por el fluido que por los granos de la roca. Esta presurización de los fluidos excede por lo general 0.1068 kg/cm²/m y en ocasiones para controlar estas presiones de formación se pueden necesitar fluidos de mayor densidad y a veces superiores a los 2.4 gr/cm³. Presión Sobrenormal de Formación

1500 m

1000 m

ACEITE Y GAS ARENA Y AGUA

SEÑALES DE BROTE UNIVERSIDAD VERACRUZANA Al momento de ocurrir un brote, el lodo es desplazado fuera del pozo; (aumento en el volumen de la presa) si el brote no es detectado ni corregido a tiempo, el problema se puede complicar hasta llegar a producir un reventón. Aumento de flujo en la línea de flote Aumento de emboladas por min. de la bomba, por reducción de carga Incremento de peso en la sarta por reducción de flotación. Reducción de la presión manométrica. Aumento en el ritmo de penetración. Movimiento del fluido al parar la circulación. Variación en cloruros.

AUMENTO DE VOLUMEN EN LAS PRESAS UNIVERSIDAD VERACRUZANA Una ganancia en el volumen de la presa, al estar perforando, es un signo seguro de que se tiene un brote, si no se añade fluido ni a los tanques ni a las presas de lodo. Existe equipo de medición de volumen que debe tenerse en las presas y los tanques de lodo y que hace sonar una alarma indicadora si el nivel de lodo aumenta o disminuye una cantidad prefijada ó un flotador. También hay accesorios que mantienen un registro constante del volumen en presas. A estos se les conoce como totalizadores de volumen en presas.

AUMENTO EN EL GASTO DE SALIDA UNIVERSIDAD VERACRUZANA Un aumento en el gasto normal de salida es también una indicación de que está ocurriendo un brote, que a su vez está empujando lodo adicional fuera del pozo. Se puede observar el flujo del lodo a través de la temblorina y cualquier cambio fuera de lo normal; existen equipos medidores de gasto, que pueden detectar esas variaciones en forma automática.

FLUJO SIN CIRCULACIÓN UNIVERSIDAD VERACRUZANA La indicación más definida de un brote, es un pozo fluyendo teniendo las bombas sin circulación. Esto es que las bombas de lodo son detenidas y el espacio anular es observado para determinar si el pozo continúa fluyendo o si el nivel estático del fluido está aumentando. Cuando se observa el pozo, la práctica normal consiste en subir la sarta de perforación de manera que la flecha se encuentre arriba de la mesa rotatoria. Antes de poder observar si existe flujo, debe llenarse con lodo el espacio anular, en caso de que no esté lleno

AUMENTO EN EL PESO DE LA SARTA DE PERFORACIÓN


Cuando ocurre un brote y los fluidos de la formación (que tienen menores densidades que el lodo) entran al pozo, el efecto de flotación de la sarta de perforación se reduce, ocasionando como resultado un incremento en el peso de la tubería, siendo más representativo en lodos de altas densidades, ya que tiene un factor de flotación mayor.

AUMENTO EN LA VELOCIDAD DE PERFORACIÓN UNIVERSIDAD VERACRUZANA La velocidad de perforación está en función de: El peso sobre la barrena Velocidad de rotación Densidad de lodo Hidráulica y Características de la formación Pero también está determinada por la presión diferencial entre la presión hidrostática del lodo y la presión de formación. Es decir, que si la presión de formación es mayor que la presión hidrostática dentro del pozo, aumentará considerablemente la velocidad de penetración de la barrena. Cuando esto ocurra, y no haya cambios en alguna de las otras variables, se debe sospechar la presencia de un posible brote; esta posibilidad es mayor cuando se perforan en zonas de presión anormal o de yacimiento.

DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN DE BOMBEO Y AUMENTO DE EMBOLADAS


La presencia de fluidos que tienen una densidad menor que la del lodo, causará que la presión hidrostática en el espacio anular sea menor que la presión hidrostática dentro de la sarta de perforación. Una disminución de presión de bombeo también puede deberse a las causas siguientes:

Reducción en el gasto de circulación Agujero o fisura en la TP Junta de la sarta lavada por presión Desprendimiento de una tobera en la barrena Cambio en las propiedades del lodo

LODO CONTAMINADO CON CLORUROS UNIVERSIDAD VERACRUZANA La detección de un aumento de cloruros y el porcentaje de agua, pueden ser indicadores de que los fluidos de la perforación estén entrando al pozo y, por consecuencia, sean el origen posible de un brote.

CAMBIO EN LAS PROPIEDADES REOLÓGICAS DEL LODO Cuando las propiedades reológicas cambian, debe tenerse presente que tal variación pudo ser causada por la entrada de un fluido invasor, lo cual se manifiesta en variación en la viscosidad, relación agua-aceite y la precipitación de sólidos.

TOLERANCIA DE BROTE En la mayoría de las operaciones de perforación, la densidad del lodo evita que los fluidos de la formación expuestos fluyan. Se debe manejar la densidad de lodo para equilibrar la presión máxima de formación más un margen de densidad de lodo adicional requerido para viajes.

METODOS DE CONTROL DE POZOS UNIVERSIDAD VERACRUZANA

Los principales métodos de control de pozos que mantienen una presión constante en el fondo del pozo son: El método del Perforador El método del Espere y Densifique El método Concurrente Estos métodos tienen como objetivo aplicar una presión constante en el fondo del pozo, para desalojar el brote, hasta que se obtiene el control total sobre el mismo. Cada método de control del pozo tienen sus propias ventajas y desventajas por lo que se recomienda identificarlas, a fin de aplicar el método adecuado cuando se presente un brote en el pozo. Al aplicar un método de control del pozo se requiere contar con la información siguiente: Registro previo de información Gasto de bombeo y presión reducidas Registro de las presiones de cierre del pozo Densidad del fluido para obtener el control del pozo Presiones de circulación al controlar al pozo Registro del comportamiento de la presión y volúmenes.

METODO DEL PERFORADOR UNIVERSIDAD VERACRUZANA Se basa en el principio básico de control, requiere de un ciclo de circulación completo para que los fluidos invasores circulen fuera del espacio anular, utilizando el lodo con densidad original a un gasto y presión constante y un estrangulador ajustable. El Método del PERFORADOR se usa ampliamente por su facil aplicación, ya que al detectar la presencia de un brote se toman medidas inmediatas para desalojarlo, tomando en cuenta las restricciones que se indican en la hoja de control de brotes. El Método de Control de Pozos del Perforador tiene como objetivos: Presentándose el brote y haciendo uso de la información previa se evacua al brote utilizando la densidad con la que se presentó la manifestación. De inmediato no requiere densificar el lodo. Utilizado en pozos con formación gasíferas. Método sencillo de aplicación. Complica el control del pozo ya que requerirá otra circulación con la densidad de control del pozo. Desalojado el brote, el pozo puede esperar para llevar a cabo la segunda fase de control del pozo.

SECUENCIA OPERATIVA Primera Circulación


a).- Registrar presiones estabilizadas en TP y TR. b).- Lentamente inicie el bombeo y abra el estrangulador para alcanzar el régimen reducido constante (EPM) y la presión inicial calculada (PIC). c).- mantenga esta presión en la TP constante, manipulando el estrangulador hasta evacuar el brote . Si el pozo lo permite maneje un margen de seguridad de 0 a 100 lb/pulg2 d).- Después de evacuar el brote, simultáneamente cierre el pozo y pare el bombeo . El pozo deberá de quedar con presiones iguales en TP y TR estas presiones también deberán ser iguales como mínimo a la registrada al cierre estabilizada de TP, ahora el pozo esta bajo control, pero aun falta dejarlo estable.

SECUENCIA OPERATIVA Segunda Circulación


a).- Las Presiones en TP y TR deberán ser iguales. b).- Lentamente inicie el bombeo y abra el estrangulador para alcanzar el régimen reducido constante (EPM) y la presión inicial de circulación (PIC). Monitoreando las presiones y emboladas calculadas en la cedula de bombeo, operando el estrangulador (PIC – PFC) c).- Al llegar el lodo de control a la barrena se registra la presión observada en la TP ; ahora esta presión es la que se debe mantener hasta que el lodo de control llegue a superficie.(PFC). d).- Pare la bomba, simultáneamente cierre el pozo, verifique las presiones. e).- si las presiones son iguales a cero. Se ha controlado el pozo f).- Si las presiones son iguales entre si, pero mayores a cero, la densidad del lodo bombeado no fue la suficiente para controlar el pozo, por lo que se deberá repetir el procedimiento con base en las presiones registradas. Si la TP es igual a cero, pero en TR se registra alguna presión, será indicativo que no se ha desplazado totalmente el espacio anular con densidad de control

METODO DEL PERFORADOR Aplicando el método de Esperar y densificar en la segunda UNIVERSIDAD circulación.

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1.- Circular el brote con fluido de densidad original, manteniendo constante la presión inicial de circulación calculada y el gasto de control de la bomba durante el numero de emboladas o tiempo necesario para que el fluido salga del pozo. 2.- cerrar el pozo y densificar fluido 3.- circular con lodo de densidad de control hasta desalojar el fluido de densidad original La ventaja de este método es el de circular el brote con suficiente rapidez evitando los efectos de la migración del gas.


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PIC  PR  PCTP

Ejemplo. Al perforar el pozo a 3000 m con una densidad de lodo de 1.30 gr/cm3, ocurre un brote , registrando en TP una presión de 30 kg/cm2 y TR de 60 kg/cm2 1.- Se calcula la presión inicial de circulación con la siguiente expresión: 2.- Se vuelve a tomar las lecturas de TP registrando 70 kg/cm2 y TR 80 kg/cm2 y su presión reducida de 40 kg/cm2. PIC= 40 + 30 = 70 KG/CM2 3.- Con la presión inicial de circulación calculada y la misma densidad de control se procede a circular el pozo, aquí se observa que la presión va aumentando en la TR a medida que el gas se aproxima a superficie, en este ciclo se debe mantener constante la PIC para evitar entrada de fluidos de la formación.


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6.- Se establece la circulación con lodo de densidad de control y cuando el lodo de control este en la barrena se tendrá en la TP el valor de la presión final de circulación(PFC) DC= 30 x 10 + 1.30 gr/cm3 =1.40 gr/cm3 3000 7.- Se calcula la presión final de circulación

D

Pfc= 40 x 1.40 = 51 kg/cm2PFC  PR  C DO 1.10 8.- a medida que el lodo de densidad de control viaja por el espacio anular, la presión en la TR va disminuyendo, durante este proceso se debe mantener constante la TP el valor de la presión final de circulación. TP = 51 KG/CM2 y TR = 20 Kg/cm2 9.- una vez que el lodo de control alcanza la superficie, las presiones en ambas ramas deberán ser cero

METODO DE DENSIFICAR Y ESPERAR UNIVERSIDAD VERACRUZANA

Este método (también llamado del Ingeniero) implica que estando el pozo cerrado se tenga que esperar mientras se prepara lodo con la densidad adecuada y equilibrar la presión hidrostática con la presión de la formación, así como recabar los datos necesarios y efectuar los cálculos para llevar a cabo el control del pozo. El Método de control del pozo, Espere y Densifique tiene como objetivos: Controlar al pozo en una circulación, siempre y cuando el pozo permita aplicar este método Lleva de la mano al operador del pozo durante el evento del control El proceso de control es rápido y más seguro Se puede manejar la calidad del control con más precisión.

METODO CONCURRENTE UNIVERSIDAD VERACRUZANA

Cuando se utiliza este método para controlar un brote, se inicia el brote con la Presión Inicial de circulación y se empieza adicionar barita al sistema de lodos hasta alcanzar el peso de control. Lo anterior significa aumentar la densidad al fluido mientras se circula. El método aplica un incremento gradual en el peso del lodo hasta que el brote es desalojado a la superficie, por lo cual requerirá varias circulaciones hasta completar el control del pozo. El Método de control de pozos concurrente tiene como objetivos: Al aplicar este método de control significa densificar el fluido mientras se circula. Representa un método complejo de control, ya que maneja diferentes densidades de lodos durante el control del pozo. Dificulta establecer el control de la presión en el fondo del agujero.

DENSIDAD DE CONTROL UNIVERSIDAD VERACRUZANA Para obtener el control de un pozo se requiere que la presión hidrostática ejercida por la columna de lodo, equilibre la presión de formación. Inc. Dens. 

PCTP  10 Pr ofundidad

Para obtener el control de un pozo se requiere que la presión hidrostática ejercida por la columna de lodo, equilibre la presión de formación. Para calcularla se deberá auxiliar de la lectura de presión de cierre estabilizada en TP, por ser la que generalmente presente la mínima contaminación. DC  DO  Inc. Dens. Donde: Inc. Dens.  Increment o a la den sidad (gr/cm 3 ) PCTP  Pr esión de c ierre estabilizada en TP (kg/c m 2 ) Pr ofundidad  Pr ofundidad vertical del pozo o profundida d vertical verdadera (m) DO  Densidad original del lodo (g r/cm 3 ) DC  Densidad de control (gr/cm 3 ) MS  M arg en de segu ridad ( 0.02, 0.03 ó 0.04 gr/cm 3 ) Se utiliza dependien do de las condicione s del pozo, si éste lo permite

PRESIÓN INICIAL DE CIRCULACIÓN (PIC) UNIVERSIDAD VERACRUZANA Es necesario que la presión inicial de circulación sea equivalente a la suma de: •Las caídas de presión por fricción en el sistema, más •La presión de formación en exceso de la hidrostática en TP •La primera de éstas se refiere a la presión reducida de circulación (PR), pre registrada cuando se presentan las mismas condiciones de profundidad de la barrena, gastos y densidad del fluido en el momento del brote. La segunda es igual a la presión de cierre en TP estabilizada (PCTP); de lo anterior se tiene que: PIC  PR  PCTP

Donde: PIC  Pr esión inicial de circulación (kg/cm 2 ) PR  Pr esión redu cida de ci rculación (kg/cm 2 ) PCTP  Pr esión de c ierre en TP estabili zada (kg/cm 2 ) Método alt erno para conocer la PIC

PRESIÓN FINAL DE CIRCULACIÓN (PFC) UNIVERSIDAD VERACRUZANA Cuándo se utiliza lodo con una densidad diferente a la original para controlar un brote ( lodo con densidad de control) y éste se bombea a través de la sarta, se genera una mayor columna hidrostática por lo que se necesitará menor presión en la superficie para controlar la presión de formación. Por otro lado, al tener un lodo más pesado las pérdidas de presión por fricción serán mayores, y será necesario una mayor presión en la bomba. Al parecer, estas dos condiciones se contraponen, para solucionar este problema se tiene que determinar la presión necesaria para circular el lodo cuando éste ha llegado a la barrena o al extremo de la tubería, ya que la presión hidrostática que habría generado la columna de lodo será la suficiente para equilibrar la presión de la formación (si la densidad de control es la correcta). Esta presión es sólo necesaria para circular el lodo con densidad de control de la barrena a la superficie (a un gasto constante); se le llama presión final de circulación (PFC) y se calcula con la siguiente relación: Dónde: PFC  Pr esión fina l de circulación (kg/cm ) 2

PR  Pr esión redu cida de ci rculación (kg/cm 2 ) DC  Densidad de control del lodo (gr/cm 3 ) DO  Densidad original del lodo (g r/cm 3 )

PFC  PR 

DC DO


Cuándo se utiliza lodo con una densidad diferente a la original para controlar un brote ( lodo con densidad de control) y éste se bombea a través de la sarta, se genera una mayor columna hidrostática por lo que se necesitará menor presión en la superficie para controlar la presión de formación. Por otro lado, al tener un lodo más pesado las pérdidas de presión por fricción serán mayores, y será necesario una mayor presión en la bomba. Al parecer, estas dos condiciones se contraponen, para solucionar este problema se tiene que determinar la presión necesaria para circular el lodo cuando éste ha llegado a la barrena o al extremo de la tubería, ya que la presión hidrostática que habría generado la columna de lodo será la suficiente para equilibrar la presión de la formación (si la densidad de control es la correcta). Esta presión es sólo necesaria para circular el lodo con densidad de control de la barrena a la superficie (a un gasto constante); se le llama presión final de circulación (PFC) y se calcula con la siguiente relación:

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