Presentacin de PowerPoint

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO

Facultad de Ingeniera

TEMA: EQUIPOS MUESTREADORES DE ROCA (NCLEOS) PARA POZOS PETROLEROS

INTEGRANTES:

Campos Gonzlez Anaid

Loe Martnez Cesar Ralm

Morales Ziga Adrin Ral

Mancera Jimnez Omar

Torres Mendoza Martha Yadira

A.EQUIPOS PARA CORTAR NCLEOS EN EL FONDO DEL POZO

Con lnea de acero

Con manga elstica

B.EQUIPOS PARA CORTAR NCLEOS EN LA PARED DEL POZO

POR PERCUSIN

CON BARRENA NUCLEADORA

NCLEO CON LNEA DE ACERO

Mtodo derivado del convencional.

En el convencional, se tiene que sacar toda la tubera de perforacin.

Se hace el corte del ncleo y para sacarlo se utiliza una lnea de acero, que se engancha al barril interior y lo lleva a la superficie a travs de la tubera de perforacin.

Se saca el ncleo del interior y ya vaco se coloca en el exterior y se corta otro ncleo.

El tapn perforador consiste de una barrena pequea unida a un eje y se fija en el cabezal del ncleo.

Sirve para perforar intervalos sin sacar la sarta para cambiar la barrena nucleadora por una de perforacin.

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VENTAJAS

Ahorro de tiempo

Obtencin de mltiples muestras

Este sistema, proporciona un indicador de atascamiento en la superficie.

Se usa en proyectos costa afuera, aguas profundas

Nucleo en intervalos largos

Efectivo para todo tipo de formacin

DESVENTAJAS

El barril interior tiene que ser muy pequeo para que pueda ser retirado.

Por lo tanto el dimetro del ncleo es muy pequeo

Esta tcnica de muestreo se ha desarrollado para ocuparla en formaciones poco consolidadas o conglomerados pobremente cementados.

Manga elstica

Manga elstica

Un problema al nuclear este tipo de formaciones es la retencin adecuada de ellos hasta la superficie, ya que las rocas deleznables se rompen o fracturan en el interior de una tubera de nucleado convencional, llegando as a apretujarse en las paredes del barril y perdiendo el material en el viaje hasta la superficie.

Una solucin para este problema es el barril con manga elstica, ya que el ncleo se encierra por una manga de hule evitando la desintegracin y el atascamiento.

El ncleo se encierra en un tubo elstico dentro del cilindro interno y puede ser removido sin daos o cortes para garantizar una longitud apropiada del ncleo sin daos o cortes.

Este mtodo no es apropiado para formaciones duras o para altas temperaturas.

Manga elstica

Manga elstica

Un barril nucleador contemplando en su diseo una manga flexible cumple con las siguientes exigencias

Manga elstica

Mantiene el ncleo unido y apoyado tal y como es cortado.

Elimina el desmoronamiento y acomodamiento del material contra las paredes del barril interior.

Minimiza la contaminacin del ncleo por los fluidos de circulacin.

Conserva una condicin sin mucho movimiento durante el viaje fuera del pozo conservando sus propiedades, permitiendo su desmontaje y embarque sin alteracin por exposicin a la atmsfera.

Manga elstica

Mantiene el ncleo unido evitando rupturas o fracturas por resbalamientos.

Mantiene el ncleo intacto mientras se termina de cortar y durante el viaje fuera del agujero.

Los componentes del barril deben resistir altas temperaturas.

Es fcil remover el ncleo del barril sin perjudicarlo.

Manga elstica

Caractersticas de la herramienta:

La manga esta hecha de hule nitrile que cubre una capa de nylon y esta moldeada en una longitud continua en forma tubular.

La manga mide generalmente 10 ft

Manga elstica

El espesor de la manga es de

Resiste una tensin de 2000 psi

Realiza un corte de ncleo de con un barril nucleador de

Nucleo en la pared del pozo por percusin

Durante la perforacin de un pozo petrolero, en ocasiones algunos intervalos prometedores son pasados inadvertidamente debido a cambios imprevistos en la estratigrafa de la columna geolgica.

Al correr los registros geofsicos de pozos aparecen estos intervalos de inters; pero como el pozo ya fue perforado, no es posible obtener ncleos de fondo para analizar y evaluar en forma directa las propiedades de la roca.

Para esos casos, existen otros mtodos para obtener muestras de rocas de las formaciones de inters conocidos como ncleo de pared.

Los ncleos de pared pueden obtenerse a cualquier tiempo despus de que la formacin de la cual se desea la muestra ha sido penetrada o atravesada por el pozo y este no ha sido revestido.

Las herramientas de muestreo en la pared del pozo permiten tomar ncleos de la formacin que, como los de fondo, ayudan a mejorar el anlisis de los registros de pozos, a identificar el origen y tipo de roca y se pueden utilizar para determinar la localizacin exacta de los contactos

gas y aceite

gas y agua

aceite y agua dentro del yacimiento.

En algunos casos, los ncleos de pared pueden descubrir, incluso, yacimientos productivos que los registros no detectan.

Los mecanismos de accionamiento de las herramientas nucleadoras pueden ser por percusin o por rotacin

La primera herramienta de extraccin de ncleos a percusin fue introducida en la dcada de 1930.

Hoy en da, todas las grandes compaas de servicios con cable ofrecen herramientas de extraccin de ncleos a percusin, tambin conocidas como pistolas de extraccin de ncleos.

Las pistolas de extraccin de ncleos son similares a las herramientas originales de extraccin de ncleos a percusin introducidas hace casi un siglo

El nucleo de pared se realiza con la ayuda de un cable de acero, generalmente el mismo que se utiliza en la corrida de registros. Las muestras se toman de la pared del agujero descubierto. Los sitios exactos donde las muestras son tomadas se determinan despus de haber analizado los registros geofsicos.

El ncleo de pared tomado por percusin es obtenido de la pared del pozo con un pequeo barril disparado por un explosivo, de la misma forma que se realizan los disparos a la tubera para poner el pozo en produccin.

Las pistolas de extraccin de ncleos poseen balas huecas, con forma de cilindro, instaladas en una ristra transportadora.

Las balas son eyectadas en el pozo por medio de una carga explosiva.

Cada bala es disparada en secuencia mediante la aplicacin de energa elctrica

desde la superficie despus de posicionar la herramienta en la zona deseada.

Extraccin de ncleos laterales a percusin. Las balas para extraer ncleos son disparadas desde una pistola de extraccin de ncleos

Utilizando cargas explosivas detrs de cada una de las balas. Existen a disposicin diversos tipos de balas, incluidas balas de tipo combo (B), que son para formaciones semiduras a blandas.

Una canaleta alrededor del extremo superior de la bala aloja un anillo de corte (C) que es mantenido en su lugar con un anillo de cierre automtico.

El tipo de formacin determina el anillo de corte a utilizar. En las formaciones blandas, los anillos de corte ms grandes reducen la penetracin de las balas. Las balas para rocas duras, de acero templado, no utilizan anillos de corte.

Los cables adosados a cada una de las balas (D) ayudan a extraer la bala de la formacin despus de disparada.

Las pistolas se llevan a la superficie con las balas adosadas (E) y los tcnicos remueven las muestras de ncleos y las colocan en botellas. Las botellas se rotulan y se envan a un laboratorio para su anlisis.

El dispositivo utilizado para el muestreo (can) consta de un cuerpo pesado de acero que contiene varios barriles pequeos cortadores de ncleos, que pueden proyectarse separadamente dentro de la pared del pozo desde pequeos disparadores (pistolas) con la ayuda de un poderoso explosivo.

Se baja un can de nucleamiento de pared, hasta con 30 pistolas.

Los barriles son disparados dentro de la formacin, hacia la pared del pozo, con cargas de plvora encendida por medio de impulsos o ignicin elctricos controlados desde la superficie.

Los barriles nucleadores, que funcionan como tubos de extraccin de muestras, cortan ncleos de 1pulgadas de largo y 13/16 de pulgada de dimetro

El barril permanece sujeto al can y a la pistola, por medio de cables, el cual se puede recuperar mediante la aplicacin de tensin al cable que est fijado al can; por lo tanto, el barril puede ser extrado de la formacin junto con el can.

Las muestras son cortadas en la ltima etapa de la toma de informacin, despus de los registros geofsicos. En el esquema siguiente, se muestra como se realiza la recuperacin del ncleo de pared por percusin.

Al sacar el can del agujero, se recuperan primeramente las pistolas que fallaron y las cargas se remueven de la herramienta, las cmaras de disparo de las pistolas perforadoras, con frecuencia contienen fragmentos de la formacin de la pared del pozo cuando se sacan a la superficie.

La contraccin de los gases creados por los explosivos despus de su mxima expansin forman un vaco que jala fragmentos de rocas, desprendidos por los barriles, hacia adentro de las capsulas de las cuales se dispararon los proyectiles. La cantidad de material es poca y muy desintegrada para pruebas cuantitativas, pero est bastante limpio y no contaminado con el enjarre del fluido de perforacin

El can

Este dispositivo consiste de varios cilindros, cada cilindro es disparado por una pistola, con una separacin

Entre cada una de ellas a un nivel determinado para la toma de muestras.

El can se baja en la perforacin sujeto en la punta del mismo cable que se utiliza para el registro geofsico.

La eficiencia del can depende del tipo de formacin que se este muestreando. Su recuperacin promedio es mayor de 70%.

Las muestras de pared de pozos son tomadas cuando ya se corrieron los registros elctricos y/o radioactivos. Estos indicaran las zonas de inters no muestreadas y/o zonas sobre las cuales es deseable mayor informacin.

La Figura muestra la herramienta completa que se utiliza en la obtencin de ncleos de pared del pozo por percusin

Ventajas

El mtodo es rpido debido a que se obtienen varias muestras de ncleos en un periodo aproximado de 3 horas y en un solo viaje

El nucleamiento de pared es mas barato y puede llevarse a cabo despus de que el pozo ha sido perforado pero antes de que sea revestido.

Cada carga se dispara separadamente a cualquier profundidad del pozo que se desee.

Se utiliza en operaciones de manera segura por arriba de los 400F (204.4C) y 25000 psi (172362 kPa).

Los ncleos de pared proveen evidencia fsica de los datos de los registros elctricos de la formacin y ayudan a determinar si se requieren anlisis mas detallados.

Las muestras cortadas en la pared del pozo por percusin obtienen excelentes resultados para ciertas pruebas. Aunque la textura de la roca es alterada por el disparo de la capsula, varias pruebas se pueden realizar, por ejemplo:

Anlisis mineralgicos

anlisis bioestratigrficos

descripcin de litologa, anlisis de las saturaciones de fluidos.

Los ncleos de pared tomados por disparo son econmicos y su adquisicin es rpida, ideal en circunstancias cuando los costos del equipo de perforacin son altos. En una sola bajada se pueden tomar 50 muestras, y en muchos pozos se toma un promedio de 100 a 300 muestras dependiendo del alcance de los estudios y los espesores de las formaciones de inters.

Desventajas

Generalmente estn invadidas por el filtrado de fluido de perforacin. Las muestras resultantes no estn preservadas y frecuentemente se daan por el procedimiento de la recuperacin.

Debido a su tamao, las muestras tomadas con este procedimiento usualmente no son buenas para determinar la porosidad, permeabilidad o saturacin de fluidos.

Las propiedades de la roca algunas veces resultan alteradas por el impacto de los barriles.

En ocasiones, las muestras recuperadas sufren microfracturamiento por compactacin o desarreglo intergranular.

Se debe tener en cuenta que las paredes de los pozos son susceptibles a la invasin de filtrados y compuestos del lodo de perforacin. Mientras mayor sea el tiempo y sobrebalance

Entendiendo por sobrebalance: presin hidrosttica > presin de formacin a que este expuesta la zona donde se toma el ncleo de pared, mayor dao tendr, lo cual afectara los resultados de las pruebas realizadas a las muestras.

CON BARRENA NUCLEADORA

Las barrenas cortancleos de diamante estn integradas de 3 partes bsicas:

1. La corona, donde se encuentran los diamantes.

2. El espacio vaco, de acero, al que la corona se conecta.

3. Portabarrena, que contiene las roscas para la conexin del barril nucleador.

Consideraciones para seleccionar las barrenas corta ncleos:

Las caractersticas de la formacin

La capacidad de las bombas de lodo

La composicin y propiedades de los fluidos de perforacin

El nmero de estabilizadores usados

La cantidad de ncleos por obtener

Problemas con el agujero

El tamao del agujero deseado

El tamao del ncleo.

El diseo y tipo de cortadores fijos en las barrenas para la obtencin de muestras de ncleos estn diseados para el control de las siguientes variables:

Descripcin de la barrena nucleadora

Proteccin del cuerpo de la barrena

Densidad de cortador

Ubicacin del cortador

Orientacin del cortador

Despliegue del cortador

Hidrulica de la barrena nucleadora

Barrenas PDC

Barrenas de diamante con cuerpo slido y cortadores fijos

ventajadesventajaPueden ser rotadas a altas velocidades Son de fcil manejola ms utilizada en la actualidad para la perforacin de pozos petroleros.Trabamiento en formaciones de poca resistencia.

Barrena convencional de giroBarrena Anti-giroDaos en los cortadoresPobre calidad del ncleo Rendimiento bajo Corta vida de la barrenaPuede causar al ncleo un rompimiento y un dimetro no uniforme.Los ncleos pueden resultar fracturados.Mantienen la rotacin de la barrena centrada(diseadas con almohadillas y perfiles ptimos de baja friccin, con cortadores que mantienen a la barrena sobre su centro geomtrico)Reducen las vibraciones y producen un ncleo con excelente calidad

Barrenas de Diamante Natural

Proporcionan superficies cortantes lisas para mejorar el uso en formaciones

ligeramente duras

Estn diseadas especialmente para formaciones de areniscas de grano grande

conglomerados o formaciones fracturadas

Se pueden obtener ncleos hasta de 30 metros de largo sin dificultad

Barrenas BallaSet

Pueden operar en situaciones que

generan alto calor de friccin a

2192 F (1200 C)

Usadas para perforar rocas duras

(caliza dura,basalto y arenas finas duras)

Las superficies cortantes son

considerablemente menores que las de

una barrena de perforacin

Barrenas nucleadoras basndose en el tipo de litologa, el tipo de roca y

el esfuerzo compresivo de la roca.

PESO SOBRE LA BARRENA (PSB).

Clculo del peso sobre la barrena:

Por la grfica que relaciona pesos sobre la barrena con dimetros de la misma,

Multiplicando el nmero de diamantes en la cara de la barrena por el factor K que se determina con base en la calidad de los mismos. El ltimo mtodo es el ms adecuado.

VELOCIDAD DE ROTACIN (RPM).

A este parmetro se le llama generalmente rotaria. Consiste en la cantidad de vueltas o revoluciones por minuto (RPM) que la mesa rotaria transmite a la sarta de perforacin y sta, a su vez, a la barrena.

FLUIDOS DE PERFORACIN.

Agua, lodo base agua, lodo base aceite, gel, gas o aire o combinaciones de ellos pueden ser usados como fluido de nucleado.

El fluido ideal de perforacin no debe daar el ncleo, debe balancear la presin de poro, prolongar la vida de la barrena y garantizar mximos ritmos de perforacin.

NUCLEO Y PERFORACIN CON LA MISMA BARRENA

Con tal barrena se pueden cortar todos los ncleos que se necesiten y seguir perforando sin tener que sacar la tubera de perforacin y el ensamble de ncleo, es decir, se pueden alternar las operaciones de ncleo y las de perforacin de pozo, manteniendo en el fondo del pozo la barrena de diseo especial, la cual tambin evita el giro cortando ncleos de calidad.