Terminacin y Mantenimiento de Pozos
Terminacin y Mantenimiento de PozosNDICEI. DISEO DE LA
TERMINACIN DE POZOS Planeacin de la terminacin Programa de operacin
Anlisis de informacin Muestras de canal y corte de ncleos
Gasificacin y prdidas de circulacin Correlaciones Antecedentes de
pruebas durante la perforacin Pruebas de formacin II. ANLISIS DE
REGISTROS Registro en agujero descubierto Registro en agujero
entubado III. TOMA DE INFORMACIN Registros de presin Registro de
produccin (PLT) Registro de evaluacin de cementacin IV. CEMENTACIN
DE TUBERIAS DE REVESTIMIENTO DE EXPLOTACIN Tuberas de explotacin
Tuberas de explotacin cortas Operaciones previas a la cementacin
Operaciones durante la cementacin Introduccin de la tubera de
revestimiento Operaciones posteriores a la cementacin V. DISEOS DE
APAREJOS DE PRODUCCIN Propiedades de la tuberas y de las juntas
Clase de tuberas de produccin Consideraciones de diseo Accesorios
de los aparejos de produccin Equipo de control subsuperficial
Empacadores Determinacin del peso de anclaje Conexiones
superficiales de controlPgina
5 5 5 5 5 6 6 6 7 7 7 12 12 13 14 14 14 14 14 16 16 17 18 19 19
19 20 21 21 23 24 25
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Optimacin de los aparejos de produccin VI. ANLISIS NODAL VII.
INGENIERA DE PRODUCCIN Y LA PRODUCTIVIDAD DEL POZO Fluidos
utilizados durante la terminacin Dao a la formacin productora
Efecto de la presin y temperatura sobre las salmueras Composicin y
propiedades de las salmueras Clculos para el cambio de densidad de
salmueras Corrosividad de las salmueras Tipos de corrosin Factores
que afectan la tasa de corrosin VIII. DESPLAZAMIENTO DE FLUIDOS DE
CONTROL Objetivos del desplazamiento Recomendaciones previas al
lavado del pozo Espaciadores y lavadores qumicos Fluidos empacantes
IX. DISEO DE DISPAROS Pistolas hidrulicas Cortadores mecnicos
Taponamiento de los disparos Limpieza de los disparos taponados
Control del pozo Penetracin contra tamao del agujero Planeacin del
sistema de disparo Desempeo de las cargas Influencia de los
factores geomtricos sobre la relacin de productividad Procedimento
de operacin Seleccin ptima de disparos utilizando software tcnico
X. ESTIMULACIN DE POZOS Determinacin del tipo de dao a la formacin
Seleccin del tipo de tratamiento Anlisis de muestras y pruebas de
laboratorio XI. TCNICAS BSICAS DE ESTIMULACIN DE POZOS Estimulacin
matricial Surfactantes Tipos de acido Diseo de una estimulacin
Procedimiento operativo para realizar una estimulacin XII.
FRACTURAMIENTO HIDRULICO
28 29 30 31 31 32 32 34 41 42 43 45 45 47 48 48 50 51 51 52 52
54 56 56 56 57 59 60 61 61 64 64 65 65 66 69 69 72 73
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Conceptos bsicos Comparacin del fracturamiento cido y
fracturamiento con apuntalante Fracturamiento cido Fracturamiento
con apuntalante Fracturamiento con espumas Fracturamiento con gas
altamente energizado XIII. ANLISIS DE PROBLEMAS DE POZOS Tpicos de
terminacin XIV. TCNICA Y EQUIPO PARA LA TERMINACIN CON TUBINGLESS
Consideraciones de diseo MANTENIMIENTO DE POZOS XV. INTRODUCCIN,
DEFINICIN Y CLASIFICACIN XVI. REPARACIN MAYOR Procedimiento
operativo XVII. CONSIDERACIONES PARA LA APERTURA DE VENTANAS
Apertura de ventanas con herramienta desviadora tipo cuchara
Procedimento operativo para apertura de ventanas con cuchara
desviadora XVIII. REQUERIMIENTOS PARA LA PROGRAMACIN Y DISEO DEL
REACONDICIONAMIENTO DE APAREJOS DE PRODUCCIN Consideraciones para
el desarrollo de un programa de mantenimiento de pozos Control del
pozo Inducciones Induccin por empuje o implosin Toma de muestras
Procedimientos operativos para el muestreo Moliendas
Consideraciones en la seleccin y operacin de cargas puncher
Vibraciones de sartas Consideracines para la desconexin de tuberas
Cortadores de tubera XIX. COSTO DE UNA INTERVENCIN Bibliografa
73 77 78 79 81 82 83 86 88 89
93 93 95 103 105 106 109 109 124 128 131 142 148 154 155 156 158
158 159 161
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Terminacin y Mantenimiento de Pozos
Terminacin y Mantenimiento de PozosI. DISEO DE LA TERMINACIN DE
POZOS Planeacin de la terminacin La terminacin de un pozo petrolero
es un proceso operativo que se inicia despus de cementada la ultima
tubera de revestimiento de explotacin y se realiza con el fin de
dejar el pozo produciendo hidrocarburos o taponado si as se
determina. El objetivo primordial de la terminacin de un pozo es
obtener la produccin optima de hidrocarburos al menor costo. Para
que esta se realice debe hacerse un anlisis nodal para determinar
que aparejos de produccin deben de utilizarse para producir el pozo
adecuado a las caractersticas del yacimiento. (tipo de formacin,
mecanismo de empuje etc.) En la eleccin del sistema de terminacin
deber considerarse la informacin recabada, indirecta o
directamente, durante la perforacin, a partir de: Muestra de canal,
ncleos, pruebas de formacin anlisis petrofisicos, anlisis PVT y los
registros geofsicos de explotacin. Programas de operacin Es
desarrollado por el Ingeniero de proyecto y es creado con
informacin de la perforacin del pozo a intervenir en caso de ser
exploratorio y pozos vecinos a l al tratarse de pozos en
desarrollo, consiste en un plan ordenado de operaciones que
incluyen la toma de registros, la limpieza del pozo, el diseo de
disparos, y la prueba de intervalos productores, con el fin de
explotar las zonas de inters de potencial econmico. Anlisis de
informacin Para desarrollar la planeacin de la terminacin se deber
de contar con la informacin del pozo a intervenir y de pozos
vecinos, esta estar constituida de: Registros geofsicos, muestras
de canal, corte de ncleos, gasificaciones, perdidas de circulacin,
correlaciones, antecedentes de pruebas durante la perforacin,
pruebas de formacin (DST). Esta informacin se evaluara con el
propsito de determinar cuales son las zonas de inters que contengan
hidrocarburos y a travs de un anlisis nodal se disearan los
disparos, dimetros de tubera de produccin y dimetros de
estranguladores para mejorar la produccin del yacimiento. Muestras
de canal y corte de ncleos Las muestras de canal se obtienen
durante la perforacin, son los fragmentos de roca cortados por la
barrena y sacados a la superficie a travs del sistema circulatorio
de perforacin, el recorte es recolectado en las temblorinas para su
anlisis. Estas muestras proporcionan informacin del tipo de
formacin que se corta, caractersticas de la roca como son: la
Porosidad (), Permeabilidad (K), saturacin de agua (Sw), Saturacin
de aceite (So), Compresibilidad de la roca ( C ). Los ncleos son
fragmentos de roca relativamente grande que son cortados por una
barrena muestreadora constituidas por : tambor o barril exterior,
tambor o barril interior, retenedor de ncleo, cabeza de recuperacin
, vlvula de alivio de presin. La practica de corte de ncleos se usa
preferentemente en reas no conocidas y su operacin consiste: a. El
equipo muestreador es instalado en el extremo inferior de la sarta
de perforacin y se introduce hasta el fondo del agujero. b. La
barrena empieza a cortar el ncleo perforando solamente la parte del
borde exterior y, al mismo tiempo, el ncleo va siendo alojado en el
barril interior. c. Cuando se termina de cortar el ncleo este es
retenido por el seguro retenedor. d. Posteriormente es sacado el
ncleo del barril
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muestreador. Se extrae solamente este barril ya que es
independiente del equipo. Se debe procurar obtener los 9 metros que
es la longitud del barril, el ncleo proporciona mayor informacin
sobre la litologa y el contenido de fluidos. La decisin de obtener
ncleos se toma cuando se presenta una aportacin de hidrocarburos en
rocas almacenadoras, y cuando los registros geofsicos indican una
zona de posibilidad de contenido de hidrocarburos. El corte de
ncleos de pared del pozo es realizado con un equipo que trabaja a
travs de percusin. Este tipo de ncleos puede ser orientado para
determinar los esfuerzos a los que es sometida la roca. Gasificacin
y perdidas de circulacin Durante la perforacin se presentan
gasificaciones que indican posibles acumulaciones de hidrocarburos
y proporcionan informacin aproximada de una densidad equivalente a
la presin de poro. Las gasificaciones consisten en la contaminacin
del lodo de perforacin por un flujo de gas que sale de la formacin
haca el pozo provocado por una presin diferencial a favor de la
formacin productora (la presin de formacin es mayor que la presin
hidrosttica.) Se debe de tener cuidado en este tipo de problemas
(las gasificaciones) ya que cuando se vuelven incontrolables
provocan los reventones o crean peligro de incendio, por lo que es
recomendable la realizacin de un buen control de pozo. Estos
problemas de gasificacin son muy comunes durante la perforacin de
pozos petroleros; pero en especial en los pozos exploratorios, en
donde no se tiene informacin precisa sobre la columna geolgica que
se est perforando. Las prdidas de circulacin se definen como la
perdida parcial o total del fluido de control hacia una formacin
muy permeable o depresionada. Este problema se presenta en
ocasiones en la perforacin de pozos y se manifiesta cuando retorna
parte o no hay retorno del fluido de perforacin. Para que se
presente este tipo de problemas se requiere dos condiciones en el
pozo: Formacin permeable y altas presiones diferenciales para que
exista flujo hacia la formacin. Las causas ms comunes de este tipo
de problema son:
- Causas naturales. Son aquellas inherentes a la formacin ,
ejemplo: cavernas o fracturas naturales. - Causas inducidas. Son
provocadas durante la perforacin al bajar rpidamente la sarta de
perforacin (efecto pistn), al controlar el pozo alcanzando la
presion mxima permisible y al incremento inadecuado de la densidad
de lodo. En conclusin las prdidas de circulacin indican las zonas
depresionadas as como tambin nos da una aproximacin de la presin de
fractura de la formacin. As el programa de terminacin deber
contener las densidades requeridas para el control adecuado del
pozo. Correlaciones En la elaboracin del programa de terminacin es
importante la informacin que proporcionan los pozos vecinos, esta
servir para ubicar las zonas de inters, as como la geometra de
aparejos de produccin que se utilizaron, diseo de disparos e
historia de produccin de los pozos. Toda la informacin recolectada
se evaluar con el objeto de optimizar el programa mencionado.
Antecedentes de pruebas durante la perforacin Una de las pruebas
requeridas durante la perforacin es la prueba de goteo, la cual
exige que despus de haber cementado la tubera de revestimiento,
rebajado la zapata y se perforen algunos metros, se debe de
determinar el gradiente de fractura de la formacin expuesta, as
como la efectividad de la cementacin. Principalmente si han
existido problemas durante la cementacin, como perdidas de
circulacin de cemento, heterogeneidad de lechada, fallas de equipo
de bombeo etc. Para determinar el gradiente de fractura de la
formacin, se realiza la prueba de goteo, esta prueba proporciona
tambin la presin mxima permisible en el pozo cuando ocurre un
brote, para determinar las densidades mximas en el pozo. Otra de
las pruebas que se realizan en la perforacin es la prueba de
formacin con la cual se obtiene informacin del comportamiento del
flujo de fluidos y de la formacin. La informacin obtenida en las
pruebas realizadas en la perforacin del pozo son de utilidad para
optimizar la planeacin de la terminacin.
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Terminacin y Mantenimiento de Pozos
Pruebas de formacin La prueba de formacin consiste en hacer una
terminacin temporal del pozo y de esta manera provocar que la
formacin se manifieste. Para lograr esto es necesario crear una
presin diferencial a favor de la formacin de inters, suprimiendo la
presin hidrosttica. Para aislar la formacin productora se utiliza
un empacador ensamble de fondo especial, quedando en comunicacin la
formacin con la superficie, por lo que actuar solo en ella la
presin atmosfrica, lo cual permite que los fluidos de la formacin
fluyan hacia el pozo y posteriormente a la superficie. El objetivo
de las pruebas de formacin es crear las condiciones favorables para
que la formacin productora fluya, y de esta manera obtener
informacin sobre el comportamiento de los fluidos de la formacin.
Con esta informacin y con la que se obtuvo durante la perforacin,
se evala la capacidad de produccin de la formacin probada para
conocer si es comercial su explotacin. Las pruebas de formacin se
efectan durante la perforacin, por lo que siempre se realizan en
agujero descubierto. Estas pruebas son costosas, pero
indispensables en ciertos casos, especialmente en pozos
exploratorios. II. ANLISIS DE REGISTROS Hace ms de medio siglo se
introdujo el Registro Elctrico de pozos en la Industria Petrolera,
desde entonces, se han desarrollado y utilizado, en forma general,
muchos ms y mejores dispositivos de registros. A medida que la
Ciencia de los registros de pozos petroleros avanzaba, tambin se
avanz en la interpretacin y anlisis de datos de un conjunto de
perfiles cuidadosamente elegidos. Por lo anterior se provee un
mtodo para derivar e inferir valores de parmetros tan importantes
para la evaluacin de un yacimiento como es las saturaciones de
hidrocarburos y de agua, la porosidad, la temperatura, el indice de
permeabilidad, la litologa de la roca de yacimiento y actualmente
la geometra del pozo, los esfuerzos mximos y mnimos, el agua
residual, etc. El primer Registro elctrico se tomo en el ao de 1927
en el Noroeste de Francia, era una grfica nica de la resistividad
elctrica de las formaciones atravesadas, se realizaba por
estaciones, se hacan mediciones y la resistividad calculada se
trazaba ma-
nualmente en una grfica, en 1929 se introdujo comercialmente y
se reconoci la utilidad de la medicin de la resistividad para
propsitos de correlacin y para identificar las capas potenciales
portadoras de hidrocarburos. En 1931, la medicin del potencial
espontneo (SP) se incluy con la curva de resistividad en el
registro elctrico y as sucesivamente se fueron dando los avances de
los diferentes registros elctricos como el de echados, rayos gamma,
neutrones, induccin, doble induccin, snico de porosidad, de
densidad, litodensidad y actualmente otras mediciones de registro
incluyen la resonancia magntica nuclear, la espectrometra nuclear
(natural e inducida) y numerosos parmetros en agujeros revestidos.
Registro en Agujero Descubierto Casi toda la produccin de petrleo y
gas en la actualidad se extrae de acumulaciones en los espacios
porosos de las rocas del yacimiento, generalmente areniscas,
calizas o dolomitas. La cantidad de petrleo o gas contenida en una
unidad volumtrica del yacimiento es el producto de su porosidad por
la saturacin de hidrocarburos. Adems de la porosidad y de la
saturacin de hidrocarburos, se requiere el volumen de la formacin
almacenadora de hidrocarburos. Para calcular las reservas totales y
determinar si la reserva es comercial, es necesario conocer el
espesor y el rea del yacimiento para calcular su volumen. Para
evaluar la productividad del yacimiento, se requiere saber con qu
facilidad puede fluir el liquido a travs del sistema poroso. Esta
propiedad de la roca que depende de la manera en que los poros estn
intercomunicados, es la permeabilidad. Los principales parmetros
petrofsicos para evaluar un depsito son: porosidad, saturacin de
hidrocarburos, espesor, rea, permeabilidad, geometra, temperatura y
la presin del yacimiento, as como la litologa que desempean un
papel importante en la evaluacin, terminacin y produccin de un
yacimiento. Registro de Potencial Espontaneo y de Rayos Gamma
Naturales La curva de Potencial espontneo (SP) y el registro de
Rayos Gamma naturales (GR) son registros de fenmenos fsicos que
ocurren naturalmente en las rocas in situ. La curva SP registra el
potencial elc-
7
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
trico producido por la interaccin del agua de formacin innata,
el fluido de perforacin conductivo y otras rocas selectivas de
iones (lutita) y el registro de GR indica la radioactividad natural
de las formaciones. Casi todas las rocas presentan cierta
radioactividad natural y la cantidad depende de las concentraciones
de potasio, torio y uranio, los registros SP y de GR son bastantes
tiles e informativos, entre sus usos se encuentran los siguientes:
Diferencia roca potencialmente productoras permeables y porosas
(arenisca, caliza, dolomia) de arcillas y lutitas no permeables.
Define los limites de las capas y permite la correlacin entre las
capas. Proporciona una indicacin de la arcillosidad de la capa.
Ayuda en la identificacin de la litologa (mineral). En el caso de
la curva SP permite la determi, nacin de la resistividad del agua
de formacin. En el caso de los Registros GR y NGS (registro de
espectrometria de rayos gamma naturales) detecta y evala depsitos
de minerales radioactivos. En el caso del registro NGS define las
concentraciones de potasio, torio y uranio. Registro SP La curva SP
es un registro de la diferencia entre el potencial elctrico de un
electrodo movil en el pozo y el potencial elctrico de un electrodo
fijo en la superficie en funcin de la profundidad, enfrente de
lutitas, la Curva SP por lo general, define una lnea ms o menos
recta en el registro, que se llama lnea base de lutitas, enfrente
de formaciones permeables, la curva muestra excursiones con
respecto a la lnea base de lutitas; en las capas gruesas estas
deflexiones tienden a alcanzar una deflexin constante, definiendo
as una lnea de arena y la deflexin puede ser a la izquierda o a la
derecha, dependiendo principalmente de las salinidades relativas
del agua de formacin y del filtrado de lodo, el registro del SP se
mide en milivoltios (mV) y no se puede registrar en pozos llenos
con lodos no conductivos, ya que stos no proporcionan una
continuidad elctrica entre el electrodo del SP y la formacin.
Registro de RG El registro de RG es una medicin de la
radioactividad natural de las formaciones. En las formaciones
sedimentarias el registro normalmente refleja el contenido de
arcilla de las formaciones porque los elementos radioactivos
tienden a concentrarse en arcillas y lutitas. Las formaciones
limpias generalmente tienen un nivel muy bajo de radioactividad, a
menos que contaminantes radioactivos como cenizas volcnicas o
residuos de granito estn presentes o que las aguas de formacin
contengan sales radioactivas disueltas. El registro de RG puede ser
corrido en pozos entubado lo que lo hace muy til como una curva de
correlacin en operaciones de terminacin o modificacin de pozo. Con
frecuencia se usa para complementar el registro del SP y como
sustituto para la curva SP en pozos perforados con lodo salado ,
aire o lodos a base de aceite. En cada caso , es til para la
localizacin de capas con y sin arcilla y, lo mas importante, para
la correlacin general. Las propiedades de los Rayos Gamma son
impulsos de ondas electromagnticos de alta energa que son emitidos
espontneamente por algunos elementos radioactivos. El istopo de
potasio radioactivo con un peso atmico 40 y los elementos
radioactivos de las series del uranio y del torio emiten casi toda
la radiacin gamma que se encuentra en la tierra, cada uno de estos
elementos emite rayos gamma, el nmero y energa de stos es
distintivo de cada elemento, al pasar a travs de la materia, los
rayos gamma experimentan colisiones de Compton sucesivas con los
tomos del material de la formacin y pierden energa en cada
colisin.Despus de que el rayo gamma ha perdido suficiente energa ,
un tomo de la formacin lo absorbe por medio de efecto fotoelctrico.
Por consiguiente, los rayos gamma naturales se absorben
gradualmente y sus energas se degradan {reducen} al pasar a travs
de la formacin. La tasa de absorcin vara con la densidad de la
formacin, dos formaciones que tengan la misma cantidad de material
radiactivo por volumen de unidad, pero con diferentes densidades,
mostraran diferentes niveles de radioactividad, las formaciones
menos densas aparecern algo ms radioactivas.
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Terminacin y Mantenimiento de Pozos
Registros de Porosidad La porosidad de las rocas puede obtenerse
a partir del registro snico, el registro de densidad o el registro
de neutrones. Todas estas herramientas ven afectada su respuesta
por la porosidad, los fluidos y la matriz de la formacin. Si los
efectos de fluidos y matriz se conocen o se pueden determinar, la
respuesta de la herramienta puede relacionarse con la porosidad.
Por lo tanto, estos instrumentos se mencionan con frecuencia como
registros de porosidad. Tres tcnicas de registro responden a las
caractersticas de la roca adyacente al agujero. Su profundidad de
investigacin es de slo unas cuantas pulgadas y por lo tanto est
generalmente dentro de la zona invadida. Otras mediciones
petrofsicas, como la micro-resistividad, el magnetismo nuclear o la
propagacin electromagntica, algunas veces se utilizan para
determinar la porosidad. Sin embargo, estos instrumentos tambin
reciben una gran influencia del fluido que satura los poros de las
rocas. Por esta razn se discuten aparte. Registros snicos En su
forma ms sencilla, una herramienta snica consiste de un transmisor
que emite impulsos snicos y un receptor que capta y registra los
impulsos. El registro snico se da simplemente en funcin del tiempo,
t, que requiere una onda sonora para atravesar un pie de formacin.
Este es conocido como tiempo de trnsito, t, t es el inverso de la
velocidad de la onda sonora. El tiempo de trnsito para una formacin
determinada depende de su litologa y su porosidad. Cuando se conoce
la litologa, esta dependencia de la porosidad hace que el registro
snico sea muy til como registro de porosidad. Los tiempos de
trnsito snicos integrados tambin son tiles al interpretar registros
ssmicos. El registro snico puede correrse simultneamente con otros
servicios. El principio es la propagacin del sonido en un pozo, es
un fenmeno complejo que est regido por las propiedades mecnicas de
ambientes acsticos diferentes. Estos incluyen la formacin, la
columna de fluido del pozo y la misma herramienta de registro. El
sonido emitido del transmisor choca contra las paredes del agujero.
Esto establece ondas de com-
prensin y de cizallamiento dentro de la formacin, ondas de
superficie a lo largo de la pared del agujero y ondas dirigidas
dentro de la columna de fluido. En el caso de registros de pozos,
la pared y rugosidad del agujero, las capas de la formacin, y las
fracturas pueden representar discontinuidades acsticas
significativas. Por lo tanto, los fenmenos de refraccin, reflexin y
conversin de ondas dan lugar a la presencia de muchas ondas
acsticas en el agujero cuando se est corriendo un registro snico.
Estas formas de onda se registraron con un arreglo de ocho
receptores localizados de 8 a 11 pies del transmisor. Se marcaron
los diferentes paquetes de ondas. Aunque los paquetes de ondas no
estn totalmente separados en el tiempo en este espaciamiento,
pueden observarse los distintos cambios que corresponden al inicio
de llegadas de compresin y cizallamiento y la llegada de la onda
Stoneley. El primer arribo u onda compresional es la que ha viajado
desde el transmisor a la formacin como una onda de presin de
fluido, se refracta en la pared del pozo, viaja dentro de la
formacin a la velocidad de onda compresional de la formacin y
regresa al receptor como una onda de presin de fluido. La onda de
cizallamiento es la que viaja del transmisor a la formacin como una
onda de presin de fluido, viaja dentro de la formacin a la
velocidad de onda de cizallamiento de la formacin y regresa al
receptor como una onda de presin de fluido. La onda de lodo (no muy
evidente en estos trenes de ondas) es la que viaja directamente del
transmisor al receptor en la columna de lodo a la velocidad de onda
de compresin del fluido del agujero. La onda Stoneley es de gran
amplitud y viaja del transmisor al receptor con una velocidad menor
a la de las ondas de compresin en el fluido del agujero. La
velocidad de la onda Stoneley depende de la frecuencia del pulso de
sonido, del dimetro del agujero, de la velocidad de cizallamiento
de la formacin, de las densidades de la formacin y del fluido y de
la velocidad de la onda de compresin en el fluido.
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Terminacin y Mantenimiento de Pozos
Determinacin de Litologa y Porosidad Las mediciones de los
registros: neutrnico, de densidad y snico dependen no slo de la
porosidad sino tambin de la litologa de la formacin, del fluido en
los poros, y en algunos casos, de la geometra de la estructura
porosa. Cuando se conoce la litologa, y en consecuencia, los
parmetros de la matriz, pueden obtenerse los valores correctos de
porosidad en base a dichos registros (corregidos debido a efectos
ambientales)en formaciones limpias saturadas de agua. Bajo esas
condiciones, cualquier registro, ya sea neutrnico, el de densidad
o, si no hay porosidad secundaria, el snico, puede utilizarse a fin
de determinar la porosidad. La determinacin exacta de la porosidad
resulta ms difcil cuando se desconoce la litologa de la matriz o si
consiste de dos o ms minerales en proporciones desconocidas. La
determinacin se complica todava ms cuando la respuesta de los
lquidos de los poros localizados en la porcin de la formacin que la
herramienta est investigando, vara de manera notable de aquella del
agua. En especial, los hidrocarburos ligeros (gas) pueden influir
de manera importante en los tres registros de porosidad. Inclusive
la naturaleza o tipo de la estructura porosa afecta la respuesta de
la herramienta. Los registros neutrnico y de densidad responden a
la porosidad primaria (intergranular o intercristalina) con la
porosidad secundaria (cavidades, fisuras, fracturas). Sin embargo,
los registros snicos tienden a responder slo a la porosidad
primaria de distribucin uniforme. A fin de determinar cundo se
presenta cualquiera de estas complicaciones, se necesitan ms datos
que aquellos que proporciona un solo registro de porosidad. Por
fortuna, los registros neutrnicos de densidad y snico responden de
manera diferente a los minerales de la matriz, a la presencia de
gas o aceites ligeros, y a la geometra de la estructura porosa.. Se
pueden utilizar combinaciones de esos registros y el factor
fotoelctrico, Pe, la medicin del registro de Litho-Densidad* y las
mediciones de torio, uranio y potasio tomadas del registro de
espectrometra de rayos gamma naturales NGS*, con el propsito de
determinar las mezclas de matrices o fluidos complejos y as
proporcionar una determinacin ms exacta de la porosidad.
La combinacin de mediciones depende de la situacin. Por ejemplo,
si una formacin se compone de dos minerales conocidos en
proporciones desconocidas, la combinacin de los registros neutrnico
y de densidad o de densidad y seccin transversal fotoelctrica podr
definir las proporciones de los minerales adems de dar un mejor
valor de la porosidad. Si se sabe que la litologa es ms compleja
pero si slo consiste de cuarzo, caliza, dolomita y anhidrita, puede
deducirse un valor relativamente fiel de la porosidad en base, otra
vez, a la combinacin de densidad-neutrnica. Las grficas de
interrelacin son una manera conveniente de mostrar cmo varias
combinaciones de registros responden a la litologa y la porosidad.
Tambin proporcionan un mejor conocimiento visual del tipo de
mezclas que la combinacin podr determinar mejor. Cuando la litologa
de la matriz es una mezcla binaria (por ejemplo, arenisca-caliza,
calizadolomita o arenisca- dolomita), el punto marcado a partir de
las lecturas de registros caer entre las lneas de litologa
correspondientes. Registros de Densidad Los registros de densidad
se usan principalmente como registros de porosidad, otros usos
incluyen identificacin de minerales en depsitos de evaporitas,
deteccin de gas, determinacin de la densidad de hidrocarburos,
evaluacin de arenas con arcilla y de litologas complejas,
determinacin de produccin de lutitas con contenido de aceite,
clculo de presin de sobrecarga y propiedades mecnicas de las rocas.
El principio es una fuente radioactiva, que se aplica a la pared
del agujero en un cartucho deslizable, emite a la formacin rayos
gamma de mediana energa, se puede considerar a estos rayos gamma
como partculas de alta velocidad que chocan con los electrones en
la formacin, con cada choque, los rayos gamma pierden algo de su
energa, aunque no toda, la ceden al electrn y continan con energa
disminuida la cual se conoce como efecto Compton y los rayos gamma
dispersos que llegan al detector, que est a una distancia fija de
la fuente, se cuentan para indicar la densidad de la formacin. El
nmero de colisiones en el efecto Compton est directamente
relacionado con el nmero de electrones de la formacin, en
consecuencia, la respuesta de la herramienta de densidad est
determinada esen-
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Terminacin y Mantenimiento de Pozos
cialmente por la densidad de los electrones (nmero de electrones
por centmetro cbico) de la formacin. La densidad de los electrones
est relacionada con el volumen de densidad real, que a su vez
depende de la densidad del material de la matriz de la roca, la
porosidad de la formacin y la densidad de los fluidos que llenan
los poros. Registros Neutrnicos Los registros neutrnicos se
utilizan principalmente para delinear formaciones porosas y para
determinar su porosidad y responden principalmente a la cantidad de
hidrgeno en la formacin, por lo tanto, en formaciones limpias cuyos
poros estn saturados con agua o aceite, el registro de neutrones
refleja la cantidad de porosidad saturada de fluido. Las zonas de
gas con frecuencia pueden identificarse al comparar el registro de
neutrones con otro registro de porosidad o con un anlisis de
muestras. Una combinacin del registro de neutrones con uno o ms
registros de porosidad proporciona valores de porosidad e
identificacin de litologa aun ms exactos, incluso una evaluacin del
contenido de arcilla. El principio es que los neutrones son
partculas elctricamente neutras; cada una tiene una masa idntica a
la masa de un tomo de hidrgeno. Una fuente radioactiva en la sonda
emite constantemente neutrones de alta energa (rpidos), estos
neutrones chocan con los ncleos de los materiales de la formacin en
lo que podra considerarse como colisiones elsticas de "bolas de
billar", con cada colisin, el neutrn pierde algo de su energa. La
cantidad de energa prdida por colisin depende de la masa relativa
del ncleo con el que choca el neutrn, la mayor prdida de energa
ocurre cuando el neutrn golpea un ncleo con una masa prcticamente
igual, es decir un ncleo de hidrgeno. Las colisiones con ncleos
pesados no desaceleran mucho al neutrn, por lo tanto la
desaceleracin de neutrones depende en gran parte de la cantidad de
hidrgeno de la formacin. Debido a las colisiones sucesivas, en unos
cuantos microsegundos los neutrones habrn disminuido su velocidad a
velocidades trmicas, correspondientes a energas cercanas a 0.025
eV, entonces, se difunden aleatoriamente, sin perder ms energa,
hasta que son capturados por los ncleos de tomo como cloro,
hidrgeno o silicio. El ncleo que captura se excita intensamente y
emite un rayo gamma de cap-
tura de alta energa. Dependiendo del tipo de herramienta de
neutrones, un detector en la sonda capta estos rayos gamma de
captura o los neutrones mismos. Cuando la concentracin de hidrogeno
del material que rodea a la fuente de neutrones es alta, la mayora
de stos son desacelerados y capturados a una distancia corta de la
fuente, por el contrario, si hay poca concentracin de hidrgeno, los
neutrones se alejan de la fuente antes de ser capturados, de
acuerdo con esto, la tasa de conteo en el detector aumenta para
bajas concentraciones de hidrgeno y viceversa. Registros de
Resistividad La resistividad de la formacin es un parmetro clave
para determinar la saturacin de hidrocarburos, la electricidad
puede pasar a travs de una formacin slo debido al agua conductiva
que contenga dicha formacin. Con muy pocas excepciones, como el
sulfuro metlico y la grafita, la roca seca es un buen aislante
elctrico. Adems, las rocas perfectamente secas rara vez se
encuentran, por lo tanto las formaciones subterrneas tienen
resistividades mensurables y finitas debido al agua dentro de sus
poros o el agua intersticial absorbida por una arcilla. La
resistividad de una formacin depende de: La resistividad de agua de
formacin. La cantidad de agua presente. La geometra estructural de
los poros.
La resistividad (resistencia especifica) de una sustancia, es la
resistencia medida entre lados opuestos de un cubo unitario de la
sustancia a una temperatura especifica, las unidades de
resistividad son el ohmiometros cuadrados por metro, o simplemente
ohmiometros (ohm-m). La conductividad es la inversa de la
resistividad. Las resistividades de formacin por lo general varian
de 0.2 a 1000 ohm-m, resistividades superiores a 1000 ohm-m son
poco comunes en formaciones permeables pero se observan en
formaciones impermeables de muy baja porosidad (por ejemplo las
evaporitas). La resistividad de formacin se mide ya sea al mandar
corriente a la formacin y medir la facilidad con que fluye la
electricidad o al inducir una corriente elctrica en la formacin y
medir qu tan grande es.
11
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
El principio de la medicin de los registros de resistividad es
introducir corrientes en la formacin, por medio de electrodos de
corriente y se miden los voltajes entre los electrodos de medicin,
estos voltajes proporcionan la resistividad para cada dispositivo,
en una formacin homognea e isotropica de extensin infinita, las
superficies equipotenciales que rodean un solo electrodo emisor de
corriente (A), son esferas. El voltaje entre un electrodo (M)
situado en una de esas esferas y uno en el infinito es proporcional
a la resistividad de la formacin homognea y el voltaje medido puede
graduarse en una escala en unidades de resistividad. Registro en
Agujero Entubado Registro RG El registro de RG puede ser corrido en
pozos entubado lo que lo hace muy til como una curva de correlacin
en operaciones de terminacin o modificacin de pozo, por ejemplo al
correlacionar los disparos de cambio de intervalo y/o mejorar la
cementacin, as mismo cuando se inyecta un trazador radioactivo y se
requiere ver la altura del intervalo que tomo. Registro Decaimiento
Termal (TDT) La herramienta consta de un generador de neutrones de
alta velocidad, la cual se reduce rpidamente hasta la llamada
"velocidad termal" al ser capturados por ncleos de la formacin,
emitiendo radiaciones gamma que son detectadas por el aparato,
durante el tiempo de medicin, la cantidad de neutrones termales
disminuye exponencialmente. El tiempo requerido para medir la
disminucin de neutrones termales es la constante correspondiente al
tiempo de decaimiento y representa las propiedades de captura de
neutrones de la formacin. Se grfica un valor de tiempo de
decaimiento que es representativo de la velocidad de decaimiento o
prdida de neutrones termales en la formacin, el cloro captura una
gran cantidad de neutrones y es el elemento predominante en el
proceso de captura, con lo cual se puede decir que el registro
responde al contenido de agua salada en la formacin. El registro
TDT es la primera herramienta que permite determinar la saturacin
de agua a travs de la T.R.; para obtener valores precisos, se
requiere una buena informacin de la porosidad. Las principales
aplicaciones son:
Localizacin de zonas de hidrocarburos en pozos ademados. Control
de proyectos de recuperacin secundaria, ya que determina la
saturacin residual. Correlacin de profundidades de pozos ademados.
III. TOMA DE INFORMACIN La toma de informacin al inicio y durante
la vida productiva del yacimiento es muy importante para conocer la
situacin real del pozo y la posibilidad de mejorar sus condiciones
de explotacin, para lo cual se necesita informacin sobre las
caractersticas del sistema roca fluido, el estado actual de
agotamiento del yacimiento, la eficiencia de terminacin del pozo,
etc. y as mismo para dar recomendaciones vlidas sobre la manera en
que un pozo de aceite o gas debe producir, es necesario una
compresin clara de los principios que rigen el movimiento de los
fluidos desde la formacin hasta la superficie. Si se encuentra que
el pozo no esta produciendo de acuerdo con su capacidad, se deben
investigar las causas, las cuales corresponden a diferentes tipos
de problemas, ya sea del yacimiento, de los fluidos, del pozo o del
equipo. Para poder determinar lo anterior es muy importante tomar
informacin como son los registros de presin de fondo cerrado y
fluyendo, realizar diferentes pruebas de variacin de presin como
son la de Incremento Decremento, de Interferencia, tomar los
diferentes registros de produccin, etc. Registros de presin Existen
registros de presin en donde una buena medicin de la presin es
parte esencial de las pruebas de variacin de presin en pozos. Para
obtener mejores resultados, las presiones deben ser medidas cerca
de los estratos productores y hay tres tipos bsicos de medidores de
presin de fondo y son : de cable de lnea, registro con
instalaciones permanentes y de registro recuperable en la
superficie. Curvas de variacin de presin El objetivo de las pruebas
de presin , que consisten bsicamente en generar y medir variaciones
de presin en los pozos, es obtener informacin del sistema
roca-fluido y de los mismos pozos, a partir del anlisis de las
citadas variacin de presin. La informacin que se puede obtener
incluye dao, permeabi-
12
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
lidad, porosidad, presin media, discontinuidades, etc., la cual
es esencial para la explotacin eficiente de los yacimientos. Las
diferentes tipos de pruebas de presin son las siguientes : de
Incremento, de Decremento, Prueba de inyectividad, de interferencia
y de decremento en pozos inyectores. Las diferentes pruebas de
presin se basan en conceptos bsicos y suposiciones para el anlisis
de las mismas pruebas como son : el dao a la formacin y el
almacenamiento del pozo, el principio de superposicin en donde se
realiza un desarrollo matemtico intenso para llegar a las formulas
matemticas que se utilizan para el anlisis. El anlisis se realiza
por curvas tipo que fueron desarrolladas y es un anlisis realmente
sencillo para proporcionar resultados aproximados. Registros de
presin de fondo cerrado y fluyendo Registros de produccin Los
registros de produccin son los registros que se pueden tomar despus
que se han cementado las tuberas de revestimiento, colocado el
aparejo de produccin y disparado el intervalo productor, es decir,
despus de la terminacin inicial del pozo, estos registros han
permitido conocer con ms detalle el comportamiento no solo de los
pozos, sino tambin de las formaciones. Por ejemplo algunos de los
beneficios que se pueden obtener : evaluacin de la eficiencia de la
terminacin, informacin detallada sobre las zonas que producen o
aceptan fluidos, deteccin de zonas ladronas, canalizacin de
cemento, perforaciones taponadas, fugas mecnicas, etc. Entre los
registros de produccin se tienen los siguientes: de temperatura, de
gastos, de presiones, de dimetro interior de tuberas, etc.
Paralelamente con el perfeccionamiento de las herramientas para
correr los registros de produccin se han ido desarrollando tcnicas
depuradas de interpretacin, permitiendo que las intervenciones en
los pozos sean ms efectivas. Existen cuatro condiciones bsicas en
relacin con el pozo, las cuales se determinan con la ayuda de los
registros de produccin, estas condiciones son: Estado mecnico del
pozo. Calidad de la cementacin.
Comportamiento del pozo. Evaluacin de las formaciones.
Las herramientas de los registros de produccin con una lnea
elctrica y registran las seales en la superficie; han sido diseadas
para correrse con cable y grabar grficas o cintas magnticas con
informacin sobre las condiciones del pozo, las cuales proporcionan
los datos necesarios para evaluar la eficiencia de la terminacin
del mismo. Registro de Molinete Es un registro medidor continuo de
gastos tipo hlice (molinete), que se utiliza para medir las
velocidades de los fluidos en el interior de las tuberas de
produccin y revestimiento, la herramienta es colocada en el centro
de la columna de fluido por medio de centrados de resorte y corrida
a una velocidad constante en contra de la direccin del flujo, la
velocidad de la hlice, que es una funcin lineal de la velocidad del
fluido respecto a la herramienta, se registra continuamente contra
la profundidad. Este tipo de medidor es ms efectivo para mediciones
de flujo en una sola fase con gastos de produccin altos y si el
dimetro del agujero y la viscosidad de los fluidos permanecen
constantes, el registro puede presentarse en una escala en por
ciento del flujo total. Existen tres factores principales que
afectan la velocidad de la hlice : velocidad y viscosidad de los
fluidos y dimetro del agujero. Registros de Evaluacin de Cementacin
Los registros de evaluacin de la cementacin primaria de la tubera
de revestimiento de superficial, intermedia y de explotacin, se vea
inicialmente nicamente la cima de cemento en la parte exterior, ya
que dicho registro indicaba en donde estaba el cambio de
temperatura de caliente a fro y en ese momento se detectaba o se
vea la cima de cemento. Actualmente la evaluacin de la cementacin
se realiza con el registro Snico de cementacin CBL, la herramienta
consta de dos secciones: Acstica y electrnica, la seccin acstica
contiene un transmisor y un receptor. La onda sonora emitida por el
transmisor viaja a travs de la TR y es detectada por el receptor,
la seccin electrnica mide la amplitud de la porcin deseada de la
seal del receptor y la transmite a la superficie para ser
registrada. La amplitud
13
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
de la onda es funcin del espesor de la tubera y de la
resistencia, de la adherencia y espesor del cemento. En tubera no
cementadas, la amplitud es mxima; en tuberas cementadas
(completamente circundada por una capa de cemento, menor de " de
espesor) la amplitud es mnima. El concepto de ndice de adherencia
proporciona una evaluacin cualitativa de la cementacin, usando
nicamente el registro CBL, excluyendo otros factores, el ndice de
adherencia es proporcional a la circunferencia de la T.R. en
contacto con el cemento bueno, la experiencia indica que ndices de
cementacin mayores de 8 sobre una seccin de 5 pies de T.R. de 5 "
de dimetro generalmente no hay comunicacin a lo largo de la seccin
particular de T.R. y un ndice de adherencia mucho menor de 8 indica
la probabilidad de canalizacin de lodo o cemento contaminado con
cemento. La centralizacin es extremadamente importante en la
amplitud snica registrada, si se obtiene una repetibilidad
adecuada, entonces puede suponerse que se tiene buena centralizacin
y un movimiento rpido en la seal del tiempo de transito es debido a
la mala centralizacin. El registro CBL-VDL indica la Adherencia
entre la tubera de revestimiento y el cemento y la adherencia entre
el cemento y la formacin. IV. CEMENTACIN DE TUBERAS DE
REVESTIMIENTO DE EXPLOTACIN Durante la Perforacin de un pozo
petrolero es necesario proteger el agujero, con tuberas de
revestimiento, la cual con el cemento integran un conjunto de
seguridad y funcionalidad para el pozo. La operacin de cementacin
primaria de las tuberas de revestimiento consiste en bombear por la
TR un bache lavador, un espaciador, lechada de cemento diseada,
espaciador y posteriormente el desplazamiento calculado para
alcanzar la presin final requerida, la lechada se coloca en el
espacio anular entre el agujero descubierto y la TR. La experiencia
ha demostrado que una operacin deficiente de la Cementacin primaria
de Tubera de revestimiento, origina continuas dificultades en la
vida productiva de los pozos y a largo plazo el medio
ambiente, adems las operaciones costosas para corregir esta
anomala. Se debe realizar un programa bien establecido para llevar
a cabo una operacin exitosa, desde su planeacin en el gabinete, los
materiales, aditivos, diseo del tipo de lechada, baches lavadores,
espaciadores, equipo y accesorios a utilizar, as mismo en el campo
realizar la operacin como se program, cumplir con la densidad de la
lechada diseada, presiones y gasto de bombeo para terminar la
operacin exitosamente. Tuberas de Explotacin El objetivo es aislar
las zonas que contienen hidrocarburos, evitar la movilidad de
fluidos contenidos en cada zona y permite producir y controlar el
pozo. Los dimetros ms comunes son de 7 5/8", 7" , 6 5/8", 5", 4 " y
actualmente con la Tcnica de pozos esbeltos de 3 ". Tuberas de
Explotacin cortas Existen las Tuberas de explotacin cortas liner,
la cual es una seccin de tubera de revestimiento colocada en
agujero descubierto dentro de otra tubera para corregir daos en
tuberas ya cementadas y se cementan con el objetivo de aislar zonas
de presin anormal, ahorro econmico, rpida colocacin en las zonas
programadas, reducir los volmenes de cemento. Clasificacin de
Tuberas de revestimiento de acuerdo a sus propiedades - Dimetro
Exterior. - Peso por Unidad de longitud. - Grado de Acero. - Tipo
de Junta. - Longitud o Rango De acuerdo a las condiciones del
agujero se clasifican en dos grupos: - Unin a base de rosca. - Unin
a base de soldadura. Accesorios para Tuberas de Revestimiento Es
conocido que al introducir la tubera de revesti-
14
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
miento dentro de un agujero es necesario equiparlo con los
accesorios convenientes para obtener mejores resultados de los
objetivos bsicos. Podemos mencionar a los principales accesorios
para la cementacin. Zapatas La zapata protege y gua en la
introduccin a la tubera de revestimiento, evitando la deformacin y
desgaste de la misma, pueden ser del tipo: Gua, Flotadora,
Diferencial, De ptalos y Tipo V. Coples Proporcionan la superficie
de sello y el punto de asentamiento para los tapones de cementacin,
se colocan usualmente de 1 a 3 tramos arriba de la zapata. Pueden
ser del tipo: Flotador, Diferencial, Retencin y Cementacin Mltiple.
Tapones de Cementacin Son los tapones que se utilizan para realizar
una buena limpieza (diafragma) y posteriormente el desplazamiento
de la lechada de cemento (slido) para evitar su contaminacin.
Centradores En las cementaciones primarias de tuberas de
revestimiento es muy conveniente que en las zonas de mayor inters
quede centrada la tubera con la finalidad de distribuir la lechada
de cemento uniformemente. Tipos de Cemento Cemento es un material
con ciertas propiedades de adherencia y es el resultado de la
calcinacin de una mezcla especifica de caliza y arcilla con adicin
de xidos de sodio, potasio y magnesio, existen diferentes tipos de
cemento, la API los clasifica de la siguiente manera : - Clase "A"
- Clase "B" - Clase "C" - Clase "D" - Clase "E" - Clase "G y H"
Actualmente se esta tratando de utilizar el lodo como cemento
para la cementacin de las tuberas de revestimiento, aunque esto
esta todava como una prueba tecnolgica llamada MTC y se encuentra
en desarrollo. Aditivos Aceleradores. Se utilizan para acelerar el
fraguado de la lechada, y pueden ser: Cloruro de Calcio, Cloruro de
Sodio, Yeso Hidratado y Agua de Mar. Retardadores. Se utilizan para
retardar el fraguado de las lechadas. Cada Compaa de servicio
emplea un cdigo para sus productos. Para Alta Densidad. Se utilizan
para aumentar la densidad de la lechada de cemento para contener
altas presiones de la Formacin y mejorar el desplazamiento del
lodo. Se tienen: hematita, barita, ilmentita y la sal. Para
Lechadas de Baja Densidad. Las lechadas de baja densidad se pueden
acondicionar, agregando materiales que requieran agua, con una
gravedad baja especifica, entre los ms comunes tenemos: bentonita,
gilsonita, spherelite. Controladores de Filtrado. Se utilizan para
disminuir la deshidratacin o la prdida de agua de la lechada a
zonas porosas; proteger formaciones sensibles y mejorar las
cementaciones forzadas. Controladores de prdidas de Circulacin.
Como su nombre lo indica para control de perdidas de fluido previa
cementacin, entre los mas comunes se tienen: Gilsonita, Cemento
Thixotrpico, Flo - Check y Bentonita - Cemento - Diesel: Reductores
de Friccin. Se utilizan como dispersantes en las lechadas de
cemento para reducir su viscosidad aparente de la lechada. Operacin
de Cementacin Primaria Posteriormente del diseo de la tubera de
revestimiento, se procede a elaborar y coordinar para llevar acabo
la operacin de cementacin primaria de la misma, en donde se deben
tomar en cuenta los materiales, aditivos, equipos, introduccin y
diseo de la lechada de cemento de la propia cementacin.
15
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
Operaciones Previas a la Cementacin a.- Anlisis del Agua
disponible. Es de gran importancia conocer con tiempo las
caractersticas qumicas del agua que se utilizar y efectuar pruebas
del cemento con estas. Si se considera necesario se transportar
cuidando que su salinidad sea menor de 1000 ppm de Cloruros. b.-
Pruebas de Cemento de cada lote recibido. El Control de calidad del
cemento es de gran importancia e invariablemente debern efectuarse
pruebas de los lotes recibidos, bsicamente en cdula No. 5 sin
aditivos, as como el clculo de la densidad mxima permisible para
evitar prdidas de circulacin por fracturamiento de las formaciones
y de acuerdo a la temperatura de fondo del pozo para el diseo de la
lechada de cemento. c.- Programa de Accesorios. El programa de
accesorios estar sujeto bsicamente a los objetivos que se persigan,
fijando normas y condiciones que optimicen los resultados y
evitando al mximo un incremento en los costos, as mismo se deben
verificar los accesorios en su dimetro, estado, tipo de rosca,
dimetros interiores, grados y librajes as como el funcionamiento de
las partes de los accesorios antes de la operacin para cualquier
anomala que se detecte se corrija a tiempo y no a la hora de
iniciar la introduccin de la tubera. d.- Diseo de la lechada de
cemento y los baches lavadores y espaciadores. El diseo de la
lechada de cemento es un aspecto muy importante ya que en la misma
se debe considerar aditivos para la presencia de gas, retardadores
y/ aceleradores y en caso necesario, etc., as mismo debe
contemplarse la compatibilidad con el lodo de perforacin en uso y
los diferentes baches a utilizar como son los limpiadores y
espaciadores. Con el objeto de tener mejores resultados en las
cementaciones primarias el volumen de fluido limpiador que se
programe y el gasto, debe estar diseado para un tiempo de contacto
de 8 a 12 min. Utilizando un flujo turbulento, lo cual es un mnimo
recomendable para remover el enjarre de los lodos de perforacin y
para su diseo se deben tomar en cuenta el dimetro de las tuberas de
revestimiento as como los dimetros de los agujeros, para que sea el
volumen adecuado y se obtengan ptimos resultados, as mismo tomar en
cuenta el tipo de formacin, se bombeara despus de haber soltado el
tapn de diafragma. Cuando se selecciona un fluido espaciador, para
efectuar un eficiente desplazamiento del lodo, debern tomarse en
cuenta la reologa del fluido espaciador, gasto de bombeo,
compatibilidad del fluido espaciador con el lodo y el cemento y
tiempo de contacto; con lodos base agua, un pequeo volumen de agua
como espaciador entre el lodo y el cemento han registrado
resultados satisfactorios. El criterio ms importante en la seleccin
de un fluido espaciador es que el fluido seleccionado pueda
desplazarse en turbulencia a gastos de bombeo razonables para la
geometra que presenta el pozo. Operaciones durante la Cementacin
a.- Colocacin de Accesorios y revisin de Tramos Es muy importante
verificar la correcta colocacin de accesorios, de acuerdo al
programa elaborado previamente, as como tambin es importante
verificar las condiciones del fluido de control, ya que es un
factor de gran importancia para el xito de una cementacin primaria.
As mismo la numeracin de los tramos, siguiendo un orden de acuerdo
al diseo del ademe que se utilizar en el pozo en grados, peso y
tipos de roscas ,las cuales deben satisfacer las condiciones de
medida del probador del manual y con el objeto de seguir el orden
de introduccin programado. El total de tramos debe coincidir en
todas sus partes con el nmero de tramos, apartando los que estn en
malas condiciones, principalmente en las roscas y los que se hayan
golpeado y daado durante su transporte y/ introduccin, as
16
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
como los tramos sobrantes del total programado. El ajuste
aproximado de la totalidad de los tramos a utilizar, nos indicar
las profundidades de circulacin, el cambio de grados y pesos de las
diferentes tuberas programadas, hasta llegar a la profundidad total
y as mismo es importante verificar el calibrador "conejo" que se
esta utilizando, ya que la prdida del mismo puede ocasionar un
problema serio a la hora de la cementacin y no se pueda establecer
circulacin porque el calibrador se qued dentro del ademe que ya se
introdujo al pozo por lo que debe proceder a su pesca de inmediato.
b.- Introduccin de la Tubera de Revestimiento. Durante la
introduccin de la tubera de revestimiento uno de los problemas que
puede afectar el xito o el fracaso de la operacin de cementacin,
seria el que se origine la presin de surgencia que puede ocasionar
prdidas de circulacin que bsicamente se pueden originar durante la
introduccin incorrecta de la tubera. La velocidad de introduccin
deber calcularse antes de iniciar la operacin de introduccin,
velocidad que estar sujeta por la densidad del lodo de perforacin,
longitud de la columna, espacio entre tubera y agujero y accesorios
de la tubera, por la experiencia y la prctica se ha observado que
no es conveniente rebasar una velocidad de introduccin de 20-34 seg
por tramo de 12 metros. c.- Llenado de Tuberas y Circulacin. El
llenado de la tubera depender de los accesorios programados y del
funcionamiento de los mismos, as como de las condiciones del fluido
de control, de la velocidad de circulacin y recuperacin del corte.
Los beneficios de la circulacin en el pozo, durante la perforacin
as como en la cementacin de tuberas de revestimiento es de gran
importancia, tomando en cuenta que la mayora de los lodos de
perforacin son de bajo esfuerzo de corte y forman geles con slidos
en suspensin cuando permanecen en reposo. La circula-
cin y el movimiento de la tubera en los casos que sea posible,
romper este gel reduciendo la viscosidad del lodo. Los tiempos
suficientes de circulacin, dependern de la profundidad, pozo,
espacio anular entre tuberas y agujero, tipo de formaciones que se
atraviesen y del buen funcionamiento del equipo de flotacin que se
programe. d.- Instalacin de la cabeza de cementacin y de los
tapones. La supervisin del estado fsico de la cabeza de cementacin
es de gran importancia, que implica roscas, tapas, pasadores,
machos y vlvulas, as como el dimetro correcto. Asmismo es de gran
importancia la supervisin en la colocacin de los tapones de
desplazamiento y limpieza y en la posicin de las vlvulas machos de
la cabeza de cementacin durante la operacin. e.- Verificacin del
sistema Hidrulico de bombeo superficial. Es muy importante
verificar el buen funcionamiento de las bombas de los equipos de
perforacin, as como su limpieza de las mismas con el objeto de
evitar contratiempos en los desplazamientos de las lechadas de
cemento, se debe checar su eficiencia y volmenes por embolada que
estar sujeto a los dimetros del pistn y carrera del mismo.
f.Operacin de Cementacin. En el proceso de operacin es importante
verificar la instalacin correcta de equipos programados y
auxiliares, checar circulacin, preparar el colchn limpiador de
acuerdo al programa en tipo y volumen y bombear al pozo, preparar
el colchn separador , soltar el tapn de diafragma limpiador ,
bombear el colchn separador, bombear lechada de cemento de acuerdo
a diseo elaborado en cuanto a densidad , soltar el tapn de
desplazamiento slido , bombear un colchn de agua natural y
desplazar la lechada con el volumen calculado; durante la operacin
es importante verificar la circulacin, niveles de presas y presin
de desplazamiento. La verificacin de la llegada del tapn de
despla-
17
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
zamiento al cople de retencin presin final es de gran
importancia, seria una manera de checar el volumen calculado de
desplazamiento, adems, comprobar que la maniobra efectuada en la
cabeza de cementacin fue correcta. La presin final se descargar a
cero y se checar el funcionamiento del equipo de flotacin y en caso
de falla del mismo se represionar con una presin diferencial
adecuada, para evitar el efecto de microanillo y se cerrar el pozo
hasta el fraguado inicial de la lechada. Finalmente se elaborar el
reporte final de la operacin, que incluir el ajuste final de la
tubera de revestimiento indicando grado, peso y rosca, nmero de
centradores utilizados, presiones de operacin, si se present alguna
falla mencionarla, indicar si durante la operacin la circulacin fue
normal se presentaron prdidas y si funcion no funcion el equipo de
flotacin, adems se indicar el tiempo de fraguado y el programa de
terminacin. Operaciones posteriores a la Cementacin La tubera se
anclar en sus cuas con el 30% de su peso, se cortar, biselar y
colocarn empaques secundarios, carrete adapatador y se probara con
presin, posteriormente se bajara a reconocer la cima de cemento, se
probara la tubera , se escariar y se evaluara la cementacin tomando
un Registro Sonico de Cementacin CBL-VDL . Ejemplo: Se va a
realizar la cementacin de la tubera de explotacin de 6 5/8",N-80,
combinada 24-28 # a 2500 m. T.R. Explotacin 6 5/8",24# de 0 a 1800
m 6 5/8",283 de 1800-2500 m Dimetro Agujero = 9" T.R. anterior 9
5/8" ,N-80,40 # A 1500 m. Intervalo de inters 2350 - 2400 m. Cima
de cemento a 1800 m. Cople flotador 6 5/8" a 2470 m. Clculos:
Primero se requiere conocer los dimetros interiores de la T.R. de
explotacin y su capacidad, as mismo
se deben calcular las capacidades de los diferentes Espacios
Anulares entre el agujero y el dimetro exterior de la TR de
explotacin, en este caso se consider un agujero uniforme, pero en
la realidad sto varia sustancialmente ya que con la toma de un
Registro calibrador se conoce el dimetro real del agujero. Cap. TR
6 5/8",24 # (D. Int.=5.921")= 17.76 lts/m Cap. TR 6 5/8",28 # (D.
Int.=5.791")= 16.99 lts/m Cap. EA Agujero-TR Explotacin= (92 -
5.6252) 0.5067= 25 lts/m Posteriormente se calculan los volmenes
requeridos, nicamente multiplicando la capacidad por la
profundidad, es importante mencionar que existen libros y/o
manuales de las diferentes compaas de servicio en donde viene
especificadas las caractersticas de todas las TR y en ellos vienen
los datos de las capacidades de TRS y diferentes espacios anulares
por bl/ m gal/pie Vol. Desplaz. 24" = 17.76 x 1800 m. = 31968 lts =
201 bls Vol. Desplaz. 28" = 16.99 x 670 m. = 11383 lts = 71.6 bls
Vol. Total desplaz. Al cople flotador = 43321 lts = 272.6 bls Vol.
Lechada EA= 25 lts/m (2500 - 1800 m) = 19600 lts = 123 bls Vol.
Lechada TR 6 5/8"= 30 m x 16.99 lts/m = 509.7 lts = 3.2 bls Vol.
Total lechada cemento = 20109.7 lts = 126.2 bls Vol. Bache
limpiador = 25 lts/m x 100 m = 2500 lts = 16 bls Vol. Bache
separador = 25 lts/m x 30 m = 750 lts = 5 bls Los volmenes de bache
separador y limpiador generalmente es de 3 a 5 m3 y 5 a 10 m3
respectivamente o realmente depende del EA que se va a cubrir. Para
calcular la cantidad de sacos de cemento y de
18
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
aditivos que se va a utilizar en la operacin, esto ya depende
del diseo de la lechada de cemento con la densidad requerida, el
rendimiento, el requerimiento de agua, la temperatura, los aditivos
necesarios para el tiempo bombeable requerido, etc. Un ejemplo es
la lechada con las siguientes especificaciones : Densidad lechada =
1.89 gr/cm3 Rendimiento = 38 lts/saco Requerimiento de agua = 18
lts/saco Retardador = 1.5% en peso del cemento Reductor de filtrado
= 0.5 % en peso de cemento En el ejemplo anterior se requieren
19600 lts = 123 bls de lechada y haciendo las siguientes
operaciones se calcula el nmero de sacos requeridos. No sacos total
= 20109.7 lts / 38 lts/saco = 529 sacos de cemento Y como cada saco
peso 50 kg = 26.5 ton. Vol. De agua requerida = 529 sacos x 18
lts/saco = 9 522 lts = 9.522 m3 Existe software o programas tcnicos
en donde se introducen los datos que va solicitando cada pantalla y
automticamente proporcionan el volumen de desplazamiento, la
cantidad de sacos de cemento, volumen de agua, etc. , asi mismo
proporcionan grficamente y tablas como va a quedar la cementacin de
la tubera de revestimiento y los materiales requeridos, es muy
importante mencionar que l mismo software nos indica si se fractura
la formacin con los datos de gradiente de fractura que le
proporcionaron y la densidad de la lechada de cemento, de la
densidad del bache espaciador, limpiador y tambin la densidad del
lodo de perforacin que se tiene en el momento de la cementacin de
la tubera de revestimiento. Operaciones posteriores a la Cementacin
La tubera se anclar en sus cuas con el 30% de su peso, se cortar,
biselar y colocarn empaques secundarios, carrete adaptador y se
probar con presin, posteriormente se bajar a reconocer la cima de
cemento, se probar la tubera , se escariar y se evaluar la
cementacin tomando un Registro Sni-
co de Cementacin CBL-VDL . V. DISEOS DE APAREJOS DE PRODUCCIN
Las sartas o aparejos de produccin es el medio por el cual se
transportan los fluidos del yacimiento a la superficie y pueden
clasificarse dependiendo de las condiciones del yacimiento como:
fluyente, de bombeo neumtico, bombeo mecnico, bombeo
electro-centrfugo y bombeo hidrulico. Seleccionar, disear e
instalar un aparejo de produccin es una parte crtica en cualquier
programa de operacin durante la intervencin de un pozo ya sea en
una terminacin y/o reparacin. En un diseo hay que tornar en cuenta
el ngulo del pozo, los fluidos de perforacin, peso, velocidad de
rotaria y otros procedimientos de operacin. Propiedades de las
Tuberas y de las Juntas Esfuerzo de torsin en las juntas. Es una
funcin de variables como: - Esfuerzo del acero. - Tamao de conexin.
- Forma de la Rosca. - Carga. - Coeficiente de Friccin. El rea de
pin o caja controla grandes factores y est sujeta a amplias
variaciones. El dimetro exterior de la caja y el dimetro interior
determinan los esfuerzos de la junta en torsin, el dimetro exterior
afecta el rea de la caja y el dimetro interior afecta el rea del
pin. Al seleccionar el dimetro interior y exterior se determinan
las reas del pin y la caja, estableciendo los esfuerzos de torsin
tericos, la ms grande reduccin de estos esfuerzos de una junta
durante su. vida de servicio ocurre con el uso del dimetro
exterior. Es posible incrementar el esfuerzo de torsin haciendo
juntas con dimetros exteriores grandes y dimetros interiores
reducidos. Clases de tuberas de produccin Existen varias
clases.
19
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
a) Clase Nueva.- Se presenta en sus datos de tensin, torsin y
presin interna y colapso. b) Clase Premium.- Est basada en una
tubera que tiene un uso uniforme y un mnimo de espesor de pared del
80%. c) Clase 2.- Esta tubera tiene un mnimo de espesor de pared
del 65%. d) Clase 3.- Esta clase de tubera tiene un mnimo de
espesor de pared del 55% con todo el uso de un solo lado. Se
recomienda que los datos como el grado, peso y rosca de las tuberas
sean grabadas en la base del pin. Consideraciones de diseo Factor
de flotacin El factor de flotacin es un factor muy importante que
se debe de tomar en cuenta en los diseos de sartas ya que nos
reduce el peso total de la tubera y se puede calcular con la
siguiente formula: FF = 1 donde: F = Factor de flotacin d =
Densidad del lodo da = Densidad del acero = 7.8 gr/cm3 Agentes de
Corrosin La corrosin puede ser definida como la alteracin y
degradacin del material por su medio ambiente y los principales
agentes que afectan a las tuberas son los gases disueltos (el
oxigeno, dixido de carbono e hidrgeno sulfuroso), sales disueltas
(cloros, carbonatos y sulfatos) y cidos. La mayora de los procesos
de corrosin envuelven reacciones electro-qumicas, el incremento de
la conductividad puede dar como resultado altas velocidades de
corrosin y los principales factores son: a) El pH.
b) c) d) e)
La temperatura. La velocidad del flujo. Heterogeneidad. Altos
esfuerzos.
Presin del yacimiento Es la presin con la cual aportara la
formacin productora los hidrocarburos a travs del sistema de
produccin, y es necesario conocer para identificar el tipo de
aparejo a utilizar. Este parmetro puede obtenerse de las curvas de
variacin de presin. - Indice de produccin. - Dimetro de Tubera de
revestimiento - Presin de trabajo. Procedimiento para calcular el
peso de la tubera de produccin dentro del pozo - Obtencion del
factor de flotacion. - Obtencion del peso de la tuberia de
produccion dentro del pozo, el cual puede obtenerse mediante la
ecuacin siguiente:PTR o PTP = PTR o PTP X FF
G GDdonde:
PTR o PTP = Peso real de laT.P o T.R. . Ejemplo: Calcular el
peso que debe observarse en el indicador de peso al introducir
2,000 mts. de T.P 2 7/8", J-55, 6.5 lbs/pie o 9.67 kg/m con un lodo
de 1.40 grs/cm3. FF = 1- = 1- = 0.821 Peso de la T.P en el aire =
2,000 x 9.67 = 19,340 Kgr = 19.34 toneladas Peso de laT.P en el
aire x Factor de Flotacin = Peso de la TP dentro del pozo 19,340 x
0.821 = 15,878.14 Kgs Peso de la TP dentro del pozo = 15, 878.14
Kgs.
20
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
Procedimiento de diseo de tubera de produccin En este apartado
solo se mencionarn las consideraciones ms importantes que se toman
en cuenta para el diseo de una sarta de produccin, dentro de estas
se consideran las siguientes variables: Wn = Peso nominal de la T.P
(lb/pie) . Pt = Resistencia a la tensin (lb) Rc = Resistencia al
colapso (Psi) Wtp = Peso ajustado de la T.P (lb/pie) (incluye co.
nexin) Pcp = Punto de cedencia promedio (lb/pg2) Mop = Margen de
seguridad por tensin (ton) Fsc = Factor de seguridad al colapso
(1.125) El procedimiento incluye en trminos generales 2 etapas, la
primera es el diseo de la sarta por Tensin y la segunda el diseo
por Colapso. En el diseo por Tensin se utilizan las siguientes
formulas: L =
elegido, sin embargo podemos mencionar los ms importantes en
cuanto se refiere a las terminaciones sencillas, entre estos
accesorios podemos mencionar: Equipo de control subsuperficial
Dentro de este equipo podemos mencionar: Las vlvulas de seguridad
con las cuales se obstruye la tubera de produccin en algn punto
abajo del cabezal cuando los controles superficiales han sido
daados o requieren ser completamente removidos. Reguladores y
estranguladores de fondo los cuales reducen la presin fluyente en
la cabeza del pozo y previene el congelamiento de las lneas y
controles superficiales. Vlvulas check que previenen el contraflujo
en los pozos de inyeccin. Estos instrumentos pueden ser instalados
o removidos mediante operaciones con cable. Ya que estos accesorios
son susceptibles al dao, debe pensarse en una buena limpieza antes
de instalar un dispositivo de control superficial. Sistemas de
seguridad Los sistemas de seguridad superficial son la primera lnea
de proteccin contra cualquier desgracia en los accesorios
superficiales. Estos sistemas generalmente consisten de vlvulas
cerradas mantenidas abiertas por medio de gas a baja presin que
acta un pistn. Si la presin de gas es purgada, la accin de un
resorte interno cierra la vlvula contra la lnea de presin.
Empacadores de produccin
3W (0.9) 0RS :Q ( .E)
En el diseo por Colapso la sarta debe estar previamente
calculada por Tensin y se utilizan las siguientes formulas. Z2 + RY
+ R2 - 1 = 0 R =
:DS $(3FS )
Z =
5FW 5FVW
Wap = Tensin aplicada a la T.P sobre el punto de . inters (Kg).
A = rea transversal del acero (cm2). Rct = Resistencia al colapso
bajo tensin (kg/cm2) Rcst = Resistencia al colapso sin tensin
(kg/cm2) Accesorios de los aparejos de produccin Los accesorios
para los aparejos de produccin varan de acuerdo al tipo de
terminacin que se haya
Estos son clasificados generalmente como tipo permanente o
recuperable. Algunas innovaciones incluyen niples de asiento o
receptculos de estos. Los empacadores deben ser corridos cuando su
utilidad futura sea visualizada para que no resulte en gastos
innecesarios que deriven en costosas remociones. Los empacadores
sirven para varios propsitos entre los cuales podemos mencionar la
proteccin de la Tubera de revestimiento de las presiones, tanto del
pozo como de las operaciones de estimulacin, y sobre todo de
fluidos corrosivos; el aislamiento de fugas en la Tubera de
revestimiento, el aislamiento
21
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
de disparos cementados a presin forzada, o intervalos de
produccin mltiple, cancelacin de los cabeceos o el suaveo de
fluidos, auxilio de instalaciones artificiales, en conjunto con
vlvulas de seguridad, o para mantener fluidos de "matar" o fluidos
de tratamiento en el espacio anular. El empacador puede ser
descrito como un dispositivo el cual bloquea el paso de los fluidos
al espacio anular o del espacio anular a la tuberia de produccion.
La mayoria de las aplicaciones de los empacadores son simples y
sencillas que no requieren mas que la de proporcionar el peso de la
tuberia de produccion suficiente sobre el empacador para garantizar
el sello. Existen otras aplicaciones donde se deben tomar
consideraciones de extrema precaucion para el anclaje del mismo,
sobre todo en el tipo de aplicacin peso para que no falle en la
utilizacion especifica en el pozo. Seleccin Para hacer una buena
seleccin se deben tomar los siguientes parametros: - Diametro de la
tuberia de revestimiento o agujero descubierto en caso del tipo
inflable. - Grado y peso de la tuberia de revestimiento. -
Temperatura a la que estara sometido. - Presion de trabajo. -
Tension y compresion. - Diseo de operacin. Consideraciones
generales en la seleccin de los empacadores. La seleccin involucra
el anlisis anticipado de los objetivos de las operaciones del pozo,
como son la terminacin, la estimulacin, y los trabajos futuros de
reparacin. Se debe considerar los costos de este accesorio, as como
los mecanismos de sello y empacamiento mecnico, la resistencia a
los fluidos y presiones, su capacidad de recuperabilidad o no, sus
caractersticas para las operaciones de pesca o molienda, si hay
posibilidad de efectuar operaciones "trough-tubing" o con cable a
travs del. Tambin debe considerarse los cambios en la temperatura y
la presin. Tipos de Empacadores A continuacion se describen algunos
de los tipos de empacadores ms comunes que existen en el mer-
cado actual. Empacadores recuperables. Existen diferentes tipos
de empacadores de esta categora, los cuales van desde empacadores
que se anclan con peso hasta anclados por tensin o anclaje mecnico
o hidrulico, dependiendo de las operaciones que se realicen en los
intervalos de produccin. La funcin que cumplen viene siendo la
misma que la de todos los empacadores y sus principios de operacin
varan muy poco, estos empacadores pueden ser recuperados y
reutilizados otra vez aplicndoles un mantenimiento mnimo en cada
ocasin. Empacadores permanentes. Como su nombre lo dice, estos
accesorios se colocan en los pozos para quedar en forma permanente,
tambin tienen accesorios adicionales que permiten utilizarlos como
tapones puente temporal, para cementaciones forzadas, o para
realizar fracturas arriba del empaque. Este tipo de empacadores
permite realizar operaciones donde se tienen presiones altas, y en
algunas ocasiones dependiendo del tipo de terminacin o
mantenimiento que se tenga en un pozo, pueden ser utilizados como
retenores de cemento para realizar operaciones de cementacin
forzada en un intervalo de abandono definitivo, para posteriormente
probar un intervalo superior de inters. Consiste de uno o mas
elementos de empaque y dos juegos de cuas, pueden ser introducidos
al pozo mediante tuberia de produccion o cable conductor con alguna
forma de carga explosiva, manipulacion de tijeras o dispositivos
hidrostaticos. Estos empaques resisten altas presiones
diferenciales de arriba o abajo sin que sufra algun movimiento,
generalmente son construidos de hierro fundido centrifugado y las
cuas de acero de bajo carbon con la finalidad de que puedan ser
molidos con facilidad. Empacador de ancla: Consiste simplemente de
un elemento de empaque el cual puede ser comprimido y de esta
manera forzarlo a expanderse hasta la tuberia de revestimiento, por
la aplicacin de peso sobre el elemento de sello con la tuberia de
produccion. Empacador de agarre de pared o de anclaje por peso:
Este tipo consiste generalmente de un elemento de
22
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
sello, un juego de cuas y cono, dispositivo de friccion y un
mecanismo "J". Este empacador es accionado por rotacion de la
tuberia de produccion para soltar el mecanismo "J" o por movimiento
de la tuberia tanto en sentido ascendente como descendente y
resiste altas presiones diferenciales. Empacadores con paso de
desviado: Este otro tipo consiste de un elemento de empaque
alrededor de un aparejo de tubera de produccin en adicin a algun
dispositivo de paso de fluido a traves del elemento de empaque.
Estos a su vez pueden ser clasificados en tipo ancla (BP-2 de
Camco) que consta de un elento de empaque unicamente o del tipo de
agarre de pared con un mecanismo de desanclaje. Los empacadores
anteriormente citados son utilizados en camaras de acumulacion en
istalaciones de bombeo neumatico o para aislar fugas en tuberias de
revestimiento. Empacadores de Cabeza de Control: Este empacador est
provisto con un dispositivo de igualacin arriba del mismo, sin que
sea necesario levantar la columna de fluido arriba del empacador y
sin desempacar el elemento de sello del mismo. Empacadores
Hidrulicos: Estos empacadores pueden ser permanentes o recuperables
con cuas o sin cuas, generalmente se accionan por presin
hidrosttica en la tubera de produccin, aplicada a travs de ella
desde la superficie. Empacadores Mltiples: Los empacadores mltiples
pueden ser de cualquiera de los tipos antes mencionados. Estos estn
simplemente construidos para alojar dos o ms aparejos de tubera de
produccin a travs de ellos y pueden ser colocados por diferentes
dispositivos, generalmente son colocados hidrulicamente, pero
tambin existen algunos tipos que se colocan con la o las tuberas de
produccin. Anclas hidralicas: Son usadas en conjunto con los
empacadores y son operadas hidrulicamente, una alta presin en la
tubera de produccin forzar las cuas hacia afuera contra la tubera
de revestimiento, proporcionando de esta forma al empacador de una
conexin mecnica que lo detendr evitando cualquier movimiento entre
la tubera de produccin y la de revestimiento.
Determinacin del peso sobre el empacador durante su anclaje
Normalmente para el anclaje del empacador de agarre de pared se
recomienda aplicar 10 000 lb de peso con tubera de 2" en
empacadores hasta de 6 5/8" y 12 000 lb de peso en tubera de 2 1/2"
en empacadores de 7. Factores que afectan el peso de la tubera de
produccin sobre el empacador Hay un gran nmero de factores que
pueden aumentar o disminuir el peso sobre el empacador despus de
anclado, en la mayora de los casos el efecto de estos factores se
pasa por alto. Se debe considerar si existe la posibilidad de que
alguno de estos factores aumente, en este caso se tomar en cuenta
cuando se determine el peso que va a dejarse sobre el empacador. a)
Factores que tienden a aumentar peso (incrementan la longitud de la
tubera), a un empacador ya colocado. Friccin entre Tubera de
produccin y la tubera de revestimiento. Incremento de la
temperatura promedio en la tubera de produccin. Incremento de la
presin en el espacio anular. Decremento de la presin en la tubera
de revestimiento por efecto de flotacin y contraccin radial
extendiendo su longitud.
b) Factores que tienden a disminuir el peso (acortando la
tubera) a un empacador anclado. Decremento en la temperatura
promedio en la tubera de produccin. Decremento de la presin en la
tubera de revestimiento. Incremento en presin de la tubera de
produccin por incremento del efecto de flotacin y expansin radial
acortando su longitud.
c) Friccin Se presenta generalmente entre la tubera de produccin
y la de revestimiento especialmente en pozos desviados, tender a
disminuir el total del peso de la tubera de produccin apli-
23
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
cado sobre el enipacador. Existe la posibilidad en estos casos
que durante la vida del pozo, la tubera de produccin se asiente
aumentando peso al empacador. El peso del aparejo de tubera de
produccin puede ser calculado, al igual que el total de prdida del
peso del mismo. El total de prdida del peso se debe al efecto de
flotacin de la tubera de produccin en el fluido (lodo o aceite)
contenido en la tubera de revestimiento, este puede calcularse y
ser deducido del peso total de la tubera de produccin, si el
indicador de peso muestra un decremento considerable en el peso de
la tubera de produccin que el calculado en la grfica, debe asumirse
que la friccin entre las tuberas de produccin y revestimiento estn
soportando mucho del peso del aparejo. Por lo tanto debe
incrementarse el peso a las 10,000 o 12,000 lbs recomendadas para
compensar el efecto por friccin. Ejemplo: Datos: Tubera de
Produccin 2" 4.7 lb/pie Lodo de 16 lb/pg2 Profundidad 10,000 pies
La tubera a la profundidad citada pesa 47 000 lbs Efecto de
flotacin* es de 90 400 lbs Peso neto del block es de 37 600 lbs Si
el indicador de peso muestra 31,000 lb., despus
que la tubera de produccin es bajada lentamente y luego
detenida, a la friccin sele atribuirn 6,600 lb. Una comprobacin
sobre esto puede hacerse levantando la tubera muy lentamente. El
indicador de peso debe leer algn peso arriba de 37,600 lb,
probablemente alrededor de 43,000 lbs, entonces debe asumirse que
6,600 lb del peso de la tubera estn soportados por la friccin de
los coples, y parte de este peso se aplicar al empacador al estar
fluyendo el pozo. Conexiones superficiales de control Cada uno de
los sistemas artificiales de produccin tiene su sistema de
conexiones superficiales, inclusive puede cambiar dependiendo del
sistema artificial de que se trate, en el caso del sistema de
bombeo mecnico cambia hasta por el tipo y marca de cada uno de
ellos. Conexiones superficiales para el sistema de bombeo neumtico.
En las dos figuras 1 y 2 se muestran las conexiones superficiales
tpicas que se utilizan en los aparejos de bombeo neumtico con
tibera flexible. Conexiones superficiales para el sistema de bombeo
mecnico Respecto a este sistema artificial de produccin varia en
cuanto al tipo y marca que se disear por ejem-
Wiyyhrv!(
%
Wiyyhyhrhy !
%
Wiyyhhrh!(
%
8ythqhhUA!"'
UAUS
Wiyyhhrh#
%ivqhhq hhq h
8ythqhhUS$
Figura 1 Conexiones superficiales para bombeo Neumatico
24
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
plo en el caso de Bimbas convencionales en la siguiente figura
se muestran algunos de sus accesorios (figuras 3, 4 y 5) Conexiones
Superficiales para el Sistema de bombeo Electrocentrfugo.30" 150.0
m
SARTA DE TF 1 1/ 2
Este sistema normalmente hace uso de un equipo auxiliar que
consta de un sistema de generacin de 500 kw, un sistema de cuarto
de control el cual contiene una unidad de computo, unidad de
choque, impresora, transformador, variador de velocidad, adems de
estos dos componentes se tiene un filtro de armnicas que sirve para
evitar las oscilaciones en cuanto a la energa, ya que al paso del
tiempo, las variaciones de voltaje pueden daar el equipo BEC.
Primeramente se debe de aligerar la columna hidrosttica generada
por el fluido de control, una vez que empiece a manifestar el pozo
con presencia de aceite se iniciar la puesta en marcha del BEC.
Conexiones superficiales para el Sistema de bombeo hidrulico
16"
550.00 m
B. L. 7 5/8 10 3/4
1092. 43 m 1550. 00 m
EMPACADOR PERMANENTE 7 5/8 B. L. 5 7 5/8
3193.80 - 3195. 23 M 3199. 64 M. 3405. 0 m
INTERVALO PRODUCTOR: (BTP-KS) P.I. 5
3445. 00 - 3470. 00 M.D. 3093. 00 - 3114. 00 M. V.
3559.32 m 3598.08 m P.T. =3600 M.D. ( 3222. 0 M.V.)
Figura 2 Estado mecnico para un aparejo terminado con sarta de
velocidad.
En el sistema de bombeo hidrulico, el crudo (o agua) se toma del
tanque de almacenamiento y se alimenta a la bomba triple mltiple.
El fluido de potencia, ahora con la presin aumentada por la bomba
triple, est controlada por las vlvulas en la estacin de control y
distribuida en uno o ms pozos. El fluido de potencia pasa a travs
de las vlvulas del cabezal del pozo y es dirigido a la bomba al
fondo del pozo. En una instalacin de bomba de pistn, este fluido de
potencia acciona el motor que a su vez acciona la bomba. El fluido
de potencia regresa a la superficie con el crudo producido y es
enviado por tubera al tanque de almacenamiento.
25
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
Figura 3 Conexiones superficiales para un sistema de Bombeo
Mecnico con Bimba Convencional.
Figura 5 Conexiones Superficiales de un Sistema de Cavidad
Progresiva (Rotatorio) Optimizacin de aparejos de Produccin Anlisis
del Sistema de Produccin de los pozos. La figura 7 muestra en
general las partes principales que componen el Sistema de Produccin
de un pozo. En este apartado analizaremos la importancia de la
Ingeniera encaminada a optimizar los accesorios que son
introducidos al pozo, y a travs de los cuales finalmente se extraen
los hidrocarburos lquidos , gases y todos sus derivados. La gran
importancia que representa la optimizacin de estos aparejos, se
debe principalmente a que es el unico medio mecnico con el cual se
cuenta para variar el comportamiento de un pozo. Los fluidos que
entran al pozo a travs del intervalo disparado o agujero
descubierto, vienen fluyendo por el medio poroso de la formacin
productora pasando a travs de la vecindad del pozo y siguen su
curso por el aparejo de produccin. Estos fluidos a su llegada a la
vecindad del pozo requieren ser levantados hasta la superficie.
Esta accin necesita la actuacin del gradientes de presin fluyendo
entre el fondo y el cabezal del pozo. Este gradiente a su vez,
consiste de la diferencia de energa potencial (presin hidrosttica)
y la cada de presin por friccin. La magnitud depende de la
profundidad del yacimiento y define el tipo de sistema de produccin
que va a ser colocado en el pozo. Esto significa que si la presin
de fondo es suficiente para levantar los fluidos
Figura 4 Conexiones superficiales para un Sistema de Varilla
Caliente.
26
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
&$%/(
%20%$
Figura 7 Componentes de un Sistema de Produccin. hasta la
superficie se considera un pozo fluyente, en caso contrario se
requiere de un sistema artificial, como puede ser el "levantamiento
mecnico", reduccin de la densidad del fluido en el pozo y por
consiguiente reduccin de la presin hidrosttica ("gas lift"). VI.
ANLISIS NODAL El anlisis nodal puede ser realizado con cualquiera
de los software que existen el mercado ( WEM, Flo System, y otros
desarrollados por otras compaas de servicio) y nos permite crear un
modelo que simula el comportamiento de produccin de pozo ajustndolo
al gasto y presin de fondo fluyendo del pozo, lo que nos lleva a
corroborar o descartar la presencia de dao total del pozo (cuando
existen curvas de variacin de presin, su interpretacin y combinacin
con el anlisis nodal resulta una herramienta muy poderosa para
obtener el dao del pozo), para ello requiere de informacin del
yacimiento, datos del pozo y de los fluidos producidos, de esta
manera es posible corroborar los datos de dao y dems parmetros del
yacimiento. El anlisis nodal es una herramienta que nos permite
simular y evaluar un sin nmero de parmetros, de nuestro inters
podemos sealar los siguientes:
6(3$5$'25
3527(&725
02725
6(1625
Figura 6 Conexiones superficial de un sistema de bombeo
electrocentrifugo
27
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
-
Determinar presencia de dao. Obtener pronsticos de produccin.
Determinar cadas de presin. Evaluar produccin simulando diferentes
cambios en el sistema. - Determinar dimetro optimo de tuberas de
produccin. - Ajustar correlaciones de flujo - Otros. A continuacin
se enlistan los datos requeridos para correr un simulador de
anlisis nodal. Datos del yacimiento Dao de la formacin Presin
promedio del yacimiento Presin de fondo fluyendo Temperatura
Permeabilidad Espesor del cuerpo productor Porosidad Radio de drene
Factor de forma (arreglo geomtrico de explotacin) Datos de
tratamientos anteriores Reporte de operacin Compresibilidad de la
formacin Litologa Saturacin de agua irreductible
Datos de los fluidos producidos - Gravedad especfica de los
fluidos producidos - Relacin de solubilidad Rsi - Presin de burbuja
VII. INGENIERA DE PRODUCCIN Y PRODUCTIVIDAD DEL POZO Los
componentes del sistema de produccin de un pozo pueden ser
agrupados dentro del Indice de productividad. El papel que juega el
diseo de produccin del pozo est encaminado a maximizar su
productividad de una manera efectiva en relacin a los costos. El
entendimiento y medicin de las variables que controlan el Indice de
Productividad (Diagnstico del Pozo) llega a ser imperativo. Como es
conocido el Indice de Productividad de un Pozo est representado por
la ecuacin:-= T NK = S S ZI U % ( S ' + V )
Datos del pozo - Estado mecnico del pozo - Intervalo productor
disparado - Densidad, penetracin y fase de disparos - Temperatura
de superficie - Datos de Produccin: - Produccin de aceite -
Produccin de agua - Relacin Gas / aceite - Historia de Produccin -
Presin en superficie - Datos del sistema artificial: - Presin de
inyeccin del gas - Gasto de inyeccin - Tipo de inyeccin: continua
intermitente - Gravedad especfica del gas - Profundidad de las
vlvulas
En esta ecuacin se describen las variables que controlan y
afectan el comportamiento de un pozo y mediante su manipulacin a
travs del diseo optimizado, el ingeniero de diseo puede realizar
diversos escenarios de produccin del pozo. La presin adimensional,
pD depende del modelo fsico que controla el comportamiento de flujo
en el pozo, esto incluye el comportamiento transitorio o de
actuacin infinita, la etapa en estado permanente (donde PD = ln
re/rw ) y otros. Para un yacimiento especfico con permeabilidad k,
espesor h, y con un fluido con factor de volumen de formacin B y
viscosidad M la nica variable de la parte derecha de la ecuacin
anterior que puede ser ajustada es el factor de dao s. este puede
ser reducido o eliminado a travs de la estimulacin matricial si es
causa de dao o de otra modo remediado si es causado por medios
mecnicos. Un efecto de dao negativo puede ser impuesto si un
fracturamiento hidrulico exitoso es creado. As la estimulacin puede
mejorar el Indice de Productividad, lo cual resulta en un
incremento de la produccin.
28
Terminacin y Mantenimiento de Pozos
En yacimientos con problemas relacionados con la cada de presin
(produccin de finos, agua o conificacin de la capa de gas) el
incrementar la productividad puede permitir disminuir la cada de
presin con atractivos gastos de produccin. El incremento en la cada
de presin (P-PWF) disminuyendo pwf es la otra opcin disponible para
que el ingeniero de diseo incremente la productividad del pozo.
Mientras el Indice de Productividad permanezca constante, la
reduccin de la presin de fondo fluyendo debe incrementar el
gradiente de presin (P-PWF) y el gasto de flujo, q,
consecuentemente. La presin de fondo puede ser disminuida
minimizando las prdidas de presin entre el fondo y los accesorios
de separacin en la superficie, o implementando o mejorando los
procedimientos en el diseo de los sistemas artificiales de
levantamiento. El mejorar la productividad del pozo mediante la
optimizacin del flujo en el sistema, desde su localizacin en el
fondo hasta los accesorios de separacin en superficie, es el papel
mas importante que desempea el ingeniero de diseo de estos sistemas
de produccin y recuperacin de hidrocarburos. En resumen, la
evaluacin y el mejoramiento del pozo son la mayor importancia del
ingeniero de diseo de estos sistemas de produccin. Para ello se
cuenta con tres herramientas principales para la evaluacin del
comportamiento del pozo: (1) medicin (algunas veces solo el
entendimiento) de las relaciones de la cada de presin contra el
gasto para las trayectorias de flujo desde el yacimiento hasta el
separador, (2) pruebas del pozo, en las cuales se evala el
potencial del yacimiento para el flujo y, a travs de las mediciones
del efecto del dao, proporcionando informacin acerca de las
restricciones de flujo en la vecindad del pozo; y (3) los registros
de produccin, por medio de los cuales se describe la distribucin
del flujo en el agujero, tanto como el diagnstico de otros
problemas relacionados con la terminacin. Fluidos utilizados
durante la Terminacin En general el uso de fluidos limpios es el de
mejorar los sistemas para optimizar la terminacin e incrementar la
produccin y prolongar la vida del pozo al evitar el dao que se
genera en la formacin productora al utilizar fluidos con slidos.
Existe una amplia variedad de fluidos lib