PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO
ING. PETROLERA
ESPECIALIDAD EN PERFORACION PERFOR ACION DIRECCIONAL CONTROL DE POZO TRABAJO UNIDAD 2 “PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE” EQUIPO: ROBERTO MONTIEL ARIAS HUGO ALBERTO LARIOS MORALES JOSE DE LA L A ROSA SANCHEZ SANCHEZ MARIO MIGUEL CASTILLO CADENA REYNOLD VIDAL ROMANO ERIKA SCARLET RAMON R AMON PALMA PALMA
INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA INDICE
INTRODUCCIÓN...................................................................................................2 II.- OBJETIVO........................................................................................................ 3 III.- DEFINICIONES............................................................................................... 4 3.1 C!"#$ %& '()........................................................................................ 4 3.2 I!*+, #"&............................................................................................. 4 3.3 D&)!"#$.................................................................................................. 4 3.4 !&'") /&!�$&) %& '#&)!................................................................4 3.4.1 '#&)! %#)""0................................................................................ 4 3.4.2 '#&)! %& 5#60!.............................................................................. 7 IV.- ORIGEN DE UN BROTE................................................................................... 7 4.1 0+)0) %& $) #"&).................................................................................. 7 V.- INDICADORES DE LOS BROTES.................................................................... 18 7.1.1 &$ '( 0&'"0 6&!) $% %&)'$0(0 6) &! $) 90,&).....................11 7.1.2 *+, )! #+$0!...............................................................................12 7.1.3 0+6&!" %& 9$+6&! &! '#&)0)............................................................13 7.1.4 0+6&!" &! &$ /0)" %& )0$%0..............................................................13 VI.- IMPORTANCIA DE LAS RESPUESTAS OPORTUNAS ANTE LAS SE:ALES DE UN BROTE...............................................................................................................13 VII.-CONCLUSION...............................................................................................14 VIII.-BIBLIOGRAFIA............................................................................................. 14
INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA INTRODUCCIÓN
En los pozos petroleros, durante las etapas de perforación, terminación y mantenimiento de los mismos, existe la proailidad de !ue se ori"ine un rote# $a cual esto se dee al desalance entre la presión de formación y la presión %idrost&tica del fluido de control# 's( mismo saemos !ue un rote es la cantidad de fluido pro)eniente de la formación a la superficie ya ien sea a"ua, aceite y "as por lo tanto el pozo liera una "ran cantidad de lodo# *i los rotes son detectados a tiempo, aplicando las medidas inmediatas y correctamente para mane+arlo en superficie no causa daos industriales, ecoló"icos o al personal# -ero en caso contrario, se incrementan el tiempo y costos de la in)ersión# De i"ual manera si el rote es controlado a tiempo y no se aplican al"unas medidas correctas. en superficie para mane+arlo o no se tiene inte"ridad en los sistemas superficiales de control/ este puede manifestarse de forma )iolenta en superficie, con todo el potencial contenido en la formación productora y sin poder mane+ar los fluidos a )oluntad# En la industria petrolera a esta se le conoce como 0descontrol de pozo1# En al"unos casos un descontrol puede alcanzar la ma"nitud de siniestro causando la p2rdida total de e!uipo, del mismo pozo y daos se)eros al personal al entorno social y ecoló"ico#
INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA II#3 O45ETI6O Conceptualizar los t2rminos !ue utilizamos a menudo y !ue se est&n )iendo en la materia de control de pozos, as( como identificar las soluciones oportunas para la pre)ención de un rote en un pozo petrolero III#3 DE7INICIONE* En este cap(tulo se presentan definiciones y conceptos &sicos !ue se re!uieren para conocer las causas y or("enes de influ+os !ue pueden pro)ocar un rote y esto nos lle)e al descontrol de un pozo# En el control de pozos el estudio de los principios &sicos nos proporciona los fundamentos para la comprensión de los fenómenos !ue se presentan al descontrolarse un pozo y as( poder tomar las decisiones correctas para su control# 3. C!"#$!% &' (!)!*
$a definición de control de pozos es, mantener la presión de formación dea+o de la presión e+ercida por el "radiente %idrost&tico "enerado por un fluido de control# 3.2 I"+%,-! ! $!#'
Es la entrada de fluidos pro)enientes de la formación al pozo, "enerado por un desalance entre la presión de formación y la presión %idrost&tica del fluido de control# 3.3 D'*/!"#$!%
*e le llama descontrol al influ+o de fluidos !ue no puede mane+arse a )oluntad dado un prolema en las conexiones superficiales de control o deido una respuesta tard(a o al"una t2cnica mal empleada# 3.0 /!"/'(#!* 1'"'$%'* &' ($'*4"
' continuación ser&n descritos los conceptos !ue estar&n in)olucrados en el mane+o y control de las presiones# 3.0. ($'*4" 5&$!*#6#/
Es la presión e+ercida por una columna de fluido, deido a su densidad y altura )ertical# *iendo su fórmula en el sistema m2trico decimal. INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA
3.0.2 ($'*4" &' +!$7/4"
Es la presión de los fluidos contenidos dentro de los espacios porosos de una roca, tami2n se le llama presión de poro, fi"ura 839#
7i"ura 8
-resión de formación I6#3 ORI:EN DE UN 4ROTE
'l momento de ocurrir un rote, el lodo en primera instancia es desplazado fuera del pozo, si el rote no es detectado ni corre"ido a tiempo, el prolema se puede complicar %asta lle"ar a producir un re)entón# En la detección oportuna del rote, se puede tener %asta un ;< = de proailidades de controlarlo# 0. /,** &' %!* $!#'*
Durante las operaciones de perforación, se conser)a una presión %idrost&tica li"eramente mayor ala de formación# De esta forma se pre)iene el ries"o de !ue
INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA ocurra un influ+o# *in emar"o, en ocasiones, la presión de formación exceder& la %idrost&tica y ocurrir& un influ+o, esto se puede ori"inar por di)ersas causas. > *ua)eo del pozo al sacar tuer(a# > Densidad insuficiente del lodo# > -erdidas de circulación# > Contaminación del lodo con "as# > $lenado insuficiente durante los )ia+es# 0.. S,8'! &'% (!)! % */$ % #,'$9
El efecto de *ua)eo o sondeo se refiere a la acción !ue e+erce la sarta de perforación dentro del pozo, cuando se mue)e %acia arria a una )elocidad mayor !ue la del lodo# Esto ori"ina !ue el efecto sea muc%o mayor# *i esta reducción de presión es lo suficientemente "rande como para disminuir la presión %idrost&tica efecti)a a un )alor por dea+o del de la formación, dar& ori"en a un dese!uilirio !ue causara un influ+o, fi"ura 83?#
7i"ura @
Efecto de sua)eo en la tuer(a
0..2 &'"*&& "*,+/'"#' &'% %!&!
INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA Esta es una de las causas predominantes !ue ori"inan los rotes# En la actualidad se %a enfatizado en perforar con densidades de lodo m(nimas necesarias de control de presión de formación, con el o+eti)o de optimizar las )elocidades de perforación# -ero se deer& tener un especial cuidado cuando se perforen zonas permeales ya !ue, los fluidos pueden dar alcance al pozo y producir un influ+o# $os influ+os causados por densidades insuficientes de lodo pudieran ser f&ciles de controlar con solo incrementar la densidad del lodo de perforación, pero a continuación se mencionan las razones por las cuales no es lo m&s adecuado. 3
*e puede exceder el "radiente de fractura#
3
*e incrementa el ries"o de pe"aduras por presión diferencial#
3
*e reduce si"nificati)amente la )elocidad de penetración#
$as )ariales !ue influyen en el efecto de *ua)eo son. 3
6elocidad de extracción de la tuer(a#
3
Reolo"(a del lodo#
3
:eometr(a del pozo#
3
Estailizadores de la sarta#
0..3 ($&&* &' /$/,%/4"
*on uno de los prolemas m&s comunes durante la perforación# *i la p2rdida de circulación se presenta durante el proceso de perforación, se corre el ries"o de tener un influ+o y este se incrementa al estar en zonas de alta presión o en el yacimiento, en pozos delimitadores y exploratorios# 'l perder la columna de lodo, la presión %idrost&tica disminuye al punto de permitir la entrada de fluidos de la formación al pozo, ocasionando un influ+o# $a p2rdida de circulación es la reducción o ausencia total de flu+o de fluido por el espacio anular comprendido entre la formación y la tuer(a de re)estimiento, o INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA entre la tuer(a de re)estimiento y la tuer(a de producción, cuando se omea fluido en sentido descendente por la columna de perforación o la tuer(a de re)estimiento# $a p2rdida de circulación de fluido constituye un peli"ro conocido durante las operaciones de perforación efectuadas en yacimientos de alta permeailidad, en zonas a"otadas, y en formaciones d2iles o naturalmente fracturadas, fi"ura 83<# $a circulación puede deteriorarse incluso cuando las densidades de los fluidos se manten"an dentro de los m&r"enes de se"uridad %aituales/ "radiente menor !ue el "radiente de fracturamiento de la formación# Detener las p2rdidas de circulación antes de !ue est2n fuera de control es crucial para el lo"ro de operaciones se"uras#
7i"ura A
Bonas potenciales donde puedo ocurrir las p2rdidas de circulación#
7i"ura 83<# Bonas potenciales donde pueden ocurrir las p2rdidas de circulación#
INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA *i ien en la industria definen a la p2rdida de circulación de distintas maneras, en "eneral puede ser clasificada como filtración cuando las p2rdidas son inferiores a 8# mA %F# $as p2rdidas de retorno parciales implican p2rdidas de m&s de 8G 4ls %F, pero al"o de fluido retorna a la superficie# Durante la p2rdida de circulación total, no sale nin"Hn fluido del espacio anular# En este caso extremadamente se)ero, el pozo !uiz&s no reten"a una columna de fluido aun!ue se deten"an las omas de circulación# *i el pozo no permanece lleno de fluido, la altura )ertical de la columna de fluido se reduce y la presión e+ercida sore la formación expuesta disminuye# En consecuencia, otra zona puede fluir dentro del pozo mientras la zona de p2rdida primaria est& admitiendo fluido# En casos extremos, puede producirse la p2rdida del control del pozo, con consecuencias catastróficas#
7i"ura 9
Influ+o por perdidas de circulación
$os influ+os tami2n se pueden ori"inar por la reducción en la densidad del lodo en la presencia del "as de la roca cortada con la arrena# 'l perforar demasiado INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA r&pido, el "as contenido en los recortes, se liera ocasionando la reducción en la densidad del lodo# Eso reduce la presión %idrost&tica en el pozo, permitiendo !ue una cantidad considerale de "as entre al pozo# El "as se detecta en la superficie a+o la forma de lodo 0cortado1 y una pe!uea cantidad de "as en el fondo representa un "ran )olumen en la superficie# $os influ+os !ue ocurren por esta causa terminan transform&ndose en un descontrol por lo !ue al detectar este influ+o se recomienda. 3
Reducir el ritmo de penetración#
3 'umentar el "asto de circulación# 3
Circular el tiempo necesario para des"asificar el lodo#
0..0 %%'"&! "*,+/'"#' &,$"#' %!* 8-'*
' medida !ue la tuer(a se saca del pozo, el ni)el de lodo disminuye por el )olumen !ue desplaza el acero en el interior del pozo# Conforme se extrae la tuer(a y el pozo no se llena con lodo, el ni)el del mismo decrece y por consecuencia tami2n la presión %idrost&tica# Esto se torna cr(tico cuando se saca %erramienta de mayor desplazamiento como lo son. los lastraarrenas y la tuer(a pesada de perforación Jea)y Kei"%tL# De acuerdo con las normas '-I38MD y '-I3R-;, al estar sacando la tuer(a, dee llenarse el espacio anular
con lodo antes de !ue la presión %idrost&tica de
columna de lodo acuse una disminución de " cm@F, en t2rminos pr&cticos cada cinco lin"adas de tuer(a de perforación# 6#3 INDIC'DORE* DE $O* 4ROTE* 'l momento de ocurrir un rote, el lodo es desplazado fuera del pozo# $os indicadores definidos de !ue el lodo est& fluyendo fuera del pozo son. aumento del )olumen en presas, aumento en el "asto de salida mientras se est& circulando con "asto constante, flu+o del pozo teni2ndose la oma parada y el %ec%o de !ue el
INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA pozo acepte menos lodo o fluya de 2l m&s lodo !ue el calculado para el )ia+e# Otros indicadores de la presencia de un rote son. > El pozo acepta menos lodo o desplaza m&s en los )ia+es# > 7lu+o sin circulación# > 'umento de )olumen en presas# > 'umento en el "asto de salida# ;.. '% (!)! /'(# 7'"!* %!&! ! &'*(%) 76* '" %!* 8-'*
Cuando se realiza un )ia+e introducción o extracción de tuer(aL es m&s dif(cil detectar un rote# En cual!uiera de los dos casos, para poder detectar un rote en sus inicios, es necesario lle)ar un control de la cantidad de tuer(a introducida o sacada del pozo y el correspondiente
)olumen
de
lodo
desplazado
o
re!uerido para su llenado correspondiente# 'l meter tuer(a dentro del pozo, se desplazar& lodo %acia fuera# El )olumen de lodo desplazado deer& ser i"ual al )olumen de acero de la tuer(a introducida# *i el )olumen desplazado es mayor !ue el )olumen del acero, entonces fluidos de la formación estar&n entrando al pozo forzando el lodo %acia afuera, es decir estar& ocurriendo un rote# *i el )olumen del lodo desplazado es menor !ue el )olumen de acero de la tuer(a introducida, entonces se tendr& p2rdida de circulación# En caso de !ue se est2 sacando tuer(a del pozo, se dee aadir lodo para !ue )aya ocupando el espacio pre)iamente ocupado por la tuer(a !ue ya se sacó# El )olumen de lodo re!uerido para llenar el pozo, dee ser i"ual al )olumen de acero !ue %a sido extra(do# *i por el contrario, se re!uiere una cantidad menor para llenar el pozo, entonces se tendr& una indicación de !ue est& ocurriendo un rote# '%ora ien si la cantidad de lodo necesaria para llenar el pozo es mayor !ue el )olumen de acero extra(do, entonces se tendr& una p2rdida de lodo# $a extracción de tuer(a es una operación m&s cr(tica !ue su introducción, deido a los efectos de *ua)eo y de llenado del pozo# En otras palaras, tanto el efecto de *ua)eo como el de llenado ocasional del pozo, reducen la presión en el fondo y esto INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA puede ori"inar !ue ocurra un rote# 'mas operaciones de )ia+e, re!uieren !ue se determine el )olumen del acero de la tuer(a# El m2todo !ue se prefiere para su c&lculo es a partir de las talas de desplazamiento, para el tamao y peso de la tuer(a en particular !ue se )a a sacar o meter# Otra manera es aplicando la formula correspondiente# El )olumen real re!uerido para llenar al pozo puede medirse mediante. 8L Tan!ue de )ia+es# @L edidor de "asto# AL El camio en el ni)el en las presas# 9L El contador de emoladas# Cuando se mete tuer(a, el tan!ue de )ia+es deer& utilizarse, para medir el )olumen de lodo desplazado del pozo, dependiendo de la forma en !ue est2n %ec%as las conexiones# Es aconse+ale !ue el tan!ue de )ia+es est2 dispuesto de tal manera !ue se pueda utilizar para medir el )olumen de lodo llenado o desplazado del pozo# -ueden instalarse medidores de "asto de tal manera !ue midan el )olumen omeado dentro del pozo o el )olumen de lodo desplazado# El ni)el de la presa de Iodos dee ser sensile a los camios en el )olumen de lodo/ sin emar"o dee recalcarse !ue se necesita un )olumen "rande de lodo para !ue el camio pueda ser notorio, especialmente en presas con un &rea astante "rande# El determinar el )olumen de lodo contando el nHmero de emoladas puede %acerse solamente cuando se est& llenando el pozo# No puede utilizarse cuando se est& metiendo tuer(a y 2sta desplaza lodo del pozo, puesto !ue este lodo no pasa a tra)2s de la oma# ;..2 +%,-! *" /$/,%/4"
$a indicación m&s definida de un rote, es un pozo fluyendo teniendo las omas paradas# *i el indicador as( se manifiesta, es se"uro !ue un rote est& en camino/ atender un pozo de esta manera se le conoce como Poser)ar el pozoP# $as omas de lodo son detenidas y el espacio anular es oser)ado para INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA determinar si el pozo fluye# Cuando se oser)a el pozo, la pr&ctica normal consiste en suir la sarta de perforación de manera !ue la flec%a se encuentre arria de la mesa rotatoria# 'ntes de poder oser)ar si existe flu+o, dee llenarse con lodo el espacio anular, en caso de !ue no est2 lleno# ;..3 ,7'"#! &' 8!%,7'" '" ($'**
*uponiendo !ue no se aada fluido ni a los tan!ues ni a las presas de lodo, una "anancia en el )olumen de cual!uiera de estos, al estar perforando, es un si"no se"uro de !ue se tiene un rote# Existe e!uipo de medición de )olumen !ue dee tenerse en las presas y los tan!ues de lodo y !ue %ace sonar una alarma indicadora si el ni)el de lodo aumenta o disminuye una cantidad prefi+ada# Tami2n %ay disponile, accesorios !ue mantienen un re"istro constante del )olumen en presas# ' estos se les conoce como totalizadores de )olumen en presas y los %ay en diferentes marcas y modelos# ;..0 ,7'"#! '" '% 1*#! &' *%&
Un aumento en el "asto normal de salida es tami2n una indicación de !ue est& ocurriendo un rote, !ue a su )ez est& empu+ando lodo adicional fuera del pozo# Esta situación puede ser detectada oser)ando el flu+o del lodo a tra)2s de la temlorina y cual!uier camio fuera de lo normal/ existen e!uipos medidores de "asto, !ue pueden detectar esas )ariaciones en forma autom&tica# 6I#3 I-ORT'NCI' DE $'* RE*-UE*T'* O-ORTUN'* 'NTE $'* *EQ'$E* DE UN 4ROTE 'l momento de ocurrir u rote, el lodo en primera instancia es desplazado fuera del pozo# *i el rote no es detectado ni corre"ido a tiempo, el prolema se puede complicar %asta lle"ar a producir un re)entón# Con una detección oportuna las estad(sticas demuestran !ue se tiene un ;<= de proailidad de controlarlo# $os indicadores de !ue el lodo fluye del pozo durante la perforación son. • • • •
'l perforar 'l sacar o meter tuer(a de perforación 'l sacar o meter %erramienta *in tuer(a del pozo INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
PRINCIPIOS BASICOS DE UN BROTE ING.PETROLERA 6II#3CONC$U*ION Todo personal !ue laora en las acti)idades de perforación de pozos deer& contar con los conocimientos necesarios para implementar los di)ersos principios, conceptos y procedimientos oli"atorios para el control de un rote# Como saemos un rote se define como. 0$a entrada de fluidos pro)enientes de la formación al pozo, tales como aceite, "as a"ua o una mezcla de estos# En si lle"amos a la conclusión !ue tenemos !ue conocer las medidas pre)enti)as para poder dar solución oportuna si se lle"ara a tener un rote en nuestro lu"ar de traa+o#
6III#34I4$IO:R'7I' •
-ro"rama de capacitación ellcap, petroleros mexicanos -E-3U--, certificado por la I'DC, TOO A#
INSTITUTO TECNOLOGICO DE HUIMANGUILLO “CONTROL DE POZOS”
