EQUIPOS DE COMPLETACIÓN.

Los equipos de completación son aquellos que se instalan en la tubería de

producción/inyección y permiten alojar los equipos de control de flujo.

2.3.2.1. Empacaduras.

Una Empacadura se puede definir como un obturador de fondo que se usa para

proporcionar un sello entre la tubería de producción/inyección y la tubería de

revestimiento (o la tubería de producción/inyección y el hoyo abierto), a fin de

evitar el movimiento vertical de fluidos, desde la empacadura por el espacio

anular, hacia arriba. Las empacaduras de camisa y los colgadores de tensión se

incluyen entre los tipos de empacadura, sin embargo, estos no se utilizan como

empacaduras de producción.

Para que la empacadura realice el trabajo para el cual se diseña, deben suceder

dos eventos: 1) un cono debe ser empujado hacia una de las cuñas para que ellas

se agarren a la pared del revestidor y 2) un elemento sellante (gomas) debe ser

comprimido contra la pared del revestidor. De aquí se infiere que los dos

elementos más importantes en la construcción de una empacadura son las cuñas y

el elemento sellante.

2.3.2.1.1. COMPONENTES BÁSICOS DE LAS EMPACADURAS.

Elementos sellantes o elastómeros.

Estos elementos son normalmente fabricados con productos elastoméricos tales

como: Nitrilo, Flurocarbon, Copolimeros. Estos componentes dependen del

ambiente, de la temperatura a las cuales estarán expuestos y los fluidos de

trabajos en posteriores operaciones de limpiezas, estimulaciones, etc. Cuando se

asienta una empacadura, el elemento elastomérico se comprime para formar un

sello contra la tubería de revestimiento. Durante la compresión, el elemento

elastomérico se expande entre el cuerpo de la empacadura y la pared de la

tubería de revestimiento. Esta expansión junto con la maleabilidad del elemento

sellante retornan a su forma original cuando se remueven las fuerzas

compresivas, causan que la empacadura adhiera contra la pared de la tubería de

revestimiento. Algunas empacaduras incluyen resortes de acero retráctiles

moldeados dentro del elemento sellante, para resistir la expansión y ayudar en la

retracción cuando se desasienta la empacadura.

Cuñas.

Las cuñas pueden ser de una variedad amplia de forma. Es deseable que posean

un área superficial adecuada para mantener la empacadura en posición, bajo los

diferenciales de presión previstos a través de las empacadura.

Elemento de asentamiento y desasentamiento.

El mecanismo más simple de asentamiento y desasentamiento es el arreglo de

cerrojo en J y pasador de cizallamiento que requiere solamente una ligera

rotación de la tubería de producción a nivel de la empacadura para el

asentamiento, y puede generalmente, ser desasentada por un simple

levantamiento sobre la empacadura. Este procedimiento es aplicable a las

empacaduras recuperables. Actualmente existen con pines de corte, anillos de

corte y anillos con hilos de corte, con asentamiento simple o múltiples.

Dispositivos de fricción.

Los elementos de fricción son partes esenciales de muchos tipos de empacaduras

para asentarlas y en algunos casos para recuperarlas. Pueden ser flejes, en

resortes o bloques de fricción, y si están diseñados apropiadamente, cada uno de

estos, proporciona las fuerzas de sostenimiento necesarias para asentar la

empacadura.

Anclas Hidráulicas.

Las anclas hidráulicas o sostenedores hidráulicos proporcionan un método

confiable para prevenir el movimiento que tiende a ocurrir en la empacadura

cuando se aplica una carga en la dirección opuesta a las cuñas principales, ya

que están diseñadas para sostener la empacadura.

2.3.2.2. Tipos de Empacaduras.

Los diferentes tipos de empacaduras pueden ser agrupados en clases principales

y tipos; luego se pueden subdividir de acuerdo al método de asentamiento,

dirección de la presión a través de la empacadura y número de orificios a través

de la empacadura.

Principalmente existen los siguientes tipos:

Recuperables.

Permanentes.

Permanentes - Recuperables.

Empacaduras Recuperables.

Se bajan con la tubería de producción o tubería de perforación y se pueden

asentar: por compresión, mecánicamente e hidráulicamente. Después de

asentadas pueden ser desasentadas y recuperadas con la misma tubería.

Las empacaduras recuperables se pueden clasificar tomando en cuenta la

dirección del diferencial de presión en:

Empacaduras de compresión/compresión - tensión.

Empacaduras de tensión/tensión - torsión.

Empacaduras de compresión - tensión.

Empacaduras sencillas y duales de asentamiento hidráulico.

Empacaduras Permanentes.

Estas se pueden correr con la tubería de producción/inyección o se pueden

colocar con equipo de guaya eléctrica. En este último caso, se toman como

referencia los cuellos registrados en el perfil de cementación combinado CBL-

VDL-CCL-GR para obtener un asentamiento preciso.

En el caso de formaciones con temperatura de fondo elevadas (400 - 450°F), el

método más seguro de asentamiento consiste en utilizar un asentador hidráulico

bajado conjuntamente con la tubería de producción. Una vez asentada la

empacadura, se desasienta el asentador hidráulico y se saca del hoyo junto con la

tubería de producción.

Las empacaduras permanentes se pueden considerar como parte integrante de la

tubería de revestimiento, ya que la tubería de producción se puede sacar y dejar

la empacadura permanente asentada en el revestidor. Usualmente, para

destruirla es necesario molerla, por lo que frecuentemente se les denomina

empacadura perforable.

Unidades Sellantes para Empacaduras Permanentes.

Las unidades sellantes que se corren con la tubería de producción se empotran en

la sección pulida del elemento de la Empacadura. Adicionalmente existen los

niples sellantes, con ancla. Este último arreglo permite que la tubería de

producción sea colgada bajo tensión.

Empacaduras Permanentes – Recuperables.

Tienen las mismas características que las empacaduras permanentes pero pueden

ser recuperadas del pozo cuando se requiera. Este tipo de empacadura se usa

preferiblemente en condiciones moderadas de: 7000 Lpc de presión diferencial y

350°F de temperatura.

2.3.2.3. Selección de una Empacadura.

La selección de una empacadura para un trabajo en particular debe comenzar

con un conocimiento de las diferentes clases de empacaduras. Sin embargo, para

hacer una selección preliminar es necesario recabar la siguiente información:

Tipos de empacaduras.

Tipo de completación.

Dirección de la presión diferencial.

Procedimiento del asentamiento de la empacadura.

Procedimiento del desasentamiento de la empacadura.

El ambiente en el cual se usará la empacadura y el diseño mecánico de la

misma.

2.3.1. Niples de Combinación.

Son elementos de enlace usados cuando se debe cambiar de diámetro en las

tuberías, o cuando se debe cambiar el tipo de rosca. (Fig. 2.3)

Figura N° 2.3. Niples de Combinación(Fuente: Catálogo Vivolca Equipos de

Completación).

2.3.2. Niple de Asiento.

Es un dispositivo tubular insertado en la tubería de producción y que es común

en el pozo a una determinada profundidad. (Fig. 2.3)

Internamente son diseñados para alojar un dispositivo de cierre para controlar la

producción en la tubería.

Los niples de asiento están disponibles en dos (2) tipos básicos, que son:

Niples de asiento selectivo.

Niples de asiento no-selectivo.

Figura N° 2.4. Niples de Asientos (Fuente: Catálogo Vivolca Equipos de

Completación).

2.3.3. Niples de asiento selectivo.

Su principio de funcionamiento está basado en la comparación del perfil del

niple, con un juego de llaves colocado en un mandril de cierre.

Pueden ser colocados más de uno (1) en una corrida de tubería de producción,

siempre que tengan la misma dimensión interna.

Las ventajas de este tipo de niple son:

Permite tapona el pozo hacia arriba, hacia abajo o en ambas direcciones.

Permite probar la tubería de producción.

Permite colocar válvulas de seguridad.

Permite colocar reguladores de fondo.

Permite colocar una válvula de pie.

Permite colocar un niple de parada.

Permite colocar empacaduras hidráulicas.

Servir como punto de referencia para puntos de chequeos.

Existen básicamente dos (2) tipos de niples de asiento selectivo

Niple de asiento selectivo por la herramienta de corrida

Niple de asiento selectivo por el mandril de localización.

2.3.4. Niples de asiento no-selectivos.

Este tipo de niple es un receptor para dispositivos de cierre. Su principio de

funcionamiento es el “NO-PASA” (NO GO), para localizar los dispositivos de

cierre; por lo tanto, el diámetro exterior del dispositivo deberá ser ligeramente

mayor que el diámetro interno más pequeño del niple.

En el mercado existen múltiples marcas disponibles, con modelos XN y RN. Estos

son la versión con tope no pasa (NOGO) de los niples X y R, y son empleados

para evitar bajar sartas de herramientas con cables, por debajo de la tubería de

producción.

2.3.5. Niple pulido.

Es un pequeño niple tubular, construido del mismo material que el niple de

asiento, el cual no tiene receptáculo de cierre pero es pulido internamente para

recibir una sección de sellos.

Estos niple pueden ser usados al mismo tiempo que los niples de asiento, las

camisas deslizantes, juntas de erosión y otros equipos de completación. Su

función primordial radica en la posibilidad de aislar en caso de filtraciones en la

junta de erosión, haciendo uso de herramientas de guaya fina.

2.3.6. Acoplamiento de flujo.

Es un tubo de 2 a 4 pie de longitud construido con un acero aleado de alto grado.

Es diseñado con las mismas dimensiones externas e internas correspondientes a

tuberías y conexiones, respectivamente.

La función de estos equipos es la de ofrecer una protección adicional a una

posible erosión o corrosión.

Estos son ubicados inmediatamente por encima de un niple de asiento y en

ocasiones especiales por debajo de este niple, cuando el mismo sea empleado

para recibir un equipo para control de producción.

2.3.7. Camisas de Circulación.

Las camisas de circulación son diseñadas de tal manera que faciliten la

comunicación entre el anular del revestidor y la tubería, permitiendo la

circulación del pozo, controlando así su presión en el fondo. Además en

completaciones selectivas, la camisa permite seleccionar la arena a producir /

inyectar; cada camisa de circulación tiene un “Collect Stop” que se acciona

sobre la parte interna de la camisa para fijarla, ya sea cuando esté abierta o

cerrada. La parte interior de la camisa (Slip), contiene pequeñas ranuras que se

abren primero, para igualarse antes que los primeros orificios de circulación

estén completamente abiertos, en posición abierto, el área de circulación es

equivalente al área de diámetro interno de la camisa reduciendo la caída de

presión a un mínimo.

Figura N°2.5 Camisa de Circulación

(Fuente: Catálogo Vivolca Equipos de Completación).

Entre las funciones que cumple este dispositivo, se tiene:

Traer pozos a producción.

Controlar pozos.

Lavar arenas.

Producir múltiples zonas.

Existe una gran variedad de estos equipos con diferentes aplicaciones, pero con

un mismo principio de funcionamiento. Entre ellos se tienen:

De tubería de producción con orificios.

Con receptáculo de asiento y anclaje para un mandril.

Con una sección de sellos.

Con camisa recuperable con guaya.

Con una válvula recuperable con guaya.

2.3.8. Válvulas de Seguridad.

Estos son dispositivos para cortar el flujo en un pozo en caso de una falla o daño

en algún equipo de superficie. Las válvulas de seguridad se clasifican de acuerdo

con la localización desde donde son controladas, en:

Válvulas de seguridad de control superficial.

Válvulas de seguridad de control profundo.

2.3.9. Válvulas de seguridad de control superficial.

Estas válvulas cumplen su función una vez recibida una señal automática o

manual desde la superficie. El método de control puede diferir, pero es el mismo

principio de una presión aplicada desde una fuente ubicada en la superficie,

para mantener la válvula abierta.

Estos métodos de control son:

Línea de control.

Control concéntrico.

Control por el revestidor.

En la Tabla N° 2.2, se muestran las ventajas y desventajas de cada método de

control. Este tipo de válvulas son recuperables tanto con la tubería de producción

como con herramientas de guaya fina.

MÉTODO DE CONTROL VENTAJAS DESVENTAJAS

LÍNEA DE CONTROL Requiere poca holgura

radial adicional.

Mínimo volumen de

fluido de control.

Pequeña línea sometida a

daño.

Requiere de cuidado para

evitar taponamiento de la

Mecánicamente fuerte. línea de control.

Requiere de gran volumen

de fluido de control.

CONTROL CONCÉNTRICO Adaptables a la tubería

de completación.

Poco susceptible a

taponamiento.

Mecánicamente fuerte.

Alto costo inicial.

No siempre es posible

utilizarlos en condiciones

normales.

Requiere de gran volumen

de fluido de control.

CONTROL POR EL

REVESTIDOR

Requiere poca holgura

radial adicional.

Bajo costo inicial

Poco susceptible a

taponamiento.

Requiere prevenir goteo en

conexiones.

Requiere que la presión en

el anular sea controlada.

TABLA N° 2.2 Ventajas y Desventajas de los Método de Control Superficial

de las Válvulas de Seguridad.(Fuente: Trabajo de Grado)

2.3.10. Cabezal del pozo o Árbol de Navidad.

El cabezal del pozo o árbol de navidad es el conjunto de válvulas interconectadas

entre sí que mantienen el control de las presiones del pozo. El cabezal del pozo o

árbol de navidad, tiene como función permitir abrir y cerrar el pozo para

controlar el flujo y evitar derrames.

2.3.11. Tubería de producción/Inyección.

La tubería de producción cumple con el objetivo de llevar el fluido desde la

formación productora hasta el cabezal del pozo. La tubería de inyección tiene

como objetivo, llevar el fluido bombeado desde el cabezal del pozo hasta la

formación a inyectar.

2.4. CONSIDERACIONES DE DISEÑO.

Cuando se diseña una sarta de tubería de producción/inyección se tiene como

propósito lograr obtener factores de diseño adecuados para las cargas de

estallido, colapso y tensión. Estas cargas se generan a partir del peso suspendido

de la sarta, las presiones superficiales internas y externas y las densidades de los

fluidos.

2.5. CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA ESTALLIDO.

El valor nominal de resistencia a la presión interna, a menudo denominado, “

valor nominal de estallido”, caracteriza las limitaciones de una tubería en

condiciones de carga de presión interna. El factor fundamental que afecta la

capacidad de resistencia a la presión interna del tubular es la resistencia a la

fluencia del cuerpo de la tubería.

Las densidades de los fluidos y las presiones superficiales se combinan para

determinar la mayor presión diferencial para estallido. Para determinar el factor

de diseño mínimo, la presión interna mínima de cedencia del cuerpo de la tubería

o de la conexión se divide entre la presión de estallido.

2.6. CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA COLAPSO.

El diseño de colapso considera una evacuación de fluido (vacío) hasta una

profundidad específica en el interior de la sarta. La presión externa está

determinada por la densidad del fluido donde se corre la sarta. Generalmente, se

toma en consideración el efecto de la tensión en la reducción de la resistencia al

colapso de la tubería. Así como también, toma en cuenta las variaciones de

temperatura y la tensión producida por la expansión térmica de los tubulares.

2.7. CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA TENSIÓN.

Cuando se diseña una sarta para que opere en condiciones de tensión, los

métodos convencionales parten de una premisa en virtud de la cual la tubería

está suspendida en un fluido uniforme. Por consiguiente, los únicos factores que

determinan la carga de tensión en la tubería son el peso suspendido y la fuerza de

flotabilidad aplicada al fondo de la sarta.

2.8. CONSIDERACIONES DE CARGAS PARA TENSIÓN Y

COMPRESIÓN.

2.8.1. Efectos Térmicos.

Cualquier cambio de temperatura con respecto al estado de instalación de la

tubería tendida provoca un cambio de longitud debido a la expansión térmica del

material. Como la tubería está fija en su parte superior e inferior, la expansión

térmica hace que se aplique una fuerza al tubular.

2.8.2. Abombamiento.

El efecto Poisson es simplemente la relación que existe entre la expansión lateral

o contracción del tubular y su cambio de longitud. Cuando se presuriza la tubería

por dentro, su diámetro se expande o “abomba” ligeramente. Esto hace que se

acorte su longitud. Sin embargo, como la tubería sigue fija por su parte superior

e inferior, la tensión en el tubular aumenta.

2.8.3. Flexión del cuerpo de la Tubería.

Los momentos de flexión debido a pandeo o curvatura del hoyo generan esfuerzos

axiales no asimétricos en la tubería. La flexión induce esfuerzos de compresión

axiales en la superficie interna de la flexión, y esfuerzos de tensión axiales en la

superficie externa de la tubería. La curvatura de un pozo direccional se expresa

generalmente en términos de cambios de ángulos del hoyo por unidad de

longitud.

2.8.4. Análisis de Esfuerzos Triaxiales (VME).

Un criterio exacto y ampliamente aceptado para predecir el inicio de la cedencia

de materiales isotrópicos dúctiles es la teoría de la energía de distorsión,

conocida también como teoría de la energía de cizallamiento o teoría de Hencky-

Von Mises. La teoría Hencky-Von Mises se basa en conceptos de energía. La

energía elástica total se divide en dos partes: la que se asocia a los cambios

volumétricos que experimenta el material y la que ocasiona las distorsiones por

cizallamiento en el punto de cedencia por tensión, a la energía de experimentos

que la teoría de Hencky-Von Mises predice la cedencia de materiales isotrópicos

dúctiles con un grado elevado de precisión.

Los tres esfuerzos principales que experimenta un tubo que se encuentra sometido

a cargas de presión y fuerza axial son: axiales, radiales y tangenciales. Además,

cuando es sometido a torque, también se agrega el esfuerzo de corte o

cizallamiento.

2.8.5. Consideraciones de Diseño por Pandeo.

El pandeo puede contribuir a ocasionar problemas en las sartas de tuberías. Los

esfuerzos de flexión inducidos por pandeo son causa importante del estado

general de esfuerzo triaxial de la tubería, lo que posiblemente ocasiona la

deformación de la tubería y su condición permanente de espiral. Las tuberías que

se pandean en condiciones estáticas de cierre podrían impedir que bajen por

ellas herramientas de reacondicionamiento o perfilajes.

2.9. FACTORES DE DISEÑO.

Los factores de diseños se emplean para expresar la proximidad de producirse

una falla deacuerdo a la carga aplicada. Dichos factores no pueden determinarse

con precisión sino hasta que se produce una falla. En realidad, el factor de diseño

puede expresarse como:

Resistencia Teórica del Material …. (2.2)

Carga Real Aplicada

Los cincos factores de diseño según los cuales se evalúa una sarta son:

Presión interna de fluencia …. (2.3)

Diferencial de presión interna

Resistencia al Colapso de la tubería …. (2.4)

Presión de colapso equivalente

Resistencia a tensión de la junta …. (2.5)

Carga máxima a tensión

Resistencia a compresión de la junta (*)

…. (2.6)

Carga máxima a compresión

(*) o la resistencia a la fluencia del cuerpo de la tubería, el menor valor.

Resistencia a Fluencia API …. (2.7)

Esfuerzo Equivalente VME

Esfuerzos Factores de Diseño

Colapso 1.1

Estallido 1.1

Tensión 1.6

Compresión 1.3

VME 1.25

F D estallido =

Factor de Diseño =

FD colapso =

FD tensión =

FD compresión =

FD VME =

Tabla N° 2.3. Valores mínimos de los factores de diseño, según PDVSA, para la

tubería de producción/inyección.

2.9.1. Corrosión.

La Corrosión se define como la destrucción de los metales y aleaciones por

interacción de tipo químico con el medio ambiente que los rodea. Mediante ésta

interacción los metales pasan a formas más estables de existencia como los son

sus óxidos o sales liberando una cierta cantidad de energía. El proceso así

descrito hace que los metales y aleaciones pierdan parcial o totalmente las

propiedades mecánicas y físicas para la cual fueron diseñados, constituyendo por

el hecho de un fenómeno destructor indeseable.

La corrosión es un fenómeno complejo que puede tomar una o varias formas.

Comúnmente, se limita a la superficie del metal y esto se conoce como corrosión

general; pero hay casos en que tiene lugar a lo largo de la superficie, limite de

los granos u otras líneas que muestran debilidad debido a diferencias en la

resistencia a los ataques o a una reacción electrolítica local.

Corrosión por CO2

Es conocida como corrosión dulce. El dióxido de carbono disuelto en agua

corroe el acero al carbono. Las reacciones presentes en este tipo de corrosión

son las siguientes:

CO2 + H2O H2 CO3 (Ácido Carbónico)

H2 CO3 + Fe++

FeCO3 + H2 (Carbonato

Ferroso)

Para que ocurra Corrosión por Dióxido de Carbono es necesaria la presencia de

agua.

Corrosión por H2S

Es conocida como corrosión agria. El sulfuro de hidrógeno disuelto en agua, en

pequeñas cantidades, puede crear un ambiente sumamente corrosivo. Este tipo

de ataque puede ser identificado dada la formación de una capa negra de sulfuro

de hierro sobre la superficie metálica, la cual es conocida como corrosión

general por H2S.

2.10. FLUIDOS DE COMPLETACIÓN.

Los fluidos de completación o reparación de pozo son aquellas que se bombean o

hacen circular dentro del hoyo en el momento de realizar operaciones de: control

de pozo, limpieza, taponamiento, cañoneo, evaluación y completación.

CLASIFICACIÓN.

Según su homogeneidad:

Fluidos con sólidos en suspención.

Son aquellos que contienen una gran cantidad de sólidos para incrementar su

peso, y su función es controlar las presiones de la formación o yacimiento.

Son poco usados, ya que originan taponamiento de las perforaciones y reducción

de la permeabilidad, esto ocasiona una disminución en la productividad de los

pozos.

Fluidos sin sólidos en suspensión.

Son aquellos fluidos cuyo principal componente es petróleo o soluciones de

salmuera. Estos fluidos contienen una serie de aditivos para mejorar sus

propiedades, tales como: inhibidores de arcilla, anticorrosivos y controladores de

pérdida de circulación.

Son los más utilizados, ya que producen poco daño a la formación y la

productividad no se afectan tanto como cuando se usan fluidos con sólidos en

suspensión.

Fluidos Espumados.

Estos fluidos están constituidos por emulsiones estables de fluidos, aireadas (aire

o gas) con aditivos estabilizadores del fluido y agentes espumosos.

Tienen aplicación cuando otras técnicas no son satisfactorias por razones

económicas, mecánicas u otras.

Con los fluidos espumados se baja la presión hidrostática contra la formación,

con lo cual se minimiza la invasión de sólidos y la perdida de circulación. Este

fluido es muy utilizado en completaciones de pozos con baja presión de

yacimiento.

Según su componente principal:

Petróleo

La disponibilidad del petróleo, en la mayoría de las localizaciones, ofrecen una

alternativa excelente en aquellos casos donde la densidad no representa un factor

crítico.

Con petróleo se pueden limpiar puentes de arena y realizar procesos de

fracturamiento de una manera efectiva.

El petróleo que se mantiene en los tanques de almacenaje está, por lo general,

suficientemente desgastado como para minimizar el peligro de incendios.

Sin embargo, es necesario tomar las precauciones debidas al momento de

utilizarlo para eliminar las impurezas que pudieran tener, además, el petróleo

representa un fluido muy satisfactorio para dejarlo en el espacio anular, al

finalizar la completación.

Agua Salada.

Las soluciones de agua salada tienen muchas aplicaciones como fluidos para

completaciones y reparaciones de pozo.

Sin embargo, cuando la formación contiene arcillas del tipo Montmorillonita, el

agua puede producir una expansión o hinchamiento en la arcilla, la cual no es

deseable.

Las investigaciones en laboratorio han demostrado que ciertas arcillas se

contaminan con agua dulce y se reduce considerablemente la permeabilidad de

las formaciones.

El agua salada producida en el campo.

Este es el fluido de reparación más comúnmente usado. Esto se debe,

fundamentalmente, a su bajo costo y a su disponibilidad, a pesar que contiene

bastante sólidos.

Cuando sea necesario tener una presión superior a la de la formación, se puede

usar una solución de agua salada de densidad apropiada. El agua salada a base

de cloruro de sodio puede alcanzar densidades entre 8.3 y 10 Lpg.

Cloruro de sodio y Cloruro de calcio.

La combinación de cloruro de sodio y cloruro de calcio se puede utilizar para

obtener las densidades comprendidas entre 10 y 11 Lpg. El Cloruro de sodio se

puede utilizar sin mezcla con otras sales, lo cual es una práctica muy común, ya

que de esta manera se disminuye el costo total del fluido.

Cloruro de calcio.

Para obtener una densidad máxima de 11.7 Lpg se usa Cloruro de calcio,

normalmente, el Cloruro de calcio se obtiene con concentraciones de 95%. No

obstante, si se produce una disminución de la temperatura, de saturación,

correspondiente a una densidad dada del agua salada, el cloruro de calcio se

precipita.

Este problema se elimina no excediendo el límite de densidad para la temperatura

mínima que pudiera presentarse.

Nitrato de calcio, cloruro de zinc y cloruro de calcio.

Con una solución de cloruro de calcio y nitrato de calcio se puede incrementar la

densidad hasta 14.3 Lpg. De una manera similar, con una combinación de

Cloruro de calcio y cloruro de zinc, se pueden obtener densidades de hasta 117

Lpg.

Ambas sales son costosas y los inhibidores orgánicos disponibles no proveen

efectividad por períodos largos de tiempo. Debido a su corrosividad, estas

soluciones deben utilizarse con extremo cuidado.

Los fluidos de reacondicionamiento, que contengan nitrato de calcio o cloruro de

zinc, no deben emplearse como fluidos de completación, y en todos los casos se

deben circular completamente, hasta eliminar los residuos del hoyo antes de la

terminación. El factor limitante de estas salmueras es su costo relativamente alto.

Lodo convencional a base de agua.

El lodo no puede considerarse entre los fluidos de completación más deseable,

debido a que las partículas de los sólidos pueden bloquear la formación y

taponear las perforaciones. El análisis económico y la disponibilidad son las

razones que imponen su uso, como fluido de control, en lugar de agua salada.

Esto ocurre, especialmente, cuando se requieren densidades mayores a 11 Lpg. El

lodo a base de agua también es indeseable como fluido de completación debido a

la tendencia de los sólidos de acumularse alrededor de la tubería, lo que puede

resultar costoso cuando se requiera un trabajo de pesca.

Otro de los problemas que ocasiona la utilización de un lodo pesado (14 – 15

Lpg) es la imposibilidad de realizar los trabajos de guaya fina durante la

completación de un pozo, ya que dichas herramientas flotan en el mismo.

Lodo a base de petróleo o emulsiones inversas.

El filtrado de los lodos a base de petróleo o emulsiones inversas es petróleo. Por

lo tanto, estos lodos convencionales a base de agua, además, evita problemas de

hinchamiento de las arcillas que suelen ocurrir con la presencia de agua en el

fondo.

Los lodos a base de petróleo o emulsiones inversas pueden usarse como fluidos

de completación, porque, aunque permiten cierto asentamiento de sólidos, el

mismo ocurre después de un largo período de tiempo.

También su uso está limitado a pozos profundos con altas temperaturas de fondo

que requieren fluidos densos.

Fluidos a base polímero.

Existen en el mercado fluido de completación del tipo polímero, tales como:

Solubrigge, Solukleen, Wl – 100, Baravis, Barabuf, Baracard, los cuales son

considerados como fluidos limpios. Sin embargo, su uso ha sido muy limitado en

Venezuela, principalmente por su alto costo.

2.11. PESCA.

Las operaciones de recuperación de tubos atascados, empacadoras y piezas

sueltas en un pozo se denomina comúnmente PESCA. Un pez es la parte de una

sarta de tubos o cualquier otra pieza de metal de regular tamaño que pueda estar

suelta en un pozo. El problema puede ser causado por fallas mecánicas,

corrosión, o abrasión. Cualquier equipo mecánico que se introduzca dentro de un

pozo, si es operado con gran esfuerzo, puede fallar tarde o temprano, a pesar del

cuidado de fabricación, manejo o instalación.

Las herramientas y técnicas de pesca han sido modificadas y mejoradas a

medida que se ha ido desarrollando la perforación, y la industria de herramientas

de pesca hoy en día utiliza personal altamente calificados, herramientas

complejas y métodos optativos. El rescate del equipo perdido en un pozo es una

operación de ingeniería que requiere conocimiento de los varios procedimientos y

de los esfuerzos mecánicos que pueden aplicarse para evitar el deterioro de la

herramienta y ulteriores complicaciones. Casi todas las tareas de pesca

representan problemas especiales que requieren cuidadosos análisis y emplear

un buen criterio en cada paso del procedimiento. Es absolutamente necesario

que el operador de la herramienta de pesca tenga conocimiento cabal del

trabajo, de sus herramientas y de las alternativas afines. No existe algo que

reemplace la experiencia en este trabajo.

Las labores de pesca en hoyos abiertos y hoyos revestidos involucran

herramientas y técnicas algo similares, pero los problemas y los riesgos difieren.

El trabajo en hoyo abierto esta comúnmente relacionado con las operaciones de

perforación y están involucradas cargas más grandes y más pesadas de las que

comúnmente se encuentran en producción.

La gran variedad de tipos y tamaños de herramientas de pesca hace necesario

mantener grandes cantidades de existencias de herramientas y repuestos para

hacer frente a todas las posibles contingencias, si los problemas corrientes han

de manejarse con prontitud. Generalmente, no es práctico tener a la mano todas

las herramientas de rescate en cada taladro.

2.11.1. Herramientas de pesca más utilizados.

Pescante Interno – Recuperable o Arpón (SPEAR).

Es una herramienta mecánica, utilizada para pescar interiormente tubería, u

objetos que permitan su entrada.

CARACTERISTICAS.

Está provisto de cuñas laterales que agarran todo el círculo de la parte

interior del “pez”. (Fig. 2.6).

Se puede circular a través de él si es necesario, cambiando el anillo de

Empacadura.

Es recuperable, o sea, una vez que agarra el “pez” puede soltarlo a voluntad

del operador, lo cual representa una gran ventaja.

Pescante Externo Recuperable (Overshot).

El Overshot, es un pescante utilizado para pescar en la parte exterior del objeto

que se desea recuperar. Su eficiencia está comprobada en la pesca de tubería o

herramientas largas.

Características.

Está provisto de cuñas las cuales agarran el “pez” en una superficie

relativamente grande.

Se puede circular a través del pescante.

Es recuperable, o sea que una vez agarrado el pescado, este puede soltarse a

voluntad del operador si las circunstancias lo requieren.

Puede ser izquierdo para pescar con tubería de rosca izquierda o derecho

para pescar con tubería de rosca derecha.

Tipos de Overshot

Los más usados en reparación de pozos son los siguientes:

Con cuñas en espiral: (Fig. 2.7)

Fig. 2.6

Se necesitan 3 piezas para armar este pescante, estas son:

Empacadura.

Cuña de espiral.

Guía de control de la cuña espiral.

Estas 3 piezas van colocadas en este mismo orden, de arriba hacia abajo. Las

cuñas pueden ser cambiadas al diámetro requerido, utilizando el mismo cuerpo

del pescante.

Fig. 2.7. Overshot con cuñas en Espiral.

Con cuñas de Forma de cesta. (Fig. 2.8)

Existen tres diferentes tipos de guías de control de las cuñas, pero solamente es

usada una de ellas a voluntad del operador. Las cuñas pueden ser cambiadas

para agarrar diferentes diámetros, utilizando el mismo cuerpo del pescante.

Nota: Antes de meter un Overshot se debe estar seguro que las piezas estén

colocadas correctamente y si las cuñas son las apropiadas para el diámetro

exterior del pez.

Accesorios adicionales del pescante Overshot.

En algunos casos de pesca, como el descrito para el pescante interno

recuperable, se suele usar una campana guía de sobremedida en la parte inferior

Fig. 2.8. Overshot con cuñas en forma de cesta.

del Overshot, a fin de permitir la centralización del pez para que entre en el

pescante. El diámetro exterior de estas campanas, debe seleccionarse de acuerdo

al diámetro permisible (drift) del revestimiento o revestidor donde se va a meter.

Pescante de Tarraja Macho o “Rabo „e Rata”.

El Rabo „e Rata, es una de las herramientas de pesca más antiguas y simples. Es

un cono dentado con su vértice invertido, muy resistente, que al rotarlo abre

surcos y se enrosca internamente en el tope del pez (Fig. 2.9).

Es un pescante utilizado para pescar en la parte interior del objeto que se

requiere recuperar, específicamente tuberías.

Al rabo „e Rata también sele puede adaptar una campana o guía, cuya única

función es centralizar la tubería que quiere pescar, a fin de que el pescante pueda

entrar fácilmente en ella (Fig. 2.10).

Fig. 2.9 Fig. 2.10

Características.

Consta de una tarraja macho en forma de cono dentado, cuyos diámetros son

variables; mayor en su parte superior (base) y menor en su parte inferior

(vértice).

Puede ser izquierdo para pescar con tubería de rosca izquierda o derecho

para pescar con tubería de rosca derecha.

La tarraja puede ser continua o en secciones.

Tiene un agujero a lo largo de su parte interior que permite la circulación a

través de

él.

No es recuperable, o sea, que una vez que agarre el pez no se puede liberar.

Existen dos tipos y son los siguientes:

Con adaptador de campana o guía.

Con adaptador sin campana ni guía.

Pescante de Tarraja Hembra (Die Collar)

Es conocido comúnmente con el nombre de Die Collar. Existen dos tipos, estos

son:

Die Collar “A”, el cual no se le puede adaptar campana ( Figura 2.11)

Die Collar “B”, el cual tiene rosca en su parte inferior para colocarle una

campana. (Fig. 2.12)

Es un pescante utilizado para pescar en la parte exterior del objeto que se quiere

recuperar.

Características.

Consta de una tarraja hembra en forma de cono, cuyos diámetros son

variables; menor en su parte superior y mayor en su parte inferior. Puede ser

izquierda para usar con tubería de rosca izquierda o derecha para usar con

tubería de rosca derecha.

Permite circular a través de su interior.

No es recuperable.

Accesorios Adicionales del Pescante de “Tarraja Hembra”

Campana o Guía de Sobremedida.

Este accesorio va colocado en la parte inferior del pescante y su función es igual

que la explicada para los otros pescantes.

Fig. 2.11 Fig.2.12

Guía de pesca.

Este otro accesorio también va colocado en la parte inferior del pescante y se usa

en los casos donde el tope del pez está deformado. Para eliminar la deformación

del tope del pez que impidan la entrada del pescante.

PESCANTE MAGNÉTICO (IMÁN).

El pescante “Imán”, es una pieza circular, imantada en su parte inferior y con

conexión para cable o tubería en su parte superior. Es utilizado para recuperar

objetos pequeños de metal, por medio de atracción magnética.

Características.

Consta de cuatro partes, estas son:

Cuerpo.

Camisa de Acero.

Parte magnética permanente en el interior de la camisa.

Guía de refuerzo en su extremo inferior. (Fig. 2.13)

Fig. 2.13. Pescante Magnético.

Puede ser introducido con cable o tubería. En algunos casos cuando hay

problemas

de arena sobre el pez, es necesario bajar el imán con tubería y circular para

desplazar la arena.

Es recuperable.

Pescante para Cable tipo Arpón

Es una herramienta en forma de arpón de una o más piernas, con ganchos en

forma de flechas. Existen 3 tipos, estos son: pescante de 1, 2 ó 3 piernas (Ver

Figuras 2.14 y 2.14A ).

Fig. 2.14 Fig. 2.14 A

Uso.

Estos pescantes son utilizados para recuperar cables partidos y en ciertos casos

cabillas dobladas.

Recomendación.

Se recomienda bajar estos pescantes con un disco o plato soldado en su parte

superior. El diámetro externo de este disco debe ser igual al diámetro permisible

(drift) del revestidor donde se va a introducir. Este disco impide que el cable pase

hacia arriba por un lado del pescante y se forme un nudo encima de él, lo que

pueda atascar el pescante al momento de sacarlo.

Herramientas auxiliares de Pesca.

Junta de Seguridad (Safety Joint).

Es una herramienta que consta de dos cuerpos acoplados por una rosca “gruesa”

y un sellante dentado que permite mantener la conexión floja. Básicamente es una

herramienta de seguridad. (Fig. 2.15)

Posicionamiento.

Va colocada en la parte superior del pescante y puede ser desconectada en su

mitad, permitiendo liberar toda la sarta conectada sobre ella.

Su uso es de gran ayuda en aquellos trabajos de pesca, en los cuales resulta

difícil despegar el pez y obligatorio cuando se usan pescantes no recuperables;

Ej: Rabo é Rata , Tarrajas, etc., ya que al desconectar la junta de seguridad,

podemos recuperar toda la sarta superior y colocar alguna otra herramienta

auxiliar, que permita liberar al pez.

Fig. 2.15

Martillos (Martillo Hidráulico).

Los martillos pueden ser hidráulicos o mecánicos, siendo el de más uso el

hidráulico. Es una herramienta que al aplicarle tensión se acciona, originando

fuertes golpes hacia arriba. (Fig. 2.16).

Esta herramienta es utilizada para martillar hacia arriba el pez y facilitar su

extracción en aquellos casos donde por alguna razón esté fuertemente atascado y

sea imposible sacarlo tensionando la tubería.

Posicionamiento.

El martillo, generalmente, se coloca encima del pescante y la Junta de seguridad

y sobre él tantas barras como sean necesarias, ya que el impacto ocasionado por

el accionamiento de la herramienta deberá ser absorbido por las barras y por la

tubería.

Gato hidráulico.

El gato hidráulico se usa en hoyos revestidos y allí se convierte la presión del

fluido en tensión mecánica sobre el pez.

Fig. 2.16

Esta herramienta es utilizada conjuntamente con un pescante interno o externo

como equipo auxiliar, para aplicar fuerza de tensión adicional sobre el pez.

2.11.2. Colocación de la Sarta.

La sarta de pesca se combina de la manera siguiente:

Pescante interno o externo.

Junta de Seguridad.

Gato o Extractor Hidráulico.

Barras de Perforación.

Sección de Anclaje (Sujetadores).

Tubería.

Construcción.

Este equipo está provisto de tres secciones en orden descendente:

Sección de válvula que sostienen la presión que hace funcionar la

herramienta.

Sección de anclaje hidráulico que fija un conjunto de cuñas al revestimiento.

Sección de tensión que convierte la presión de la bomba en tensión mecánica

sobre

el pez.

Sección de Válvulas.

En algunas herramientas, las válvulas pueden abrirse y cerrarse mediante la

rotación de la tubería o dejando caer una “bola”. Otras herramientas funcionan

automáticamente por medio de sistemas hidráulicos o mecánicos que calibran la

presión en la tubería permitiendo que ésta aumente y así aplicar tensión sobre el

pez.

Sección de Anclaje o “Sujetadores”.

Esta sección tiene cuñas que son forzadas contra la pared del revestimiento

cuando la presión hidráulica (de las bombas) acciona el mecanismo hidráulico de

la herramienta. Las cuñas se estabilizan cuando la presión se equilibra en los

espacios anulares.

Sección de tensión.

Esta sección consiste de una serie de cilindros con pistones conectados a un

mandril. Los pistones funcionan de manera similar al gato hidráulico que se usa

para levantar los automóviles. El diámetro y número de pistones determinan la

relación de tensión (Relación libras de tensión por cada libra de presión ejercida

dentro de la misma por las bombas).

Ventajas del gato Hidráulico.

Se puede bajar en el pozo con tubería de producción o perforación y no

requiere de maquinaria pesada o equipo de levantamiento en el piso del

taladro para proporcionar fuerte tensión sobre el pez.

La tensión se aplica en el punto de atascamiento y se puede ejercer una

tensión progresiva y efectiva.

No hay perdida de tensión por fricción contra la pared del pozo, permitiendo

una mayor tensión sobre el pez en pozos desviados o profundos.

2.12. CORTADORES INTERNOS.

Cortador Interno: Sus cortes con precisión de torno, sin vibración ni asperezas,

hacen esta herramienta ideal en todo trabajo de cortar y sacar tuberías de

revestimiento, de perforación o producción. Una acción positiva permite

múltiples cortes sin tener que sacar la herramienta.

2.13. CORTADORES EXTERNOS.

Son herramientas de mecanismo hidráulico, provistas de cuchillas rotativas que

efectúan un corte seguro y preciso. Algunos modelos usan un sistema de cierre

hidráulico que les permite efectuar el corte y recuperar la sección cortada.

2.14. CORTADORES HIDRÁULICOS.

Son similares a los ampliadores (no usan cuñas). Un resorte mantiene las

cuchillas cerradas hasta que se use la bomba. Al pasar el fluido a través de un

obturador que se encuentra encima del soporte, aumenta la presión hasta vencer

la resistencia del mismo, obligando a las cuchillas a abrirse mientras la tubería

gira para efectuar el corte.

2.15. CORTADORES QUÍMICOS.

Se bajan generalmente con guaya y utilizan una carga química, la cual es forzada

contra la tubería. Cuando es exitoso da lugar a un corte limpio.

Este cortador debe tener un fluido presente y no se puede trabajar en pozos con

fluidos de densidad mayores a 15 Lpg. El agente corrosivo que actúa en los

cortadores químicos es el Tricloruro de bromuro (BrCl3) el cual se congela a 48

°F y ebulle a 257 °F.

2.16. FRESAS.

Se llama fresa a aquella herramienta que se usa para moler o dar forma a una

pieza de metal. Las fresas se fabrican en todas las variedades de formas y

tamaños (cónicas, planas, hexagonales, etc), de acuerdo con el trabajo que se va

a ejecutar. (Ver Figuras 2.17 y 2.18).

Se usan a menudo para moler desperdicios metálicos en el hueco. Las fresas se

usan también para limpiar por encima del tope de un pez y permitir que los

pescantes realicen el trabajo sin dificultad. También se utilizan para abrir

ventanas en el revestimiento o reparar daños menores en el mismo.

Anteriormente, todas las fresas se hacían de acero templado. No obstante, como

el acero es apenas más duro que los desperdicios dentro del hueco, las mismas se

desgastaban mas rápidamente y el fresado era en general un proceso bastante

retardado. Sin embargo, se ha venido utilizando el CARBURO DE

TUNGSTENO para revestirlas y esto ha acelerado tremendamente la velocidad

Fig. 2.17 Fig. 2.18

de las operaciones de fresado. Por ejemplo, un revestimiento de 7”, 23 Lb/pie, J-

55, puede ser fresado completamente a una velocidad de 4 pph. Esto a su vez no

solamente mejora las operaciones de reparación y servicio de pozos, sino que

abre nuevas posibilidades en los métodos de terminación original.

ANEXO 1

Completación con empacaduras superior e inferior

interconectados e independientes.

EMP.PERMANENT

E DE FONDO

SARTA CORTA

SARTA

LARGA

MÚLTIPLE DUAL

GUÍA DUAL

EMP.PERMANENT

E

ANEXO 2

Completación con empacaduras superior e inferior

independientes.

EMP.PERMANENTE

DE FONDO

SARTA CORTA

MÚLTIPLE DUAL

GUÍA DUAL

SARTA LARGA

EMP.PERMANENTE

ANEXO 3

Rango de peso con portamecha para efectividad

de impacto y trabajo del martillo

O.D.

Pulg

I.D.

Pulg

Conexión

Carrera del

mandril del

martillo

Rango de peso de los

portamecha

recomendados (lb.)

1-5/8 1-1/4 - 6 -

1-13/16 5/16 1-13/16 wilson FJ 6 1360-1800

2-1/4 3/8 1-1/4 A.P.I. Reg. 8 1560-2100

3-1/8 1 2-3/8 A.P.I. Reg. 8-3/4 2400-3300

3-3/4 1-1/4 2-7/8 A.P.I. Reg. 8-1/4 4200-5700

3-3/4 1-1/2 2-3/8 A.P.I. IF. 7-7/8 3400-4600

3-3/4 1-7/8 2-3/8” E.U.E 7-5/8” 3500-4700

4-1/4 1-15/16 2-7/8 A.P.I. I.F. 8-5/8 3500-4700

4-3/4 2 3-1/2 A.P.I. F.H. 10-1/8 5600-7500

4-1/2 2-3/8 2-7/8 E.U.E 10-3/8 3600-4900

4-3/4 1-1/2 3-1/2 A.P.I FH 8-7/8” 6300-8500

6 2 4-1/2 A.P.I FH 8-5/8 10200-13800

6-1/4 2-1/4 4-1/2 A.P.I. I.F. 13 11800-16000

6-3/4” 2-3/8 5-1/2 A.P.I Reg 13 13000-17000

7-3/4 3-1/16 6-5/8 A.P.I. Reg. 13 11000-15000

9 3-3/4 7-5/8 A.P.I Reg 13 12000-16000

ANEXO 4

Pescante Overshot con mill guía y extensión inferior, martillos mecánicos e

hidráulicos, acelerador y tubería de trabajo.

Tubería de trabajo (IF)

Barras (Drill Collar)

Martillo hidráulico

Acelerador

Martillo Mecánico

Junta de Seguridad

Pescante externo (Overshot)

con mill guía y extensión

inferior (lower extension)

ANEXO 5

Pescante Rabo „e Rata , martillos hidráulicos, acelerador y tubería de trabajo.

Tubería de trabajo (IF)

Barras (Drill Collar)

Martillo hidráulico

Acelerador

Rabo de Rata

ANEXO 6

Junk mill, doble cesta de desperdicios, martillos mecánicos e hidráulicos,

acelerador y tubería de trabajo

Tubería de trabajo (IF)

Barras (Drill Collar)

Martillo Hidráulico

Acelerador

Martillo Mecánico

Doble cesta de Desperdicios

Junk mill

ANEXO 7

Pescante Overshot con mill guía, martillos mecánicos e hidráulicos, acelerador

y tubería de trabajo.

Tubería de trabajo (IF)

Barras (Drill Collar)

Martillo Hidráulico

Acelerador

Martillo Mecánico

Pescante externo (Overshot)

con Mill guía

ANEXO 8

Pescante interno Spear, junta de seguridad, martillos mecánicos e hidráulicos,

acelerador y tubería de trabajo.

Tubería de trabajo (IF)

Acelerador

Barras (Drill Collar)

Martillo Hidráulico

Martillo Mecánico

Junta de Seguridad

Pescante interno (Spear)

ANEXO 9

Zapata Fresadora, tubo lavador, cesta de desperdicios, martillo hidráulico y

tubería de trabajo

Tubería de trabajo (IF)

Barras (Drill Collar)

Martillo Hidráulico

Tubo lavador

Zapata Fresadora

Cesta de desperdicios

ANEXO 10

Pescante Overshot con mill guía y extensión inferior, junta de seguridad,

martillos mecánicos e hidráulicos, acelerador y tubería de trabajo.

Tubería de trabajo (IF)

Barras (Drill Collar)

Martillo Hidráulico

Martillo Mecánico

Junta de Seguridad

Pescante externo (Overshot) con mill guía y

extensión inferior (lower extension)

ANEXO 11

Fresa cónica, martillos mecánico e hidráulico y tubería de trabajo

Tubería de trabajo (IF)

Barras (Drill Collar)

Martillo Hidráulico

Martillo Mecánico

Fresa Cónica

ANEXO 12

Zapata fresadora, tubo lavador, cesta de desperdicios, junta de seguridad,

martillo hidráulico, barras y tubería de trabajo.

Tubería de trabajo (IF)

Barras (Drill Collar)

Martillo Hidráulico

Junta de Seguridad

Tubo lavador

Zapata Fresadora

Cesta de desperdicios

ANEXO 13

Pescante interno Packer Picker Overshot con mill guía y extensión inferior,

cesta de desperdicios martillo hidráulico, y tubería de trabajo.

Tubería de trabajo (IF)

Barras (Drill Collar)

Martillo Hidráulico

Cesta de desperdicios

Recuperador de empacadura

(Packer Picker)

ANEXO 14

Pescante Interno Rabo „e Rata, junta de seguridad, martillos mecánicos e

hidráulicos, acelerador y tubería de trabajo

Tubería de trabajo (IF)

Barras (Drill Collar)

Martillo Hidráulico

Acelerador

Martillo Mecánico

Junta de Seguridad

Rabo de Rata