TECNICAS DE CAÑONEO
Tipos de Operaciones de Cañoneo
Sobre-balanceada .
TCP
Sub-balanceada
Cargas Moldeadas Efecto de la forma de la carga y alineador
Componentes
Detonador Primacord Carcaza Alineador Explosivo Frente de Onda 5Mpsi. Punta del Jet 5Km/s Fondo del Jet .35Km/s
Sólidos viajando al final del Jet 20 20 MpMpsi si 20 Mp si
Boosters de Transferencia Al próximo cañón
Para todo efecto práctico, la perforación es simultánea en todo el cañón. La perforación se produce por presión. No hay cambio químico (fusión) en la roca. El material que antes ocupaba el túnel es compactado y empujado hacia la pared del túnel No hay pérdida de masa
Tipos de Explosivo vs. Temperatura de Pozo Carta de estabilidad de explosivos
HORAS DE EXPOSICION
Para operaciones de WL se toma un tiempo de 3 hs. Para TCP se recomienda tomar 100 hs.
Parámetros que afectan la performance Para aumentar penetración: • Reducir: α • Aumentar: b, a, d, t, C, D Para aumentar EH: • Reducir: b, t, D • Aumentar: α Para aumentar Volumen: • Reducir: b, D vs L • Aumentar: α , d, t
Alta Penetración (DP) vs. Agujero Grande (BH)
BH
DP
Modelado de Cargas Moldeadas
Barra Descartable (EBC) Cordón Detonate
ub Superior
Carga
Carrier
Tapón de Fondo
Cañón Descartable a través de Tubing (TTEHC) VISTA LATERAL
VISTA SUPERIOR Scallop
Carga
3.0”
Cordón Strip alineador Detonant
Scallop
Cordón Cuerpo del Detonante Cañón
Carga Cuerpo d Cañón
Cañón Descartable (EHC) VISTA LAT.
VISTA SUP.
0.8” Tubo Alineador
Scallop
Cordón Detonant
Cañón
Carga CargaScallop
Tubo Cañón Alineador
Predator DP
33% de incremento promedio en penetración en toda la línea, dando como resultado hasta 50% más potencial de productividad de pozo
Comparación de Sistemas RECUPERABLE CONFIABILIDAD PRES/TEMP REZAGO DAÑO CASING DISP. SELECTIVO PERFORMANCE Casing PERFORMANCE Through Tubing FLEXIBILIDAD VERIFICABLE AL SACAR COSTO
SEMIDESC.
DESCARTABLE
Efectos del “Clearance” en la penetración y el agujero de entrada
Penetración
E.H.
Los máximos de las curvas de EH y TTP casi nunca coinciden. En cañones con fase 0° se trata de optimizar para TTP o EH Ejemplo de un cañón 1 11/16” fase 90° en un casing de 7”
Posicionadores magnéticos y mecánicos son usados para optimizar “standoff”
Pruebas Api RP43 Briquetas
Cañón Agua Acero Cemento curado 28 días
Sección 1: Prueba en cemento La posición del cañón debe ser la misma en la que va a ser usada en el pozo. Especialmente en BH
Determinación de la eficiencia de flujo en un testigo real del yacimiento antes y después de punzar. Aprox. 20K$ c/u
Cargas Moldeadas: Control de Calidad
Control de EHD y TTP
Como leer una Hoja Api RP43
•La penetración declarada sólo tiene sentido si se
refiere al CS de la briqueta. Normalizar dureza de la briqueta a 7000psi •No confundir CS de la briqueta (seca) con la de la formación a ser usada •Los disparos con igual standoff deben tener EH y TTP dentro de 10%, sino es de esperar inconsistencia en la fabricación •El posicionamiento debe ser el mismo a ser usado en el pozo •API sólo certifica la presentación del certificado (No su autenticidad) •Para BH y fractura, no tomar en cuenta los disparos con EH < 90% del mayor EH (Menor densidad efectiva)
Efecto de la dureza de la roca (C.S.) en la penetración
• La penetración declarada sólo tiene sentido si se
refiere al CS de la briqueta. Normalizar dureza de la briqueta a 7000psi • Una regla usual es 5% cada 1000 psi de CS • No confundir CS de la briqueta (seca) con la de la formación a ser usada. CS seco es 41% mayor • La presión de formación también tiene efecto ya que es más fácil romper una formación ya tensionada CSeff = CS - α Po
Factores que afectan el flujo Concepto de Daño En pozo abierto ideal el flujo es gobernado por la ecuación de Darci Proporcional a:
k ; h ; ∆P Inversamente proporcional a: µ ; ln(R/r)
El efecto de la zona dañada puede mostrarse mediante
S (Skin o Daño)
En un sistema punzado se agrega el efecto geométrico del largo, diámetro y espaciamiento de los túneles
Sg También influye la caída de permeabilidad por daño al perforar el pozo y por compactación en los túneles
Se Otro parámetro que influye es la convergencia del flujo hacia el pozo y/o túneles
Sc
Suma de daños y penetraciones parciales Si: kd/k = .4 y kc/k = .3 en la zona en que ambos daños existen su efecto es multiplicativo. Alli k’ = (.3)*(.4)k=.12k Por lo que es muy importante para el flujo el poder llegar con el túnel a la zona virgen Si no toda la zona es abierta, el efecto en la productividad es proporcional al % de zona abierta
Otros efectos que afectan la productividad
Puede verse que la densidad de disparos mejora la productividad pero su efecto es cada vez menor
El agujero de entrada no es importante en flujo natural si es mayor que .3” para líquidos y .1” para gas. Si es muy importante para control de arena y fracturas hidráulicas
La peor fase es 0° ya que todo el flujo debe rodear el pozo. 180 ° es mejor y 60 °, 90 ° ó 120 ° aún mejor. La diferencia entre 60 °, 90 ° y 120 ° no es apreciable
Analogía Eléctrica Análisis Nodal Caudal
Po
R form.
Pcsg
R túnel
R invasión
R agujero
Si Q = 0 > Pcsg = Po
Pwh
Q Po
Pcsg
R tubulares
Pwh
Boca de Pozo
Nomograma de Locke
Diámetro de Invasión a partir de HDIL
Comparación TTEHC 2”
Efecto del Desbalance El material que formaba el túnel se compacta en sus paredes reduciendo la permeabilidad. Además los rezagos del alineador tapan parte del túnel. El desbalance genera un flujo violento de la formación al pozo que limpia la mayoría de ambos fenómenos si el ∆P es suficiente Valores corrientes son: kc/k = .3 para ∆P insuficiente (balanceado) kc/k = .7 para ∆P adecuado (sub-balanceado)
Ejemplo de King para el cálculo de desbalance mínimo. ∆P crece al
disminuir k (∆P α
-log k)
Valores comunes para desbalance Líquido
Gas
2 a 5 Kpsi 1 a 2 Kpsi K < 100 mD K > 100 mD .2 a .5 Kpsi 1 a 2 Kpsi
Los valores óptimos deben verificarse empíricamente para cada reservorio, no siendo extrapolables
Criterios de selección de cañones para TCP
Usar el cañón más grande que pueda ser pescado/lavado Scalop no es importante en DP Usar WEM para determinar la mejor productividad A igual productividad, buscar el de mayor SPF para prolongar la vida útil de la completación • • • •
Luz Recomendada MINIMO
Cañón - Caño Lavador = 1/16” Caño Lavador - Casing = 3/16” Caño Lavador Casing
RECOMENDADO
Cañón - Caño Lavador = 3/16” Caño Lavador - Casing = 3/8”
Desbalance máximo (psi) para evitar pesca por arrastre de cable
Gas
Agua ó Petr. Liv. > 30 API
Petróleo pesado < 20 API
Casing Gun
1500
1500
500
Tubing Gun
2500
2000
1000
Arrastre de Cable Perfil de tensión generado por el arrastre del fluído
Si el arrastre logra cambiar el sentido de T, el cable se desplazará hacia arriba pudiendo quedar de pesca
∆T = ½ π Cfc ∅c H ρf vf 2 T
Arrastre de Cable Simulación: 3000
2000 Cfc = 0.003
n i m T
Cfc = 0.006 Cfc = 0.009
1000
0 0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Delta P
Por seguridad tomamos Tmin = 200lbs En este ejemplo Delta P < 2800 psi El pozo se supone vertical con el cable solo rodeado de fluido no compresible Se debe ajustar empíricamente.
Daños al Casing Casing no cementado Rajaduras
Casing Gun
Cápsula 20.5 gr
Rajaduras
Cápsula 32 gr
En general podemos decir que los cañones de acero no dañan el casing y las capsulas si. Lo que ve el CCL en un punzado con ristra es sólo daño a la tubería, no los agujeros.
Daños al Casing (Cont.) • En casing bien
cementados el daño es controlado. • Con cemento regular, se producen roturas con capsulas de más de 25 gr. • Con mal cemento se produce daño con cápsulas de más de 20 gr.
La dureza del cemento tiene una influencia mínima en la deformación
Ejemplo DVRT
Zona Punzada donde pueden contarse los 13 agujeros por metro (4SPF) No hay deformación del casing
Daños al Casing (Cont.) Fase 0° a 12 spf reduce 35% Fase > 0° a 12 spf queda en tolerancia API
EL DAÑO AL CEMENTO ES MINIMO AUN DISPARANDO EN SUPERFICIE CON CAPSULAS
DAÑO
O S P A L O C L A AI C N E T IS S E R
N IO C C U D E R e d %
NUMERO DE AGUJEROS DE .5” POR PIE
Efecto del diámetro del EH y fase en la resistencia del casing Cañones de SBH (>1”) y alta densidad decrecen la resistencia del casing en menos de 20-25%
Factores que afectan la eficiencia del Cañoneo
Flujo Natural Densidad “efectiva” Penetración Fase Diám. Entrada
1 2 3 4
Control Arena Fractura
1 4 3 2
1 2 1
Factores importantes para lograr una alta Densidad de Disparo Efectiva • Cañonear en desbalance • Nivel óptimo de Delta-P • Fluir las perforaciones brevemente luego de cañonear • Cañonear zonas de baja permeabilidad primero y descomprimir el pozo para las carreras subsecuentes en casos de varias corridas (Evitar balance)
Empaque por Grava (BH - SBH) La grava tiene k>20 Darcís por lo tanto la caida de presión en la parte engravada de la formación y entre el casing y el filtro es despreciable frente a la caida en el túnel (Cemento - Casing)
En este caso, se trata de mantener condiciones de flujo lineal para minimizar la caida de presión por turbulencia. La idea es minimizar la velocidad del fluido para evitar el arrastre de finos que taparía el túnel.
Aplicando ley de Darci a un tubo: ∆ P = Q µ L kA
Dado que µ , k y L son fijas, para minimizar ∆P debemos aumentar A (usar cargas de BH o SBH) y minimizar Q (Usar cañones de alta densidad 12-15 spf) El Q que queremos minimizar es el Q por agujero. La práctica recomienda ∆P < 200 psi. Tener en cuenta que A crece con el cuadrado de EH entonces un agujero de EH=.7” tiene aproximadamente la mitad de Area que un agujero de EH=1” Es por eso que usamos SBH (1”) siempre que sea posible en lugar de BH (.5”-.7”). El Jumbo Jet de 4.5” - 15spf - .96” tiene más Area abierta por pie que el SWS 4.5” - 21 spf - .7”. Al recomendar un cañón, tener siempre en cuenta el Area abierta por pie de casing más que el EH o la densidad en forma aislada.
Empaque por Grava (BH - SBH)
Para mantener una caida de presión < 200 psi un agujero de .42” (DP) sólo admite 10 bpd EH= .6”-.8” (BH) aumenta el caudal a 35-70 bpd
Al inyectar la grava, esta irá por el camino de menor resistencia. Un operador considera que todo agujero menor en EH qu el 80% del EH más grande, no será engravado y por lo tanto se derrumbará, no contribuyendo al flujo. Esta sobrecarga de flujo en los demás agujeros puede hacer fallar a estos y tapar toda la zona. Por eso es importante simular los disparos y posicionar el cañón de ser necesario para asegurar la similitud de EHs
4-5/8” Jumbo Jet SBH
Especificaciones Diámetro de Entrada (EH) Penetración Total (TTP) Densidad de Disparo Fase Area de Flujo /ft de Csg.
- 0.96” - 5.8” - 15 spf - 135/45° - 10.6” in.2
Cañoneo para Fractura CAMINO del FLUJO
DIRECCION PREFERENCIAL de FRACTURA
El concepto es similar al punzado para control de arena, excepto que ahora el flujo es hacia la formación. Debemos mantener la caida de presión por debajo 100 psi para evitar arenamientos. La fractura se creará en un plano preferencial. Si los agujeros están a más de 30° del plano, se generará una pérdida de carga por tortousidad del flujo. Por otro lado, los agujeros deben ser de similar EH para que la caida sea similar en cada agujero.
Cuando se abren en la misma operación zonas de distinta dureza, se suele aplicar el concepto de entrada limitada. La idea es abrir pocos agujeros en las zonas más blandas y más en las zonas duras, para que la caida de presión en los agujeros compense la diferencia de dureza y la fractura se extienda por igual en ambas zonas.
ZONA DURA
ZONA BLANDA
Bala vs Jet La bala da un agujero mucho más suave creando menor pérdida por turbulencia y mejor sello para ball-off
Bala
Bala
Jet
Cañoneo para Fractura Para mantener una caída de presión baja es recomendable el uso de cañones de BH. A veces se usan cañones cargados con BH y DP. Las cargas DP permiten evaluar el fluido de la zona, en tanto que los BH minimizan la caida de presión en caso de que se decida fracturar.
Los agujeros sufren erosión por el paso de la arena a medida que avanza la fractura. Es por eso que la caida de presión en la perforación disminuye con el tiempo. Este fenómeno puede usarse para inspeccionar los agujeros con una video cámara para distinguir los que tomaron de los que no lo hicieron.
Cañoneo para Fractura Prueba Escalón (Step Test)
TIEMPO de BOMBEO ALTA FRICCION CERCANA AL POZO PUEDE CAUSAR ARENAMIENTO
L A D U A C
N IO I S M D A E D N IO C IC R F
O D N O F E D N IO S E R P
FRICCION TOTAL
AGUJ EROS ∆ P α ∆ Q2
TORTOUSIDAD ∆ P α ∆ Q!
TIEMPO CAUDAL
ALTA FRICCION EN LAS PERFORACIONES SOLO UNOS POCOS AGUJEROS ESTAN TOMANDO FLUIDO
L A D U A C
O D N O F E D N IO S E R P
N IO I S M D A E D N IO C IC R F
TIEMPO
FRICCION TOTAL AGUJ EROS ∆ P α ∆ Q2 TORTOUSIDAD∆ P α ∆ Q!
CAUDAL
TORTUOSIDAD; Orientar cañones - Usar fase 60 grados FRICCION EN AGUJEROS: Usar BH y/o alta desnidad
Factores que afectan la eficiencia del Cañoneo
Flujo Natural Densidad “efectiva” Penetración Fase Diám. Entrada
1 2 3 4
Control Arena Fractura
1 4 3 2
1 2 1
Guardian
Proteje contra disparos accidentales debidos a fugas eléctricas o descargas de estática Sin explosivos primarios No interrumpe operaciones normales 1295GUARD15 del rig / plataforma •
• •
Detonador Convencional Azide de Plomo Filamento
RDX ó HMX
• Contiene explosivo primario (azide • • • •
de plomo) Puede ser disparado con sólo 0.5A por 50 ms @ 0.3-28V No requiere circuito especial Sensible a RF, pérdidas eléctricas, corrientes de soldadura, protección catódica, impacto Filamento inicia el explosivo por calor
0195GUARD5B
Detonador Guardian Alambre Explosivo
RDX Baja densidad RDX
• No contiene explosivo primario • Necesita 800A @ 1000A/useg para • • •
iniciar Requiere electrónica especial en fondo para disparar Inmune a RF, pérdidas eléctricas, corrientes de soldadura, protección catódica; insensible a impacto Explosivo iniciado por violenta liberación de energía del alambre explosivo
0195GUARD5A
