PERFORACIÓN BAJO BALANCE
Perforación Bajo Balance
INDICE 1. Definició ción. 2. Razone Razoness para para utiliza utilizarr el método método de de Bajo bala balance nce.. 3. Informa Informació ción n para para planea planearr el Bajo Bajo balan balance. ce. 4. Equipo Equipo superf superfici icial al y sub superf superfici icial. al. 5. Flui Fluido do de cont contro rol.l. 6. Limi Limita taci cion ones es.. 7. Evalu Evaluac ació ión n econ económ ómic ica. a.
Perforación Bajo Balance 1. Definición ón.. La perforación convencional.- Consiste en
Convencional
Bajo balance
perforar el yacimiento o zona productora, utilizando un lodo de perforación cuya presión hidrostática ejercida sobre el yacimiento o
Ph
Ph
formación perforada sea mayor que la presión de poro de la formación. La perforación bajo balance.- Consiste en
Py Yac
Py Yac
Py Yac
perforar el yacimiento o zona productora, utilizando un lodo de perforación cuya presión hidrostática ejercida sobre el yacimiento sea ligeramente menor que la presión de poro de la formación productora, permitiéndole fluir a gastos controlados.
Py < Ph
Py > Ph
En la perforación bajo balance, el control del pozo se realiza con equipo superficial.
Py Yac
Perforación Bajo Balance 2. Razones Razones para para utilizar utilizar el método método de Bajo Bajo balance. balance. 1. Mejo Mejora rarr la pro produ duct ctiv ivid idad ad del del pozo pozo.. 2. Opti Optimi miza zarr la pe perf rfor orac ació ión. n. 3. Di Dis smi minu nuir ir cos osto tos. s. 1.- Mejorar la productividad.- Cuando se
mantiene una presión de yacimiento por arriba de la presión hidrostática estamos asegurando que el fluido de perforación no entrará a la formación evitando así el daño a la misma por invasión de fluidos y sólidos. Skin Factor
BBL/Day
0
6,500
2
4,900
10
3,100
30
1,900
Py > Ph
Perforación Bajo Balance 2. Razones Razones para para utilizar utilizar el método método de Bajo Bajo balance. balance. 2.- Optimizar la perforación .- Una forma de optimizar la perforación es, evitar los tiempos
perdidos por pegadura de tuberías originados por presión diferencial, mejorar los avances en la velocidad de penetración y evitar la perdida de lodo. Con la perforación bajo balance donde la presión diferencial es a favor de la formación nos permite obtener incrementos en la velocidad de penetración y disminuye el efecto de pegaduras. 70 r 60 h / t f n 50 ó i c a 40 r t e n e 30 p d a d 20 i c o l e 10 V
0 -500
PRESION DE LODO
Carbonato
Ph
b
Arcilla FUERZA RESULTANTE PRESION DE PORO
Arena
Py p 0
+500
Presión diferencial PSI
Py < Ph
Perforación Bajo Balance 2. Razones Razones para utilizar utilizar el métod método o de Bajo balance. balance. 3.- Disminución de costos.- Al evitar el daño a la formación durante la perforación,
estaremos permitiendo una limpieza mas rápida del pozo sin la utilización de estimulaciones o fracturamientos cuyo costo es muy m uy alto. La perforación bajo balance nos permite maximizar el uso del fluido de control (puede representar del 15 al 20% del costo total del pozo) al disminuir o eliminar la perdida del mismo. Al utilizar presiones diferenciales a favor de la formación, nos permite utilizar densidades del fluido de perforación mas bajas que las utilizadas en una perforación normal. Es conocido que la densidad del fluido de perforación tiene un efecto importante en el desempeño de las barrenas y cuanto mayor es la densidad, menor es el rendimiento de la barrena.
Perforación Bajo Balance 3. Inform Informaci ación ón para para planea planearr el Bajo Bajo balanc balance. e. a. Objetivo b. Información
a.- Objetivo.- El principal objetivo de la perforación bajo balance es la reducción de costos,
mediante la eliminación del daño a la formación durante la perforación y la optimización de la perforación al evitar tiempos perdidos por pegaduras y perdida de fluidos. b.- Información.- Para obtener una buena planeación es importante disponer de la
siguiente información: •
Geología
Plano de cimas y bases Planos de correlación Litología Fallas
•
Yacimientos
Presión de poro Presión de fractura Presión de sobrecarga Contenido de fluidos
•
Perforación
Fluido de perforación Programa de barrenas Equipo superficial Programa direccional
Perforación Bajo Balance 4. Equipo Equipo sup superf erfici icial al y sub sub s supe uperfi rficia ciall a. Cabe Cabeza zas s rota rotato tori ria as.- Es el equipo utilizado para el control superficial de presión del
sistema.
8000 / 9000 500 psi Operació Operación n
IP 1000 1000 psi Operació Operación n
7000 1500 psi Operació Operación n
7100 2500 psi Operació Operación n
Perforación Bajo Balance 4. Equipo Equipo sup superf erfici icial al y sub sub s supe uperfi rficia ciall a. Cabe Cabeza zas s rota rotato tori ria as.- Es el equipo utilizado para el control superficial de presión del
sistema. Kelly Driver
Cabeza Rotativa Modelo 7100
Presión de Trabajo Rotando:
2,500 PSI
Presión Estática :
5,000 PSI
Capacidad del cuerpo :
10,000 PSI
Máxima Velocidad de operación:120 RPM
Top Rubber
Bearing Assembly
Bottom Rubber
Temperatura de Operación:- 28 + 121 C -20 + 250 F
Capacidad para servicio en presencia de H2S Bowl
Perforación Bajo Balance 4. Equipo Equipo sup superf erfici icial al y subs subsupe uperfi rficia ciall b. Co Cone nexi xion ones es su supe perfi rfici cial ales es.- Es el equipo utilizado para realizar la mezcla e inyeccion
del fluido de control a utilizar.
Perforación Bajo Balance 4. Equipo Equipo sup superf erfici icial al y sub sub s supe uperfi rficia ciall b. Co Cone nexi xion ones es su supe perfi rfici cial ales es.- Es el equipo utilizado para realizar la mezcla e inyeccion
del fluido de control a utilizar.
Bloque de presión de entrada de 4- 1/16” o 7-1/16”, 5000 psi
5 válvulas de compuerta de 4- 1/16” 5000 psi.
Estrangulador hidráulico de 4-1/16” 5000 psi y un estrangulador manual de 4-1/16” 5000 psi.
Cámara de amortiguación para interconectar con el separador y el árbol de estrangulación del equipo de perforación.
Ensambles de estrangulación
Perforación Bajo Balance 4. Equipo Equipo sup superf erfici icial al y sub sub s supe uperfi rficia ciall c. Separador.- Es el equipo utilizado para separar los fluidos en superficie s uperficie Separador Vertical 3F Gas, líquido y sólidos Máximo
gasto de 350 galones por minuto y 30 MMPCD
Presión
de trabajo de 130 lppc
Medidor
de gas de platina de orificio de 6”
Medidor
de líquido tipo turbina de 3” – Mirillas
Bombas
centrifugas de transferencia (Misión 3x4R)
Bomba
de cavidad progresiva para sólidos (Roper) ( Roper) y bomba de agitación.
Válvula
de contrapresión en la salida de gas
Válvula
de alivio Mercer de 3” x 2”.
Válvula de nivel de
neumática.
líquido mecánica flotante o
Perforación Bajo Balance 4. Equipo Equipo sup superf erfici icial al y sub sub s supe uperfi rficia ciall c. Separador.- Es el equipo utilizado para separar los fluidos en superficie s uperficie
Válvula de contrapresión en la línea de gas.
Control de nivel de líquidos con actuadores y válvulas
Válvulas de alivio y disco de ruptura.
Bombas centrifugas para líquido y de cavidad progresiva para sólidos
La medición de los gases producidos a través de este separador se hace con un sistema de platina de orificio
Cada uno de los cuatro compartimientos está equipado con mirillas
Separador Horizontal
Capacidad : 60MMPCD y 30000 BPD. Presión de trabajo : 250 250 psi
Perforación Bajo Balance 4. Equipo Equipo sup superf erfici icial al y sub sub s supe uperfi rficia ciall d. Sist Sistem ema a de de iny inyec ecci ción ón al pozo pozo.- Es el método y equipo utilizado para hacer llegar el
fluido al fondo del pozo Sistemas de Inyección de Gas – A través de la TP •
Aplicación mas simple.
•
No se requieren modificaciones sustanciales a los equipos convencionales
•
Menores costos de aplicación
•
Es difícil controlar la presión de fondo de pozo durante los viajes.
•
Requiere el uso de herramientas de fondo no convencionales (Sistema por cable o Electromagnéticas)
Perforación Bajo Balance 4. Equipo Equipo sup superf erfici icial al y sub sub s supe uperfi rficia ciall d. Sist Sistem ema a de de iny inyec ecci ción ón al pozo pozo.- Es el método y equipo utilizado para hacer llegar el
fluido al fondo del pozo Sistemas de Inyección de Gas – A través de Sarta Parásita Línea de inyección
•
Mayores costos de instalación.
•
El control de la densidad efectiva de circulación (ECD) está limitado por la profundidad de la tubería (Punto de inyección de gas)
•
Buen control de la presión de fondo de pozo durante los viajes.
•
Permite el uso de herramientas convencionales por pulso de lodo.
Sarta
Perforación Bajo Balance 4. Equipo Equipo sup superf erfici icial al y sub sub s supe uperfi rficia ciall d. Sist Sistem ema a de de iny inyec ecci ción ón al pozo pozo.- Es el método y equipo utilizado para hacer llegar el
fluido al fondo del pozo Sistemas de Inyección de Gas – Por Anular concéntrico (Tie back o Scab Liner) Li ner) •
Instalación mas costosa.
•
Tiempo adicional para instalar y recuperar el tie back
•
El control de la ECD esta limitada por la profundidad del liner (Punto de inyección).
•
Problemas para estabilizar presión de fondo durante la circulación.
•
Buen Control de la presión de fondo de pozo durante los viajes.
•
Permite el uso de herramientas convencionales por pulso de lodo.
Perforación Bajo Balance 4. Equipo Equipo sup superf erfici icial al y sub sub s supe uperfi rficia ciall d. Sensores.- Es el equipo utilizado para la toma de información mientras se esta
perforando Sensores
El “Gauge Carrier” aloja dos registradores
electrónicos de presión y temperatura.
Se instala arriba del ensamble de fondo de pozo, recolecta datos en memorias que pueden ser descargados durante los viajes.
Presión y Temperatura
Perforación Bajo Balance 4. Equipo Equipo sup superf erfici icial al y sub sub s supe uperfi rficia ciall d. Sensores Información proporcionada 9 5 : 1 2
1 3 : 4
1 1 : 1 1
1 5 : 7 1
1 3 : 0
1 1 : 7
3 0 / 7 1 / 8
3 0 / 8 1 / 8
3 0 / 8 1 / 8
3 0 / 8 1 / 8
3 0 / 9 1 / 8
3 0 / 9 1 / 8
1
0 1000 2000
) i s p 3000 ( n o i s 4000 e r P
1 5 : 3 1
1 3 : 0 2
1. Viaje 3 3 2. Circulando con 3 Lodo 0 0 0 / / / 9 9 0 3. Circulando con lodo relajado 1 1 2 / / / 8 8 8 4. Reparaciones, arme y desarme 5. Conexión 6. Retorno de N2 en Superficie. 7. Corta Bombeo de Lodo 8. Corta inyección de N2 9. Perfora con lodo
1 3 : 6 1
1 1 : 3 2
3 0 / 0 2 / 8
3 0 / 0 2 / 8
3 0 / 0 2 / 8
50 1
70 90
)
110 F º
(
130 a r
u
10 4
Presión Temperatura
7000
1 5 : 9
4
2
6 3 3
8
8 6
1 7
5000 6000
1 1 : 3
Levanta para tomar tomar survey sur vey
Tiempo
150 t a
r e 170 p m 190 e T 210 230 250
Perforación Bajo Balance 5. Flui Fluido do de cont contro roll
Rango de Densidad Efectiva de Circulación
2.5
21
Perforación Bajo Balance 5. Flui Fluido do de cont contro roll
Rango de Densidad para fluidos aereados aereados
Perforación Bajo Balance 5. Flui Fluido do de cont contro roll
Gas y/o Aire Seco
100% Gas (El aire es el mas usado por economía). Aplicado en general general en formaciones formaciones muy duras. Velocidad Velocidad mínima para limpieza efectiva del pozo: 3000 pies/min ( 915 m/min). Alta velocidad de penetración (20 – 30 m/hr).
Baja capacidad para desalojar flujos de agua de formación.
Se requiere secar totalmente el pozo antes de empezar a perforar.
Desgaste adicional de los componentes de la sarta por la fricción de los sólidos a alta velocidad.
Perforación Bajo Balance 5. Flui Fluido do de cont contro roll Rocio (Niebla o Mist)
Calidad (96 – 99.) % de Gas
Sistema bifásico muy fino, el aire es la fase continua.
Mayor volumen de aire requerido que en el caso de aire seco para efectiva limpieza anular.
Puede manejar volúmenes de flujos de agua de hasta 100 Bls/hr
El mecanismo de limpieza es combinado entre el arrastre de la fase discontinua del fluido (Gotas de líquido) y la velocidad anular.
Se complementa con agua y aditivos químicos (Polímeros, surfactantes, inhibidor de corrosión).
Riesgo de atrapamientos por formación de collares de lodo/sólidos en el tope de los lastrabarrenas
Perforación Bajo Balance 5. Flui Fluido do de cont contro roll Espuma
Calidad (55 – 99.5 %).
Sistema bifásico donde el aire es la fase discontinua.
Bajo volumen de aire requerido para efectiva limpieza anular.
Alta capacidad de acarreo de cortes y de soporte soporte cuando se detiene la circulación.
Puede manejar volúmenes de influjo de agua de hasta 300 bpd.
El mecanismo de limpieza es la viscosidad del sistema de espuma .
Se emplean aditivos químicos (Polímeros, surfactantes, inhibidor de corrosión, antiespumante) para mejorar las propiedades de la espuma.
Perforación Bajo Balance 5. Flui Fluido do de cont contro roll
Fluido Gasificado
Calidad (0 - 55 %).
La fase líquida es un lodo de perforación convencional.
Medio gasificante (Aire, Gas natural, Nitrógeno y/o gas de combustión).
Gradiente hidrostático regulado por la inyección de gas.
Bajo requerimiento de gas comparado con las otras técnicas.
La capacidad de acarreo de los cortes depende de la fase líquida.
Fácil separación de fases en superficie.
Perforación Bajo Balance 5. Flui Fluido do de cont contro roll
MEDIO GASIFICANTE
Nitrógeno Criogénico
Nitrógeno de Membrana
Máxima pureza 99.9%
Pureza 95-98%, 2 – 5% de Oxígeno
Mayor costo de generación
Menor costo
No incremente la tasa de corrosión c orrosión
Problemas de logística, disponibilidad y almacenamiento
Requiere programa de control de corrosión por el contenido residual de Oxígeno
Costo de transporte
Disponibilidad 24 hr al día en la localización
Costo de movilización/desmo- movilización/desmo- vilización del paquete de equipos
Perforación Bajo Balance 5. Flui Fluido do de cont contro roll
Fibra Polimérica ahuecada para Separación de Gases
Nitrógeno Oxígeno Vapor de agua
Nitrógeno
El Oxígeno y el Vapor de agua son gases “rápidos” que pasan a través de la membrana,
Aire
quedando sólo el Nitrógeno que fluye hasta el final a través del centro de las fibras
Perforación Bajo Balance 5. Flui Fluido do de cont contro roll
Configuración Sistema de Producción de Nitrógeno por Membrana
Equipo de Perforación
Booster
Sistema de Membrana
Compresor Alimentación de Aire
Perforación Bajo Balance 6. Li Lim mitac tacio ione nes s El método de perforación bajo balance tiene algunas limitaciones, sobre todo en formaciones inestables. a. Fo Form rmac acio ione nes s poco poco cons consol olid idad adas as.. b. For Formac macion iones es altame altamente nte presur presuriza izadas das.. c. Intr Intrus usio ione nes s sali salina nas. s. d. Fo Form rmac acio ione nes s con con fluj flujos os de de agua agua.. e. For Formac macion iones es arcill arcillosa osas s plásti plásticas cas..
7. Eval Evalua uaci ción ón econó económi mica ca Después de realizar el análisis técnico, así como revisar todos los requerimientos se realiza un análisis económico, el cual nos permitirá tomar la decisión si se realiza o no la perforación.
