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7/22/2019 01 Apuntes 1er p Ppap

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Escuela Superior de Ingeniería y ArquitecturaUnidad Ticomán ‘’Ciencias de la Tierra’’

Ingeniero Petrolero

P erforación de P ozos en Aguas P rofundas




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Conceptos Básicos

Clasificación de Tirantes de Agua

Se refiere a la exploración y explotación de regiones ubicadas donde el tirante de agua es mayor a 500metros, es decir entre el nivel del mar y el lecho marino

Los yacimientos potenciales en Aguas Profundas se localizan en el subsuelo entre 500 y 3200 metros detirante de agua




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Entorno Internacional

A nivel mundial, la producción diaria de barriles de petróleo en Aguas Profundas en tirantes mayoresa 500 metros es al rededor de 6 millones de barriles en 2007

Los diez principales productores en Aguas Profundas son: Brasil, Nigeria, Estados Unidos, Angola,

Egipto, Gran Bretaña, Noruega, India, Filipinas y Guinea Ecuatorial

Actualmente existen 271 sistemas flotantes de producción en servicio o disponibles en el mundo, enpaíses como Estados Unidos, Brasil, Noruega e Inglaterra, en los mares africanos y asiáticos

Del total, el 65% son FPSOs, 18% Semi´s, 10% TLP´s y 7% Spar´s (IMA, 2011). El record actual deaplicación lo posee la plataforma Semisumergible Independence Hub en operación en la parte Nortedel Golfo de México en un tirante de 2,415 m




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Crecimiento del Número de Equipos de Perforación para Aguas Profundas




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Equipos de Perforación para Aguas Profundas




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Equipos de Perforación para Aguas ProfundasTLP «Plataforma de Piernas Tensionadas»




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Equipos de Perforación para Aguas ProfundasPlataforma Semisumergible




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Equipos de Perforación para Aguas Profundas

Plataforma «Boya Spar»




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Equipos de Producción para Aguas Profundas

La explotación de hidrocarburos en aguas profundas y ultra-profundas (tirantes mayores a

1,500 m) requiere de sistemas flotantes anclados al fondo marino y/o de sistemas submarinos deproducción, los cuales reciben a los hidrocarburos provenientes de los pozos y los envían a través deductos y/o risers a instalaciones marinas cercanas o en tierra para su procesamiento, almacenamiento oventa




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Situación Nacional Etapas de Desarrollo del Proyectos para Aguas Profundas

Las aguas territoriales mexicanas en el Golfo de México se conforma por una extensión de 575,000 Km²dividido en 5 sectores:

1. Perdido2. Lamprea Profundo

3. Lankahuasa Profundo4. Coatzacoalcos Profundo5. Campeche Profundo

Inició de la década pasada perforando un pozo por año ente 2003 y 2006 El desarrollo se ha considerado a partir de los 500 m de tirante de agua en el año 2003 hasta 1000 m con el pozo

Lakach-1 en 2006

Desde el año 2007 hasta 2012 se han perforado 17 pozos alcanzando un tirante de 1945 m con pozo Piklis-1

Al norte limitan con aguas territoriales delos Estados Unidos de Norteamérica y alOriente con aguas territoriales de Cuba.Los yacimientos potenciales en AguasProfundas se localizan en el subsuelo entre500 y tres mil doscientos metros de tirantede agua.




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Retos y dificultades se enfrentan cuando explora y explota yacimientos enAguas Profundas

Corrientes marinas: Las fuertes corrientes marinas originan movimiento de estructuras induciendovibración en tuberías que fatiga en los componentes del equipo de perforación e incluso impidenperforar

Cambios de temperatura: Debido a los diferentes grados de temperatura entre la superficie, el lecho

marino y las formaciones perforadas, el bombeo del fluido de perforación es complicado, además de quelas bajas temperaturas alteran las propiedades del cemento que se emplea para las tuberías derevestimiento

Condiciones críticas al inicio de la perforación: Al atravesar formaciones someras, se presentan flujos deagua de alta presión, flujos de gas y presiones anormales

Operación remota: la instalación submarina se tiene que realizar a través de vehículos de operación

remota «ROVB» ya que el ser humano no puede llegar a esas profundidades

Altos costos: los campos requieren ser desarrollados con un menor número de pozos de lostradicionalmente perforados en aguas someras, por lo general pozos altamente desviados y horizontalespara asegurar el flujo de hidrocarburos aunado al alto costo de las plataformas flotantes




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Retos y dificultades se enfrentan cuando explora y explota yacimientos enAguas Profundas

Se requiere de instalaciones submarinas: para la producción se requieren árboles mojados, lo quedemanda de la aplicación de nuevas tecnologías aun no disponible en México

Algunos de estos yacimientos se encuentran debajo de formaciones salinas, lo que demanda detecnologías especializadas para su identificación, así como para atravesar esas extensiones de sal en el

proceso de perforación.

Asimismo, la geometría de los yacimientos en aguas profundas, podría ser diferente a la conocida enaguas someras, lo que dificulta su exploración y explotación.

Adicionalmente, la infraestructura para producción de hidrocarburos en aguas profundas representaretos tecnológicos y de administración. Se necesitan instalaciones submarinas muy complejas, el uso denuevas tecnologías para la separación de hidrocarburos en el fondo del mar, bombeo de hidrocarburos yun alto grado de automatización, así como empleo de robótica.

*** Se estima que el primer sistema flotante en aguas profundas mexicanas se instalará entre los años

2017 y 2018, ya sea en aguas profundas del área de Perdido, frente a las costas del estado de Tamaulipas

en un tirante de alrededor de 3,000 m, o en el Sur del Golfo de México en un tirante menor a 2,000 m




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Estrategia actual de producción de PEMEX

La estrategia de PEMEX para dar sustentabilidad a la plataforma de producción petrolera del país se basaen seis grandes proyectos (SENER, 2011)




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Experiencia y Estrategia de Perforación en Aguas Profundas




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De acuerdo con estimaciones de PEMEX Exploración y Producción (PEP), la primera producción deyacimientos localizados en aguas profundas se obtendrá a finales de 2017, con un volumen inicial de 5Mbd proveniente del proyecto Golfo de México B; para el año 2018 se prevé agregar producción de losproyectos Golfo de México Sur y Área Perdido; estimándose que estos tres proyectos alcancen unaaportación de 784 Mbd en 2025 (SENER, 2011)

Producción esperada en aguas profundas mexicanas




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Planeación de Perforación en Aguas Profundas

1) Definición de un Objetivo (Trampa geológica)2) Integración de información (Sísmica, Pozos de correlación, geología …)3) Identificación de riesgos

Geopresiones, pruebas de goteo etc. Tirante de agua, temperatura, flujo de gas someros

Hidratos Otros riesgos

4) Diseño del pozo Asentamientos, Diseño de trayectoria, tuberías de revestimiento Selección de la plataforma

5) Prueba de producción

6) Estimación de costo7) Lecciones aprendidas




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Planeación de Perforación en Aguas ProfundasMetodología VCDSE




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Generación de Equipos




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Existen 4 metodologías:

Selección de equipos de Perforación en Aguas Profundas

Plataforma disponible y pozo a diseñar

Pozo diseñado y disponibilidad de plataformas

Desarrollo de campos

Proyectos especiales




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Características particulares en la Selección de equipos de Perforación en Aguas Profundas

TLP (Tension Leg Platform)VENTAJAS

Bajos movimientos en el plano vertical: arfada, cabeceo y balanceo.Permite el uso de equipo de perforación y acceso a pozos.

Utiliza árboles superficiales.Uso de risers verticales de acero.

DESVENTAJAS Limitaciones de uso en aguas ultra-profundas debido al peso y colapso hidrostático de su .

….sistema de tendones (TUBULARES )Sensible a cambios de carga sobre la cubierta.

No permite el almacenamiento de aceite.




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SEMISUMERGIBLEVENTAJAS

Permite el uso de equipo de perforación y acceso a pozos.Mínimos cambios con el aumento del tirante de agua.Permite manejar grandes cargas sobre su cubierta.

La última generación de Semi´s puede usar risers de acero en catenaria (SCR).Se cuenta con sistemas de anclaje para diferentes condiciones de sitio

DESVENTAJAS Altos movimientos.

Uso de árboles submarinos.Generalmente utiliza risers flexibles.Los sistemas submarinos son un factor crítico




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SPARVENTAJAS

Permite el uso de equipo de perforación y acceso a pozos.Permite el uso de árboles superficiales.Mínimos cambios con el aumento del tirante de agua.

Permite almacenamiento de aceite en su casco, pero no es típico.Alta estabilidad.

DESVENTAJAS Movimientos medios.Sistema de risers complejo.

Se requiere el montaje de la cubierta en el sitio de instalación.

A




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FPSO (Floating Production Storage Offshore)VENTAJAS

Se puede utilizar tanto en aguas someras como profundas.Mínimos cambios con el aumento del tirante de agua.Gran capacidad de espacio y de cargas en la cubierta.

Permite el almacenamiento de aceite.Ilimitado número de pozos.Se cuenta con sistemas de anclaje para diferentes condiciones de sitio.

DESVENTAJAS Altos movimientos.

Uso de árboles submarinos.Uso de risers flexibles con limitación en diámetro para aguas ultra-profundas.Los sistemas submarinos son un factor crítico.No cuenta con equipo para perforación y acceso a los pozos.No permite el almacenamiento de gas.En ambientes agresivos se requiere el uso de sistemas de anclaje tipo torreta.

S A




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Record de Operación de Plataformas en Aguas Profundas

E l S d I A




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Las plataformas con flotación neutra vibran dinámicamente en seis grados de libertad, tres movimientos

de traslación en dirección de los ejes X, Y y Z, y tres movimientos de rotación alrededor de los mismosejes: avance (surge), deriva (sway ), arfada (heave), cabeceo ( pitch), balanceo (roll ) y guiñada (yaw ),respectivamente.Las plataformas con flotación positiva tienen un empuje mayor que su peso y son ancladas al fondomarino por líneas que se mantienen siempre en tensión, llamadas tendones. Los tendones son tubos deacero que restringen los grados de libertad de arfada, cabeceo y balanceo de las TLP´s.

Tipos de movimientos en equipos de Perforación en Aguas Profundas

E l S d I A




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Sistemas Básicos del Equipo de Perforación

1. Sistema de PotenciaA) Generación de Potencia: La forma más común es el uso de Motores de Combustión Interna

alimentados por combustible Diesel

B) Transmisión de Potencia• Transmisión Eléctrica: Los Generadores producen la electricidad que se transmite a los

Motores Eléctricos a través de cables de conducción eléctrica• Transmisión Mecánica: No es muy utilizada hoy día, consiste de una serie de correas,

cadenas, poleas, piñones dentados y engranajes2. Sistema de Rotación• Ensamblaje de Mesa Rotaria y / ó Top Drive• La Sarta de Perforación

3. Sistema de IzajeEquipo de soporte: torre y subestructura

Equipo de Levantamiento

• Malacate• Bloque de Cororna• Bloque Viajero• Gancho• Elevador• Cable ó Línea de Perforación



E l S i d I i í A i




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4. Sistema de Circulación de Fluidos•

Fluido de Perforación• Presas de lodos y cuarto químico (Área de preparación del fluido de perforación)• Equipo de bombas.• Almacenamiento de productos químicos /Silos)

5. Sistema de Prevención de Reventones• Conjunto de BOPs•

Líneas de Matar y Estrangular• Ensamble de estrangulación• Unidad de Cierre adistancia - Acumulador

Sistema de Circulación

Preventor Anular «Esférico» Preventor de RamsPreventores Convencionales / Marinos

E l S p i d I i í A it t




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E l S p i d I i í A it t




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La Presión Hidrostática se define como la presión ejercida por una columna de fluido en el fondo

Definida por: Ph=ƥ.h

PRESIÓN DE POROEs la presión a la que se encuentran confinados los fluidos dentro de la formación,

Las presiones de formación o de poro que se encuentran en un pozo pueden ser normales, anormales(altas) o subnormales (bajas)Las presiones anormales se definen como aquellas presiones mayores que la presión hidrostática de losfluidos de formación y subnormales a las que tienen una presión menor

PRESIÓN DE FRACTURAEs la presión necesaria para vencer la presión de los fluidos contenidos en la formación y la resistencia delas rocas

PRESIÓN DE SOBRECARGA Es la presión vertical causada por el peso de los sedimentos y fluidos de las capas superiores

PRESION DE COLAPSOPresión mínima requerida para que un elemento de roca mantenga un estado equilibrio

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Tipos de Tuberías de Revestimiento

Conductor: Utilizado para instalar el «diverter» desviador flujos someros en pozos marinos de plataformasfijas y queda como guía para aislar el agua de mar desde la plataforma hasta por debajo del lecho marinoConductor en Aguas Profundas: Utilizado para soportar el «Housing» (Antes se incluía la base guía) en el cualse alojará el cabezal para colgar la tubería de revestimiento superficial.

Tubería Superficial: tiene por objeto instalar «conexiones superficiales de control para pozos de plataformas

fijas» y al mismo tiempo proteger al agujero descubierto, aislando los flujos de agua y zonas de pérdida delodo cercanas al lecho marino

Tubería Superficial: tiene por objeto instalar «conexiones submarinas de control para pozos de aguas

profundas» y al mismo tiempo proteger al agujero descubierto, aislando los flujos de gas someros y zonas depérdida de lodo cercanas al lecho marino

Tubería Intermedia: Estas tuberías tienen la finalidad de aislar zonas de presiones normales de formación,flujos de agua y derrumbes: en sí se utiliza como protección del agujero descubierto, para tratar, en la mayoríade los casos, de incrementar la densidad de los fluidos de perforación y controlar las zonas de alta presión.

Tubería de Explotación: Estas tuberías tienen como meta primordial aislar el yacimiento de fluidosindeseables en la formación productora, también para la instalación de empacadores de producción yaccesorios utilizados en la terminación del pozo

Tubería de Revestimiento Corta (Liners): Son tuberías que no se extienden a superficie pueden ser para ganarprofundidad en las etapas intermedias del pozo donde la longitud de agujero es considerable con la finalidadde evitar derrumbes, también puede ser para explotación en las etapas finales del pozo.





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Complemento (TIE-BACK). Es una tubería de revestimiento que proporciona integridad al pozo, desde la cima de

la tubería corta «Liner» hasta la superficie quedando colgada en un cabezal.

Complemento Corto (STUB): Es una tubería de revestimiento que funciona al igual que el complementoproporciona capacidad para soportar mayor presión y se extiende desde la cima de la tuberíaCorta «Liner» sin llegar a la superficie quedando colgada en la TR anterior





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Equipos Especiales Utilizados en Aguas Profundas

Riser

Junta flexible

Desconector Hidráulico

Tensionadores de riser

Junta telescópica

Compensador de Movimiento Vertical

Diverter

ROV

Base Guía (Permanente o Temporal), postes y líneas guía

Sistema redundante de control de Preventores





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Equipos No convencionales utilizados en Aguas Profundas

Riser: Es el conducto del fluido de perforación y los recortes desde los preventores hasta la superficie(Plataforma) equivalente en longitud al tirante de agua más el colchón de aire.

*En un pozo convencional la distancia de preventores a la línea de flote es corta y se le cnoce como«Campana»

Campana Riser





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Junta FlexibleMinimiza el efecto de palanca sobre los preventores por efectos de movimiento del riser a causa de lacorrientes marina en fondo

Desconector Hidráulico

(Para recuperar Riser y para recuperar Preventores)





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Tensionadores de RiserPermite sostener el Riser mediante cables de acero para mantenerlo vertical y alineado a

la rotaria así como también evita que el Riser se sobretensione durante los movimientosverticales de la plataforma liberando y recuperando el cable tensionador al ritmo delmovimiento de la plataforma de tal manera que el riser solo resentirá los movimientoslaterales pero no los movimientos verticales que pueda tener la plataforma

Junta TelescópicaConsiste en dos tubulares traslapados, el inferior es parte del riser y el superior se aloja en el interior del extremodel riser y se mueve en forma reciprocante al igual que la plataforma de tal manera que el riser se mantine fijo





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Diverter

Es un desviador de flujo que manda el lodoy los recortes provenientes del riser haciala línea de descarga que va al equipo decontrol de solidos, tiene un elemento desello similar al de un preventor anular paraevitar la salida violenta de «Bolsas» de gashacia la rotaria





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Compensador de Movimiento Vertical

Accesorio complementario del Top Drive que compensa elmovimiento vertical de la plataforma por efector demarejada de tal manera que la sarta de perforación semantiene estable sin resentir los movimientos de laplataforma evitando que la barrena suba y baje en el fondodel pozo manteniendo el peso sobre barrena constante




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Remotely Operated Vehicles (ROV’s

)




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Base Guía (Permanente o Temporal)

Tiene cuatro postes en los cuales se extiende un cable de aceroen cada uno hasta la superficie llamados «Líneas Guía» a travésde los cuales se guía el conjunto de preventores para alojarse enlos postes de la base guía.

Actualmente se ha optado por no utilizarse ya que representanun riesgo para el ROV

La base guía es ensamblada en el «Housing» del conductor de30’’ y se baja en conjunto para efectuar el Jetteo de la formaciónhasta dejar hincado el conductor de 30’’ dejando la base guía a+/- 2 metros sobre la zona obscura del lecho marino.





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Base Guía (Permanente o Temporal)





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Sistema Redundante de Control de PreventoresLos preventores son controlados desde la superficie mediante dos conjuntos de líneas hidráulicas sin

retorno a superficie(Pod Amarillo y Pod Azul)





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Cabezal Submarino




p g qUnidad Ticomán ‘’Ciencias de la Tierra’’

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Condiciones Ambientales

Principales Corrientes Marinas

Corrientes de fondo




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Una corriente circular entra al Golfo de Méxicoentre Cuba y Yucatán y Sale del Golfo de Méxicoentre Cuba y la Florida

México, se ve afectado por la llegada de los ríos almar en la zona de Veracruz principalmente delPapaloapan generando corrientes de fondo





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Perfiles de velocidad de corrientes de fondo

AnticiclonesRotación a las manecillas del reloj

Formado por agua caliente converge en el centroContiene pocos nutrientes para mantener la vida animal y vegetalDescritas como “desiertos marítimos”

CiclonesRotación contra las manecillas del relojFormado por agua fría traída de las profundadas del marAlto valor nutritivo por tener mayor cantidad de luz solar





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Oleaje superficial y vientos por fenómenos meteorológicos

La combinación de las corrientes de fondo, oleaje en superficie y efectos de los fenómenos meteorológicosgeneran una combinación de movimientos en las plataformas flotantes que deben ser considerados en losdiseños de estas para permitir perforar sin pérdidas de tiempo así como evitar daños ecológicos

Los tipos de movimientos son el Pich que es un movimiento de proa a popa (adelante y hacia atrás) , el rollque es de estribor a babor (Lateral) y el heave que es el movimiento vertical





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Un parámetro que indica la estabilidad de una embarcación es la distancia vertical entre elCentro de Gravedad (G) y el Metacentro (M), denominada altura metacéntrica (GM), la cualdebe tener un valor positivo para lograr un equilibrio estable

Escuela Superior de Ingeniería y ArquitecturaU id d Ti á ‘’C d l T ’’




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Arreglo de Preventores

para Aguas Profundas

Escuela Superior de Ingeniería y ArquitecturaU id d Ti á ‘’Ci i d l Ti ’’




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Arreglo de Preventores para Aguas Profundas





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Preventor Anular Preventores de Rams





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Rams FijoRams Variables

Rams Fijo con Punzón

Rams Ciego (Colapso) Rams Ciego de Corte

Tipos de Rams





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Retos por vencer en Aguas Profundas

Hidratos Los Hidratos son una mezcla de gas y agua, formados a una presión de magnitud moderada y baja temperaturaA una Temperatura de 3 a 5 °C en el fondo marino, solo se requiere de una presión de 150 a 175 psi

Elementos para formar Hidratos Gas Agua o Líquido Alta Presión Baja Temperatura

Problemas a causa de los Hidratos Perdida del Conductor Perdida del Pozo Inestabilidad de la Plataforma Brote





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Hidratos




Unidad Ticomán Ciencias de la Tierra

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Consideraciones para la perforación de pozos en aguas profundas Tirante de Agua Temperatura en el Fondo Marino Temperatura dentro del pozo en cada etapa Datos de presión en cada etapa del pozo Manifestación de gas somero

Formación de Hidratos Direccion de corrientes submarinas Direccion de oleaje





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Hidratos

Efecto de los hidratos: Formación de Tapones en los sistemas hidráulicos Descontrol de Pozo (Taponamiento de líneas de matar y

estrangular) Mal Funcionamiento de preventores

Como prevenir los hidratos

Metanol Etileno Glicol Propileno Glicol Glicerol Polialkalino Glicol

Conclusiones

Los hidratos forman obstrucciones en los sistemas de desconexión del arreglo de preventores Forman tapones en las líneas de los preventores que contienen fluidos hidráulicos Los inhibidores más comunes son el Glicol y Metanol





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Perfiles de Geopresiones en Aguas Profundas

Los perfiles de los gradientes de Presión de Poro, Gradiente de Fractura, Sobrecarga y Colapso de la formación,son la base para determinar “La Ventana Operativa”. Esta sirve para diseñar la perforación de cualquier tipo depozo petrolero

Al Incrementar el tirante de agua, el valor de la Sobrecarga disminuye





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Perfiles de Geopresiones





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Perfiles de Presión de Sobrecarga





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ESFUERZOS EN LA FORMACIÓN

Esfuerzos horizontales máximo y mínimo, y esfuerzo vertical





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Esfuerzo mínimo

Se determina físicamente con una prueba de goteo

• Perforar 30 m debajo de la zapata para asegurar que se recupere formación (No cemento)

• Circular limpiando pozo verificando que la densidad del lodo sea uniforme en todo el sistema

• Iniciar prueba de goteo bombeando fluido de perforación de 1.75 gr/cc a un gasto constante de1/4 de barril por minuto anotando la presión correspondiente a cada ¼ de barril bombeado hasta

obtener tres lecturas de presión iguales donde se suspenderá el bombeo

• Con pozo cerrado, observar la presión cada minuto durante 10 minutos y descargar presióncuantificando el volumen de retorno




U dad co án Ciencias de la Tierra

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Problemas de flujos de gas en la primera etapa

En áreas donde se conozcan peligros a poca profundidad, es una práctica común el perforar estos pozos conlodo densificado de sacrificio, con retornos al lecho marino

Panorama del inicio de la perforación dela primera etapa

Jetteo:Usa un motor de fondo con una barrena de dientes maquinados y se ensamblan dentro de la TR de 30’’

El peso de la T.R. se hinca en la formación.Generalmente se usa un motor de fondo de 9 5/8” con TR de 30” con estabilizadores de 26 pulgadas y unabarrena de 26 pulgadas para tener:

Alta velocidad, bajo torquePenetración por fuerza de impactoEl peso de la T.R. que se aplica a la formación varía de 10% a 80%

Las fuerzas laterales absorben la mayoría del peso de la T.R. mientras se perfora/” jetteando”

La fricción se controla mediante reciprocación (movimiento de tubería)La aplicación del peso de la sarta reducirá el daño a las paredes del agujero

Disminuye el tiempo de “Reposo” necesario

Generalmente se encuentra en rangos de 2 a 6 horasEl ángulo máximo permitido es de 1.5° de inclinación para no tener problemas con el peso de los BOP’s




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Riesgos de la perforación de pozos en aguas profundas

Las dos primeras etapas son criticas debido a:

Erosión del lecho marino y el hueco. Pone en riesgo la estabilidad del pozo Reduce el soporte estructural del conductor Reduce la integridad de los preventores y el riser




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Herramientas recomendadas para perforar Sin Riser

LWD – “Registros mientras se perfora” Provee un registro en tiempo real de la formación mientras se perfora

MWD – “Midiendo mientras se perfora” Monitorea el ángulo y el azimuth del agujero mientras se perfora

Importante ya que la T.R. de 20 pulgadas debe quedar en posición casi vertical

PWD – “Presión mientras se perfora” Provee una lectura constante de las presiones actuales en el hueco mientras se perfora Las herramientas PWD miden el ECD del fluido en el espacio anular.

Ayuda a evitar la presión estimada de fractura de la formación. El lodo debe estar circulado por el pulso para registrarlo en la superficie

Muy útil en la sección “Sin Riser” cuando se espera peligros a poca profundidad. Puede que no detecte influjos de agua a poca profundidad. EL R.O.V ayudará cuando las bombas

estén apagadas




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Objetivos de la cementación

Obtener un sello hidráulico competente

Que no haya migración de fluido detrás de la T.R. Proveer soporte estructural

Resistencia a la ruptura y desgaste de la T.R. Soporte para las T.Rs más profundas Fuerza del cemento con Durabilidad a largo plazo Mantener el sello hidráulico y soporte estructural de por vida en el pozo




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Perforación en Aguas Profundas

Una lista de los factores y las consideraciones relacionadas con el diseño de los sistemas defluidos incluye:

• Hidratos de gas. • Formaciones reactivas

• Bajos gradientes de fractura • Volúmenes del riser y tuberías de revestimiento de mayor diámetro• Pérdida de circulación • Temperaturas bajas del lodo de retorno en E.A. • Limpieza del pozo. • Control del pozo.




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En los casos de control de pozo en intervalos poco profundos, el gradiente de fractura es

demasiado bajo para la presión de cierre del brote y puede causar un reventón o brotesubterráneo

Hidratos de Gas

Los hidratos de gas de origen natural pueden causar problemas de control de pozo al ser

perforados, pero la formación de hidratos de gas en el fluido de perforación presenta unproblema más grave de control de pozo en situaciones de aguas profundas.

Los hidratos de gas pueden formarse en lodos de perforación de baja salinidad, encondiciones de presión/temperatura tan moderadas como 480 psi y 45ºF (7,2ºC), las cualesse encuentran comúnmente durante el control de amagos en aguas profundas.

Durante las situaciones de control de pozo, los hidratos pueden obturar los risers, las líneasde BOP y las líneas de estrangular y matar, afectando el control eficaz del pozo




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El aumento de la salinidad de los lodos base agua es el método que se suele usar para eliminar loshidratos. El sistema estándar de lodo base agua para aguas profundas usa 20% en peso de sal para

inhibir los hidratos de gas.

Al aumentar la salinidad de un sistema de lodo base agua, se reduce la temperatura a la cual loshidratos de gas pueden formarse a una presión determinada. La cantidad de sal requerida dependede las presión hidrostática y de la presión estática del pozo cerrado, así como de la temperatura delfondo oceánico. Los lodos con veinte por ciento de gas no son suficientes para la perforación en

aguas ultra-profundas o árticas. A presiones más altas y temperaturas más frías, se recomienda usaruna combinación de sal y glicerol o glicol soluble en agua, para mejorar la inhibición

Formaciones Reactivas

La geología de la perforación en aguas profundas es diferente de la geología en tierra y en aguas pocoprofundas. Las arcillas y los limos no han sido alterados por temperaturas o presiones extremas y no

están muy deshidratados. Las arenas son generalmente no consolidadas y no han sido compactadas.Además, las arcillas de edad geológica reciente contienen altos volúmenes de agua y pueden serextremadamente pegajosas y problemáticas, independientemente del grado de inhibición generandoadherencia de arcillas en la barrena y estabilizadores que pueden llegar a impedir continuarperforando al generar un efecto de balero del BHA en el fondo del agujero por lo que elhinchamiento y la dispersión de las lutitas reactivas deben ser tratados cuando se perfora en aguas

profundas




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Bajos Gradientes de Fractura

En aguas profundas los bajos gradientes de fractura complican las situaciones de control depozo, ya que la zapata no soportará una presión alta de cierre de la tubería de revestimientocausada por un brote de gas. El pozo típico en aguas profundas usa mayor número de tuberíasde revestimiento para sellar las formaciones de bajo gradiente de fractura. Los bajos

gradientes de fractura también presentan problemas de pérdida de circulación causados porlas presiones de pistoneo y suaveo durante los viajes de la sarta de perforación.

Las presiones de pistoneo y suaveo repercuten sobre la DEC Y son una de las principalescausas de preocupación para las operaciones de perforación en aguas profundas,especialmente durante la introducción y cementación de la tubería de revestimiento.

Las temperaturas bajas del agua y por lo tanto las temperaturas bajas resultantes del riserpueden causar una reología elevada del fluido de perforación que incrementa los efectos depistoneo y suaveo repercutiendo en la DEC




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Los pozos perforados en aguas profundas al utilizar risers largos y tuberías de revestimiento demayor diámetro requieren grandes volúmenes del sistema de lodo en los cuales se puede tener

mayor cantidad de volumen en el riser en comparación al volumen del pozo con la finalidad deno tener diámetros restringidos que generen altas caídas de presión que afecten las reducidasventanas operativas.En cuanto a volúmenes para control de pozo en caso un brote, una ventaja es el manejo de unbajo volumen de pozo a través de las líneas de matar y estrangular una vez que se cierran lospreventores.

Pérdida de Circulación

Esto se debe a la pequeña diferencia entre la presión de poro y el gradiente de fractura, aunadoal efecto de las pérdidas de presión anular.

Si se produce una pérdida total de circulación y el nivel de lodo en el riser disminuye, la presión

hidrostática del agua del mar puede colapsar y dañar el riser. Las pérdidas de circulación puedenser inducidas durante la operación de acuerdo a la velocidad de los viajes de la sarta deperforación, las altas velocidades de perforación ROP incrementan la densidad equivalente decirculación al generar una gran cantidad de recortes incrementando la DEC en el espacio anularhasta alcanzar el gradiente de fractura. Otro factor es el descuido de la reología del fluido deperforación elevándose la viscosidad y densidad del lodo por incorporación de los sólidos de laformación perforada.




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Las presiones de pistoneo y suaveo deberán ser calculadas antes de realizar los viajes paradeterminar las velocidades máximas seguras de viaje.

El carbonato de calcio, la mica, el grafito granular y las cáscaras de nueces son generalmenteaceptables en los lodos base aceite y sintético. El material de pérdida de circulación no debetaponar los equipos de fondo como las herramientas de MWD y LWD, los motores de fondo


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Temperaturas bajas del lodo de retorno en E.A.

El aumento de viscosidad causado por la baja temperatura a nivel de lecho marinoespecialmente en los lodos base aceite y sintético puede requerir aumentar el tamañode las mallas de las temblorinas debido al incremento en las propiedades reológicas delfluido al subir a lo largo del riser.

Limpieza del Pozo

Los risers de perforación al ser de diámetros grandes la velocidad de flujo y ascenso derecortes se reduce incrementando el tiempo de ascenso o incluso puede generaracumulación de recortes en los preventores, para contrarestar este fenómeno se

requeriría mayor presión de bombeo para lograr levantar los recortes a lo largo riser locual repercutiría en un incremento de la DEC, para evitar estos efectos se tiene unatercera línea de flujo que va de la superficie (a lo largo del riser) hasta la cima de lospreventores a través de la cual se bombea el fluido de perforación para incrementar lavelocidad de ascenso de los recortes del lecho marino a superficie.


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Control del pozo

El bajo gradiente de fractura que es común en los pozos de aguas profundas no permite altas presionesde cierre de la tubería de revestimiento, especialmente en los intervalos poco profundos y podríacausar un reventón subterráneo.

El Riser complica las situaciones de control del pozo debido a que tienen un diseño a la presión

relativamente baja y no soporta las altas presiones en el caso de que el gas migre por arriba de lospreventores, esto ocurriría si el cierre de preventores se hace después de que el gas pase al Riser, deser así el gas sube y se deriva a través del diverter.

En las situaciones de control del pozo se efectúa bombeando a través de la sarta de perforación conpreventor cerrado para circular a través del pozo hasta retornar el flujo por el E.A. hasta lospreventores y alineado hacia a la línea de estrangular hasta llegar a superficie al estrangulador. Unaparticularidad para los pozos submarinos es que las líneas de matar y estrangular al ser de diámetro

pequeño tienen altas caídas de presión por fricción que generan una presión de circulación mayor a lapresión TEORICA calculada para controlar el pozo.

Otro factor mucho más importante es el riesgo de un nuevo brote de gas al momento desalojar laprimera burbuja o brote, esto es al entrar a la línea de estrangular reduciendo la presión hidrostáticasobre el fondo


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La perforación en aguas profundas es una tarea compleja y costosa. Los factores yproblemas son únicos y requieren una planificación y consideración meticulosa.Debido a la estructura de altos costos, se sugiere establecer planes paraimprevistos. Se requieren lodos de perforación de altorendimiento para optimizar la limpieza del pozo, la estabilidad del pozo y la

inhibición de los hidratos de gas


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