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Fundamentosde Ingeniera de Perforacin
Profesor: Cesar Silva Snchez
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Diseo de Perforacin dePozos
El objetivo de la perforacin es construir un pozo til: un conducto desde elyacimiento hasta la superficie, que permita su explotacin racional en formasegura y al menor costo posible .
El diseo de la perforacin de pozos es un proceso sistemtico y ordenado.
La planeacin de la perforacin de un pozo, requiere de la integracin deingeniera, segurdad, ecologa, costo mnimo y utilidad.
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Preparar Diseo Detallado de PozoEl diseo detallado de pozo incluye, pero no esta limitado a, un
estudio detallado de ingeniera y diseo de las siguientes reas delpozo:
Perfiles de presin de poros y fracturas
Perfiles de temperatura (pozos HPHT)
Diseo de la tubera de revestimiento Corrida de Tubera de Revestimiento y Accesorios Fluidos de perforacin
Hidrulica y Limpieza de Pozo
Diseo de cementacin
Trayectoria y evaluacin
Torque y arrastre Diseo de tubera de perforacin Abandono/Depletacin del Pozo Diseo de Completacin Costo y Duracin del Pozo Planificacin de Contingencia
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Preparar Diseo Detallado de PozoLa duracin del pozo es un estimado de cuanto tiempo se tomara en
perforar y completar el pozo. Los tiempos son normalmente basadosen tiempos de pozo histricos y muchas veces con tiempo decontingencia adicional para el clima.
El costo es una combinacin de los siguientes tipos de costo:
Servicios Equipo de Perforacin Perforacin Direccional Pesca Registros Elctricos Herramientas rentadas Consumibles
Lodo Cemento y Aditivos Tubera de revestimiento y tubera de produccin Cabezal de pozo y rbol de produccin Barrenas Combustible
Helicpteros Barcos de abastecimiento Transporte Base de abastecimiento
Telecomunicaciones ytecnologa de informtica
Soporte Supervisin Planificacin de pozo Gerencia de la Operadora
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Preparar Diseo Detallado de PozoRealizar el Anlisis de Riesgo
El establecimiento de riesgo realizado como parte del diseopreliminar de pozo es revisado y actualizado, segn se requiera,basado en el diseo detallado. Cualquier riesgo adicionalidentificado es registrado y resguardos apropiados son
desarrollados.
Se realizara un avalu de riesgo y se documentara cualquier altoriesgo o actividades de altas consecuencias. Tcnicas cuantitativaspodrn ser aplicadas segn sea apropiado.
El avalo final de riesgo y cualquier anlisis de contingencias esnormalmente revisado y aprobado por la alta gerencia.
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Preparar Diseo Detallado de PozoRevisin de Diseo en Grupo
El diseo detallado es normalmenteobjeto de una serie de revisiones degrupo a varios niveles, dependiendode la complejidad del pozo y tendr
que ser, invariablemente, firmado anivel de la alta gerencia.
Hoy en da se ha vuelto bastantecomn que el personal del equipode perforacin se encuentreenvuelto en algunas de estasrevisiones de grupo.
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Preparar Diseo Detallado de PozoAprobacin de Diseo
Una vez que cualquier accinevolucionada por las revisiones degrupo ha sido cerrada, el diseo
final de pozo ser aprobado yfirmado
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Preparar Diseo Detallado de PozoAprobacin de Diseo
Una vez que cualquier accinevolucionada por las revisiones degrupo ha sido cerrada, el diseo
final de pozo ser aprobado yfirmado
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Preparar Diseo Detallado de PozoPreparar Planes de Contingencia
La planificacin de contingencia, basadas en escenarios de que pasara si... es realizada paraasegurar que:
Exista suficiente material y equipo disponible Los procedimientos son desarrollados para mitigar la posibilidad de que ocurra una contingencia (un
alto numero de opciones de contingencia son desarrollados a partir del avalo de riesgo). Los procedimientos son desarrollados de forma que el personal sepa que hacer en caso de una
emergencia.
El diseo de pozo es suficientemente robusto para enfrentar repentinos cambios de planes.
Escenarios tpicos revisados de que pasara si..., son como sigue: Evento de Control de Pozos Se atasca la tubera
La tubera de revestimiento no corre hasta el fondo El ngulo es excesivo El objetivo ser fallado
La presin de poros es ms alta que la predicha Ocurren prdidas Ocurre inestabilidad del hueco La geologa no viene como fue pronosticada
El propsito de la planificacin de contingencia es la de asegurar que eventos impredecibles noresulten en una respuesta pobremente planificada, que resulte en lesiones al personal o daosambientales o al equipo.
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Preparar Diseo Detallado de PozoPreparar Avalo de Impacto Ambiental
Los avalos de impacto ambiental son, hoy en da, requeridos para lamayora de las operaciones a nivel mundial. Una vez finalizados, losavalos son sometidos a la aprobacin de cuerpos gubernamentales, locual en algunos casos podra tomar meses, especialmente si el pozo
ser perforado en un rea ambientalmente sensitivo. Esta actividad esmuchas veces realizada en paralelo a la fase de diseo detallado depozo.
Preparar Plan de Respuesta a Emergencia
Un plan de respuesta a emergencia es requerido para crear unarelacin entre la respuesta a emergencia y el plan de contingencia dederrame de petrleo de los contratistas de perforacin y las operadoras.
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Preparar Diseo Detallado de PozoPreparar Programa de Perforacin
Este documento provee, esencialmente, una gua de cmo el pozo debe ser perforado,asegurando que cualquier coaccin en el diseo de pozo sea consistente con el mismo
Un programa de pozo tpico debera contener la informacin a continuacin. La cantidadde detalles dentro de cada una de las categoras, obviamente variara dependiendo del
tipo de pozo (convencional, ERD, aguas profundas, HTHP).
1.Informacin de Pozo a. Informacin General2.Objetivos de Pozo3.Prognosis Geolgica4.Ploteo de Presin de Poros y Fracturas5.Montaje de Pozo
6. Ploteo Direccional7. Riesgos / Peligros / Problemas Potenciales8. Curva de Tiempo de Profundidad9. Configuracin de BOP
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Preparar Diseo Detallado de PozoPreparar Programa de Perforacin
2. Procedimiento de Perforacina. Movimiento de Equipo de Perforacin / Previo al Inicio de Perforacin de Pozob. Detalles de Secciones Individuales del Agujero
Objetivo Problemas Potenciales
Sumario de Datos de Correlacin
BHA Barrenas y optimizacin de la Hidrulicos
Operaciones de Perforacin / Practicas
Fluidos de Perforacin
Tubera de Revestimiento y Tubera de Produccin
Cabezal de Pozo
Procedimientos de Contingencia3. Perforacin Direccional y Programa de Evaluacin4. Programa de Registros Elctricos5. Programa de Toma de Ncleo6. Programa de Muestreo de Pozo7. Programa de Completacin
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Preparar Diseo Detallado de PozoPreparar Programa de Perforacin
3. Perforacin Direccional y Programa de Evaluacin8. Programa de Abandono/Depletacin9. Procedimientos de Emergencia
a. Climab. Control de Pozoc. Otros
10. Anexosa. Evaluacin del Fondo Marinob. Mapas Estructurales
c. Registros de Barrenad. Data de Correlacine. Registros de Correlacinf. Programa de Fluidos de Pozo
g. Programa de Cementoh. Proveedores de Servicio y Detalles de Contactoi. Avalo de Peligros y Riesgos
11. Referencias y Dibujosa. Literatura Tcnicab. b. Especificaciones de Equipoc. c. BOP y Cabezal de Pozo
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Preparar Diseo Detallado de PozoPerforar el Pozo en Papel
Un ejercicio de perforar el pozo en papel es normalmente realizadoantes de iniciar el pozo. Ambos, personal de oficina y de locasin de laoperadora, del contratista de perforacin y de los proveedores deservicios adicionales, asisten. El ejercicio tiene tres objetivos
principales.
1. Una prueba en seco del pozo con la finalidad de identificar cualquierproblema antes de tiempo.2. Explicar por que el pozo es perforado de la manera en que se va a
hacer.3. Obtener ideas del personal de la locasin del equipo de perforacin,sobre mejoras de desempeo que se podran realizar.
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Preparar Diseo Detallado de Pozo
Ejecutar el Programa de Pozo Preparar Programa de Perforacin
A medida que el pozo es perforado, el progreso es monitoreado y reportado, a menudocontra la curva de tiempo de profundidad o otras medidas de desempeo, como porejemplo por cada pozo, porcentaje de tiempo improductivo, etc.
El progreso tambin es monitoreado contra los parmetros del diseo de pozo y, en casode ser requerido, se realizara verificacin de diseo adicional. Por ejemplo, si unaformacin tiene mayor profundidad a la pronosticada o si una prueba de goteo es masbaja de lo anticipado.
A pesar de que la mayora de estas variaciones deberan haber sido tratadas en el plande contingencia, aun es necesario completar un diseo estructural y verificar que cumpla
los variados criterios de aceptacin expuestos por la base del diseo, las polticasinternas de las compaas operadoras y cualquier legislacin gubernamental.
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Preparar Diseo Detallado de Pozo
Analizar y Mejorar el Desempeo
A medida que el pozo es perforado el desempeo es analizado y sonrealizadas recomendaciones de mejora de desempeo.
Esto normalmente se realiza continuamente.
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Diseo de Perforacin de Pozos
Las etapas a seguir durante el diseo de pozos estan bienidentificadas y son las siguientes:
-Recopilacin de la informacin disponible.
-Prediccin de presin de formacin y fractura.-Determinacin de la profundidad de asentamiento de las tuberas derevestimiento.-Seleccin de la geometra y trayectoria del pozo.-Programa de fluidos de perforacin.-Programa de barrenas.
-Diseo de tuberas de revestimiento y Programa de cementacin.-Diseo de las sartas de perforacin.-Programa hidrulico.-Seleccin del equipo de perforacin.-Tiempos estimados de perforacin.-Costos de la perforacin.
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Diseo de Perforacin de PozosRecopilacin de la informacin
Coordenadas del conductor y objetivo
Para perforar un pozo, se requiere de uno o ms puntospara ubicar la trayectoria que debe seguir un pozo.
Una coordenada nos indicar la posicin desde la cul seinicia la perforacin y otra que nos indicar el punto en elque se localiza el objetivo de- finiendo as si el pozo servertical o direccional. Sin embargo, es posible que un pozosea perforado para alcanzar ms de un objetivo.
Una forma de posicionar exactamente un punto en la tierraes mediante el uso de las coordenadas U.T.M. (UniversalTransversal de Mercator) que son univer-ales y estnreferidas a cierta proyeccin cnica de la tierra.
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Diseo de Perforacin de Pozos
Profundidad total programada
Es la profundidad vertical a la que se encuentra el objetivo,pero cuando un pozo no es perforado en forma vertical,entonces existe una profundidad llamada profundidaddesarrollada total que es mayor a la profundidad verticaltotal.
De acuerdo a la profundidad vertical alcanzada, los pozospueden clasificarse de la siguiente manera:
Someros.-ProfundosUltraprofundos
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Diseo de Perforacin de PozosDimetro de la tubera
El diseo de un pozo se realiza a partir de la tubera deexplotacin, (de abajo hacia arriba).
La tubera de revestimiento es una parte esencial de la
perforacin y terminacin del pozo. Consiste de tramosde tubera de acero ya sean roscados, para formar unconducto desde la profundidad deseada hasta lasuperficie.
Los diseos ms comnes contemplan las siguientes
tuberas de revestimiento:
1- Tubera de revestimiento conductora2.- Tubera de revestimiento superficial3.- Tubera de revestimiento intermedia4.-Tubera de revestimiento de explotacin
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Diseo de Perforacin de PozosDimetro de la tubera de explotacin
Esta ltima tubera est diseada para soportar lamxima presin del fondo de la formacinproductora y debe evaluarse para que tambinresista las presiones que se manejarn en caso
que el pozo se fracture para aumentar suproductividad.
El dimetro de la tubera de explotacin est enfuncin de los requerimientos, expectativas, ycaractersticas del yacimiento primordialmente l y
problemtica esperada, verificando los esfuerzosa que estar sometida; es decir debe disearse deacuerdo a los requerimientos de produccin,estimulacin y reparacin del pozo.
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Diseo de Perforacin de PozosCOLUMNA GEOLGICA ESPERADA
La columna litolgica consiste en una secuencia al-ternada de rocas sedimentarias. Con el estudiossmico, y los datos geolgicos obtenidos de los po-zos vecinos perforados, se correlaciona y obtiene lacolumna geolgica que se espera atravesar en la in-
tervencin del pozo a perforar.
El conocimiento de estas formaciones geolgicaspermite determinar la existencia de formaciones conpresiones anormales (presiones del fluido anor-malmente altas o bajas) que complican severamentelas operaciones cuando son atravesadas durante la
perforacin.
El conocimiento de las presiones en un rea deter-minada ayuda a prevenir problemas.
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Diseo de Perforacin de PozosCOLUMNA GEOLGICA
ESPERADA
Casi todas las reas queactualmente producenhidrocarburos, se hallan en laplanicie costera y en la plaformacontinental del Golfo de Mxico,sobre una franja que se extiendedesde la forntera de EstadosUnidos, hasta la margen occidentalde la pennsula de Yucatn y delfrente de la Sierra Madre Orientalhasta la plataforma continiental delGolfo de Mxico.
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Diseo de Perforacin de PozosPROGRAMA DE TOMA DE
INFORMACIN
Desde la planeacin del pozo, se incluye unprograma para la toma de informacin queconsiste en determinar los intervalos o
profundidades en los que se correnregistros, se cortan ncleos o se efectaalguna prueba de produccin.
Registros
Generalmente el uso de esta palabra estdirectamente relacionada con los registrosde tipo geofsico.
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Diseo de Perforacin de PozosPROGRAMA DE TOMA DE
INFORMACIN
Registros
SP: Registro de potencial espontneo.
DIL: Registro doble induccin.DLL: Registro doble laterolog.RG: Registro de rayos Gamma.BHC: Registro snico compensado.CNL: Registro neutrnico compensado.FDC: Registro de densidad compensado.LDT: Registro de litodensidad.
HDT: Registro de echados de la formacin.DR-CAL: Registro de desviacin y calibre del agujero.CBL: Registro de cementacin.
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Diseo de Perforacin de PozosPROGRAMA DE TOMA DE
INFORMACINNcleosLas operaciones de corte de ncleos proporcionan muestrasintactas de formacin.
Una de las ventajas geolgicas de los ncleos sobre losrecortes es que se pueden identificar estructuras diagenticas
y sedimentarias a gran escala.
Es el nico mtodo para realizar mediciones directas de laspropiedades de la roca y de los fluidos conte- nidos en ella.
A partir del anlisis de los ncleos, se tiene un conjunto dedatos muy valiosos como:
LitologaPorosidadPermeabilidadSaturacin de aceite, gas y aguaInterfaces Aceite-Agua, Gas-AceiteRumbo y echado de las capas
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Diseo de Perforacin de PozosPROGRAMA DE TOMA DE
INFORMACIN
Ncleos
As mismo, se busca obtener informacin geolgicaadicional como:
LitologaTexturaEdadDepositacinPlanos de fractura
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Diseo de Perforacin de Pozos
PROGRAMA DE TOMA DEINFORMACIN
Tipos de ncleos
Existen dos mtodos para cortar ncleos:
Ncleo de fondoNcleos laterales ( pared del pozo)
La seleccin del mtodo depende de varios factores,entre ellos:
Profundidad del pozoCondiciones del agujeroCosto de la operacinPorcentaje de recuperacin
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Diseo de Perforacin de Pozos
PROGRAMA DE TOMA DE INFORMACINTipos de ncleos
Las operaciones de fondo permiten la obtencin de diferentes tipos de ncleos:
Ncleos convencionales
Ncleos encamisados S se desea cortar un ncleo en formaciones pobrementeconsolidadas utilizando la tcnica convencional, la recuperacin es inferior al 10% de lalongitud cortada.
Ncleos orientados se pueden identificar estructuras diagenticas y sedimentarias a granescala. El echado de los estratos, las fracturas y otras estructuras sedimentarias odiagenticas
Ncleos presurizados se presuriza el barril por medios mecnicos en la parte superior einferior de la herramienta. manteniendo las condiciones originales. Para compensar loscambios de presin, se tiene una cmara de N2 a presin regulada. Una vez en lasuperficie, el ncleo se congela por medio de hielo seco o nitrgeno lquido durante 12horas. La desventaja es el costo.
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Diseo de Perforacin de Pozos
PROGRAMA DE TOMA DE INFORMACIN
Ncleos de pared
Esta tcnica se utiliza para recuperar pequeas muestras de las formaciones ya perforadasa una profundidad predeterminada.
La pistola se baja con cable y se disparan las cmaras de recuperacin.
Cada herramienta puede recuperar un promedio de 30 muestras a diferentesprofundidades y paredes de agujero.
Esta tcnica se aplica una vez analizados los registros.
El costo es bastante inferior.
Las mediciones realizadas a los ncleos de fondo, tambin pueden efectuarse a lasmuestras de pared.
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Diseo de Perforacin de PozosPROGRAMA DE TOMA DE
INFORMACIN
Sin embargo, existe otro tipo de registrollamado "Registro contnuo de parmetrosde perforacin", que es un monitoreo,
metro a metro, de las condiciones deperforacin.
Este registro puede efectuarse en un slointervalo o bien en todo el pozo e incluyela siguiente informacin:
Velocidad de perforacin.. Exponente "d" y "dc" Costo por metro perforado. Peso sobre barrena
Velocidad de rotaria, R.P.M. Horas de rotacin.. Torsin Densidad y emperatura de entrada ysalida del fluido.
Contenido de cloruros en el fluido ala entrada y salida. Deteccin de H2S y CO2. Presin de bombeo. Contenido de gas en el lodo. Gas de conexin.
Litologa. Emboladas de la bomba. Niveles en presas. Densidad equivalente de circulacin. Volumen de llenado.
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Diseo de Perforacin de PozosRECOPILACIN Y ANLISIS DE LA INFORMACIN DE
POZOS DE CORRELACIN
Uno de los aspectos ms importantes en el proceso deldiseo de la perforacin de un pozo es el de determinar las
caractersticas tcnicas (formaciones a perforar,estabilidad, etc) y problemas que se podran encontrardurante la perforacin del mismo.
Esto se puede realizar mediante el anlisis de lainformacin generada en el campo.
De la calidad y cantidad de informacin disponibledepender la calidad del proyecto a realizar
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Diseo de Perforacin de PozosRECOPILACIN Y ANLISIS DE LA INFORMACIN DE
POZOS DE CORRELACIN
Uno de los aspectos ms importantes en el proceso deldiseo de la perforacin de un pozo es el de determinar las
caractersticas tcnicas (formaciones a perforar,estabilidad, etc) y problemas que se podran encontrardurante la perforacin del mismo.
Esto se puede realizar mediante el anlisis de lainformacin generada en el campo.
De la calidad y cantidad de informacin disponibledepender la calidad del proyecto a realizar
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Diseo de Perforacin de PozosRECOPILACIN Y ANLISIS DE LA INFORMACIN DE
POZOS DE CORRELACIN
Pozos exploratorios.-
La informacin disponible para el diseo de la perforacin en pozos exploratorios se limitaa estudios geolgicos y geofsicos realizados en el campo prospecto.
El conocimiento geolgico del rea le permitir:-Determinar la geologa del pozo a perforar.-Identificar anomalas geolgicas que pueden encontrarse durante la perforacin.
El empleo de la informacin geofsica, en particular informacin sismolgica permite :
determinar la litologa a perforar,presiones de formacin y fractura,propiedades mecnicas de las formaciones yechados de las formaciones.
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Diseo de Perforacin de PozosRECOPILACIN Y ANLISIS DE LA INFORMACIN DE
POZOS DE CORRELACIN
Pozos de desarrollo.- Se contar con la informacin generada durante la perforacin depozos perforados anteriormente en el mismo campo.
Registros geofsicos
La existencia de ciertos registros geofsicos nos ayuda para predecir lo que se espera enel pozo a disear. Por ejemplo, los registros de resistividad y/o de porosidad nospermiten efectuar una prediccin adecuada de las presiones de formacin y para poderrealizar el diseo del pozo a perforar.
De la cuantificacin correcta de estas presiones depender la profundidad deasentamiento de tuberas de revestimiento, programas de densidades del fluido deperforacin, diseo de lechadas de cemento y diseo de tuberas de revestimiento; esdecir el diseo total del pozo.
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Fundamentos y Procesosen las Operaciones e Ingeniera
de Perforacin
Fases comunes en pozos profundos
Proceso de: Perforacin
Circulacin Viajes
Revestimiento
Cementacin
Registros Completacin (Caoneo)
Problemas especiales
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Fases comunesen Pozos Profundos
Fase Hoyo()
I
II
III
IV
V
VI
36
26
17 1/2
12 1/4
8 1/2
5 7/8
Piloto
Conductor
Superficial
Intermedio
Productor
p/Camisa
Tipo de Hoyo
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Proceso de Perforacin
Descripcin del proceso
Etapas del proceso
Seleccin de la mecha
Evaluacin inicial
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DISEO DE SARTAS
DE PERFORACION
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CONTENIDO
SARTA DE PERFORACION
MECANISMO DE FALLAS DE LAS SARTAS DE PERFORACION
BHA (BOTTON HOLE ASSEMBLY)
COMPONENTES DE LA SARTA DE PERFORACION
GUIA PARA LA SELECCION DE LA CONEXIONES DE LOS DRILL COLLAR
BSR
TRANSICION ENTRE COMPONENTES DE LA SARTA DE PERFORACION
ANALISIS DE LA SARTAS DE PERFORACION
METODOLOGIA PARA EL DISEO DE SARTAS DE PERFORACION
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Etapas del Proceso
Perforar la longitud del cuadrante.Sacar el cuadrante.Repasar el tramo perforado.
Levantar el cuadrante y desenroscarlopara aadir un nuevo tubo.
Llevar el cuadrante alhoyo ratn.Levantar el tubo y enroscarlo en lasarta de perforacin.Meter el tubo.Bajar el cuadrante e iniciar nuevo ciclo.
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Seleccin de la Mecha
Seleccin inicial.
Factor de Perforabilidad.
Costo por pie.
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Seleccin Inicial
Barrenas con dientes o insertos largos. Dientes en forma de cincel. Barrenas que responda ms a la rotacin que alpeso.
Semidura o dura
Abrasiva
Suave o blanda
Barrenas con dientes de insertos ms pequeos. Configuracin de dientes o insertos. Barrenas con poca descentralizacin. Barrenas que respondan ms al peso que a la rotacin.
Barrenas con proteccin de calibre.
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Factor de Perforabilidad
Ecuacin:
Donde:
K : Factor de perforabilidadROP : Tasa de penetracin de la barrena, m/hr.W : Peso de la barrena por pulgadas de dimetro
del ajugero, lbs/pulg.R pm: Revoluciones de la mesa rotatoria, ( l/min)
K =F
ROP
W x R pm
F
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Costo por Pie
Ecuacin:
Donde:
Cp : Costo de perforacin por pie, Bs. / pie.Cm : Costo de la barrena, Bs.Ce : Costo de operacin fijo del equipo de perforacin,
Bs./hr.
Tv : Tiempo de viaje, hrs.Tp : Tiempo perforando, hrs.Pp: Pies perforados por la barrena, pies
C =P
Cm + Ce (Tv + Tp)
Pp
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Costo por Pie
RepresentacinGrfica
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Mecanismo de Corte
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Longitud deLos DC
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Proceso de Circulacin
Tipos
Ciclo del fluido
Funciones
Seleccin
Fluido de Perforacin
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Proceso de Circulacin
Fluido dePerforacin
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Proceso de Viaje
Procedimiento operacionalPresiones de surgencia
Presiones de succin
Llenado correcto del hoyo
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Presin HidrostticaEs la presin ejercida por una columna de fluido.Ph= 0.052 * Densidad de lodo (lpg) * Profundidad (pie) LpgPh= 0.069 * Densidad de lodo (lpc) * Profundidad (pie) Lpc
DEFINICIONES BSICAS
HD D D
La presin hidrosttica es independiente de la forma del recipiente
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Presin de CirculacinEs la presin necesaria para vencer la friccin entre el fluido de
perforacin y cualquier superficie con la cual est en contactodurante su movimiento en la tubera, en la mecha y en el espacioanular.
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Presin de SobrecargaEs la presin ejercida por el peso combinado de la matriz de la
roca y los fluidos contenidos en los espacios porosos de la misma( agua, hidrocarburos, etc.), sobre una formacin en particular
espacio
p
FuerzaDe sobrecarga
EsfuerzoDe la matriz
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Presin de Fractura:Es la presin necesaria para inyectar fluido a un yacimiento,fracturndolo.
Para que ocurra la fractura es necesario que la presin ejercida
sobre la formacin sea mayor que la suma de la presin de poros
mas la componente horizontal de la presin de sobrecarga.
Se puede tambin determinar mediante la prueba de integridad
de presin
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Presin de Formacin:Tambin conocida como presin de poro o presin de yacimiento, es
la presin ejercida por los fluidos confinados dentro de los poros deuna formacinSe pueden clasificar de acuerdo a su valor de gradiente de presin,en normales, subnormales y anormales
SUBNORMAL ANORMALNORMAL
0.433Gradiente de presin
del agua dulce
0.466Gradiente de presin
del agua salada
Las formaciones con presin subnormal, corresponden a yacimientos naturalmenteFracturados o formaciones agotadas
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Formaciones de Presin Anormal:
Son presiones de formacin con valores mayores a 0.465 lpc/pie.Generalmente estos valores de gradiente corresponden ayacimientos aislados o entrampados.
Origen:* Compactacin anormal de sedimentos
Mecanismos que provocan presiones anormales:Efectos de compactacin, diageneticos, de densidad diferencial y de
migracin de fluidos
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Formaciones de Presin Anormal:
Como se detectan ?
Antes, durante o despus de la perforacin
Registro Ssmico
Perfil de velocidadesde reflexin de las ondas
Interpretacin de datos. Velocidad de penetracin. Exponente d
. Cambio de las prop. del lodo
. Temperatura del lodo
. Anlisis de muestras
. Densidad de lutita
Registro elctricos
. Resistividad
. Snico
. Conductividad
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Formaciones de Presin Anormal:
Exponente d :
D = log (R/N) / log (12W/106 D)Donde:
R = Tasa de penetracin
N = Revoluciones por minuto de la mesaW = Peso sobre la mecha
D = Diametro de la mecha
60 = factor de conversion de rpm a rph
106 = factor de escala
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Gradiente de Fractura:Variacin del valor de la presin de fractura por unidad deprofundidad del hoyo
Gradiente de Presin de Sobrecarga :Variacin del valor de la presin de sobrecarga por unidad deprofundidad del hoyo
Gradiente de PresinEs la variacin de la presin por unidad de profundidad y viene dadoen psi/pie. GP = 0.052 * Dlodo (lbs/gal).
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Sobrebalance:Es la diferencia que debe existir entre la presin hidrosttica de
una columna de fluido y la presin del yacimiento a la misma
profundidad.
Relacin entre presiones:
Ph < PfLa presin hidrosttica siempre debe ser menor que la presin defractura para evitar perdidas de circulacin
Ph > PyLa presin hidrosttica siempre debe ser mayor que la presin deyacimiento (presin de formacin), para evitar el flujo de fluidosdesde el yacimiento hacia el hoyo
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MANIFESTACIONSe puede definir como el flujo
de fluidos desde la formacin
hacia el pozo, ocasionado por
un desbalance entre la
presin hidrosttica de la
columna de lodo y la presin
del yacimiento (Ph>Py).
AT
AC
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Reventn o descontrol
Es uno de los riesgos ms temidosy potencialmente el ms costosode los que puede suceder durantela perforacin. Puede generarselentamente mediante
manifestaciones leves o severas, oun drstico y violento desequilibrioentre la presin de formacin y laque ejerce la columna de lodo, locual permite que los fluidos de la
perforacin irrumpan velozmentehacia el pozo y lleguen a lasuperficie sin que el personal deltaladro tenga tiempo para controlarel flujo.
AT
AC
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Causas
que pueden originar
una manifestacin
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*Llenado inadecuado del hoyo
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*Densidad insuficiente del lodo
DENSIDAD INADECUADA
Ph < Py
Invasin de fluidosal pozo
Ph >> Py
. Exceder gradiente de fractura
. Pega diferencial
. Reduccin de la tasa de penetracin
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*Suabeo (succin achique)
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*Perdida de circulacin
TIPOS
INDUCIDA
NATURALYacimientos fracturados
Yacimientos agotados
Densidades de lodoinadecuadas
Efecto pistn
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*Lodo cortado por gas:
Lodo
GASDisminucin de Hidrosttica
Gas de viaje Gas de Conexin
Lutitas Presurizadas
Arenas productoras
Reduccin de la densidad
Arremetida
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*Perforacin de formaciones con Presiones Anormales
Punto dePresin normal
Punto dePresin anormal
1 2
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Indicadores de una manifestacin
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PERFORANDO:
* Aumento de flujo en la lnea de retorno
* Aumento de volumen en las presas
* Aumento de la velocidad de penetracin
* Incremento de las unidades de gas
* Lodo contaminado con agua salada
* Disminucin de presin de circulacin y aumento de
las emboladas de la bomba
* Pozo fluye con las bombas paradas
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* El pozo no toma volumen de lodo adecuado
DURANTE UN VIAJE :
Tanque de viaje
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Procedimientos de cierre del pozo
TIPOS
PERFORANDODURANTE UN VIAJE
SUAVE
DURO
OPERACIONES DE REHABILITACIONY REPARACION DE POZOS
PERFORANDO
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PERFORANDO
Perforando
Parar Mesa Rotaria y LevantarCuadrante
Parar Bombas
Flujo con lasbombasapagadas
Verificar Alineacin del Pozo
Abrir HCR, cerrar la Vlvulaesfrica y el estrangulador
Anotar Presiones y volumen deganancia en los tanques
Seleccionar mtodo de control
Activar Rotaria
Encender Bombas yBajar Cuadrante
Tomar Accin
Analizar Causa Indicador
Si
No
Si
No Indicadores deArremetidas
DURANTE UN VIAJE
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Viaje
Poner ultimo tuboa tiro de cua
Retirar elevador
Cerrar vlvula de seguridad
Abrir HCR, cerrar la VlvulaEsfrica y el Estrangulador
Conectar Cuadrante
Abrir valvula de seguridad
Instalar Inside Preventer
Si
No Indicadores de
Arremetidas
Instalar vlvula de seguridaddel cuadrante abierta
Flujo?
Si
Leer presiones de cierrey ganancia en los tanques
Seleccionar mtodocontrol
No
Abrir vlvula de seguridad
Bajar sarta por parejas
Flujo?Si No Fondo
?Si
No
Circular
DURANTE UN VIAJE
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Prueba de Integridad de Presin
Procedimiento operacional que permite, una vez
realizada, evitar problemas de perdida de
circulacin por fractura de la formacin , alutilizarse altas densidades de lodos.
Tambin es necesario conocer la presin defractura para determinar la Mxima Presin Anular
Permisible en la Superficie (MPAPS)
Prueba de Integridad de Presin
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Prueba de Integridad de Presin
Preparativos para realizar la P.I.P:
1. Realizar la prueba de presin al revestidor
Presin de Bomba
P b d I id d d P i
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Prueba de Integridad de Presin
Preparativos para realizar la P.I.P:
2. Perforar cople flotador, cemento y zapata
P b d I t id d d P i
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Prueba de Integridad de Presin
Preparativos para realizar la P.I.P:
3. Perforar 10mts de agujero nuevo debajo de la zapatay circular hasta obtener retornos limpios
Prueba de Integridad de Presin
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Prueba de Integridad de Presin
Preparativos para realizar la P.I.P:
4. Levantar la tubera hasta que la barrena quede encimade la zapata y luego cerrar el prereventn anular
Presin de Bomba
Prueba de Integridad de Presin
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Prueba de Integridad de PresinRealizacin de la P.I.P:
Etapa A: Se bombea lentamente al pozo a una tasa pre-seleccionada de lodo de
a barriles por minuto. Al comienza del bombeo el sistema se
compensara. Luego se observara un aumento constante de presin por
cada volumen de lodo bombeado
Etapa B: Se procede a construir una grafica donde se registren los de
aumentos de presin con el volumen bombeado acumulado
Etapa C: Cuando los puntos graficados comienzan a apartarse de la recta,
se ha encontrado el limite de la prueba de integridad. En estepunto la formacin ha comenzado a ceder y se nota menos incremento
de presin correspondiente a un volumen constante
Etapa D: Se detiene la bomba y se observa el pozo por un tiempo prudencial
Prueba de Integridad de Presin
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A
B
LIMITE ANTICIPADODE LA PRUEBA
C BOMBAS PARADAS
D
FIN DE LA PRUEBA
DLE= Peso del lodo en el hoyo + Limite PIP/ 0.052 * Prof. Zapata
Se bombea lentamente al pozo a una tasa pre-seleccionada de lodo de a barriles
por minuto. Al comienza del bombeo el sistema se compensara. Luego se observara un
aumento constante de presin por cada volumen de lodo bombeado
A Se procede a construir una grafica donde se registren los de aumentos de
presin con el volumen bombeado acumuladoBC
Cuando los puntos graficados comienzan a apartarse de la recta, se haencontrado el limite de la prueba de integridad. En este punto la formacinha comenzado a ceder y se nota menos incremento de presin
correspondiente a un volumen constante
Se detiene la bomba y se observa el pozo por un tiempo prudencialD
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CCuando los puntos graficados comienzan a apartarse de la recta, se haencontrado el limite de la prueba de integridad. En este punto la formacinha comenzado a ceder y se nota menos incremento de presin
correspondiente a un volumen constante
Se detiene la bomba y se observa el pozo por un tiempo prudencialD
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Hoja de calculo para el control de arremetidas
Informacin que se debe pre-registrar:
.- Mxima Presin Anular Permitida en Superficie ( MPAPS )MPAPS = Pf Ph zapata
MPAPS = 0.052 * ( DEL D lodo ) * H zapata (LPPC)
.- Presin de la bomba a velocidades reducidas
.- Capacidad de mezcla de Barita en el taladro
.- Capacidades internas de la sarta como del anular
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Hoja de calculo para el control de arremetidas
Calculo de los parmetros :
Dc = Do + PCT/ 0.052 * PVVPVV: Prof. Vertical verdadera
.- Presin de Cierre de Tubera (PCT) y en revestidor (PCR)
.- Ganancia en los tanques
.- Densidad del lodo para controlar
.- Cantidad de material densificante requerido
Sx = 1470 (Dc-Do) / 35.5 - DcSc = numero de sacos de Barita / 100 Bls lodo
Dc = densidad de control (lpg)Do = densidad original (lpg)
35.5 = densidad de la Barita (lpg)
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Hoja de calculo para el control de arremetidas
Calculo de los parmetros :
.- Velocidad reducida
.- Presin inicial de circulacin
.- Tiempo recorrido por el lodo desde superficie a la mecha
PIC = PCT + PRBPRB = Presin reducida de bombeo
tsup-mecha = Emb. sup-mechaEmb sup - mecha = numero de emboladas sup-mecha
tb = tasa de bombeo (Emb/min)
Hoja de calculo para el control de arremetidas
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Hoja de calculo para el control de arremetidas
Calculo de los parmetros :
.- Tiempo de bombeo y volumen para que el tope del influjollegue a la zapata del revestidor
.- Tiempo desde la zapata hasta el estrangulador o superficie
t1 = V m-z/ tasa de bombeo (bls/min)V m-z = volumen desde la mecha hasta la zapata (bls)
t2 = V z e / tasa de bombeo (bls/min)V z - e = volumen desde la zapata hasta el estrangulador (bls)
.- Tiempo total de bombeo
Ttb = tb + t1 + t2
Hoja de calculo para el control de arremetidas
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Hoja de calculo para el control de arremetidas
Calculo de los parmetros :
.- Gradiente y altura del influjo
h inf = ganancia / Capacidad
G inf = Go * (PCR - PCT) / h infG inf : Gradiente de influjo (lppc)
Go : Gradiente de lodo original (lppc)h inf:Altura del influjo (pies)Cap : Capacidad anular donde se encuentra el influjo (bls/pie)
.- Presin final de circulacinPFC = PRB * Dc / Do
Dc = Densidad del lodo de control (lpg)Do = Densidad del lodo original (lpg)
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Mtodos de Control de Arremetidas
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Mtodos de Control de Arremetidas
Convencionales:
.- Mtodo del Perforador
.- Mtodo del Ingeniero
.- Mtodo Concurrente
No -convencionales:
M d d l P f d
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Mtodo del Perforador:
Se realiza en dos ciclos de circulacin:
La primera circulacin desplaza el fluido infiltrado ylo conduce por el espacio anular hacia la superficie.
Esta circulacin se efecta empleando el mismo lodode perforacin utilizado cuando surgi la arremetida
La segunda circulacin consiste en hacer circular
lodo mas denso para contener la presin de laformacin, reemplazando al fluido existente en elpozo
Mtodo del Perforador:
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Mtodo del Perforador:
Como realizar la primera circulacin:
Paso Accin Como Hacerlo
1 Iniciar la circulacin Abriendo el estrangulador yponiendo en operacin la bomba ala velocidad de circulacin anterior,
mantenindola constante
2 Mantener constante velocidad debombeo
3 Mantener constante la presin dela tubera de revestimiento
Utilizando el estrangulador de latubera de revestimiento
Mtodo del Perforador:
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Como realizar la primera circulacin:Paso Accin Como Hacerlo
4 Mantener constante la presin dela sarta de perforacin en un delos siguientes valores:
. En el valor obtenido al sumarla presin de tubera a la presinde circulacin ( a la presin debombeo previamente elegida)
. En el valor observado cuandola bomba alcanza una velocidadconstante,seleccionada mientrasse mantiene constante la presinde la tubera de revestimiento
Modificando la apertura delestrangulador de la tubera derevestimiento
Mtodo del Perforador:
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Mtodo del Perforador:
Como realizar la primera circulacin:Paso Accin Como Hacerlo
5 Si no ha salido todo el gas, repetirel procedimiento desde el paso 2
6 Detener la circulacin Deteniendo la bomba y cerrando elpozo
Mtodo del Perforador:
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Mtodo del Perforador:
Como realizar la segunda circulacin:Paso Accin Como Hacerlo
1 Preparar lodo a la densidadrequerida
La presin de cierre de la sarta seutiliza para calcular el aumento dela densidad del lodo necesaria para
equilibrar la presin de la formacin
2 Bombear constantemente a lamisma velocidad utilizada duranteel primer ciclo de circulacin
3 Mantener constante la presin dela tubera de revestimiento en elvalor de la ultima presion de cierreobservada
La velocidad de la bomba dependede la velocidad con que se mezclela Barita, para mantener la
densidad deseada
Mtodo del Perforador:
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Como realizar la segunda circulacin:
Paso Accin Como Hacerlo
4 Trasladar el control de la presinde la operacin a la sarta deperforacin, empleando el valor depresin observado en la sarta
cuando se lleno
Regulando el estranguladormientras el espacio anular se llenacon nuevo lodo
5 Parar la circulacin
6 Observar que las presiones en lasarta y en la tubera derevestimiento sean cero
7 Si las presiones no son cero,repetir desde el paso 1
8 Cerrar el pozo
Mtodo del Perforador :
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Ejemplo del mtodo del perforador:
Presin de cierre en la tubera de perforacin (PCT) : 260 lpc
Presin de cierre del Revestidor (PCR) : 400 lpc
Presin reducida de circulacin : 1000 lpc
Presin Hidrosttica : 6500 lpc
Lodo utilizado : 12 lpgAltura de la columna : 10000 pies
Tubera260
Revestidor400
10000 pies
6500 Presin de formacin
Lodo12 lpg
PRIMERA CIRCULACION
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Tubera1260
Revestidor400
6500 Presin deformacin
Lodo12 lpg
I
La suma de la presin de cierre de lasarta de perforacin mas la presinhidrosttica equilibra la presin deformacin
II
La circulacin del lodo hace que el gasse desplace hacia arriba por el espacioanular.La presin en la tubera derevestimiento aumenta y la presin dela sarta de perforacin se mantieneconstante ajustando el estrangulador
III
Cuando el gas alcanza la superficie selogra la mxima presin en elrevestidor
Tubera1260
Revestidor900
Lodo12 lpg
6500 Presin deformacin
Tubera1260
Revestidor
1500
Lodo12 lpg
6500 Presin deformacin
SEGUNDA CIRCULACION
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IVInicialmente se observa la misma presin en la
sarta de perforacin que se utiliz en la
primera circulacin ( 1260 1ppc).
Ntese que la presin de circulacin en la
sarta de perforacin equivale a la presin de
circulacin reducida (1000 1ppc) mas la PCR
(260 1ppc), mientras se hace funcionar la
bomba a 35 RPM.
V
La presin de circulacin disminuye a 1040 lpcporque la sarta se llena con un lodo
densificado.
Mientras se efecta la circulacin la presin en
la tubera de revestimiento se mantiene a 260
lpc
VIEl control de la presin es trasladado de la
tubera de revestimiento a la sarta de
perforacin y se mantiene en 1040 lpc durante
el llenado del espacio anular
Cuando el lodo de control llega a la superficie,
la presin en la tubera de revestimiento es
cero el impiderreventon puede ser abierto
Tubera1260
Revestidor260
6500 Presin deformacin
Lodo12.5 lpg
Tubera1040
Revestidor260
6500 Presin deformacin
Lodo12.5 lpg
Tubera1040
Revestidor
0
6500 Presin deformacin
Lodo12.5 lpg
Mtodo del Ingeniero
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Mtodo del Ingeniero :
Llamado tambin mtodo de esperar y pesar, es unavariante del mtodo del perforador y esta basado en elcaso de que se pueda preparar el nuevo fluido con ladensidad requerida en corto tiempo mientras se mantieneel pozo cerrado. No se da inicio a la circulacin hasta quese densifique el lodo en los tanques
Este mtodo realiza una nica circulacin, para introducirel lodo de mayor densidad y eliminar el influjo de gas,petrleo o agua salada
En que consiste el Mtodo del Ingeniero :
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En que consiste el Mtodo del Ingeniero :
Etapa Descripcin
1 Antes de comenzar la circulacin se mezcla en los tanques de succin elvolumen de lodo requerido para el control de la presin del pozo
2 Se hace funcionar la bomba a la tasa reducida de control de circulacin hasta
que la bomba alcance la velocidad reducida seleccionada3 Se mantiene constante la presin de la tubera de revestimiento a su valor de
cierre, mediante ajustes del estrangulador
4 Una vez que la bomba alcanza la velocidad constante elegida, se lee la presininicial de circulacin en el indicador de presin de la sarta
5 A medida que se bombea lodo densificado por la sarta, la presin de circulacininicial disminuyeEsta disminucin es equivalente a la presin de cierre de la sarta de perforacinmenos el aumento de presin de friccin ocasionado por el lodo mas denso amedida que es bombeado hacia debajo de la sarta
En que consiste el Mtodo del Ingeniero :
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En que consiste el Mtodo del Ingeniero :
Etapa Descripcin
6 Una vez que el lodo de control llega a la mecha, la presion de circulacion semantiene constante hasta que el fluido de perforacin es bombeado fuera delpozo
7 La presin en la tubera de revestimiento aumenta hasta que el influjo llega a lasuperficie, luego disminuye a cero cuando el espacio anular se llena con el fluidodensificado
Mt d C t
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Mtodo Concurrente :
Tambin conocido como Mtodo de Densificar poretapas, consiste en comenzar de inmediato la circulacinajustando gradualmente la densidad del lodo de acuerdoa un programa determinado
En este mtodo es necesario calcular los ciclos debombeo requeridos para circular el lodo hasta el fondo dela sarta de perforacin para los incrementos de densidaddel lodo seleccionado
Profundidad de Asentamiento
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Profundidad de Asentamiento
Proceso de Revestir
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Proceso de Revestir
1. Tipos derevestidores
Presionesanormales, etc.
Proceso de Revestir
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Proceso de Revestir
Tubo conductor:
Puede ser hincado o seperfora
Se cementa.
Su objetivo es:
Aislar acuferos superficiales
Tener un medio para lacirculacin del fluido deperforacin
Presionesanormales, etc.
Proceso de Revestir
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Proceso de Revestir
Tubera superficial:
Tiene como objetivo, aislar
acuferos superficiales einstalar conexionessuperficiales de control.
Presionesanormales, etc.
Proceso de Revestir
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Proceso de Revestir
Tubera intermedia 1:
Se cementa en la cima de lazona de presinanormalmente alta, paracambiar la base del lodo deperforacin e incrementar la
densidad del mismo.
Tubera intermedia 2:
Se cementa a la salida de lazona de presin anormal para
bajar la densidad al lodo deperforacin y perforar la zonade inters.
Presionesanormales, etc.
Proceso de Revestir
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Proceso de Revestir
Tubera de explotacin:
permite la explotacin
selectiva de los intervalosque presenten las mejorescaractersticas para ello.
Presionesanormales, etc.
Proceso de Revestir
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Proceso de Revestir
2. Tubera de
RevestimientoConductora
3 Propiedades deProceso de Revestir
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3. Propiedades deComportamiento
Falla de tensinen el cuerpode la tubera
Falla de estallidopor presin interna
Falla de colapsopor presin externa
Dimetro
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Dimetrode las
tuberas derevestimientoy barrenas
Proceso de
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c
Proceso deCementacin
Proceso de Cementacin
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c
Proceso de Cementacin
Proceso de Cementacin
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c
Proceso de Cementacin
C i
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c
CementacinForzada
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c
Proceso de Registro
Porosidad ( O )
Permeabilidad ( K )
Saturacin de fluidos
Caractersticas
Tipos de Registros
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c
p g
Litologa Potencial espontneo
Rayo Gamma
Resistividad
Porosidad
Elctrico
Induccin elctrica
Induccin doble Latero perfil
Registros especiales
Velocidad acstica Densidad
Neutrn
Proceso de Completacin
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c
pTipos
1. Completacina Hoyo Abierto
Revestidorde Produccin
ZonaPetrolfera
Intervalo a hoyo abierto
Cemento
Proceso de Completacin
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c
2. Completacincon tuberaranurada nocementada
Revestidorde Produccin
Cemento
ZonaProductora
Colgadorde la
tuberaranurada
Tuberaranurada
Tipos
Proceso de Completacin
7/29/2019 3 ingenieria de perforacin diseno 2
123/124
c
3. Completacina HoyoRevestidoy Caoneado
Revestidorde Produccin
Cemento
ZonaProductoraCuello flotador
Perforaciones
Problemas Especiales
7/29/2019 3 ingenieria de perforacin diseno 2
124/124
Problemas comunes
Derrumbe de las formacionesPrdida parcial o total de la circulacin del lodo
Desviacin del hoyo
Restriccin del dimetro del hoyo
Atascamiento de la sarta de perforacin
Desenrosque de elementos de la sarta
y por ende tareas de pesca
Arremetidas
Reventones