Atrapamiento de Sartas por Presión Diferencial

Atrapamiento de sarta por presion diferencial

El Atrapamiento por presión diferencial se

presenta cuando al perforar, la presión

hidrostática del lodo excede sensiblemente a la

presión de formación y se dan los siguientes

hechos:

Ph > Pp

1 Hay zonas permeables, con frecuencia arenas

2 La presión hidrostática del lodo excede por

mas de 50 kg/cm2 la presión de formación

3 Enjarre muy grueso, mayor al recomendable

4 La sarta frente a la zona permeable es lisa y

de diámetro grande

5 La sarta se ha dejado inmóvil, sin rotación y

sin movimiento vertical.

Una característica inequívoca de este

atrapamiento es que la circulación no se ve

afectada de ninguna forma, es decir, se tiene

circulación franca sin ninguna restricción.

Ph

Pp

Atrapamiento de sarta por presión diferencial

La fuerza que sostiene la sarta adherida a la pared del agujero, es la resultante

de la presión diferencial aplicada sobre el área de contacto entre la tubería y el

agujero la cual aumenta con el espesor del enjarre y el diámetro de la sarta.

Ph > Pp

A mayor área de contacto

mayor fuerza de atrapamiento.

El tiempo es un factor en

contra

Diam. de TP pg 5 8 5 5

Secc en contacto % 25% 25% 35% 25%

Espesor de contacto m 5 5 5 10

Area de contacto cm2

4987 7980 6982 9975

Factor de friccion 0.30 0.30 0.30 0.30

Presion Diferencial kg/cm2

70 70 70 70

Fuerza Tons 104.7 167.6 146.6 209.5

Fuerza de Adhesion en la Pegadura por Presión Diferencial

Atrapamiento de sarta por presion diferencial

Para confirmar que se trata de una pegadura Diferencial, se deben tener

respuestas afirmativas a las siguientes interrogantes:

¿La sarta se pegó después de una conexión o al tomar una desviación?

¿ Se ha perforado una zona permeable recientemente ?

¿ Se tiene circulación normal franca sin restricciones?

Acciones Inmediatas

1 Circular a gasto máximo para intentar erosionar el enjarre grueso.

2 Trabajar la sarta con torsión moderada y moverla hacia abajo y hacia arriba.

3 Levantar la sarta únicamente hasta su peso y remitir el ciclo.

4 Si no se observa avance en el proceso de liberación se debe incrementar la

torsión por etapas sin rebasar el limite permitido.

Continuar trabajando la sarta mientras se prepara un “bache despegador”

El tiempo es un factor importante el cual se debe minimizar para llevar a cabo el

procedimiento de liberación de las tuberías atrapadas por diferencial ya que

a medida que el tiempo pasa la probabilidad de atraparse en otras zonas

permeables aumenta y en consecuencia la liberación adquiere un grado de

dificultad mayor.

Acciones Inmediatas

1 Circular a gasto máximo para intentar erosionar el enjarre grueso.

2 Trabajar la sarta con torsión moderada y moverla hacia abajo y hacia arriba.

3 Levantar la sarta únicamente hasta su peso y repetir el ciclo.

4 Si no se observa avance en el proceso de liberación se debe incrementar la

torsión por etapas sin rebasar el limite permitido.

Una pegadura diferencial puede ser liberada en un tiempo corto si las acciones

se realizan correctamente. No se debe sobre tensionar la sarta ya que es casi

imposible despegarla por esa via.

El mecanismo físico de liberación consiste en reducir la presión diferencial que

se ejerce sobre la zona permeable. Para hacerlo se bombea un bache de fluido

con características adecuadas para facilitar la liberación. Se sabe que una de

las principales fuerzas actuantes en este fenómeno, es la tensión superficial,

misma que es minimizada mediante aditivos en el bache despegador.

Un fluido que resulto muy efectivo para este objetivo fue el crudo estabilizado.

También el diesel adicionado con Soluble funciona bien. Otra alternativa para

baches despegadores es el lodo de emulsión inversa.

Las compañías de fluidos de perforación tienen en su línea de productos

baches despegadores.

Atrapamiento de sarta por presion diferencial

La colocación de un bache despegador en el espacio anular se hace por

bombeo, de preferencia frente a la zona permeable cuya ubicación se puede

hacer con la ayuda de registros geofísicos de pozos vecinos.

El mecanismo físico de liberación consiste en reducir la presión diferencial que

se ejerce sobre la zona permeable. Para hacerlo se bombea un bache de fluido

con característicos adecuadas para facilitar la liberación. Se sabe que una de

las principales fuerzas actuantes en este fenómeno, es la tensión superficial,

misma que es minimizada mediante aditivos en el bache despegador.

• Mantener la tubería en movimiento el mayor tiempo posible

• Bajar la densidad al lodo al mínimo necesario

• Realizar las conexiones en el tiempo mínimo posible

• Minimizar el contenido de sólidos para evitar enjarres gruesos

• Minimizar el filtrado para evitar la formación excesiva de enjarre

• Utilizar estabilizadores a lo largo de la herramienta

• Utilizar lastrabarrenas con ranuras espirales exteriores

• Utilizar tubería de perforación extra-pesada (Heavy Wate = HW)

Atrapamiento de sarta por presion diferencial

Las siguientes medidas preventivas deben aplicarse con la máxima precaución

para prevenir accidentes:

Procedimiento de Cálculo

y Colocación de un

“Bache Despegador”

Ejemplo de “Calculo de un Bache Despegador

Se tiene un pozo a la profundidad a 3569 m,

perforando con barrena de 9 ½” y lodo de 1.55

gr/cm3 en el cual se “pegó” la sarta al hacer

conexión.

Después de haberla trabajado sin lograr su

liberación, se ha decidido colocar un bache

despegador con lodo de E.I. “sin peso” con

densidad rB = 0.9 gr/cm3 cuyo objetivo es

reducir 25 kg/cm2 (DPh) la presión hidrostática

en la zona del atrapamiento, localizada a 3450

m.

La sarta es: TP 5 x 4.276”, 150 m de HW 5 x 3”

y 120 m de DC 7 ½ x 3”. Con TR 10 ¾ x

9.775” a 2350 m.

HB

PL = 3450

Ejemplo de “Calculo de un Bache Despegador

Se tiene un pozo a la profundidad a 3569 m, perforando con barrena de 9 ½” y lodo de 1.55 gr/cm3 en el cual se “pegó” la sarta al hacer conexión. Después de haberla trabajado sin lograr su liberación, se ha decidido colocar un bache despegador con lodo de E.I. “sin peso” de densidad rB = 0.9 gr/cm3 con el objetivo de reducir en DPH = 25 kg/cm2 la presión hidrostática en la zona del atrapamiento, localizada a 3450 m. La sarta es: TP 5 x 4.276”, 150 m de HW 5 x 3” y 120 m de

DC 7 ½ x 3”. Con TR 10 ¾ x 9.775” a 2350 m.

Solución:

Presión Hidrostática a 3450 = (1.55 x 3450)/10 = 535 kg/cm2

Reducción deseada DPH = 25 kg/cm2,

Entonces la nueva presión a 3450 m será: 535 – 25 = 510

Esto es: 3450 x rl /10 – DPH = 3450 x rl/10 + HB/10 (rl - rB)

Despejando la altura del bache HB se tendrá:

HB = DPH x 10/(rl – rB) = (25 x 10)/(1.55 – 0.9) = 384 m

HB

PL = 3450

Ejemplo de “Calculo de un Bache Despegador y Procedimiento de colocación”

Se tiene un pozo perforando con barrena de 9 ½” y lodo de 1.55 gr/cm3 en el cual al hacer conexión a la profundidad a 3569 m, se “pegó” la sarta. Después de haberla trabajado sin lograr su liberación, se ha decidido colocar un bache despegador con lodo de E.I. “sin peso” de densidad rB = 0.9 gr/cm3 para reducir en 25 kg/cm2 (DPH) la presión hidrostática en la zona del atrapamiento, localizada a 3450 m. La sarta es: TP 5” x 4.276”, 150 m de HW 5” x 3” y 120 m de DC 7 ½” x 3”. Con TR 10 ¾ x 9.775” a 2350 m.

Solución:

Vol. Anular del Bache = 0.5067 x (9.52 - 52) x 384 = 12696 lts Vol. Interior del Bache = 0.5067 x (32 x 150 + 4.2762 x 234) = 2852 lts Volumen Total del Bache = 12695.87 + 2851.96 = 15547.83 lts Máximo Tirante del Bache en el desplazamiento = 1546 + 270 = 1816 m Densidad Equiv. = ((3569 - 1816) x 1.55 + 1816 x 0.9)/ 3569 = 1.22 gr/cm3 Vol. (int + anular) de DC = 0.5067 x (9.52 - 7.52 + 32) x 120 = 2615 lts Vol. para el desplazamiento = 9.26 x (3450 - 384) = 28391 lts. Bomba Triplex camisas de 6.5”, carrera de 12” y Ef. Vol. = 95 %

Vol./emb = 0.0386 x 6.52 x 12 x 0.95 = 18.6 lts/emb. Por tanto se requieren 1526 embs para desplazar

HB

PL = 3450

“Procedimiento para Colocar Bache Despegador”

Después de instalar y probar satisfactoriamente la Unidad de Alta y sus líneas se inicia la operación bombeando en el siguiente orden

1º 12696 lts de Lodo E.I. sin peso (Vol. Anular del Bache) 2º 2615 lts de lodo de 1.55 Vol. (Int. + Anular) de DC 3º 2852 lts de Lodo E.I. sin peso (Vol. Int. del Bache) 4º 28391 lts de lodo de 1.55 Vol. de desplazamiento

Máximo Tirante del Bache durante el desplazamiento = 1816 m Máxima Descompensación = 1816 x (1.55 – 0.9)/10 = 118.06 kg/cm2

Si la operación se realiza con la bomba de lodos la secuencia del bombeo es la misma pero controlada con el número de emboladas. Bombear 1º 683 embs de Lodo E.I. sin peso (Vol. Anular del Bache) 2º 140 embs de lodo de 1.55 Vol. (Int. + Anular) de DC 3º 154 embs de Lodo E.I. sin peso Vol. Int. del Bache 4º 1526 embs de lodo de 1.55 Vol. de desplazamiento Máximo Tirante del Bache durante el desplazamiento = 1816 m Máxima Descompensación = 1816 x (1.55 – 0.9)/10 = 118.06 kg/cm2

Procedimiento para Determinar

“Punto Libre”

por elongaciones

Procedimiento para Determinar el “Punto Libre” por elongaciones

El procedimiento es el siguiente:

1º Poner la sarta en su peso T1 y marcar en la TP el nivel de la rotaria.

2º Tensionar un valor dentro del margen de tensión del diseño de la TP. Por ejemplo si el MOP de la TP es 30 ton se puede tensionar 10 ton. Enseguida se registra la elongación observada eo en la TP midiendo la distancia que se levantó la marca hecha al nivel de la rotaria.

3º Se repite este movimiento regresando la sarta a su peso y aplicando mayor tensión cada vez por ejemplo 15, 20, 25, 30 ton y se registra la

elongación observada eo en cada tensión aplicada T. Con los datos de cada elongación se calcula la longitud de tubería libre LPL y finalmente se

calcula el valor promedio de las LPL calculadas para las elongaciones realizadas y ésta será la profundidad aproximada del Punto Libre en la TP. La información se puede registrar en un formato como el mostrado en la siguiente diapositiva.

LPL = 40.09 x eo x WajTP

T2-T1

------- Ec. PL1

Donde:

LPL = Punto libre en mts; eo = elongación observada en cm.

WajTP = Peso ajustado de la TP en lbs/pie; T2 = Tensión aplicada en ton

40.09 = Constante por las unidades; T1 = Peso de la sarta ton

# Tensión eo WajTP LPL

tons cm lb/pie m

1 10 31 21.90 2722

2 15 45 21.90 2634

3 20 59 21.90 2590

4 25 76 21.90 2669

5 30 90 21.90 2634

13249

Punto Libre Promedio 2650

En este ejercicio puede verse en el resultado, el efecto que tiene

utilizar el peso nominal de la TP en lugar del peso ajustado

Cálculo del Punto Libre

LPL = 40.09 x eo x WTP

T2-T1

# Tensión eo WnomTP LPL

tons cm lb/pie m

1 10 31 19.50 2423

2 15 45 19.50 2345

3 20 59 19.50 2306

4 25 76 19.50 2377

5 30 90 19.50 2345

11797

Punto Libre Promedio 2359