INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE POZA RICA
Ingeniería Petrolera.
Taller de Investigación I
“ImplementaciónPérdidas
de Circulación de Fluidos al estar perforando en zonas fracturadas, con fallas y de baja presión”.
María Elena Pérez Morales.
Mtra. Yaneli González Vargas
18 de Noviembre de 2013.
INDICE INDICE .................................................................................................................................. 1 ANTECEDENTES .................................................................................................................... 2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................................... 6 IN TR OD UC CI ÓN . .................. ........................... .................. .................. .................. .................. ................... ................... .................. .................. .................. ........... .. 9 JUSTIFICACIÓN. .................................................................................................................. 11 MARCO TEÓRICO. .............................................................................................................. 12 METODOLOGÍA .................................................................................................................. 25 BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................... 26 ANEXO 1 ............................................................................................................................. 27 ANEXO 2 ............................................................................................................................. 28
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INDICE INDICE .................................................................................................................................. 1 ANTECEDENTES .................................................................................................................... 2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................................... 6 IN TR OD UC CI ÓN . .................. ........................... .................. .................. .................. .................. ................... ................... .................. .................. .................. ........... .. 9 JUSTIFICACIÓN. .................................................................................................................. 11 MARCO TEÓRICO. .............................................................................................................. 12 METODOLOGÍA .................................................................................................................. 25 BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................... 26 ANEXO 1 ............................................................................................................................. 27 ANEXO 2 ............................................................................................................................. 28
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ANTECEDENTES RAAFAT ABBAS (2004). En su publicación circulación es la reducción o ausencia
menciona : “La pérdida de
total de flujo de fluido por el
espacio anular comprendido entre la formación y la tubería de revestimiento, o entre la tubería de revestimiento y la tubería de producción, cuando se bombea fluido en sentido descendente por la columna de perforación o la tubería de revestimiento ”. JOHN COOK (2012). En su publicación menciona : “Las pérdidas de todo el lodo de perforación generan costos y riesgos significativos para los perforadores de todo el
mundo y amenazan con plantear desafíos
mayor es es en el futuro”. futuro” . HAITHAM JAROUJ JAR OUJ (2004). En su artículo dice: “ Las pérdidas extremas de circulación producidas durante las operaciones de cementación ponen en peligro al pozo. Para limitar el impacto potencial de la pérdida de circulación, los ingenieros habitualmente reducen la densidad de la lechada, limitan las caídas de presión por fricción durante el bombeo, o realizan operaciones
de cementación por etapas; sin embargo, estas
prácticas no siempre funcionan ”. MARCIAL LOPEZ (2011). En su publicación menciona: “ Uno de los problemas en los yacimientos depresionados es la pérdida de circulación, esta es la invasión de un fluido (lodo de perforación o lechada de cemento) hacia hacia la formación”. LUMMUS, JL (1996). En su publicación dice: “ Se estima que el 50% de las pérdidas de circulación en la perforación de pozos, podrían controlarse utilizando buenas prácticas de operación y con el buen uso de los fluidos de control” control ”.
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En la historia de la perforación alrededor del año 1900 en el estado de Texas, mientras se perforaba un pozo petrolero en Spindletop, por un extraño caso los trabajadores condujeron a una manada de ganado por un foso lleno de agua lo cual provocó que se formara una mezcla barrosa, viscosa de agua y arcilla que se bombeo dentro del pozo y se observó un mejor proceso de perforación.
En 1833, un ingeniero francés llamado Flauvile observó que mientras se realizaba la técnica de perforación con herramienta operada por cable esta se topó con el agua, y se dio cuenta de que el agua que brotaba se podía utilizar para sacar los detritos del pozo a superficie; y así surgió la idea de bombear los fluidos en movimiento
hacia el interior de un vástago de
perforación y dirigir los detritos a superficie a través del espacio existente entre el vástago y la pared del pozo.
Con el paso del tiempo los fluidos aún son llamados lodos pero estos ya no solo están compuestos de arcilla y agua si no que ya están hechos para satisfacer las necesidades que se tenga en el pozo a perforar. Al tener como elemento vital en un pozo al fluido surge la existencia de las pérdidas de circulación de estos.
A medida que los pozos se vuelven más profundos, los fluidos de perforación cobran mayor importancia; satisfacen distintas necesidades y resuelven una infinidad de problemas que varían según el lugar. El uso de los fluidos es muy importante en la etapa de perforación porque facilita este trabajo; pero la problemática existe cuando se tiene una pérdida parcial o total de estas la cual puede ser provocada por varios factores, ya sea que los fluidos se introduzcan a la formación, tubería con daño entre otros.
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En el 2001, un documento publicado por James R. Bruton, Catalin D. Ivan y Thomas J. Heinz durante las conferencias de SPE/IADC hablaron de los casos de pérdida de circulación en los pozos, los cuales causaban una pérdida de millones de dólares a la industria de la perforación, y trataban de dar la solución más eficiente en ese entonces la cual consistía en introducir materiales que causaran un efecto de impermeabilidad previniendo que los fluidos de perforación se filtraran hacia la formación y así evitar o al menos minimizar las pérdidas de dichos fluidos, este material era conocido como CAPC (por
sus siglas en Chemically
Activated Cross-linked Pills) que consiste en unas píldoras químicamente activadas y diseñadas para detener la perdida de circulación del lodo durante la perforación. Estas píldoras funcionaban bajo condiciones de presión y temperatura y en formaciones no consolidadas. De estas píldoras se tuvieron 3 diferentes generaciones dado que los avances en la tecnología permitían desarrollar mejoras en la búsqueda de la prevención contra las pérdidas de circulación. Más adelante en el año 2011 un nuevo documento fue expuesto por Moji Karimi, Scott Petrie, Erick Moellendick y Calvin Holt
en la SPE/IADC
Middle East Drilling Technology Conference and Exhibition en el cual, se hablaba del método de Enjarre del pozo el cual consiste en que el mismo lodo que se circula durante la perforación crea un evento conocido como enjarre, cuyo efecto es crear una pared entre el agujero y las paredes de la formación, impidiendo así la filtración del lodo hacia la formación y que fluidos de la formación se introduzcan en el agujero. Este método tiene una gran eficacia al momento de la perforación pero se dan casos en que el enjarre no logra concretarse a tiempo y en estos casos se tiene que continuar con la perforación con una pérdida mínima de lodo hasta conseguir que el enjarre se efectué a la profundidad programada. El enjarre no solo impide la perdida de circulación sino también ayuda a darle estabilidad al pozo, reduce el tiempo de demora en la perforación, 4
incrementa la eficiencia de limpieza al pozo, diminuciones del viaje de los fluidos. En el año 2013 se presentó un documento presentad por H. Taufiqurrachman y E. Tanjung presentado en International Petroleum Technology Conference en Beijing, China el cual habla sobre la perforación en aguas profundas las cuales uno de los mayor problemas es pérdida de circulación, el cual ocurre debido a que se busca perforar el pozo al mismo tiempo que quiere generarse un enjarre con lodo de perforación para evitar la intrusión de fluidos de la formación.
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Uno de los grandes problemas que se presentan en la Ingeniería de Perforación de pozos son las pérdidas de circulación. Estas pueden presentarse cuando se está perforando, al estar efectuando viajes, o al bajar la tubería de revestimiento y durante las cementaciones. Luego de tener una pérdida de circulación, el nivel del fluido en el espacio anular puede bajar y estabilizarse hasta cierto nivel dependiendo de la presión de la formación o llegar a perderse el fluido totalmente, esto se traduce en tiempo, costos y en casos extremos, en la apertura de ventanas y hasta la pérdida total del pozo. Las pérdidas extremas de circulación producidas durante las operaciones de cementación ponen en peligro al pozo. Para limitar el impacto potencial de la pérdida de circulación, los ingenieros habitualmente reducen la densidad de la lechada, limitan las caídas de presión por fricción durante el bombeo, o realizan operaciones de cementación por etapas; sin embargo, estas prácticas no siempre funcionan. Las pérdidas de circulación incrementan el costo del fluido de perforación y el costo total del pozo, así como el peligro de un descontrol. Esta ocurre siempre que la presión ejercida por el fluido contra la formación excede la resistencia de la misma. Las presiones excesivas son el resultado de la alta densidad del fluido de perforación. La viscosidad alta y el esfuerzo de gel
pueden causar presiones excesivas en el agujero durante la
circulación, o al meter o sacar la tubería en el agujero. La pérdida de circulación de fluido constituye un peligro conocido durante las operaciones de perforación y cementación efectuadas en yacimientos 6
de alta permeabilidad, en zonas agotadas, y en formaciones débiles o naturalmente fracturadas vugulares o cavernosas. La circulación puede deteriorarse incluso cuando las densidades de los fluidos se mantengan dentro de los márgenes de seguridad habituales; gradiente menor que el gradiente de fracturamiento de la formación. Detener las pérdidas de circulación antes de que estén fuera de control es crucial para el logro de operaciones seguras y rentables desde el punto de vista económico. Este problema es uno de los más comunes y costosos que se presentan durante las operaciones de perforación. La pérdida puede ser parcial o total, es decir, se puede perder una pequeña fracción de fluido generalmente manifestada por una disminución gradual del nivel del fluido de perforación en los tanques o se puede perder el fluido de perforación que se encuentra en el hoyo, al desplazarse en su totalidad hacia la formación. La magnitud del problema plantea la necesidad de conocer los aspectos relacionados con las pérdidas de circulación, así como los procedimientos para evitar dichas pérdidas. Existen muchos factores que originan pérdidas de circulación en el hoyo, cada uno de estos está relacionado con el tipo de formación que se está perforando, las condiciones del hoyo y la presión que ejerce la columna del fluido de perforación, además muchas veces se desconoce las formaciones o condiciones que pueden generar una pérdida de circulación en el pozo. Si el pozo no permanece lleno de fluido, la altura vertical de la columna de fluido se reduce y la presión ejercida sobre la formación expuesta disminuye. En consecuencia, otra zona puede fluir dentro del pozo mientras la zona de pérdida primaria está admitiendo fluido. En casos 7
extremos, puede producirse la pérdida del control del pozo, con consecuencias catastróficas. La pérdida de fluido hacia una formación representa un costo financiero. Hay que enfatizar el hecho de que es un problema que puede ocurrir a cualquier profundidad durante el transcurso de la perforación. Este tipo de robo, conocido como pérdida de circulación, constituye un problema común en los campos petroleros. Por lo tanto existe énfasis en la siguiente pregunta de investigación: ¿Cómo evitar las pérdidas de circulación de fluidos dentro del pozo?
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INTRODUCCIÓN.
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OBJETIVOS. Objetivo general: Conocer los procedimientos
para evitar
la pérdida de circulación de
fluidos al estar perforando en zonas fracturadas, con fallas y zonas de baja presión.
Objetivos específicos:
Describir las causas que generan la pérdida de circulación de fluidos.
Identificar las características de las formaciones que pueden causar pérdida de circulación.
Conocer las acciones para prevenir y controlar las pérdidas de circulación.
Conocer los materiales obturantes,
para solventar las pérdidas de
circulación de fluidos.
Evitar la pérdida de miles de millones de dólares durante la perforación.
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JUSTIFICACIÓN. La perforación de los pozos requiere diseños y fluidos que cumplan con los aspectos de ingeniería, seguridad y costos, para lograrlo se requiere perforar pozos con cero pérdidas de fluido de perforación; para ello se diseñan baches que permitan obturar estas zonas problema y continuar perforando, la cual necesita de materiales obturantes, incrementando el gradiente de fractura de la zona de pérdida, para no tener que sacrificar alguna tubería de revestimiento, y no sacrificar gasto al perforar ni tener pérdidas en las cementaciones de las tuberías de revestimiento. Conocer los métodos para evitar la pérdida de circulación de fluidos al estar perforando mejorará el conocimiento del trabajador al mismo tiempo de concientizarlo acerca de las causas y también conozca cuáles son los obturantes utilizados durante las pérdidas de circulación en zonas con fallas, zonas fracturadas y zonas de baja energía. La pérdida de circulación puede ser costosa. El costo de materiales para corregir la pérdida de circulación y del reemplazo del lodo puede resultar pequeño cuando se compara
con el lucro cesante del equipo de
perforación mientras se recupera la circulación y se remedian los posibles efectos colaterales. Una efectiva prevención y corrección pueden alcanzarse sólo con una buena comprensión de las causas de la pérdida de circulación. Se conocerá la metodología y procedimiento para evitar las pérdidas de circulación, debido a que estas representan millones de dólares en pérdidas.
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MARCO TEÓRICO. Definición. Un fluido de control es el fluido circulatorio que se utiliza en un equipo de perforación o terminación de pozo, formado por una mezcla de aditivos químicos que proporcionan propiedades físico-químicas idóneas a las condiciones operativas y a las características de formación litológica a perforar. 1 La pérdida de circulación o pérdida de retornos describe la pérdida total o parcial del fluido en la formación como resultado de una excesiva caída de presión hidrostática y anular. La pérdida de circulación se caracteriza por una reducción en el volumen de los retornos de lodo del pozo en comparación con el volumen bombeado pozo abajo (flujo saliente < flujo entrante). Esto da por resultado una disminución de los volúmenes en los tanques. La pérdida de circulación se puede detectar mediante un sensor que registra la cantidad de flujo de retorno o mediante indicadores de volumen en los tanques. Dependiendo de la magnitud del volumen de pérdida
de
lodo,
las
operaciones
de
perforación
pueden
verse
considerablemente afectadas. Si el espacio anular del pozo no se mantiene lleno incluso cuando ha cesado la circulación de fluido, la presión hidrostática disminuirá hasta que la presión diferencial entre la columna de lodo y la zona de pérdida sea igual a cero. Esto puede inducir fluidos de la formación de otras zonas, controlados anteriormente por la presión hidrostática del lodo, a fluir dentro del pozo, dando por resultado una surgencia, reventón o reventón subterráneo. También puede causar el derrumbe al interior del pozo de formaciones anteriormente estables.
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El flujo de lodo hacia la formación implica menos lodo volviendo por la línea de flote, que el bombeo al pozo. La reducción de flujo en el espacio anular, por arriba de la pérdida, puede causar muchos problemas. Los recortes se pueden acumular en la zona de baja velocidad y como consecuencia originar un atrapamiento de sarta. La pérdida de lodo en la formación puede también bajar el nivel de lodo en el anular, con la consiguiente reducción de la presión hidrostática en el pozo. La pérdida de circulación o pérdida de retorno está definida como la invasión de los fluidos de perforación y/o lechadas de cemento hacia la formación. El control y prevención de la pérdida de circulación de los fluidos de perforación es un problema frecuentemente encontrado durante la perforación de pozos de petróleo y gas. La pérdida puede ser parcial o total, es decir, se puede perder una pequeña fracción de fluido generalmente manifestada por una disminución gradual del nivel del fluido de perforación en los tanques o se puede perder el fluido de perforación que se encuentra en el hoyo, al desplazarse en su totalidad hacia la formación. Otros problemas como: colapso del hoyo, atascamiento de tubería, imposibilidad de controlar el hoyo, pérdida de tiempo durante las operaciones de perforación, daño a formaciones potencialmente productivas, arremetidas, reventones, derrumbe excesivo de las formaciones y costos asociados son otros efectos que contribuyen a hacer que el control y prevención de la pérdida de circulación sea considerado uno de los problemas más importantes en la industria petrolera y uno de los sucesos que más afecta la estabilidad del hoyo. La magnitud del problema plantea la necesidad de iniciar investigaciones que relacionen todos los aspectos considerados en la pérdida de circulación, para así determinar soluciones efectivas y evitar las horas improductivas durante las operaciones en el taladro. 2
13
Causas que generan la pérdida de circulación. Existen muchos factores que originan pérdidas de circulación en el hoyo, cada uno de estos está relacionado con el tipo de formación que se está perforando, las condiciones del hoyo y la presión que ejerce la columna del fluido de perforación.
Para que se pierda lodo hacia la formación se necesitan dos factores: 1.- Los orificios en la formación deben ser tres veces más grandes que la mayor de las partículas existentes en el lodo. 2.-La presión hidrostática deberá ser mayor a la presión de la formación. Fracturas inducidas.-Son causadas por presión del hueco mayor que la presión de fractura de la formación. La formación se agrieta permitiendo perdidas de lodo.
Excesivo peso del lodo
Altas pérdidas de presión por fricción en el anular
Presión de surgencia en el hueco
Presión impuesto / atrapada
Presión de cierre
Baja presión de formación Advertencia:
Zona de perdida pronosticada
Excesivo peso de lodo
Baja resistencia a la fractura
Mala limpieza del hueco
Presión de surgencia 14
Indicaciones:
Puede comenzar con pérdidas espontaneas, posiblemente pérdida total de retornos.
Perdida de volumen de las piscinas
Excesivo relleno del hueco
Si hay cierre, perdida repentina de presión Primera acción (pérdida total):
Reducir la velocidad de la bomba a la mitad
Levantar la sarta del fondo, parar bombas
Contador de estroques en cero, llenar el anular con agua o lodo liviano
Registrar los estroques si o cuando se llene el anular
Monitorear si el pozo fluye Acción preventiva:
Minimizar el peso de lodo/maximizar la remoción de sólidos
Controlar la rata de penetración
Minimizar la presión de surgencia en el hueco
Evitar presión impuesta/atrapada Fracturas naturales/permeabilidad.-La presión del hueco es mayor que la presión de formación. Se pierde el lodo en las fracturas naturales y/o formaciones de alta permeabilidad. Advertencia:
Zona de perdidas pronosticada Indicaciones:
Puede comenzar con pérdidas espontaneas, posible pérdidas totales
Primera accion (pérdida total): 15
Reducir la velocidad de la bomba a la mitad
Levantar la sarta del fondo, parar la circulación
Contador de estroques en cero, llenar el anular con agua o lodo liviano
Registrar los estroques si o cuando el anular se llene
Monitorear si el pozo fluye
Perdidas de estáticas durante conexiones /registros
Perdida del volumen en las piscinas Perdida de circulación puede ocurrir a cualquier hora durante cualquier operación en hueco abierto.
Formación sin consolidar
Fisuras /fracturas
Frontera de fallas sin sellar
Formaciones cavernosas / yugulares Las formaciones que se caracterizan por tener orificios grandes como para permitir pérdida de circulación son: *Formaciones no consolidadas o sumamente permeables. En la sección de lutita, esta reducción en la presión hidrostática puede inducir a que las arcillas flojas se desmoronen haciendo que la herramienta quede atrapada. El pozo puede fluir si la presión hidrostática es menor a la presión de formación cuando la formación es permeable. Esto presenta una situación sumamente peligrosa, de pérdida de circulación en un pozo con flujo. Sí este flujo se canaliza hacia la zona de pérdidas, la situación se convierte en un reventón subterráneo. Un reventón subterráneo de agua a una arena acuífera es peligroso, pero peor sería gas o H 2S. El peligro se multiplica si hay sólo una tubería de revestimiento instalada a poca profundidad. El flujo puede migrar hacia la superficie por alrededor 16
de la tubería de revestimiento creando un cráter en la superficie, pudiendo provocar volcadura del equipo.
Características de las formaciones que pueden causar pérdida de circulación. Los tipos de formaciones o condiciones en el subsuelo que pueden ocasionar o son susceptibles de generar una pérdida de circulación en el pozo se clasifican en cuatro categorías:
Fracturas naturales o intrínsecas: son aquellas creadas por los esfuerzos tectónicos, y los diferentes eventos geológicos ocurridos en una determinada zona. Se manifiestan por una discontinuidad que rompe los estratos de las rocas en bloques por medio de grietas o fisuras que pueden permitir el paso de los fluidos que se encuentran en el pozo solo si existe suficiente presión en el hoyo capaz de exceder la de los fluidos de la formación y además el espacio creado por la fractura es tan grande como para permitir la entrada de los fluidos con esta presión.
Fracturas creadas o inducidas: son aquellas producidas durante las operaciones de perforación con el fin de estimular la formación para mejorar
la
producción
(fracturamiento
hidráulico
y
acidificación).
Adicionalmente, muchas fracturas han sido creadas al tratar de mantener el peso de la columna hidrostática en el hoyo por lo que esta operación también puede crear fracturas en la formación si se excede la densidad necesaria para mantener las paredes del hoyo. Las fracturas inducidas o creadas se distinguen de las fracturas naturales principalmente por el hecho de que la pérdida del fluido de perforación hacia fracturas inducidas requieren la imposición de presión de una magnitud suficiente para romper o abrir una parte de la formación. 17
Fracturas cavernosas: las fracturas creadas en zonas cavernosas están generalmente relacionadas con formaciones volcánicas o de carbonatos (caliza y dolomita). Cuando estas formaciones fisuradas son perforadas, la columna de fluido de perforación puede caer libremente a través de la zona vacía creada por la fractura y producir rápidamente la pérdida del fluido de perforación. Las formaciones cavernosas se diferencian de las fracturas naturales e inducidas en que las cavernas son probablemente el resultado de un fenómeno de disolución de la roca, es decir pueden aparecer durante el enfriamiento del magma o ceniza volcánica.
Pérdidas en formaciones altamente permeables o poco consolidadas: pueden tener una permeabilidad suficientemente alta para que el fluido de perforación invada la matriz de la formación, y generar así la pérdida de circulación de los fluidos del pozo. La alta permeabilidad también se encuentra frecuentemente en las arenas, grava, y formaciones que fueron arrecifes o bancos de ostras. 3
En general para que ocurra la pérdida de fluido hacia las formaciones permeables es necesario que los espacios intergranulares tengan suficiente tamaño para permitir la entrada del fluido de perforación, y como en el caso de las fracturas naturales y cavernosas, es necesario que exista una presión hidrostática que exceda la presión de la formación. Solo así podrá ocurrir la invasión (Anexo Fig. 1).
Adicionalmente, un estudio de las posibles anomalías en el hoyo indica que existen otras condiciones que pueden ocasionar fracturas en la formación y ocasionar pérdida de fluido. Ellas son:
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Paredes
de
Hoyo
Homogéneas
e
Impermeables:
cuando
estas
condiciones están presentes en un hoyo la presión interna de los fluidos excede la fuerza de tensión de la roca mientras que la formación genera una contrapresión sobre la columna hidrostática para prevenir la falla por tensión.
Irregularidades del Pozo: las irregularidades del pozo que pueden causar fracturas son las ranuras y ensanchamientos con formas elípticas. La presión puede tender a fracturar la formación en estas zonas de irregularidades. Para ello la presión del fluido de perforación debe exceder la fuerza de la roca más la presión de sobrecarga.
Sistema Hidráulico Cerrado: cuando un pozo se cierra cualquier presión en superficie no solo incrementa la presión en el fondo del hoyo sino que también se incrementa la presión en las paredes de la formación, lo que ocasiona que toda o parte de ella se encuentre en un estado de tensión. En general, se puede decir que una o varias de estas condiciones pueden estar presentes en un pozo, por ello cuando la presión alcanza magnitudes críticas, se puede esperar que ocurran fracturas inducidas y pérdidas de circulación en las zonas más frágiles. 3
Grados de pérdida de circulación. Filtración Se les llama filtración cuando las pérdidas de circulación son inferiores a 1.5 /h (10 bbl/h) Pérdidas de retorno parciales Estas son pérdidas de circulación que implican pérdidas de más de 10 bbl/h, pero algo de fluido retorna a la superficie, pero algo de fluido retorna a la superficie. 19
Perdidas de circulación total Es este tipo de pérdida de circulación no sale ningún fluido del espacio anular. Este caso es extremadamente severo, el pozo quizás no retenga una columna de fluido aunque se detengan las bombas de fluido. Si el pozo no permanece lleno de fluido, la altura vertical de la columna de fluido se reduce y la presión ejercida sobre la formación expuesta disminuye. En consecuencia, otra zona puede fluir dentro del pozo mientras la zona de pérdida primaria está admitiendo fluido. En casos extremos,
puede
producir
la
pérdida
del
control
del
pozo,
con
consecuencias catastróficas. Aun en situaciones menos severas de filtración y perdidas parciales, la perdida de fluido hacia una formación representa un costo financiero que debe abordar el operador. El impacto de la perdida de circulación está directamente relacionado con el costo del equipo de perforación, el fluido de perforación y la velocidad de perdida en función del tiempo. Por otra parte, los elevados costos diarios asociados con el equipo de perforación en aguas profundas y en otras áreas operativas de frontera, hacen que todo tiempo invertido para mitigar problemas de pérdidas de circulación sea extremadamente costoso. 4 (Ver Anexo, tabla 1.)
Acciones para prevenir y controlar la pérdida de circulación. El control apropiado para prevenir la pérdida de circulación incluye mantener el hoyo lleno para prevenir un influjo, evitar el atascamiento de tubería, sellar las zonas de pérdida y vigilar cautelosamente la circulación. Generalmente, las pérdidas pueden ser corregidas añadiendo materiales especiales para pérdida de circulación al fluido de perforación, ya que los sólidos que contienen dichos materiales son más grandes que los usados 20
en los fluidos de perforación convencionales, es por ello que sellan las zonas de pérdida. Pueden ser fibrosos (papel, semillas de algodón), granulares (conchas de nueces) o en hojuelas (mica). Cuando ocurren pérdidas parciales la mecha debe ser extraída de la zona de pérdida si esta ocurrió en el fondo, el hoyo se debe mantenerse lleno con un fluido de perforación de baja densidad para permitir su asentamiento entre 4 y 8 horas. Luego la mecha se debe llevar nuevamente hacia el fondo del hoyo cuidadosamente. Si aún así no se alcanza nuevamente la circulación del fluido de perforación se debe colocar una píldora o lechada en el sistema de circulación. Si el fluido de perforación es un fluido de perforación base aceite se recomienda colocar una arcilla organofílica en agua. Las pérdidas totales por su parte requieren un fluido de perforación especial para altas pérdidas o un tapón de cemento para sellar la zona. Otras medidas preventivas son minimizar las presiones de fondo ejerciendo buenas prácticas de perforación que mantengan los aumentos bruscos de presión al nivel de la presión de fractura y de formación, o interrumpiendo la circulación del fluido de perforación por varios intervalos de tiempo durante los viajes de tubería. Esta acción generalmente se aplica cuando se paran repentinamente las bombas puesto que con ello se generan grandes aumento de presión. Pérdida gradual o parcial Procedimiento: •Minimizar la tasa de penetración (ROP) •Reducir el caudal •Bajar la densidad o peso del lodo 21
•Sacar la tubería hasta ubicar la mecha dentro del revestidor •Preparar y bombear píldoras, con material de pérdidas (LCM)
Pérdida total Procedimiento: •Preparar y bombear píldoras a base de gas oil y bentonita (DOB) o a base de gas oil, bentonita y cemento (DOBC) según el tipo de formación Considerar la posibilidad de: •Forzar cemento •Correr una tubería ranurada expandible o revestidor alternativo de hoyo (ABL) Formación inconsolidada Procedimiento: •Preparar y bombear píldoras con material de pérdida (LCM) •Sacar tubería hasta la zapata y esperar de 6 a 8 horas •Reiniciar circulación a caudal mínimo •Observar Fracturas naturales Procedimiento: •Tratar el sistema con material LCM si la pérdida es gradual •Preparar y bombear píldoras con material LCM si la situación se agrava •Preparar, bombear y forzar píldoras de alta filtración en caso de pérdida total •En todos los casos se debe sacar hasta la zapata y observar el pozo durante un período determinado. Formaciones cavernosas 22
Procedimiento: •Preparar, bombear y forzar tapones blandos a base de gas oil -bentonita (DOB) o gas oil-bentonita y cemento (DOBC) •Bombear y forzar cemento, tomando en cuenta la densidad requerida en caso de ser necesario • Tratar de perforar sin retorno hasta correr revestidor . Fracturas inducidas Procedimiento: •Disminuir la E.C.D •Reducir la densidad del lodo en 0.2 a 0.3 lbs/gal •Evitar el embolamiento de la mecha •Seleccionar con la mayor exactitud los puntos de asentamiento de los revestidores. Medidas preventivas:
•Considerar las zonas de pérdida en los programas de perforación •Perforar con el mínimo sobrebalance •Mantener la reología del lodo en valores adecuados •Optimizar los parámetros hidráulicos •Controlar la ROP •Reiniciar circulación con baja presión de bomba •Pretratar el sistema con material LCM en caso de atravesar zonas ladronas
Materiales obturantes, para evitar las pérdidas de circulación de fluidos. Fibrosos: •Caña de azúcar 23
•Semilla de algodón •Fibras orgánicas •Madera fragmentada •Fibras vegetales •Papel cortado •Mazorca de maíz •Fibra de madera Granulares: •Cascaras de nuez •Carbonato de calcio •Sal •Goma granulada •Mármol molido •Perlita expandida •Gilsonita
Laminados: •Mica •Celofán •Plástico •Madera •Papel 5
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METODOLOGÍA Para elaborar el proyecto se empleará el Método de Investigación Cualitativa. Se recolectará información para conocer las técnicas para evitar las pérdidas de circulación de fluidos, así también las causas que generan las pérdidas de circulación, seguido de las zonas
que generan dichas
pérdidas. Utilizando diferentes técnicas de investigación entre las que se encuentra la revisión de documentación de pérdidas de fluidos. Revisión de literatura técnica relacionada a causas de pérdidas de fluidos. Se usará la herramienta de internet para buscar artículos referentes a pérdidas de circulación. Además se consultará a expertos que conozcan sobre el tema de pérdidas de circulación de fluidos mediante una guía de preguntas enroladas con los objetivos específicos de la investigación. Se ordenará la información encontrada y se utilizará la necesaria para describir las causas que generan la pérdida de circulación de fluidos, describir los materiales obturantes para evitar las pérdidas de circulación de fluidos, identificar las características de las formaciones que pueden causar pérdida de circulación, conocer las acciones para prevenir las pérdidas de circulación. Se pretende lograr
evitar la pérdida de miles de millones de dólares
durante la perforación al lograr informar al trabajador del área de perforación, recolectando la información relacionada con los objetivos del proyecto, usando los medios antes descritos.
25
BIBLIOGRAFIA Pérdidas de circulación. 1.-Fluidos de control. http://www.cedip.edu.mx/tomos/tomo03.pdf Noviembre de 2013. 2.-Pérdidas
de
circulación
de
Disponible Consultado el día:
lodo.
Disponible
en: 8 de
en:
http://geologyanddrillingproblems.wikispaces.com/Perdidas+de+circulacion +del+lodo. Consultado el día: 8 de Noviembre de 2013. 3.-Dosificación del fluido de perforación al atravesar zonas arcillosas. Disponible
en:
http://repositorio.ute.edu.ec/bitstream/123456789/5744/1/26801_1.pdf Consultado el día: 8 de Noviembre de 2013. 4.-Una red de seguridad para controlar las pérdidas de circulación. Disponible
en:
http://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish04/spr0 4/p20_29.pdf Consultado el día: 15 de Noviembre de 2013. 5.-Pérdidas
de
circulación.
Disponible
http://seminarioluzpetroleo.files.wordpress.com/2012/06/pc3a9rdidas-decirculacic3b3n.pdf. Consultado el día: 24 de Noviembre de 2013.
26
en:
ANEXO 1
FIGURA 1.-Pérdidas de circulación de fluidos.
27
ANEXO 2 Tipo de pérdida
Severidad de la pérdida
Filtración
Menos de 1.5 m³/h [10 bbl/h]
Pérdidas de retorno parciales
Más de 10 bbl/h, pero con cierto retorno de fluidos
Pérdida de circulación total
No retorna ningún fluido del espacio anular
Tabla 1.- Grados de pérdidas de fluidos.
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ANEXO 3 Guía de preguntas
1.- ¿En su experiencia cuáles son las causas más frecuentes de las pérdidas de circulación?
2.- ¿Qué materiales se utilizan para obturar una zona que admite?
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