Control de Pozos en Reparacion

Gerencia de Estrategias de Ingeniera y Diseo

EXPLORACION Y PRODUCCION

Subgerencia de Ingeniera de Terminacin y Mantenimiento de Pozos

Control de pozos para intervenciones

ContenidoContenido

Objetivo.

Definiciones.

Diagrama de flujo para el control del pozo.

Diseo de control de pozos .

Ejemplo de aplicacin.

Establecer la secuencia de actividades de diseEstablecer la secuencia de actividades de diseo para o para el control de pozos en intervenciones de terminaciel control de pozos en intervenciones de terminacin n y mantenimiento que satisfaga los requerimientos y mantenimiento que satisfaga los requerimientos ttcnicos de PEP al menor costo.cnicos de PEP al menor costo.

ObjetivoObjetivo

Definiciones Definiciones

Presin de formacin.- Es la presin de los fluidos contenidos dentro de los espacios porosos de una roca.

Presin de fractura.- Es la presin a la cual se presenta una falla mecnica de una formacin.

Densidad de control.- Es la presin hidrosttica ejercida por la columna de lodo que se requiere para equilibrar la presin de formacin.

Densidad de trabajo.- Es la densidad de control mas el margen de seguridad (0.025 a 0.03 gr./cc) se recomienda usar 0.025 gr./cc.

Gasto reducido.- Es usualmente la mitad del gasto normal y se utiliza tanto por razones de seguridad como operativas durante el control.

Presin reducida.- Es la presin de bombeo superficial medida correspondiente al gasto reducido

Presin de admisin .- Es la presin con la cual el fluido del pozo inicia a entrar a los espacios porosos.

Diagrama de flujo de control Diagrama de flujo de control INICIO

Presin de yacimiento, Temperatura de fondo

Densidadde control

Calcular volmenestotales

D

Controlar pozo en Directo

Manteniendo P.fondo

constante

Si

No

B

Circular hastaHomogeneizar

columnas

Pozo controlado?

Instalar vlvula H

Instalar preventores

Fin

Diagrama de flujo de control Diagrama de flujo de control

DiseDiseo de control de pozoso de control de pozos

Densidad de control Densidad de control

El concepto fundamental en una operacin de control de pozos es el de establecer y mantener una presin hidrulica constante mayor que la presin de formacin, frente al intervalo productor, vigilando no alcanzar la presin de fractura o de admisin .fc

DP f

fc *422.1=

Con los datos de presin de formacin calcular la densidad del fluido de control en gr/cc

D.- es la profundidad del intervalo productivo, mPf.- es la presin de formacin, psi

Prueba de admisiPrueba de admisin n

En el caso de no conocer la presin de formacin, podemos realizar una prueba de admisin al intervalo abierto con un fluido de densidad conocida (agua), el cual permite definir el rango de densidad de control antes de que el fluido se pierda.fc

Volumen Volumen

PresiPresin n

PresiPresin admisin admisin n

Q1,Pa1Q1,Pa1

PresiPresin fractura n fractura

Q2,Pa2Q2,Pa2Q3,Pa3Q3,Pa3

PciPci

PfPf

PresiPresin mn mxima xima

fc

Volumen Volumen

PresiPresin n

PresiPresin admisin admisin n

Q1,Pa1Q1,Pa1

PresiPresin fractura n fractura

Q2,Pa2Q2,Pa2Q3,Pa3Q3,Pa3

PciPci

PfPf

PresiPresin mn mxima xima

PyPy

PadmPadm

PhPh

DPfPh

fc10*)( +=

DDDD

DPadmPh

fc10*)(max +=


PyPy

PsPs

PhPh GoGo

GFGFGpGp GfcGfc

PPrrooffuunnddiiddaadd

Gradiente presiGradiente presinn

DDapap

DDDD


Densidad de trabajoDensidad de trabajo

Clculo de la densidad de trabajo. La ubicacin del puerto de circulacin el cual puede ser una mecanismo que forme parte del aparejo de produccin o bien generado mecnicamente por medio de un tubing puncher o en casos excepcionales por roturas en el aparejo de produccin o desprendimiento del mismo, es la referencia de profundidad, para calcular la densidad de control y los volmenes de fluidos que se utilizaran durante el control .

025.0*422.1

+=c

ft D

P

0.025= es el margen de seguridad, gr./ccDc= Profundidad circulacin,m

Volumen de trabajoVolumen de trabajoClculo de los volmenes de trabajo. Los volmenes de trabajo dependen de la configuracin de tuberas de revestimiento y de produccin.

Espacio anular:

)(5067.0 22 tpntrnnan dediLV =Tubera de produccin

tpnntpn diLV25067.0 =

tpnntpn diLV25067.0 =

Volumen del aparejo a los disparos

25067.0)( ITRPaDTR dDDV =

GastoGasto

Clculo del gasto de trabajo

EfepmLdq vc = 2010206.0Para bomba Triplex:

Lv= longitud del vstago, pg

dc= dimetro de la camisa, pg

epm= emboladas por minuto

Ef= eficiencia de la bomba, adimensional

Caracterizacin de fluidos Esfuerzo de corte

Velocidad de corte

1.- Newtoniano2.- Plstico de Bingham,3.- Ley de potencias 4.- Pseudo plsticos

1

2

3

4

CaCadas de presidas de presin n Clculo las cadas de presin

A.- Fluidos Newtonianos

Calcular viscosidad

300 ==

Calcular las velocidades de flujo en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular para cada seccin de tubera:

Interior de la tubera de produccin

2*448.2 tptp di

qv =

Calcular el nmero de Reynolds para el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y el espacio anular para cada seccin de tubera:

interior de la tubera de produccin.

)(*448.2 22 trtpea dide

qv =

ttptp vdiN ***7744Re =

Espacio anular

teatptr vdediN **)(*6317Re =

CaCadas de presidas de presin n

Si NRe 3100 Tendremos flujo turbulento

Si 2100

Calcular la rugosidad relativa en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular para cada seccin de tubera:

2_ *457**

tp

tptpf di

LvP

=

Interior de TP

Espacio anular

2_ )(*3280**

tptr

eatrf dedi

LvP =

Para flujo Turbulento


Determinar el factor de friccin en el Diagrama de Moody para el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin, as como para el espacio anular.Entrando al diagrama de Moody con los datos del nmero de Reynolds y de la rugosidad relativa ( ), trazar una lnea paralela al eje (X) para obtener el valor del factor de friccin de Moody (f)

Interior de TP

Espacio anular

tpdi =1

)(2 trtp dide =


Calcular las cadas de presin por friccin en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y el espacio anular:

Interior de TP

tp

tpt

diLvf

tpfP***059.1

_

2=

Espacio anular

)(***295.1

_

2

tptr

eat

dediLvf

trfP =


Determinacin de las cadas de presin por friccin de la tubera produccin y del espacio anular para fluidos no Newtonianos, en este procedimiento solo se considera los clculos para determinar las cadas de presin cuando se tiene flujo laminar y turbulento.

Interior de TP

Espacio anular

B.- Fluidos No- Newtonianos (Ley de Potencias)

nCalcular el ndice de comportamiento de flujo (n) y el ndice de consistencia (k)

=300

600log*32.3 n

nK 511510 300=


Interior de TP

Espacio anular

Calcular el nmero de Reynolds generalizado para el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y para el espacio anular:

Calcular la velocidad en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular con la ecuaciones anteriores

n

n

diK

vN tp

ntpt )( 13

*0416.0*

)(**742203 2

Re +=

n

n

dideK

vN trtpn

eat )(12

)(*0208.0*

)(**907970 2Re +

=

Calcular el nmero de Reynolds crtico, para flujo laminar y flujo turbulento:


nN Cl *)1370(3470Re = 2Re__1Re NoN

TransicinFlujo _

arLaFlujo min_

2Re__1Re NoN nN Ct *)1370(4270Re =CtNNoNClN Re2Re__1ReRe

TurbulentoFlujo _

Si se tiene flujo laminar, calcular las cadas de presin por friccin en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular:Interior de TP

Ldi

nvK

tpfP n

tp

nntp

*)(*902,43

0416.0

13**

_ 1)(

+

+=

Espacio anular

Ldide

nvK

TRfP n

trtp

nnea

*)(*902,43

0208.0

12**

_ 1)(

+

+=


Si se tiene flujo turbulento, determinar el factor de friccin con la correlacin de Dodge y Metzner.


Calcular las cadas de presin por friccin en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y el espacio anular

Interior de TP

Espacio anular

Ldi

vftpfP

tp

tpt2***059.1

_=

Ldide

vfTRfP

tptr

eat

)(***295.1

_

2

=


Calcular el nmero de Hedstrom para cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular.

Calcular la velocidad en el interior de la tubera de produccin y en el espacio anular con las ecuaciones anteriores.

Calcular la viscosidad plstica.

Interior de TP

C.- Fluidos No- Newtonianos (Plstico de Bingham)

300600 =p

Espacio anular

2

2***043,309

p

tpytHe

diN

=

2

2)(***751,205

p

tptrytHe

dediN

=


Determine el Numero de Reynolds crtico en la grafica con el nmero de Hedstrom para cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular.


Calcular el nmero de Reynolds para cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular

Interior de TP

Espacio anular

p

tpttp divN ***7744

Re =

)(***6317

Retptrtea dedivN

=

NRe < NRec Tendremos flujo laminar

NRe>NRec Tendremos flujo turbulento

Si se tiene flujo laminar, calcular las cadas de presin por friccin en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular:


Interior de TP

Espacio anular

Si tenemos flujo turbulento en el interior de la tubera de produccin y en el espacio anular, calcular la rugosidad relativa en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular para cada seccin de tubera:

Ldidi

vPtp

Y

tp

tpptpf *)*69*457

*(

2_ +=

Ldedidedi

vP

tptr

Y

tptr

eapTRf *))(*61)(*305

*(

2_ +=

tpdi =1

)(2 tptr dedi =

Interior de TP

Espacio anular Para acero comercial = 0.000013 pg


Determinar el factor de friccin en el Diagrama de Moody para el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin, as como para el espacio anular, entrando al diagrama de Moody con los datos del nmero de Reynolds y de la rugosidad relativa, trazar una lnea paralela al eje (X) para obtener el valor del factor de friccin de Moody.

Calcular las cadas de presin por friccin en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y el espacio anular

Interior de TP

Espacio anular

Ldi

vftpfP

tp

tpt **705

***059.1_

2=

Ldide

vftrfP

tptr

eat *)(

**295.1 2

=


Calcular las cadas de presin por friccin en el equipo

Calcular las cadas de presin en el orificio de circulacin.

86.1)100

(***3454.8 qCP tfcs =

EQUIPO SUPERFICIAL

C

I 1.00

II 0.36

III 0.22

IV 0.15

2

2

_ *1303*

t

toriff A

qP =

rP

Calcular la presin de circulacin reducida en psi. Corresponde a las prdidas de presin por friccin en todo el sistema de circulacin:

oriffftrftpfcsr PPPPP _ +++=

PresiPresin reducida n reducida

Calcular la presin de circulacin de control, en psi.

Calcular la presin inicial de circulacin, Pic en psi.Es la suma de presin de circulacin reducida y la presin registrada en la TP

antes de iniciar el control, Pstp en psi.

La mxima presin de circulacin se observar al inicio del control, y esta es causada nicamente por las prdidas de presin en el sistema. La presin final de circulacin, en un proceso donde la densidad de control se mantiene constante, es la presin de circulacin cuando el fluido de control alcanza la vlvula o puerto de circulacin en el extremo de la TP. La presin final de circulacin puede estimarse con la siguiente ecuacin

rtpac PPPP +=

Pa.- Es la presin hidrosttica en el espacio anular, psiPtp.- Es la presin hidrosttica en la TP, psiPr.- Es la Presin reducida, psi

tpsricPPP +=

PresiPresin inicial de circulacin inicial de circulacin n

Cedula de bombeo

=i

trfc PP

*

i es la densidad del fluido contenido originalmente en el pozo, gr/cct es la densidad de control , gr/cc

CEDULA DE BOMBEO

3500

4000

4500

5000

5500

0 50 100 150 200 250 300 350

VOLUMEN (BLS)

P

R

E

S

I

O

N

(

p

s

i

)

PresiPresin final de circulacin final de circulacin n

Ejemplo de aplicaciEjemplo de aplicacin n

Ejemplo Ejemplo Ejemplo: Datos

Datos

fc

DDDD

PyPy = 8520 psi= 8520 psi BL= 5496mBL= 5496mD = 5600mD = 5600m PI= 5700mPI= 5700mDcDc= 4895m ; = 4895m ; AtAt =1.77 pg2=1.77 pg2 Empacador a 5000mEmpacador a 5000mPsPs= 2000 psi= 2000 psiBomba Bomba TriplexTriplex Q= 50 Q= 50 epmepmLvLv= 12 = 12 pgpgD=5.5 D=5.5 pgpgEfEf= 85%= 85%diTRdiTR 77= 6.004 = 6.004 pgpgdiTRdiTR 55= 4.276 = 4.276 pgpgTuberTubera de produccia de produccin 3 n 3 1226m 3 1226m 3 TRC 95 12.7# TRC 95 12.7# diTPdiTP = 2.750 = 2.750 pgpg1200m 3 1200m 3 TRC 95 9.2# TRC 95 9.2# diTPdiTP= 2.992 = 2.992 pgpg2559m 3 2559m 3 L80 9.2# L80 9.2# diTPdiTP= 2.992 = 2.992 pgpgDensidad del fluido empacante=1.0 gr/ccDensidad del fluido empacante=1.0 gr/ccDensidad de fluido de yacimiento= 0.85gr/ccDensidad de fluido de yacimiento= 0.85gr/cc

DDCC

PsPs

DP f

fc *422.1=

ccgrm

psifc /075.15600*422.1

8520 ==

1.-Clculo de la densidad control.

2.-Clculo de la densidad de trabajo

ccgrD

Pft /10.1025.05600*422.1

8520025.0*422.1

=+=+=

3.- Clculo de volmenes

Volumen total=21749 lts

ltspgmVTP 4698)750.2(*)5067.0(*)1226(2

7.121 ==ltspgmVTP 17051)992.2(*)5067.0(*)12264985(

22.92 ==

En TP

Ejemplo Ejemplo

Volumen del empacador al fondo

4.- Gasto de la bomba

Espacio anular

)5.3004.6(*5067.0*4985)(5067.0 222112

11 == tptra dediLVVolumen total=60,111 lts

ltspgmmVtr 9059)004.6(*)5067.0(*)54005496("2

7 ==

ltspgmmVtr 1890)276.4(*)5067.0(*)54965700("2

5 ==

EfepmLdcq v = 2010206.0gpmq 15785.0*50*)12(*)5.5(*010206.0 2 ==

Ejemplo Ejemplo


qv = )(*448.2 22 trtpea dideqv = )(*448.2 22 trtpea dideqv =

5.- Clculo de la Velocidad Primera seccin de TP

segpiesdi

qvtp

tp /48.8750.2*448.2157

*448.2 22===

Segunda seccin de TP

segpiesgalvetp /16.7)992.2(*448.2min/157

2 ==

Primera seccin EA segpies

dediqv

tptrea /69.2)5.3004.6(*448.2

157)(*448.2 222

===

6.- Caracterizacin de fluido

36006100300

8711

221510

74

600

300

100

6

3

======

==

pa

Ejemplo Ejemplo


qv =

0

5

10

15

20

25

0 200 400 600 800

VELOCIDAD DE CORTE

E

S

F

U

E

R

Z

O

D

E

C

O

R

T

PLASTICO DE BINGHAM

Graficando

71522300600

=== p

7.- Clculo del Nmero de Hedstrom para cada una de las secciones de las tuberas y anular.

Plstico de Bingham

Ejemplo Ejemplo

731,4197

)750.2(*8*10.1*043,309***043,3092

2

2

2

===p

tpytHe

diN

Interior de TPPrimera seccin

854,496)7(

)992.2(*)100/8(*)/10.1(*043,3092

22

==cp

pgftlbsccgrN He

Interior de TPSegunda seccin

Espacio anular

685,2317

)5.3004.6(*8*10.1*751,205)(***751,2052

2

2

2

===p

tptrytHe

dediN

Ejemplo Ejemplo

INTERIOR DE LA TUBERIA DE PRODUCCION

ANULAR

8.- Clculo del Nmero de Reynolds crtico:Interior de la TPNRec= 10,200 primera seccinNRec= 10,300 segunda seccin

Espacio anular NRec= 9000

Ejemplo Ejemplo

9.- Clculo del Nmero de ReynoldsInterior de la TP, primera seccin

Ejemplo Ejemplo

378,287

992.2*10.1*16.7*7744***7744Re ===

p

tpttp divN

070,267

992.2*/10.1*/16.7*7744Re == cp

pgccgrsegftN

cppgccgrsegftN

7992.2*/10.1*/16.7*7744

Re =

Interior de la TP, segunda seccin

686,67

)5.3004.6(*10.1*69.2*6317)(***6317Re ==

= tptrtea dedivN

Espacio anular

NRe NRec FLUJO

PRIMERA SECCION 28,378 10,200 TURBULENTO

SEGUNDA SECCION 26,070 10,300 TURBULENTO

ANULAR PRIMERA SECCION 6,686 9000 LAMINAR

INTERIOR DE LA TUBERIA DE PRODUCCION

10.- Comparando Nmero de Reynolds

Ejemplo Ejemplo cppgccgrsegftN

7992.2*/10.1*/16.7*7744

Re =

Calculando la rugosidad relativa Interior de TP, primera seccin

61 10*72.4750.2

000013.0 ===tpdi

Interior de TP, segunda seccin

61 10*34.4992.2

000013.0 ===tpdi

Espacio anular

61 10*19.5504.2

000013.0 ===tpdi


7992.2*/10.1*/16.7*7744

Re =

SECCION NRE fTP SECC. 1 4.72*10-6 28378 0.0242TP SECC.4 4.34*10-6 26070 0.0241ANULAR 5.19*10-6 6686 0.0322

Calculando el factor de friccin con el diagrama de Moody:


7992.2*/10.1*/16.7*7744

Re =

Clculo de las cadas de presin por friccin

psidi

LvftpfP

tp

tpt 904750.2

1226*)48.8(*10.1*0242.0*059.1***059.1_

22

=== Interior de TP, Primera seccin

Interior de TP, Segunda seccin

psipg

msegpccgrtpfP 1772992.2

3684*)/16.7(*/10.1*0241.0*059.1_

2

==

psiLdedidedi

vP

tptr

Y

tptr

eaptrf 5.3044895*))5.3004.6(61

8)5.3004.6(*305

69.2*7(*))(*61)(*305

*(

222_=+=+=

Espacio anular

11.- Clculo de las cadas de presin por friccin en el equipo superficial (TIPO III).

psiqCP tfcs 67.4)100157(*10.1*22.0*3454.8)

100(***3454.8 86.186.1 ===


7992.2*/10.1*/16.7*7744

Re =

12.- Clculo de las cadas de presin por friccin en los orificios de circulacin.

13.- Clculo de la presin de circulacin reducida.

psiA

qPt

tforif 64.6)77.1(*1303

10.1*1571303

*2

2

2

2 ===

psiPPPPP foriftrftpffcsr 81.299164.65.305267667.4__ =+++= +++=

14.- Clculo de la presin de circulacin de control.

psi

rtpac

cPPPPP

2244

}81.2991)82.0*4895*422.12000()1*4895*422.1(

=++=+=


7992.2*/10.1*/16.7*7744

Re =

15.- Clculo de la presin inicial de circulacin .

16.- Clculo de la presin final de circulacin.

17.- Cdula de bombeo

psitpric PsPP 81.4991200081.2991 =+=+=

psii

tRfc PP 4013)82.0

10.1(*81.2991 ==

=

CEDULA DE BOMBEO

3500

4000

4500

5000

5500

0 50 100 150 200 250 300 350

VOLUMEN (BLS)

P

R

E

S

I

O

N

(

p

s

i

)

Control de Pozos en Reparacion

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