CRITERIOS PARA LA OPTIMIZACION DEL ASENTAMIENTO DE CAÑERIAS DE REVESTIMIENTO EN EL POZO ITU-X1A
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MINISTERIO DE EDUCACION E CARRERA DE INGENIERIA DEL PETROLEO Y GAS NATURAL CRITERIOS PARA LA OPTIMIZACION DEL ASENTAMIENTO DE CAÑERIAS DE REVESTIMIENTO EN EL POZO ITU-X1A TESINA: PARA OBTENER EL TITULO DE TECNICO SUPERIOR EN INGENIERIA DEL PETROLEO Y GAS NATURAL PRESENTADO POR: DARWIN FLORES MEJIA I
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en base a los criterios actuales para el asentamiento de las cañerías de revestimiento, adoptando nuevas tecnologías. y el estudio y análisis de las gradientes de presión, metodologías de asentamiento
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MINISTERIO DE EDUCACION
E
CARRERA DE INGENIERIA DEL PETROLEO Y GAS NATURAL
CRITERIOS PARA LA OPTIMIZACION DEL ASENTAMIENTO DE CAÑERIAS DE
REVESTIMIENTO EN EL POZO ITU-X1A
TESINA: PARA OBTENER EL TITULO DE TECNICO SUPERIOR EN INGENIERIA DEL PETROLEO Y GAS NATURAL
PRESENTADO POR: DARWIN FLORES MEJIA
ASESOR TÉCNICO: Ing. ELVIS ALVARO SILES MOJICA
TERRITORIO GUARANÍ – BOLIVIA
2015
I
HOJA DE APROBACION
CRITERIOS PARA LA OPTIMIZACION EN EL ASENTAMIENTO DE CAÑERIAS DE REVESTIMIENTO EN EL POZO ITU-X1A
Presentado por: DARWIN FLORES MEJIA
Ing. Rodrigo Vásquez RodríguezDirector de la carrera de IPGN
Ing. Elvis Alvaro Siles Mojica. Lic. Santos Cuellar LópezAsesor Técnico Asesor Lengua Indígena
Ing. Edson Zenón Cayo Azuly Ing. Víctor Hugo Raña Cabello Tribunal Técnico Tribunal Técnico
Lic. Ceferino Manuel AndrésTribunal Lengua Indígena
II
DEDICATORIA
Con un amor infinito y de manera muy especial este trabajo va dedicado a mis padres
Manuel flores y Nancy Mejía, porque de ellos es el fruto de mi optimismo, mi
perseverancia, el trabajo constante y la dedicación en mi estudio para ellos con mucho
amor.
A mis hermanos Alexander, Yalú, Raiza e Iker, que sin lugar a dudas son el complemento
de mi vida, que a través del tiempo y la distancia el amor y el apoyo incondicional de ellos
siempre han estado presente en esto que es la etapa de mi vida, que Dios nos proteja y
brinde salud, los quiero mucho.
También este trabajo quiero dedicar a toda mi familia, tíos, primos, de manera conjunta
me enseñaron que a pesar de los tropiezos se puede salir adelante, y hoy estoy aquí
dedicándoles este trabajo a ustedes desde el corazón.
DARWIN FLORES MEJIA
III
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios, quien se manifiesta en mi vida dándome salud, fortaleza y protección
en todas las etapas de mi vida, a él mi agradecimiento infinito que me ha permitido
culminar este trabajo para que pueda salir adelante y continuar con mis estudios.
A mi familia un agradecimiento ferviente, que en todo momento han estado pendiente de
mi vida por mi bien estar, en todos los sentidos, el sacrificio de suplirme con mis
necesidades se los debo a todos ellos.
A todas las personas que contribuyeron positivamente en lo que ha sido hasta ahora mi
estudio, amigos, compañeros, docentes asesores y tribunales, el aporte con su granito de
arena coadyuvaron para lograr el éxito de mis metas.
En ello agradezco de manera particular al docente Santos y al ingeniero Rodrigo, ese
optimismo y sueños inquietantes que demuestran son para mí un ejemplo para seguir
adelante en esta etapa de mi vida que aún continúa.
IV
INDICE GENERALI. INTRODUCCIÓN.......................................................................................................1
1.1. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA PROPUESTA.......................................................2
1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA....................................................................2
1.3. JUSTIFICACIÓN.....................................................................................................3
1.4. MARCO TEORICO.................................................................................................3
1.4.1. Cañerías de Revestimiento.................................................................................3
1.4.1.1. Funciones........................................................................................................4
1.4.2. Tipos de cañerías de revestimiento....................................................................5
1.4.2.1. Cañería conductora.........................................................................................5
1.4.2.2. Cañería Superficial de Revestimiento.............................................................5
1.4.2.3. Cañería Intermedia de Revestimiento.............................................................6
1.4.2.4. Cañería de Revestimiento de Producción o Explotación................................6
1.4.2.5. "Liner” o Cañería Corta de Revestimiento.......................................................6
1.4.3. Características de Fabricación de las cañerías de revestimiento.......................8
1.4.4. Especificaciones para las cañerías de Revestimiento........................................8
1.4.4.1. Diámetro..........................................................................................................8
1.4.4.2. Peso................................................................................................................9
1.4.4.3. Grado del acero...............................................................................................9
1.4.4.4. Marcaje............................................................................................................9
1.4.4.5. Espesor de la pared......................................................................................10
1.4.4.6. Conexiones....................................................................................................10
1.4.4.7. Rango o longitud...........................................................................................11
1.4.5. Herramientas y accesorios necesarios para la introducción de Cañerías........11
1.4.6. Metodología para el asentamiento de cañerías de revestimiento....................12
1.4.7. Diámetro de la cañería de producción o del agujero en la última etapa...........12
1.4.7.1. Trayectoria programada................................................................................13
V
1.4.7.2. Columna geológica programada...................................................................13
1.4.7.2.1. Descripción del periodo carbonífero..........................................................14
1.4.7.2.2. Descripción del periodo devónico Los Monos...........................................14
1.4.7.2.3. Formación devónico Huamampampa........................................................14
1.4.7.3. Diseño preliminar para el asentamiento de cañerías....................................14
1.4.7.3.1. Presión hidrostática...................................................................................15
1.4.7.3.2. Presión de formación.................................................................................16
1.4.7.3.3. Presión de sobrecarga...............................................................................17
1.4.7.3.4. Presión de fractura....................................................................................17
1.4.7.3.4.1. Gradiente de fractura.............................................................................18
1.4.7.3.5. Presión de poro y de fractura....................................................................19
1.4.7.3.5.1. Margen de arremetida............................................................................20
1.4.7.4. Diseño detallado............................................................................................20
1.4.8. Profundidades de asentamientos de cañerías de revestimiento......................20
1.4.8.1. Profundidades para el asentamiento de cañerías en pozos de desarrollo.. .21
1.4.9. Criterios para determinar los puntos de asentamiento óptimo de los
revestidores.....................................................................................................................22
1.5. COBERTURA.......................................................................................................22
II. OBJETIVOS.............................................................................................................24
2.1. OBJETIVO GENERAL..........................................................................................24
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS................................................................................24
III. METODOLOGIA......................................................................................................25
3.1. LOCALIZACION...................................................................................................25
3.1.1. Datos del pozo..................................................................................................25
3.2. MATERIALES.......................................................................................................26
3.3. ENFOQUE DE LA INVESTIGACION...................................................................26
3.4. ESTRATEGIAS DE INTERVENCIÓN..................................................................27
VI
3.4.1. Organización interna.........................................................................................27
3.4.2. Coordinación externa........................................................................................27
3.4.3. Promoción-difusión...........................................................................................28
3.4.4. Muestra y tamaño de la muestra......................................................................28
3.4.5. Diseño de la investigación................................................................................29
3.4.5.1. Tipo de diseño...............................................................................................29
3.4.5.2. Tipo de investigación.....................................................................................29
3.4.6. Recolección de información..............................................................................29
3.4.7. Procesamiento de la muestra...........................................................................30
3.4.7.1. Análisis del perfil de presiones......................................................................32
3.4.7.2. Calculo de resistencia de la formación contra arremetidas para cada tramo.
33
3.4.7.3. Resultados obtenidos....................................................................................34
3.4.7.4. Evaluación de los fluidos de perforación.......................................................34
3.4.8. Criterios e instrumentos de seguimiento...........................................................36
IV. RESULTADOS Y DISCUSION................................................................................39
V. CONCLUSIONES....................................................................................................40
VI. REFLEXIONES........................................................................................................41
VII. BIBLIOGRAFIA.......................................................................................................42
VIII. ANEXOS....................................................................................................................1
VII
INDICE DE CUADROS
CUADRO Nº 1. Diámetros más comunes de las cañerías de revestimiento.......................8
CUADRO Nº 2. Longitudes y rangos de los revestidores..................................................11
CUADRO Nº 3. Zonas presurizadas y/o problemas potenciales.......................................31
CUADRO Nº 4. Diferentes presiones registradas en cada tramo......................................32
CUADRO Nº 5. Aumento progresivo del MW para mantener en sobre balance el pozo de
perforación conforme a la Pfm y PFr..................................................................................34
CUADRO Nº 6. Descripción de la densidad equivalente de circulación (ECD), a efectos
de las formaciones a diferentes profundidades..................................................................35
CUADRO Nº 7 criterios de consideración en base a conceptos actuales de nuevas
tecnologías..........................................................................................................................39
VIII
INDICE DE FIGURASFIGURA Nº 1. Distribución de las cañerías de revestimiento...............................................7
FIGURA Nº 2. Caja y Pin de cañería de revestimiento.......................................................10
FIGURA Nº 3. Accesorios para la manipulación del Revestimiento...................................12
FIGURA Nº 4. Secuencia estratigráfica de las formaciones en el cinturón Subandino de
Bolivia..................................................................................................................................13
FIGURA Nº 5. Presión de sobrecarga y presión de poro..................................................17
FIGURA Nº 6. Presentación gráfica de las presiones........................................................18
FIGURA Nº 7. Esquema de asentamiento de las diferentes Cañerías de revestimiento.. .19
FIGURA Nº 8. Pozo exploratorio vs pozo de desarrollo (mismo objetivo)..........................21
FIGURA Nº 9. Criterios de perforación según las condiciones del pozo............................33
FIGURA Nº 10. Representación gráfica de las gradientes de presión y el asentamiento de
las múltiples cañerías..........................................................................................................36
FIGURA Nº 11. Opciones tendientes de asentamiento de las cañerías de revestimiento
con los criterios...................................................................................................................40
IX
INDICE DE ANEXOS
ANEXO Nº 1: Ubicación geográfica del pozo ITU-X1A........................................................1
ANEXO Nº 2: Puntos de consideración en el pozo ITU-X1A...............................................2
ANEXO Nº 3: Perfil del pozo y profundidad final de asentamiento......................................3
X
RESUSMEN
Para la síntesis de este trabajo, se ha considerado los aspectos más importantes, en ellos
se reflejan el significado que tiene el asentamiento de las cañerías de revestimiento en la
etapa de perforación de un pozo petrolero, todos los parámetros que intervienen para la
adopción de un criterio en base a los diseños para cada requerimiento que así lo quiera el
pozo en su desarrollo. Parámetros como las presiones de formación, presión de fractura,
características geológicas como zonas inestables, fallas, altos buzamientos y los
esfuerzos que éstas pueden causar.
Las acciones que se tienen que tomar muy en cuenta están en base a factores como el
aumento progresivo del peso del lodo (MW) a cada profundidad, tener el conocimiento de
las formaciones que se esperan atravesar, información que se obtendrá de los pozos
vecinos que ya han sido perforados, para posteriormente formar un programa geológico,
una trayectoria y el diámetro final que tendrá la cañería en su última etapa. Todas estas
acciones determinarán la profundidad de los puntos de asentamiento para cada cañería.
El objetivo de lo anteriormente mencionado se refleja en tratar de asentar el mínimo
número de cañerías para reducir costos en la perforación, siempre y cuando el grado de
incertidumbre no sea potencial, ya que las cañerías de revestimiento son colocadas para
mantener íntegro al pozo protegiendo de zonas inestables, y sobre presionadas. Para
estos objetivos económicos se instalan las cañerías liner, ya que estas pueden ir colgadas
en una cañería en el fondo del pozo evitando así bajar cañerías desde la superficie.
Una vez definidas los puntos de asentamiento de las cañerías el paso que sigue es
aquella etapa en la cual se determinan las cargas a las que estará expuesta cada cañería
(colapso, ruptura y tensión), para ello la cañería debe contar con propiedades mecánicas
y físicas que suplan con esas cargas pronosticadas. Para eso cada cañería cuenta con
distintas especificaciones y la respetiva elección estará en función a cálculos de las
cargas anteriormente mencionadas.
XI
I. INTRODUCCIÓN
Por generaciones, los ingenieros de perforación mantuvieron la densidad del lodo en los
pozos de tal manera que su presión hidrostática fuera más alta que la presión de poro de
las formaciones que se estaban perforando, éste método ha sido utilizado en la mayoría
de los pozos perforados desde comienzos del siglo XX. En la actualidad los ingenieros
mantienen esas relaciones utilizando múltiples cañerías de revestimiento, para controlar
esas zonas donde existen pérdidas de fluidos y/o zonas sobrepresionadas.
El asentamiento de las cañerías de revestimiento de perforación abarca un aspecto muy
importante en la perforación de pozos petroleros. Tener información acerca de las
condiciones geológicas, son esenciales para dar con el asentamiento de acuerdo a las
características de las formaciones que se vayan a atravesar durante la perforación del
pozo.
El asentamiento de las cañerías de revestimiento conlleva una serie de criterios, en
algunos casos el principal criterio es el de cubrir las zonas expuestas con pérdidas de
circulación severas, en otros casos puede estar basado en los problemas de pegaduras
por presión diferencial, sin embargo en pozos profundos lo que se considera es el control
de las presiones anormales de formación y en evitar su exposición hacia las zonas más
someras y débiles. Por lo que este criterio de diseño para controlar las presiones de
formación es generalmente aplicable a la mayoría de las perforaciones petroleras.
1
1.1. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA PROPUESTA.
El presente trabajo de investigación se centra en generar criterios en base a la
descripción de los problemas potenciales que intervienen en el asentamiento de las
cañerías de revestimiento, por medio de la evaluación y análisis de los mismos, tomando
en cuenta las metodologías que se emplean para la corrida de revestidores el cual se
basa en el tipo de pozo, trayectoria, diseño preliminar y diseño detallado, por medio de
ello se mostraran las diversas presiones que se ejercen previos al asentamiento de
cañerías además se obtendrá la información sobre el manejo de los fluidos utilizados para
contrarrestar a los gradientes de fractura y de poro, en tal caso los parámetros que están
involucrados serán considerados importantes en la seguridad y economía del pozo para
optimizar de esta manera las operaciones de asentamiento de las cañerías de
revestimiento. Posteriormente como parte complementaria se describirán los tipos de
revestidores con sus respectivas especificaciones y las normas a las cuales están sujetas.
1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
Los problemas que se originan en el asentamiento de las cañerías de revestimiento de un
pozo tales como: Inestabilidad de las formaciones, diferentes presiones existentes como
la presión de sobrecarga, de formación, de fractura e hidrostática, entre otros; son
problemas que restringen en el buen desarrollo de la etapa de perforación e intervendrían
en la vida futura del pozo, por esta razón se tiene que analizar y evaluar los criterios
adoptables en base a diferentes diseños para el asentamiento de cañerías de
revestimiento de acuerdo a los requerimientos de la perforación en curso, para esta
investigación nos avocamos al pozo ITU-X1A, y así generar criterios de alternativas
óptimas para el asentamiento de cañerías de revestimiento en este pozo en la etapa de
su desarrollo.
2
1.3. JUSTIFICACIÓN.
En lo que es la gama petrolera todas las operaciones en sus distintas funciones son muy
primordiales ya que experiencias pasadas muestran que una mala operación, un mal
diseño, la adopción de criterios inadecuados, entre otros aspectos, ocasionaron grandes
pérdidas económicas. En este caso para el asentamiento de cañerías de revestimiento,
muchos pozos, desde el punto de vista de ingeniería y economía han tenidos fracasos
debido a que el programa de cañerías especificaba profundidades muy someras o
demasiado profundas para su asentamientos. Por esta situación considerable el
asentamiento de las cañerías de revestimiento viene a ser un factor muy importante ya
que representa entre un 15 y 35 % del costo total del pozo, en torno a tal relevancia de
ésta investigación conforme a los análisis de los diferentes criterios aplicables para el
asentamiento de cañerías, se formaran los posibles razonamientos enfocados a un diseño
para enfrentar a la problemática planteada.
Es por tal que la investigación con el título; criterios para la optimización en el
asentamiento de cañerías de revestimiento en el pozo de perforación del campo ITU-X1A,
surge por la necesidad de fortalecer y proveer al estudiante de Ingeniería del Petróleo y
Gas Natural como un material de referencia e información, y así también innovar
conceptos y aplicaciones que se emplean en este tema de investigación.
1.4. MARCO TEORICO.
1.4.1. Cañerías de Revestimiento.
Son cañerías especiales cilíndricas con orificio, compuestos generalmente de acero,
con una geometría definida por el diámetro y el espesor del cuerpo que lo conforma, la
cual consiste en una columna de cañerías que se introducen en el hoyo dependiendo de
las características geológicas como formaciones geopresionadas, inestables e
inconsolidadas, también de las presiones de fondo y de las presiones de fractura de las
formaciones penetradas y de otras características y/o problemas que se encuentran a lo
largo de la perforación y que luego son cementadas para proteger al hoyo de todos esos
3
problemas, asegurando el éxito de las operaciones llevadas a cabo durante las etapas de
perforación y terminación del pozo. Es así, como en base a la información geofísica,
geológica, recomendaciones técnicas, datos de pozos vecinos, etc., la compañía
operadora planifica un programa de revestimientos para los pozos que van a perforar.
1.4.1.1. Funciones.
Para garantizar la continuidad eficaz de la perforación y el buen estado del hoyo, las
Cañerías cumplen las siguientes funciones:
Evitar derrumbes en el pozo durante la perforación.- Durante la perforación se
atraviesan formaciones débiles vulnerables o fracturadas, si el pozo es dejado sin
revestir esas formaciones inestables pueden ocasionar obstrucciones en las
operaciones de perforación incrementando costos y tiempos operacionales.
Evitar contaminaciones de aguas superficiales.- aislar esas formaciones
porosas con contenido de agua en las áreas someras, es primordial para evitar
que el fluido de perforación sea contaminada y también proteger de las presiones
que generan.
Suministrar un control de las presiones de formación.- La tuberia de
revestimiento debe ser lo suficientemente resistente para controlar problemas en
zonas de presión anormal y/o subnormal, causada por los fluidos o gases
presentes en la perforación, para evitar presiones de arremetida o reventones.
Al cementarlo, se puede aislar la comunicación de las formaciones de interés.- Con un buen trabajo combinado de cementación se puede sellar
cualquier zona de hidrocarburo, evitando así la comunicación dentro de la tuberia,
con zonas de aguas superiores.
Facilitar la instalación del equipo de superficie y de producción.- Actúa como
soporte para la instalación del BOP (preventor de reventones), también sirve como
asiento para el equipo de control (cabezal) y para el árbol de navidad.
4
Proveer el diámetro del agujero conocido.- Con el fin de facilitar la corrida del
equipo de pruebas y completación del pozo, manteniendo el diámetro y
profundidad conocida o deseada, para así de esta manera poder seguir
perforando.
1.4.2. Tipos de cañerías de revestimiento.
Entre las más principales existen 5 clases de cañerías de revestimiento para la
perforación en tierra, (ver figura 1) las mismas se describen a continuación:
1.4.2.1. Cañería conductora.
La Cañería conductora es instalada al iniciar la perforación para proteger la superficie de
la erosión por el fluido de perforación utilizada para apoyar formaciones no-consolidadas,
proteger arenas de aguas frescas de ser contaminadas y reviste cualquier depósito poco
profundo de gas, la profundidad de asentamiento varía entre los 20 y 250 m, donde sus
dimensiones comúnmente usadas oscila entre las 16 y 20 pulgadas de diámetro. Esta es
la primera sarta a la que se instala la columna de BOP (preventor de reventones). En caso
de que se utilicen BOP’s de superficie (es decir autoelevables), o el sistema de desviación
de flujo (divierter), la sarta de conducción también sostiene el cabezal de pozo, el arbolito
y sartas de revestimiento subsecuentes.
1.4.2.2. Cañería Superficial de Revestimiento.
La cañería de superficie tiene como función proteger al pozo contra desmembramientos
de formaciones débiles, aísla zonas acuíferas, previene pérdidas de circulación y
proporciona un ancla para el equipo preventor de reventones y conexiones superficiales.
Estas cañerías se introducen a profundidades que varían entre 500 y 1000 m. los
diámetros están entre 9 5/8”-13 3/8”.
5
1.4.2.3. Cañería Intermedia de Revestimiento.
Este tipo de revestimiento es asentado en zonas inestables del pozo, en áreas donde hay
pérdida de circulación y en formaciones con presiones anormalmente altas.
Con esta cañería se protege formaciones como: domos salinos o arcillas desmoronables.
El diámetro para este revestimiento está entre los 9 5/8” y 10 3/4”, su cementación juega
un papel muy importante, esto para evitar comunicación detrás del revestidor entre las
zonas de hidrocarburos y cualquier otro estrato indeseable.
1.4.2.4. Cañería de Revestimiento de Producción o Explotación.
Es la última sarta de revestimiento en un pozo, usualmente puesta encima o a través de
una formación productora. Este revestimiento aísla el aceite y el gas de fluidos
indeseables de la formación de producción o de otras formaciones perforadas por el
hueco, permitiendo el control del yacimiento, y actuando como un conducto seguro de
transmisión de fluidos a la superficie
También sirve de protección para la cañería de producción y demás equipos utilizados en
el pozo, el tamaño más común utilizado para este tipo de cañería puede ser diámetros de
7” o más pequeñas.
1.4.2.5. "Liner” o Cañería Corta de Revestimiento.
Los “liners” son cañerías que no alcanzan la superficie, su asentamiento constituye una
instalación que evita utilizar una sarta desde la superficie hasta el fondo del pozo. El liner
es suspendido de la cañería intermedia a través de un colgador de liner y cuñas
denominados (liner hanger). La principal ventaja de estas cañerías es la reducción en
longitud y diámetros de las cañerías a emplear lo cual trae como resultado un escenario
más favorable en lo económico y reduce los requerimientos en capacidad de carga del
equipo de perforación.
6
Así de esta manera el liner aísla zonas donde se presentan pérdidas de circulación o
presiones anormales permitiendo una perforación de zonas más profundas.
Existen 3 tipos de liners los cuales son:
Liner de Perforación.- Son cañerías que separan zonas donde existen perdidas
de circulación y altas presiones, su uso reduce costos de la cañería de
revestimiento.
Liner de Producción.- La utilidad del liner de producción va en reemplazo de una
sarta de cañería de producción convencional, para aislar zonas de producción o
inyección, disminuyendo costos operacionales y evitando problemas en el equipo
de perforación.
Cañería complemento.- (Tie Back Liner). Es una sarta de cañería de
revestimiento que se extiende hasta la superficie desde el tope del liner instalado
en el pozo la misma que se conecta por medio de una conexión especial.
Básicamente sirve para aislar un revestimiento gastado que no puede resistir
incrementos de presión o aislar revestimientos intermedios.
FIGURA Nº 1. Distribución de las cañerías de revestimiento
Fuente: Instituto politécnico nacional, Ing. Petrolera
7
1.4.3. Características de Fabricación de las cañerías de revestimiento.
Las cañerías de revestimiento están diseñadas y fabricadas de acero de la más alta
calidad siguiendo las especificaciones de la Norma API 5CT (Especificación para cañería
de revestimiento y cañería de producción), en la cual se describe que esta puede ser
construida sin costura (S) o con costura mediante soldadura eléctrica (SE), obtenidas por
fusión en horno y soldadas eléctricamente. El API (instituto americano de petróleo) ha
desarrollado especificaciones para la cañería de revestimiento. Entre las especificaciones
incluidas para los revestidores y las conexiones están las características físicas,
propiedades de resistencias a los diferentes esfuerzos y procedimientos de pruebas de
control de calidad.
1.4.4. Especificaciones para las cañerías de Revestimiento.
El instituto americano de petróleo (API) en su norma API Spec 5, ha establecido
parámetros que permitan tener unos estándares para la identificación y clasificación de
las diferentes cañerías, los cuales vienen especificadas por las siguientes propiedades:
1.4.4.1. Diámetro.
El diámetro exterior (OD), se refiere al cuerpo de la cañería, determina el tamaño mínimo
del agujero en el que puede ser corrida de la cañería de revestimiento. La medida del
diámetro externo debe estar dentro de las tolerancias establecidas en la norma API Spec
5, el diámetro interno depende del espesor de la misma.
CUADRO Nº 1. Diámetros más comunes de las cañerías de revestimiento
Revestimiento
Diámetro nominal en pulgadas
Superficial 9 5/8 10 3/4 13 3/8 16 20 -
Intermedio 8 5/8 9 5/8 10 3/4 11 ¾ - -
Producción 4 1/2 5 5 1/2 6 5/8 7 75/8
FUENTE: API SPEC 5CT, 1995
8
1.4.4.2. Peso.
El API define dos tipos de pesos para las cañerías de revestimiento los cuales son:
a. Peso nominal: el peso nominal de la cañería de revestimiento es utilizado
principalmente para identificar la cañería durante el proceso de ordenado. Estos
pesos nominales no son exactos y están basados en el peso teórico calculado con
una cañería con roscas y coples.
b. Peso del cuerpo más los coples y las roscas: el peso del cuerpo hace
referencia al peso de la junta de cañería de revestimiento con la inclusión de
roscas y coples.
1.4.4.3. Grado del acero.
Los grados de acero en la cañería de revestimiento están diseñados para soportar las
fuerzas de tensión, presión de colapso y presión de ruptura entre las más principales. La
calidad de la cañería que se desea seleccionar es normada por el API, que denota por
una letra que simboliza el grado de acero y la parte numérica de la designación del grado
de la cañería de revestimiento, es la resistencia minina a la deformación expresada en
miles de libras por pulgada cuadrada (psi), es decir que el tipo de acero utilizado para la
fabricación de la cañería de revestimiento determina el grado y por lo tanto la fuerza. A
continuación los diferentes tipos de grados de acero:
1.4.4.4. Marcaje.
Estos productos tubulares deben ser marcados por el fabricante de acuerdo a las normas
API Spec 5CT (Especificación para tuberia de revestimiento y tuberia de producción), esta
norma establece un código de colores para cada uno de los grados de acero existente,
que ayudan a la identificación de las cañerías.
9
1.4.4.5. Espesor de la pared.
El espesor de la pared influye directamente en las propiedades de la cañería de
revestimiento, determina el diámetro interno de la cañería y por lo tanto el tamaño máximo
de la barrena que puede ser corrida a través de la cañería.
1.4.4.6. Conexiones.
Las conexiones de las cañerías de revestimiento son uniones entre dos cañerías la cual
debe ser hermética de modo que sea impenetrable y que soporte los esfuerzos generados
en el pozo. El 90% de las fallas en las Cañerías ocurren en las conexiones, todas las
conexiones de las Cañerías son un punto de falla potencial. Las conexiones o también
llamadas juntas están constituidas por dos componentes principales que son el PIN y el
PIÑON, el miembro roscado externamente es llamado el pin de cañería o piñón, y el
miembro roscado internamente es la caja (en algunos casos cople), (Figura 2).
FIGURA Nº 2. Caja y Pin de cañería de revestimiento.
Caja de cañería de revestimiento “Pin” de cañería de revestimiento
FUENTE: Schlumberger.
10
1.4.4.7. Rango o longitud.
Representa el largo aproximado de un tubo o sección de una sarta de revestimiento. En el
siguiente cuadro se muestran los principales rangos para las cañerías de revestimiento:
CUADRO Nº 2. Longitudes y rangos de los revestidores.
FUENTE: API SPEC 5CT, 1995.
1.4.5. Herramientas y accesorios necesarios para la introducción de Cañerías.
Para poder manipular las cañerías se necesitan utilizar herramientas específicas (ver figura 4), entre las más principales se mencionan a continuación:
a) Elevadores.- Son especiales para agarrar las cañerías y luego elevarlas para su
respectiva conexión.
b) Cuñas.- sirven para sostener las cañerías en la mesa rotaria.
c) Zapatas.- Estas van colocadas en el fondo de la TR la cual sirve para guiar la
tuberia hasta abajo y evitar que se atasque.
d) Centralizadores.- Colocadas en las Cañerías para mantener centrada a la tuberia
y así evitar su atascamiento y asegurar la distribución uniforme del cemento
alrededor del revestimiento.
e) Collar flotador.- Es provisto por una válvula con el objetivo de evitar el reflujo del
anular hasta la TR.
f) Raspadores.- Es un anillo dotado de alambres flexibles en su contorno, para
remover el revoque depositado sobre la pared del hoyo.
11
Rango Longitud (pies)
1 (R-1) 16-25
2 (R-2) 25-34
3 (R-3) 34-48
FIGURA Nº 3. Accesorios para la manipulación del Revestimiento.
FUENTE: BP Exploration.
1.4.6. Metodología para el asentamiento de cañerías de revestimiento.
La metodología contempla las principales consideraciones de diseño tomando cada uno
de los aspectos importantes para generar criterios en cuanto a la respectiva selección de
cañerías para su asentamiento y que ello sirva como guía para su desarrollo. La
metodología de diseño para la planeación del asentamiento de Cañerías toma en cuenta
los siguientes aspectos:
1.4.7. Diámetro de la cañería de producción o del agujero en la última etapa.
La selección del diámetro para determinar el arreglo de TR de explotación, será la base
para determinar el arreglo de cañerías de revestimiento a utilizar, así como los diámetros
de agujero. El diámetro de la TR de explotación, va a depender de las características de
los fluidos que se explotaran y de las presiones.
12
1.4.7.1. Trayectoria programada.
Para pozos exploratorios la trayectoria programada de la perforación, se limita a estudios
geológicos y geofísicos realizados en el campo prospecto, donde permitirán determinar la
litología a perforar, presiones de formación y de fractura y propiedades mecánicas de las
formaciones. Sin embargo para pozos de desarrollo, se contara con la información de
pozos perforados anteriormente en el mismo campo.
1.4.7.2. Columna geológica programada.
La columna geológica programada va a depender de los estudios geofísicos y geológicos,
para determinar la composición de las rocas del subsuelo y la disposición de los estratos,
(ver figura 5). La evaluación de formaciones precisa y oportuna constituye un elemento
esencial en las fases de la perforación, porque cada tipo de formación genera una presión
en función a la profundidad y el espesor que tenga, en el siguiente gráfico se muestran 2
periodos geológicos característicos del sub-andino sur que son el carbonífero y el
devoniano.
FIGURA Nº 4. Secuencia estratigráfica de las formaciones en el cinturón Subandino de Bolivia.
FUENTE: Planificación, Ingeniería y construcción de pozos-YPFB ANDINA S.A., adaptado por el autor.
13
En este apartado se describen las principales formaciones litológicas de acuerdo a su
periodo:
1.4.7.2.1. Descripción del periodo carbonífero.
Litología.-conglomerados, areniscas, diamicitas, lutitas, arcillas. Caracterización.- altos buzamientos, abrasidad, alta resistencia a la compresión,
y bajos gradientes de fractura. Problemas potenciales.- Inestabilidad del pozo, baja ROP (velocidad de
penetración) y desviación.
1.4.7.2.2. Descripción del periodo devónico Los Monos.
Esta formación es la Roca Madre y sello en la zona subandina. Conformada por limolitas y
lutitas negras laminadas con finas capas de areniscas, extremadamente afectada por
plegamientos y fallas.
Caracterización.- altos buzamientos, alta presión de formación, formación altamente micro-fracturadas y frágil en planos de estratificación.
Problemas potenciales.- inestabilidad del pozo debido a fuerzas tectónicas, micro fracturas, lutitas dispersibles e inestabilidad debido a prolongados tiempos de hueco abierto.
1.4.7.2.3. Formación devónico Huamampampa.
El principal reservorio de gas en el subandino, de areniscas de muy baja porosidad 2% a
3% altamente fracturadas.
Caracterización.- altos buzamientos, sistemas de esfuerzos axiales, alta presión de formación, formaciones altamente fracturadas, etc.
Problemas potenciales.- Estabilidad del pozo, abrasidad y aprisionamientos de trépanos impregnados.
14
1.4.7.3. Diseño preliminar para el asentamiento de cañerías.
Antes de definir las presiones, es necesario comprender lo que es una gradiente de
presión, entonces se dice que una gradiente es aquella presión que se ejerce a cada
profundidad de la perforación. Dicha gradiente viene formulada de la siguiente manera.
Gr= P(en funcionde las diferentes presiones que seejercen)H (en funciona la perforacion adiferentes profundidades)
En consecuencia para determinar las profundidades de asentamiento de las Cañerías, es
necesario construir un perfil de presiones, en él se comparan las relaciones entre la
presión de formación y gradiente de fractura, éstos datos son obtenidos del campo de
aplicación. En función a ello se determinará el peso del lodo requerido para llevar a cabo
las diversas secciones del agujero. Por tal razón, el diseñador debe asegurar, que toda la
información existente sea considerada y evaluada durante la estimación de dichos
valores.
Una vez construido el perfil de presiones, el siguiente paso es establecer el asentamiento
de las cañerías de revestimiento, el mismo que debe adaptarse a las condiciones
geológicas y la función que debe cumplir cada revestidor. A continuación se estudian las
diferentes presiones involucradas para la elaboración del perfil de presiones:
1.4.7.3.1. Presión hidrostática.
La presión hidrostática, a cualquier profundidad vertical dada se define como la presión
ejercida por el peso de una columna de fluido sobre una unidad de área. Por lo cual, es la
presión que se origina de una combinación entre la densidad del fluido y la altura vertical
de dicho fluido. Su fórmula viene dada de la siguiente manera:
15
Ph=0,052∗MW∗H
Donde:
Ph: Presión hidrostática, (psi) MW: Densidad del lodo, (lpg) H: Profundidad vertical medida, (pie)
1.4.7.3.2. Presión de formación.
La presión de formación o presión de poro se define como la presión ejercida por el fluido
contenido dentro de los espacios de poro de una roca o sedimento. Las presiones de
formación que se encuentran en un pozo pueden ser normales, anormales (altas), o
subnormales (bajas). Su fórmula es la siguiente:
Pfm=0,052∗MW∗PV
Donde:
Pfm = presión de formación, (psi).
MW = densidad del fluido poral, (lpg).
PV = profundidad vertical, (pies).
Generalmente los pozos con presión normal no crean problemas para su fase de
planeación. Los pozos con presiones subnormales pueden requerir cañerías de
revestimiento adicionales para cubrir las zonas débiles o de baja presión, mientras que los
pozos con presiones anormales requieren de una evaluación detallada que permita
minimizar el riesgo y garantizar la seguridad en la operación, dicho eso se tiene que:
Presión normal.- Si la presión de formación es igual a la presión hidrostática, la
presión de formación es normal. Entonces es la densidad equivalente de un
reservorio cuyo valor es 9 LPG.
Presión subnormal.- Si la presión de formación es menor que la presión
hidrostática, la formación se encuentra subpresurizada (subnormal). Entonces es
la densidad equivalente de un reservorio cuyo valor es menor a 9 LPG.
16
Presión anormal.- Si la presión de formación es mayor que la presión
hidrostática, la formación se encuentra sobrepresurizada (anormal). Lo que
significa que la densidad equivalente de un reservorio es mayor a 9 LPG.
1.4.7.3.3. Presión de sobrecarga.
La presión de sobrecarga, es la presión ejercida por el peso de la columna de roca
combinado con los fluidos contenidos en los espacios porosos de la misma formación
(agua, hidrocarburos) sobre las formaciones inferiores.
FIGURA Nº 5. Presión de sobrecarga y presión de poro.
FUENTE: PEMEX, Exploración y Producción.
En donde los valores empleados son el promedio de la densidad del agua contenida en
los poros y el promedio de la densidad de los granos minerales. Las rocas dentro del
subsuelo promedian de 2,16 a 2,64 (gr/cm3).
1.4.7.3.4. Presión de fractura.
La presión de fractura se define como la presión máxima que puede soportar una
formación antes que exceda su resistencia a la tensión y se fracture. La resistencia que
opone una formación a ser fracturada, depende de la solidez o cohesión de la roca y de
los esfuerzos de compresión a los que se someta. Al fracturarse una roca, representa un
17
peligro en el pozo, debido que en la zona se producirán pérdidas de lodo, esta situación
puede representar incrementos en los costos para aplicar acciones correctivas. En otros
casos más ceberos, en la zona podrían presentarse un reventón subterráneo. Por tales
razones es de suma importancia estimar el gradiente de fractura cuando se planea la
perforación de un pozo. Existen dos formas directas e indirectas para estimar la presión
de fractura.
1.4.7.3.4.1. Gradiente de fractura.
El gradiente de fractura es la presión que se debe aplicar para vencer la resistencia de la
roca y crear un fracturamiento. La fórmula más utilizada para calcular el gradiente de
fractura es la que se mostrará a continuación aunque existen varias formas para calcular
el gradiente de fractura:
FIGURA Nº 6. Presentación gráfica de las presiones.
FUENTE: Planificación, Ingeniería y construcción de pozos, YPFB ANDINA S.A.
18
1.4.7.3.5. Presión de poro y de fractura.
El conocimiento exacto de los gradientes de formación y de fractura, juegan un papel de
gran importancia en las operaciones de perforación, especialmente del tipo exploratorio,
por lo que la evaluación y detección de estas presiones sirven para construir un perfil de
presiones.
Con esta información disponible, se procede a generar un gráfico de gradientes de
densidad equivalente de la presión de poro y de fractura, donde relacionamos la
profundidad (ft) vs la densidad del lodo (ppg), el mismo que es conocido como el perfil de
presiones, como se muestra en la siguiente figura:
FIGURA Nº 7. Esquema de asentamiento de las diferentes Cañerías de revestimiento.
FUENTE: Schlumberger.
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El proceso para la figura 9, se realiza partiendo del fondo del pozo, trazando una línea
recta vertical con la densidad del fluido a utilizar (línea café), hasta interceptar el
gradiente de fractura menos el margen de arremetida (línea verde) y ésta será la
profundidad mínima para asentar la cañería, el proceso se repite hasta terminar todo el
diseño del pozo.
1.4.7.3.5.1. Margen de arremetida.
Es el valor de densidad que se debe sustraer de la densidad equivalente de fractura, a fin
de garantizar que nunca superemos su valor máximo, este se toma en cuenta al momento
de realizar un diseño gráfico de las profundidades de asentamiento. Su valor
generalmente es 0,5 ppg para pozos de desarrollo y 1 ppg para pozos exploratorios.
1.4.7.4. Diseño detallado.
La etapa de diseño detallado, es aquella en la cual se determinan las cargas a las que
estará expuesta cada sarta de tuberia de revestimiento durante la vida del pozo y llevar a
cabo la selección de cañerías de revestimiento con propiedades mecánicas y físicas que
puedan soportar las cargas pronosticadas.
1.4.8. Profundidades de asentamientos de cañerías de revestimiento.
La profundidad de asentamiento está definida por los tramos a perforar las condiciones y
requerimiento en cada una de las formaciones. Esta profundidad se calcula en función de
las presiones de formación y de fractura, y pueden ser modificadas de acuerdo a los
problemas encontrados durante la perforación.
Los pozos exploratorios se planean con poca información de pozos vecinos, por tal razón
cada revestimiento se debe asentar a la mayor profundidad que sea posible, con base en
la tolerancia al influjo, para permitir el máximo de contingencia, en caso de ser necesario
instalar cañerías de revestimiento adicionales para reducir el número de revestidores y
disminuir así el costo del pozo.
20
1.4.8.1. Profundidades para el asentamiento de cañerías en pozos de desarrollo.
Por otro lado se asienta el menor número de satas de cañerías con el objetivo de reducir
el costo del pozo (menos cañerías y tiempos de corrida), también se puede correr
cañerías más pequeñas, para alcanzar el yacimiento a un tamaño de agujero en
particular. Cada cañería se asienta a una profundidad justo para que se pueda alcanzar el
punto de asentamiento de la siguiente cañería. La planeación para sartas de contingencia
es menos crítica, porque se basaran en los datos del pozo exploratorio.
FIGURA Nº 8. Pozo exploratorio vs pozo de desarrollo (mismo objetivo).
FUENTE: Libro de terminación de pozos, Tony Tung
21
1.4.9. Criterios para determinar los puntos de asentamiento óptimo de los revestidores.
Un criterio primordial para seleccionar el asentamiento es la de cubrir zonas
expuestas con pérdidas de circulación severas.
Otro criterio puede estar basado en evitar problemas de asentamiento de las
presiones características de campo.
En pozos profundos, una consideración clásica está basada en controlar las
presiones anormales de la formación, esto es aplicado en la mayoría de las áreas.
La selección de los puntos de asentamiento de los revestidores comienza con el
conocimiento de las condiciones geológicas, cálculos preliminares de las
presiones y las condiciones actuales de la perforación.
1.5. COBERTURA.
El alcance de la investigación está enmarcado en los siguientes aspectos:
En lo técnico.- La investigación dará a conocer todas las herramientas que estén
relacionadas e involucradas en la optimización para el asentamiento de las
cañerías de revestimiento. Lo cual servirá como guía de estudio referencial.
En lo económico.- Todos los pasos a seguirse durante la investigación, permitirán
analizar descriptivamente los costos tentativos, con la descripción de conceptos de
nuevas tecnologías, el uso de criterios actuales, entre otros, se enfocan en velar la
economía en el asentamiento de las cañerías de revestimiento para que esta sea
más eficiente e íntegro.
En lo ambiental.- Ya que las cañerías de revestimiento cubren de los daños
exteriores e interiores que causan las formaciones así como las operaciones, esto
significa una protección desde el fondo del pozo hasta la superficie. Si ocurriera lo
contrario pasaría que en la operación de perforación hubiera un descontrol de
pozo, que consiste en u brote en el cual las sustancias del interior del pozo
saldrían a la superficie causando un daño ecológico.
22
En lo social.- El trabajo de investigación tendrá un impacto positivo para los
estudiantes de nuestra casa superior de estudio, muy específicamente para la
carrera de Ingeniería del Petróleo y Gas Natural, en el sentido de que toda la
información concentrada en la misma, tendrá su utilidad como un documento de
referencia.
23
II. OBJETIVOS
II.1. OBJETIVO GENERAL.
Establecer los criterios básicos para el asentamiento de las cañerías de revestimiento, de
tal manera que éstas contribuyan en la optimización para el pozo ITU-X1A, tomando en
cuenta los problemas potenciales surgidos en el proceso de la perforación.
II.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Describir los procesos de operación en el asentamiento de las cañerías en
el pozo ITU-X1A.
Realizar una evaluación analítica de los procesos anteriormente descritos,
mediante la verificación de las intervenciones realizadas en el pozo ITU-
X1A.
Establecer criterios para su optimización en el asentamiento de las
cañerías de revestimiento en el pozo ITU-X1A.
Presentar los criterios generados según los resultados obtenidos durante la
evaluación de los datos del pozo ITU-X1A.
24
III. METODOLOGIA
III.1. LOCALIZACION.
El presente trabajo de investigación tiene como área de estudio al pozo ITU-X1A que está
ubicado en el bloque 62 ITAU - Tarija Oeste del campo ITAU de la Provincia Gran Chaco
del departamento de Tarija, el cual fue el primer pozo de desarrollo perforado por
Petrobras Bolivia S.A. como operador de este bloque, (ver anexo 1).
III.1.1. Datos del pozo.
Pozo: ITAU – X1A (ITU-X1A)
Clasificación: Pozo de desarrollo
Bloque: 62 ITAU-Tarija Oeste
Cuenca: Subandino Sur
A. Ubicación GeográficaDepartamento: Tarija
Provincia: Gran Chaco
País: Bolivia
Formación: Huamampampa
Coordenadas UTM superficie:X= 414.515,18 m
Y= 7.539.265,03 m
Elevación del terreno: 1.682,37 msnm
Inicio de la Perforación: 04/09/1998
Fin de la Perforación: 14/08/1999
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Equipo de Perforación: SAI-316
Profundidad final: 4500 m
III.2. MATERIALES.
Como instrumentos de investigación aplicados en el tema emprendido tenemos:
Cuaderno de registro para los indicadores
Tablero
Laptop
Internet
Impresora
Modem
Flash USB
Material bibliográfico
III.3. ENFOQUE DE LA INVESTIGACION.
Para la elaboración de este trabajo mediante el método de investigación aplicado, se
enfoca en un diseño de investigación cualitativa para la interpretación de los datos, donde
la misma viene enmarcada con los siguientes caracteres:
Descriptivo.- Porque la investigación permite describir los diferentes criterios
adoptables para la corrida de las cañerías de revestimiento en el pozo, con el fin
de establecer de forma clara y precisa la selección óptima para el asentamiento de
cañerías.
Evaluativo.- Se considera evaluativa a este trabajo porque permite obtener
resultados específicos orientados a la solución del problema en concreto.
Explicativo.- Es donde la investigación determina de forma explicativa las causas
del problema planteado en la investigación.
26
Documental.- Por la consulta y revisión de diversas fuentes bibliográficas que
requiere la investigación, para reforzar y establecer los criterios teóricos que
sustenten la evaluación.
III.4. ESTRATEGIAS DE INTERVENCIÓN.
III.4.1. Organización interna.
La organización interna respecta a las personas que contribuyeron de alguna manera en
la elaboración del presente trabajo de investigación, las cuales se mencionan bajo el
siguiente orden:
Rector Vice-rector Director – IPGN Asesor técnico Asesor Lingüista Tribunales Técnicos Tribunal Lingüista
III.4.2. Coordinación externa.
Conforme a los objetivos planteados para la intervención del trabajo de grado, se tuvo que
basar en la indagación de información de fuentes externas, para generar conclusiones
bajo un análisis correlativo de acuerdo al requerimiento de la investigación, en ello se
acudió a sitios de internet, consultas bibliográficas, se contó con la guía del asesor, con la
ayuda de personales del área de perforación con el aporte de información respecto a la
investigación y por sobre todo se adquirieron datos del pozo en estudio.
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III.4.3. Promoción-difusión.
Para la promoción y difusión del presente trabajo de investigación será mediante la
defensa del trabajo de grado tesina, entrega de seis ejemplares de empastados a la
universidad y la difusión por medio magnético del mismo, también la promoción y difusión
será de la siguiente modalidad:
Biblioteca de universidades
Biblioteca pública
Página web de la universidad
Enciclopedias
III.4.4. Muestra y tamaño de la muestra.
A.- Muestra.
Para la investigación se tomó como muestra el pozo ITU-X1A, tomando como referencia a
este pozo, donde se recopiló la información mediante datos analíticos de algunos
problemas surgidos durante la perforación y que éstos problemas van con los propósitos
del presente trabajo de investigación.
B.- Tamaño de la muestra.
El tamaño de la muestra corresponde al campo ITAU dentro del bloque 62 ITAU-Tarija
Oeste, en el cual se encuentra el pozo ITU-X1A correspondiente al estudio.
III.4.5. Diseño de la investigación.
III.4.5.1. Tipo de diseño.
En función a las características del problema planteado, se optó por el diseño NO-
EXPERIMENTAL, para concretar con los criterios en la selección de las cañerías más
óptimas para el asentamiento de las mismas en el pozo.
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III.4.5.2. Tipo de investigación.
El tipo de investigación se desarrolló de forma descriptiva, siendo un trabajo que se basó
en la recopilación de información.
A través de este tipo de investigación se tiene la accesibilidad a la información con
respecto a la perforación de un pozo petrolero con Cañerías de asentamiento a diferentes
profundidades. En el cual se puede describir los procesos de una determinada operación
y las problemáticas surgidas en la misma, para encontrar criterios que sustenten a una
solución del problema.
III.4.6. Recolección de información.
Para la recolección de información se procedió de la siguiente manera:
Indagación bibliográfica con relación al trabajo de investigación.
Información obtenida por medio del internet.
Visita de campo, para la observación y adquisición de las muestras respectivas.
Entrevistas directas con personas entendidas en el área de perforación.
Análisis minucioso de la información obtenida para su explicación
correspondiente.
Conclusiones que especifican los criterios referentes a posibles soluciones con
respecto a la problemática planteada en la investigación.
III.4.7. Procesamiento de la muestra.
Para el procesamiento de la muestra conforme a los datos obtenidos de la perforación del
pozo ITU-X1A, se siguió una metodología la cual comprende de diferentes etapas que se
muestran a continuación.
Etapa I.- Descripción de las operaciones de perforación del pozo ITU-X1A de
acuerdo a la historia del pozo, cuya información se divide en cuatro fases:
29
A). Fase I: perforación tramo 167 m – 1300 m.
Se bajó cañería de 13 3/8”, P-110, 68 lbs/ft, SLX con OD de 14 ½” con un ensanche
de 17 ½”.
MW = 10,6 ppg a 11 ppg.
MW de fractura = 16,25 lpg
MW de formación = 9,20
Formación Carbonífera
B). Fase II: perforación tramo 1300 m – 2500 m.
Se bajó cañería combinada, un Liner 11 ¾”, P-110 SD, 65 lbs/ft, Seal Lokc Flush o
sarta combinada con Tie Back 11 ¾”, P-110, 65 lbs/ft, conexiones Hydrill 513
Se asentó el Liner Tie Back en superficie (BOP), para colgar al Liner SLF a 1200 m
MW = 11 lpg
MW fractura = 18 lpg
MW formación = 11 lpg
Formación Iquiri- Los Monos
C). Fase III: perforación tramo 2500 m – 3800 m.
Se perforó con trepano de 10 5/8” Power V con un ensanchador de 10 5/8 x 12 ¼”.
El ensanchamiento se hizo desde los 3000 m hasta los 3800 m (tope
Huamampampa).
Posterior a ello se prosiguió a bajar la cañería de 9 7/8”, 68 lbs/ft, SD 140 DW,
NJO
Se utilizó MW de 16 ppg
MW fractura = 18 lpg
MW formación = 11 ppg
Formación Los Monos
30
D). Fase IV: perforación tramo 3800 m – 4500 m.
Este tramo ha sido el más importante, por lo cual se usó trépano de 8 /12”
atravesando la formación Huamampampa alcanzando así los 4100 m.
Entonces se correspondió a bajar Liner 7”, P-110, 32 lbs/ft, NJO
MW = 14 lpg
MW fractura = 18 lpg
MW formación = 9 lpg
CUADRO Nº 3. Zonas presurizadas y/o problemas potenciales.
FUENTE: Mud Log Pozo ITU-X1A.
Etapa II.- Se procedió a realizar una evaluación de manera secuencial de los
tramos de perforación relacionando los esquemas de las cañerías (ver anexo 3), y
los cuadros descritos anteriormente.
31
Profundidad Formación Pérdida de circulación
En 225 m. al atravesar la falla, tope de la Fm. Chorro
Chorro
Presión registrada
Desde 1650 m hasta el tope de la fm. Huamampampa
Los Monos 14.5 EMW
Desde 3800 m hasta 4500 m. fm. Huamampampa
Huamampampa 14.0/14.5 EMW
III.4.7.1. Análisis del perfil de presiones.
De acuerdo a la metodología para el asentamiento de cañerías de revestimiento se
procedió a analizar las presiones que se obtuvieron en el pozo ITU-X1A, donde se
considerará las presiones de fractura y de formación ya que a partir de la relación entre
estas presiones es que se llega a asentar las cañerías en el pozo
.
CUADRO Nº 4. Diferentes presiones registradas en cada tramo
TRAMO (m) Ph(psi) Pfm (psi) PFr. (psi)
167-1300 2439 2039 3610
1300-2500 5969 4690 7675
2500-3800 9073 7129 11667
3800-4500 10745 6907 13815
FUENTE: Mud log pozo ITU-X1A, adaptado por el autor.
El primer paso es la obtención de las presiones de formación y de fractura, a partir de los
mismos se hace el respectivo asentamiento de las cañerías de revestimiento.
Estos datos se evaluaron según los criterios existentes para estos casos, los mismos se
mencionas a continuación:
“Manejo de la presión durante la perforación” (MPD).- El cual consiste en crear
una densidad equivalente de circulación (ECD), para que genere una presión
mayor a la presión de poro, pero menor a la presión necesaria para fracturar la
formación que sería igual al gradiente de fractura.
32
En el análisis se llega a deducir lo siguiente:
Pfm<Ph<Pfr
El rango de presión por encima de la presión de formación (Ph>Pfm), por debajo
de la gradiente de fractura (Ph<Pfr), éste es el margen que se manejó en la
perforación del pozo ITU-X1A. Esto vendría a ser una “Perforación en condiciones de sobre balance (OBD)”.
“Perforación en condiciones de bajo balance”.-Donde la densidad equivalente
de circulación (ECD), se mantiene por debajo de la presión de formación. Esto se
hace con el objetivo de evitar que el fluido de perforación ingrese a las zonas
sobrepresionadas. Tal evaluación nos lleva a generar la siguiente gráfica:
FIGURA Nº 9. Criterios de perforación según las condiciones del pozo.
III.4.7.2. Resultados obtenidos.
FUENTE: Manejo de las presiones durante la perforación, OILFIELD REVIEW.
33
La anterior evaluación y según los datos de los pesos del lodo (MW), utilizados
para cada tramo en el pozo ITU-X1A, se llega a sintetizar mediante un cuadro
explicativo, el cual se muestra a continuación:
CUADRO Nº 5. Aumento progresivo del MW para mantener en sobre balance el pozo de perforación conforme a la Pfm y PFr.
Peso de lodo MW lpg
Pfm psi PH psi + MW incrementado
PF psi Valor cualitativo
10, 6 – 11 2039 2820 3610 Optimo11 – 14 4690 6353 7675 Optimo14 – 16 7129 9456 11667 Optimo
14 6907 11129 13815 Optimo
FUENTE: Elaboración propia.
III.4.7.3. Evaluación de los fluidos de perforación.
El control del peso del lodo (MW) se lo efectúa con el fin de controlar la formación,
mediante este proceso se asienta a determinadas profundidades la cañerías, tomando en
cuenta las profundidades donde el fluido de control generaría fractura en la formación,
para ello se hace la evaluación para que el fluido no exceda a la misma. A lo largo de la
perforación este peso aumenta progresivamente, y en ciertos intervalos puede llegar a
valores muy altos, lo que significaría a que se deba colocar un revestidor en esa zona.
En base al criterio mencionado para los fluidos de perforación, se obtiene el siguiente
cuadro de forma explicativa:
34
CUADRO Nº 6. Descripción de la densidad equivalente de circulación (ECD), a efectos de las formaciones a diferentes profundidades.
Formación Variable Deducción de la evaluación
CarboníferoTramo 167 m – 1300 m.
Aumento progresivo de MW = 10,6 – 11 lpg
Comportamiento de la formación de forma estable
Iquiri – Los MonosTramo 1300 m – 2500 m
Aumento significativo de MW = 11 – 14 lpg
Por la profundidad y debido a los tipos de formaciones
existe zonas inestablesLos Monos
Tramo 2500 m – 3800 mMW variable de 16 lpg a 14
lpg hasta el tope de la formación Huamampampa
Zonas inestables a causa de altos buzamientos
Huamampampa objetivo.
Tramo 3800 m – 4500 m
Misma propiedad de MW equivalente a 14 lpg por
características similares a la anterior sección
Formación sin manifestación de problemas
FUENTE: Elaboración propia.
Los datos nos indican que las cañerías se asentaron para proteger a aquellas
formaciones que no pueden soportar una presión igual a 14,0 y 14,4 lpg, es decir
aquellas formaciones que tuvieron que ser protegidas con revestimientos. La más
profunda de estas zonas es la mínima profundidad tentativa de asentamiento de la
cañería.
La utilización de múltiples cañerías de revestimiento debido a las desventajas de la mantención de la OBD.- Por las inestabilidades y zonas con
problemas de sobre presión se instalaron múltiples cañerías a diferentes
profundidades, para prevenir esas zonas evitando así las pérdidas de la (ECD) ya
que si se aumentaría el peso del lodo para controlar estos problemas se llegaría a
fracturar la formación. El resultado se muestra en la siguiente figura.
35
FIGURA Nº 10. Representación gráfica de las gradientes de presión y el asentamiento de las múltiples cañerías.
FUENTE: Oilfield Review, Manejo de la presión durante las operaciones de perforación.
III.4.8. Criterios e instrumentos de seguimiento.
VARIABLE DEFINICON CONCEPTUAL DIMENSION INDICADO
R INSTRUMENTOS
ASENTAMIENTODE LAS CAÑERIAS DE REVESTIMIENTO
El asentamiento de las cañerías de revestimiento está definido por los tramos a perforar, las condiciones y requerimientos en cada una de las
Optimización en el asentamiento de las cañerías de revestimiento
Asentamiento de las cañerías
Se procederá a realizar cálculos analíticos de las presiones registradas en el pozo
Propiedades de los
Se evaluará el comportamiento de
36
formaciones.
fluidos utilizados en la perforación
las formaciones, para demostrar el aumento progresivo del MW = 10,6 – 14 lpg
Perfil geológico de las formaciones
se verificará los espesores de cada formación, y los reportes de problemas potenciales registrados en algunas zonas
Perforación en condiciones de sobre balance (OBD)
Es la práctica consistente en mantener una presión de pozo superior al gradiente de presión de formación.
Presión hidrostática mayor que la presión de formación
Densidad equivalente de circulación (ECD) para contrarrestar la presión de poro
En la evaluación se verá si la ECD es mayor que la presión de poro, pero menor que la presión necesaria para fracturar la formación.
Criterios para la optimización del asentamiento de cañerías de revestimiento
El objetivo de un criterio no es simplemente asentar tuberías, sino que ésta ayude a construir un pozo mejor.
Adaptar un enfoque en función a las cambiantes necesidades requeridas en la corrida de cañerías.
Tecnologías de perforación con cañerías de revestimiento (DwC).y perforación con liner (DwL)
Permite perforar y correr, asentar y cementar cañerías de revestimiento en un solo viaje, acelerando así la construcción de los pozos, minimizando costos, y permitiendo perforar en zonas con problemas potenciales.
37
IV. RESULTADOS Y DISCUSION
Conforme a los datos recolectados y los resultados obtenidos por medio de la
interpretación y explicación que derivo de las mismas se determinaron los siguientes
resultados analíticos:
Las presiones generadas tales como presión de poro y de fractura, se manejaron
de acuerdo a los requerimientos del pozo lo cual fue proporcional en sus
relaciones de equivalencias
La presión de formación en la formación Los Monos tuvo un aumento considerable
y la misma disminuyó en la formación Huamampampa, pese a ello el peso del lodo
no se debe disminuir porque podría provocar puntos críticos, por lo tanto se
mantuvo de forma progresiva.
El asentamiento de las cañerías que se efectuó, fue para cubrir esas zonas donde
manifestaron problemas potenciales como inestabilidad, presiones anormales,
altos buzamientos, etc.
El agregado de cañerías de revestimiento adicionales normalmente eleva el costo
final del pozo muy por encima de las estimaciones iniciales.
Se debe entender que la optimización de instalaciones de revestimiento va más
allá de la tecnología. También requiere de experiencia multidisciplinaria en
ingeniería para asegurar la integridad del pozo. Con una exigente capacitación y
un enfoque integrado hacia la construcción de pozos basado en las aplicaciones.
Bajo estas consideraciones se obtienen los siguientes criterios que van enfocados a
optimizar el proceso de asentamiento de las cañerías de revestimiento en el pozo ITU-
X1A:
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CUADRO Nº 7 criterios de consideración en base a conceptos actuales de nuevas tecnologías.
Datos del pozo tomados como materia prima
Criterios adoptables, derivados de la evaluación con respecto al pozo ITU-X1A
Contribución de los criterios para optimizar el asentamiento de las cañerías de revestimiento
Se realizó un manejo de
presión durante la
perforación (MPD),
donde Ph>Pfm y
Ph<PFr, en condiciones
de sobre balance (OBD).
El uso combinado de
WARP(Agente
densificaste
micronizado), con la
MPD, es
recomendable para el
uso en pozos de
alcance extendido.
Se mantiene la presión de
fondo de pozo constante
dentro los límites.
Minimiza el daño a la
formación, previniendo la
perdida de lodo.
Facilita la velocidad de
penetración más alta.
Con este método el
operador puede extender la
profundidad de
asentamiento de la cañería
o en todo caso eliminar una
sarta de revestimiento.
Y ahorro de tiempo en la
perforación.
Se asentaron 6 cañerías
a diferentes
profundidades a través
de una perforación
convencional.
Operación con
sistemas de
OverDrive (corrida de
tubería de
perforación) y DwC
(perforación con
revestimiento)
Combina muchas
herramientas
convencionales en un solo
sistema, ampliando la
funcionalidad del TOP
DRIVE.
Ayuda a alcanzar la
profundidad total
eliminando el NPT.
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Manejo de contingencias
con incertidumbres en el
asentamiento de las
cañerías.
Tecnología de
Sistemas de DwC y
DwL (perforación con
cañerías de
revestimiento y Liner)
Permite asentar y cementar
la cañería en un solo viaje,
acelerando así la
construcción del pozo.
Minimiza el costo,
reduciendo también los
riesgos en zonas con
problemas potenciales
(perdidas de circulación,
formaciones inestables y
sobrepresiones)
FIGURA Nº 11. Opciones tendientes de asentamiento de las cañerías de revestimiento con los criterios.
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V. CONCLUSIONES
De acuerdo a los criterios empleados en la investigación para el asentamiento de las
cañerías de revestimiento se llegó a las siguientes conclusiones:
Se logró verificar que la ubicación de los puntos de asentamiento en el pozo ITU-
X1A es óptimo.
Se constató que las presiones del pozo ITU-X1A, se manejaron conforme a los
requerimientos del pozo, donde la presión hidrostática fue superior a la presión de
poro, pero fue menor a la iniciación de la presión de fractura.
Se llegó a demostrar que el aumento progresivo del peso del lodo (ECD) fue
óptimo hasta ciertas profundidades, pero más allá requirió el asentamiento de
cañerías par que el sobre balance no fracture a la formación.
La metodología adoptada en esta investigación para la selección de las
profundidades de asentamiento de las cañerías de revestimientos, es aplicable a
todos los campos de desarrollo.
Los criterios diversificados permiten satisfacer una extensa variedad de
situaciones operativas.
La perforación que se llevó a cabo fue de la forma tradicional, en la actualidad
existen nuevas tecnologías que minimizarían las incertidumbres y el coste
económico.
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VI. REFLEXIONES
Se recomienda llevar un seguimiento detallado a los parámetros de perforación e
información geológica, para determinar el perfil de presiones, con los cuales es que se
determinan las profundidades de asentamiento de las cañerías de revestimiento.
Se debería considerar los diámetros del pozo para disminuir los problemas potenciales
registrados en algunas zonas.
el procedimiento de la metodología no es recomendable para su aplicación en pozos
exploratorios.
Los continuos avances e investigaciones para llevar un eficiente asentamiento de las
cañerías permiten optimizar costos y realizar diseños de asentamientos más ajustados
con las condiciones esperadas.
Se debe considerar que el sobre balance de presión no sea muy elevada ya que
traería como consecuencia atascamiento diferencial de las tuberías, lo cual significaría
tiempo no productivo (NPT), y con ello perdidas económicas. En estos casos
considerar el asentamiento de una cañería.
La planificación participativa y preventiva es un elemento clave en cuanto a los
servicios de instalación de cañerías, identificando en ello los problemas potenciales,
haciendo participar a expertos internos en los campos relacionados, según sea
necesario, para prevenir incidentes.
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VII. BIBLIOGRAFIA
“Planificación e Ingeniería de la construcción de pozos Petroleros” “YPFB ANDINA S.A.”
Tesis: “Consideraciones Técnicas para el diseño y la selección de la tuberia de
revestimiento”, autor: “Javier Andrés Martínez M., 2011”. “Diseño de la Sarta de Perforación”, “Schlumberger” “Manual de diseño de tuberías de revestimiento”, “PEMEX” “Propuesta de Perforación, Pozo Rosario del Ingre X-1Deep”, “PLUSPETROL
BOLIVIA, 2005” “Programa Final de Completación Pozo ITU-X1AR2”, “MUD LOG POZO ITU-X1A” “El manejo de la presión durante las operaciones de perforación”,
SCHLUMBERGER” “El manejo de la presión durante las operaciones de perforación”, “Oilfield
Review”. “Guía de diseño para el asentamiento y diseño de tuberías de revestimiento”,
“INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL, INGENIERIA PETROLERA”. www.elrincondelpetrolero.com “Sartas de revestimiento de alta integridad”, “SERVICIOS TOTAL DEPTH” “weatherford.com”
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VIII. ANEXOS
ANEXO Nº 1: Ubicación geográfica del pozo ITU-X1A.
FUENTE: Google Maps.
1
ANEXO Nº 2: Puntos de consideración en el pozo ITU-X1A.
FUENTE: Mud Lot, pozo ITU-X1A, adaptado por el autor.
ANEXO Nº 3: Perfil del pozo y profundidad final de asentamiento.
2
FUENTE: Programa de completación, pozo ITAU-X1AR2, PLUSPETROL BOLIVIA.
3
