TEMA I GEOPRESIONES

Materia Ingeniera de PozosIng. Israel Lpez Valdez Ing. Israel Lpez Valdez

Materia Ingeniera de Pozos

1

Geopresiones

17.5 Hrs

1. Introduccin 2. Presiones de formacin definicin 3. Principio fsico 4. Presin anormal 5. Mtodos predictivos 6. Asentamiento de tuberas de revestimiento

Ing. Israel Lpez Valdez

GeopresionesIntroduccinDurante el proceso de depositacion normal la presin de sobrecarga se incrementa a medida que los sedimentos se acumulan. El incremento de la sobrecarga compacta los sedimentos resultando en una reduccin de la porosidad.Depositacion

Mar

Basamento

r1 >

r2 >

r3 >

r4

El proceso de compactacin ocurre a medida que el agua de formacin es expulsada del espacio poroso y el esfuerzo de sobrecarga soportado por dicha agua es transferido a la matriz de la roca reduciendo la porosidad.Ing. Israel Lpez Valdez

GeopresionesIntroduccin

En zonas donde se permite la migracin de fluidos debido a la compactacion la porosidad disminuye con la profundidad y por lo tanto la presin de poro es normal.

Pp = h / 10 kg/cm2

Zona impermeable

Cuando la migracin no es permitida no hay reduccin de la porosidad y la tendencia normal es afectada y la presin de poro es anormal.


GeopresionesIntroduccin

El conocimiento de las presiones de sobrecarga, poro y de fractura de las formaciones a perforar es fundamental para una optima planeacion en la perforacin del pozo. Por lo tanto, es indispensable entender primero los principios fsicos que originan estas presiones y despus predecirlas con la mayor exactitud posible. El desconocimiento o mala prediccin de estas presiones ocasionan los siguientes problemas:

Asentamientos inadecuados de las tuberas de revestimiento. Pegaduras de tuberas por presin diferencial. Perdidas de circulacin. Perdida de objetivo. Brotes.


GeopresionesIntroduccinParmetros petrofisicos Porosidad ( ).- Se define como la fraccin del volumen total de roca que se encuentra lleno por un fluido (gas, aceite, agua o una combinacin de estos) y se expresa en por ciento. = 1 Vr / Vt (%) Permeabilidad (k).- La permeabilidad es la capacidad que tiene la roca para conducir el flujo de fluidos en el medio poroso. (mD) Saturacin de agua (Sw).- La fraccin del espacio vaci que es llenado por el agua se le conoce como saturacin de agua. Existe una fraccin de agua que no se mueve de la roca y es conocida como Agua congnita intersticial. La saturacin de hidrocarburos ser: Sh = 1 - Sw (%) Resistividad .- La resistividad elctrica de una sustancia es la capacidad de impedir o resistir el paso de una corriente elctrica. (Ohm m) Conductividad .- Es el reciproco a la resistividad. (milimhos - m)Ing. Israel Lpez Valdez

GeopresionesPresiones de formacin definicionesPresin de sobre carga ( Psc).- Se define como el peso de la columna de roca (densidad del grano mas los fluidos contenidos en el espacio poroso) que soporta una formacin a una profundidad determinada. Presin de poro ( Pp).- Se define como la presin natural, originada por los procesos geolgicos de depositacion y compactacin, a la que se encuentran sometidos los fluidos contenidos en los espacios porosos. Esta presin es conocida como Presin de formacin. Esfuerzo efectivo o de matriz ( ).- Es el esfuerzo generado por el contacto grano a grano de la matriz de la roca, el cual esta en funcin de la sobrecarga a una profundidad determinada.Ing. Israel Lpez Valdez

Psc

GeopresionesPrincipio fsico PscLa presin de sobrecarga (Psc) es causado por el peso del sistema roca-fluido . No existe presin hacia los lados.

Psc =

gn ra o

h

10

+

flu o id

h

10

Kg/cm2

roca

(Gr/cm3)

h (m)

Grano + fluido

roca

granoCuando se carece de informacin:

PscNota. El fluido es el agua intersticial o irreductible

roca = 2.31 kg/cm2


GeopresionesPrincipio fsico PscEj. Calcule la presin de sobrecarga Psc a la profundidad de 2200 m:a. b. Considerando los datos mostrados. Considerando una densidad promedio de la roca de 2.31 gr/cm3.

f = 1.03 gr/cc100 m

Calcule el esfuerzo de sobre carga a 2200 m. Considera la densidad promedio del sistema roca 2.6 gr/cc

grano = 2.0 gr/cc grano = 2.10 gr/cc grano = 2.18 gr/cc grano = 2.25 gr/cc

f = 1.03 gr/cc500 m

f = 1.04gr/cc1000 m 1500 m 2200 m

f = 1.10 gr/cc f = 1.11 gr/cc


GeopresionesPrincipio fsico PpLa presin de poro normal, es la causada solo por la presencia del fluido en el espacio poroso de la matriz de la roca. Esta presin tambin es conocida como Presin de formacin Pf y presin de yacimiento Py. Pp = Pf = Py

Pp =

f

h

10f

Kg/cm2

f Pp =1.42 gr/cm3

h (m)

h

psi

flu o id

h (m) 1000 m

Nota.- Cuando no se tienen datos de la densidad del fluido de las formaciones a perforar y la presin es normal, se usa como densidad promedio 1.07 gr/cm3 de la superficie al punto en anlisis.Ing. Israel Lpez Valdez

GeopresionesPrincipio fsico PpEj. Calcule la presin de poro Pp a 4100 m:a. b. Considerando los datos mostrados. Considerando que no se informacin de los fluidos.

f = 1.03 gr/cc100 m

f = 1.03 gr/cc500 m

f = 1.03 gr/cc1000 m 1500 m

f = 1.05 gr/cc f = 1.07 gr/cc2200 m 2500 m 3100 m

f = 1.08 gr/cc f = 1.09 gr/cc f = 1.11 gr/cc

4100 m


Principio fsico mEsfuerzo efectivo o de matriz ( ).- Es el esfuerzo generado por el contacto grano a grano de la matriz de la roca, el cual esta en funcin de la sobrecarga a una profundidad determinada.

Geopresiones

= Psc - Pp

Kg/cm2

psi

Psc


Principio fsico mEj. Calcule el esfuerzo de matriz a.

Geopresiones

a 4100 m:

Considerando los datos mostrados y una densidad promedio del sistema roca de 2.56 gr/cm3.

f = 1.03 gr/cc100 m

f = 1.03 gr/cc500 m

f = 1.04 gr/cc1000 m

f = 1.08 gr/cc1500 m 2200 m

f = 1.10 gr/cc2500 m 3100 m

f = 1.11 gr/cc

4100 m


Principio fsico m Tarea No 1 Calcule la: Psc , PP , m para ambos casos, a las profundidades indicadas

Geopresiones

Pozo terrestre500 m roca =2.0 gr/cc roca =2.12 gr/cc 1500 m 2300 m 3100 m 4100 m roca =2.45 gr/cc roca =2.67 gr/cc roca =2.83 gr/cc

Pozo marino

f f f f f f

= 1.08 gr/cc750 m

= 1.10 gr/cc1500 m

= 1.09 gr/cc2500 m

= 1.10 gr/cc3300 m

= 1.11 gr/cc4100 m 4850 m

BASAMENTO

= 1.11 gr/cc



GeopresionesPresin anormalLas zonas de presin de poro anormales se originaron durante el proceso de depositacin y compactacin, formndose una barrera impermeable impidiendo la liberacin de agua. Las propiedades de la lutita (arcilla) medidas por los registros geofsicos, as como la velocidad ssmica estn directamente relacionados con la porosidad de la formacin.Compactacin normal

Compactacin baja


GeopresionesPresin anormal La mayora de los mtodos de deteccin de presiones anormales estn basados en el hecho de que las zonas de presin anormal tienden a presentar menor compactacin y alta porosidad en comparacin a formaciones a la misma profundidad.

hPresin normal

h1

1 < 2 1

Presin anormal

1

2


GeopresionesPresin anormalLa presin anormal puede ser causada por:

a. Efecto de compactacin. b. Efecto dagentico. c. Efecto de diferencia de densidad. d. Efecto de migracin de fluidos

Presin Anormal

Pf < Pfn Subnormal Pf > Pfn Sobrepresionada


GeopresionesPresin anormal a. Efecto de compactacin.En condiciones normales el espacio poroso se reduce con la profundidad por el efecto de sobrecarga, por lo que la porosidad esta en funcin de la profundidad, a mayor profundidad menor porosidad.Porosidad

=

(h)r

Psc = 0.1 [(1- ) h f]ProfundidadPsc h en kg/cm2

+ h

porosidad promedio en % profundidad en m.

r peso especfico promedio gr/cm3 f peso especfico promedio gr/cm3 Para efectos prcticos el peso especifico es igual a la densidad

r= r y f Ing. Israel Lpez Valdez

f

=

GeopresionesPresin anormal

a. Efecto de compactacin. Para que exista una presin anormal en la formacin necesariamente debe haber un sello en la formacin.

1

1

sc Normal > 2> 2


2

3

3

4

4

1

3

>

4

1

Anormal > 2 2 <

3

GeopresionesPresin anormalFormaciones similares tienen valores similares de esfuerzo matricial z bajo el efecto del mismo

= Psc - Pp Pp1 = Pp2 + Psc1 - Psc2Pp2 Psc2

Ppa = 0.107* hn + 0.231*(h - hn)Donde:Ppa es la Pp anormal para un intervalo determinado (kg/cm2) 0.107 es el gradiente normal de una columna de agua con = 1.07 gr/cm3

h h2 h1

2

n 1

Pp1 Psc1

0.231 es el gradiente de sobre carga normal.

n

2

h es la profundidad de inters debajo de la barrera (m). hn es la profundidad de la barrera (m).


GeopresionesPresin anormalEj. Determine la presin de poro anormal Pfa para el siguiente estrato localizado entre 3800 y 4300 m y posteriormente encuentre la densidad de control para el intervalo de inters..

Pf = 0.107* hn + 0.231*(h - hn)Datos: Barrera impermeable a 3800 m Profundidad de inters 4100 m

3,800 m 4,100 m 4,300 m


GeopresionesPresin anormalEj. Determine en el pozo B: La presin de formacin. La densidad de control.

A

B

3100 m. 4100 m.


GeopresionesPresin anormalTarea No. 2 Grafique: Profundidad vs porosidad y determine:Prof (m) Porosidad Prof (m) Porosidad

1. La zona de presin anormal. 2. La porosidad a cero metros. 3. La porosidad normal a: d. e. f. 4750 m 5000 m 5250 m250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 0.32 0.30 0.30 0.29 0.28 0.26 0.24 0.23 0.21 0.20 0.20 0.18

3250 3500 3750 4000 4250 4500 4750 5000 5250 5500 5750 6000

0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 0.10 0.12 0.14 0.14 0.13 0.12 0.10

Grafique utilizando: a. b. Escala normal Semiligaritmica



Ej. Calcule la Pp Psc y m a las profundidades sealadas considerando el efecto de compactacin.

Pozo terrestre500 m = 20% g =2.0 gr/cc = 17% g =2.3 gr/cc 1500 m 2300 m 3100 m 4100 m = 14% g =2.6 gr/cc = 16% g =2.9 gr/cc = 14% g =3.3 gr/cc

f f f f f f

= 1.08 gr/cc = 1.08 gr/cc = 1.10 gr/cc = 1.09 gr/cc = 1.10 gr/cc = 1.10 gr/cc

BASAMENTO


GeopresionesPresin anormalSolucinPro (m) Intev (m) 500 1500 2300 3100 4100 500 1000 800 800 1000 g 0.25 0.18 0.15 0.17 0.15 f 2 2.3 2.6 2.9 3.3 Pp (psi) 1.08 1.1 1.09 1.1 1.1 Pp (psi) 767.9 1564.2 1240.0 Psc (psi) Psc (psi) (psi) 490.6 1889.8 3349.9 3129.9 3176.3

767.9 2332.1 3572.1

1258.5 2963.4 2700.1 2950.9 4223.3

1258.5 4221.9 6922.0 9872.9 14096.3

Prof (m)4177.0

3170.9

6743.0 10920.0

0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

h1 = 1625 h2 = 2000

Pf4

Pf2Prof (m)

Pf1 Pf3


GeopresionesPresin anormalSolucin Pf1 = Pf2 +Psc1 - Psc2 Pf2 = 1.09 x 1625 /10 = 177.2 kg/cm2 = 2518 psiPsc2 = 0.1 [(1- ) h psig

Pf2 = 2,518 psi

+ h

a s

] = ((1-0.15) 1625 x 2.6 + 0.15 x 1625 x 1.09)/10 = 5648

Psc2 = 5,648 psi

Psc1 = 9,873 psi

Pf1 = Pf2 +Psc1 - Psc2= 2518 + 9873 5648 = 6743 psi Pf3 = Pf4 +Psc3 Psc4 Pf4 = 1.09 x 2000 /10 = 218 kg/cm2 = 3100 psiPsc4 = 0.1 [(1- ) h psig

Pf1 = 6,743 psi

Pf4 = 3,100 psi

+ h

a s

] = 6276

Psc4 = 6,276 psi

Psc4 = 14,096 psi

Pf3= Pf4 +Psc3 -Psc4= 3100 + 14096 6276 = 10920 psiIng. Israel Lpez Valdez

Pf3 = 10,920 psi

GeopresionesPresin anormal Tarea No. 3Calcule la Pp, Psc, y m a las profundidades sealadas considerando el efecto de compactacin.

Pozo terrestre500 m = 20% roca =2.0 gr/cc = 17% roca =2.3 gr/cc 1500 m 2300 m 3100 m 4100 m = 14% roca =2.6 gr/cc = 16% roca =2.9 gr/cc = 14% roca =3.3 gr/cc

Pozo Marino

f f f f f

= 1.03 gr/cc750 m

= 1.08 gr/cc1500 m

= 1.10 gr/cc2500 m

= 1.09 gr/cc3300 m

= 1.10 gr/cc = 1.11 gr/cc4750 m 4100 m

BASAMENTO




GeopresionesGradientes

La industria petrolera tiene retos cada ves mayores y uno de ellos es la determinacin de la densidad del fluido de perforacin, para perforar con seguridad las diferentes capas y lograr un asentamiento ptimo de las tuberas de revestimiento.

Gradiente de presin total de sobrecarga Gpsc = 0.1* [(1 ) h + 0.1* Donde:fi

ro a c

]

Gpsc gradiente de presin total de sobrecarga kg/cm2/m ro a c

Con base en un promedio de la densidad de las rocas, de su porosidad y como densidad del fluido contenido en las rocas (agua salada de 1.07 gr/cm3) se ha obtenido un gradiente de presin total de sobrecarga terico de 0.231 kg/cm2/m, valido para la zona del terciario en la Costa del Golfo de Mxico.

porosidad en fraccin densidad roca gr/cm3 densidad fluido

f


GeopresionesGradientes Prediccin del gradiente de fractura por el mtodo de Eaton

Psc G Pfr = x 0.2306 GPp h

1-

+ GPp

GPfr gradiente de presin de fractura, kg/cm2/m GPp gradiente de presin de poro, kg/cm2/m h profundidad, m relacin de poisson

Psc presin de sobrecarga del sistema roca, lb/pg2

Nota. La grfica 1 nos permite obtener el gradiente de sobrecarga para formaciones normalmente compactadas.


GeopresionesGradientesPrediccin del gradiente de fractura por el mtodo de EatonGraf 1 Variable de sobrecarga Para la costa del golfo

Sobrecarga eq En lutitas o.231 kg/cm2/m

P R O F U N D I D A D m

Gradiente de sobrecarga

Psc h

Relacin de Poisson


GeopresionesMtodos predictivosMetodologa practica para la prediccin de la Presin de poro, de fractura y sobrecarga Todos los mtodos de prediccin de las geopresiones estn basados en el principio de Terzaghi. El cual define que la presin de sobrecarga Psc, es igual a la suma del esfuerzo vertical efectivo ms la presin de poro.

Psc = Pp +

Kg/cm2

psi Psc = Pp +

En la literatura existe un gran numero de mtodos para determinar las tres incgnitas de la ecuacin de Terzaghi. Sin embargo, todos estn basados en los mismos principios, los cuales se resumen en la siguiente metodologa: En pozos exploratorios se utiliza ms informacin ssmica y en pozos de desarrollo es ms comn utilizar informacin de registros geofsicos.Ing. Israel Lpez Valdez

GeopresionesMtodos predictivosMetodologa practica para la prediccin de la Presin de poro, de fractura y sobrecarga 1. Determine la presin de sobrecarga (Psc). 2. Determine los intervalos de lutitas limpias 3. Determine la presin de poro (Pp). 4. Determine la presin de fractura (Pfr). 5. Calibrar las predicciones de las presiones de poro y fractura.


GeopresionesMtodos predictivos1. Determine la presin de sobrecarga (Psc).

Psc =

n=1

n

F i

(hi - hi-1 )

Donde:

10

F i

es la densidad promedio de la formacin

h i-1 hi h i+1

en (gr/cm3), comprendida en el intervalo hi - hi-1 en (m). registroF i

Se determina directamente del densidad de los pozos de

de

correlacin o con la siguiente ecuacin cuando nicamente se tiene informacin ssmica.

F i

= 0.0701 V 0.25

hn

Donde V es la velocidad del intervalo (m/seg)Ing. Israel Lpez Valdez

GeopresionesMtodos predictivosDatos de la velocidad de la onda compresional en:

ROCAS Doloma Sal Lutita Caliza -

44x10-6 s/ft 67x10-6 s/ft 62-167x10-6 s/ft 48x10-6 s/ft

22727.27 ft/seg 14925.37 ft/seg 16129 a 5988 ft/seg 20833.33 ft/seg

FLUIDOS Agua 218x10-6 s/ft 100,000 ppm(NaCl) 208x10-6 200,000 ppm(NaCl) 189 x10-6 Aceite 240x10-6 s/ft Gas (metano) - 626x10-6 s/ft Aire 910x10-6 s/ft

s/ft s/ft


GeopresionesMtodos predictivosTarea No. 4 1. Determine la presin de sobrecarga para cada punto indicado (Psc).

Pozo terrestreroca+fluido =2.0 gr/cc 500 m

Pozo marinoPfluido = 1.03 gr/cc 400 m 900 m roca+fluido roca+fluido 2500m 4000 m roca+fluido roca+fluido 5100 m 5600 m 6400 m roca+fluido roca+fluido =3.0 gr/cc =3.3 gr/cc =2.6 gr/cc =2.9 gr/cc =2.0 gr/cc =2.3 gr/cc

roca+fluido roca+fluido

=2.3 gr/cc =2.6 gr/cc

2100m 3600 m

BASAMENTO

roca+fluido roca+fluido roca+fluido

=2.9 gr/cc =3.0 gr/cc =3.3 gr/cc

4700 m 5200 m 6000 m


GeopresionesMtodos predictivos2. Defina los intervalos de lutitas limpias. Todos los mtodos para evaluar la presin de poro emplean los valores de tiempo de transito o de resistividad en las lutitas para definir la tendencia normal de compactacin.

Lnea base de lutitas 2.1. A partir de un registro de rayos gamma RG, trazas la lnea base de lutitas limpias seleccionando los valores mximos del registro. Al trazar esta lnea considerar los valores mximos de resistividad y, en el registro snico, tomar los valores mnimos.


GeopresionesMtodos predictivos2. Defina los intervalos de lutitas limpias.

Seleccin de puntos de lutitas 2.2. Para cada lectura en el registro RG, igual o mayor que la lnea base de lutitas, marcar la lectura de tiempo de transito o de resistividad a la profundidad correspondiente. De esta manera se estarn seleccionando los puntos de lutita en el registro a utilizar para el anlisis de la tendencia normal de compactacin.


GeopresionesMtodos predictivos2. Defina los intervalos de lutitas limpias.

Unin de puntos de lutitas 2.3. Con los puntos de lutita seleccionados, se procede a unir stos para definir el comportamiento de la porosidad en el registro utilizado. Precisamente, sobre la lnea que une los puntos de lutita se trazar la tendencia normal de compactacin para el calculo de la presin de poro.


GeopresionesMtodos predictivos3. Determine la presin de poro. En un estudio realizado sobre la prediccin de la presin de poro se identificaron 15 mtodos. Sin embargo, los mejores y ms usados en la industria petrolera son los siguientes: a. Hottman y Johnson. b. Foster y Whalen. c. Eaton. d. Exponente dc.


GeopresionesMtodos predictivosa. Mtodo de Hottman y Jhonson Usando valores de tiempo de transito o resistividad y presiones de formacin reales medidas en formaciones del Mioceno y Oligoceno en las costas de Texas desarrollaron dos correlaciones empricas para la determinacin de la presin de poro. a.1. A partir de la unin de las lecturas de puntos de lutitas limpias graficar profundidad vs tiempo de transito o resistividad. a.2. Trazar la lnea de tendencia normal y extrapolarla hasta la profundidad total. a.3. A la profundidad de inters, leer los valores de tiempo de transito o resistividad de la tendencia normal y de la curva graficada con los valores del registro a.4. Calcule la diferencia de lecturas de tiempo de transito (tlu tlun ) o la relacin de resistividades (Ron /Ro)lu entre los valores reales del registro y los ledos de la lnea de tendencia normal extrapolada.


GeopresionesMtodos predictivosa. Mtodo de Hottman y Jhonson a.5. Con el valor obtenido en el punto anterior se entra a la correlacin de H&J y se determina el gradiente de presin de poro.

Finalmente

Pp = GPp *h

Correlacin para tiempo de transito

Correlacin para resistividades


GeopresionesMtodos predictivosb. Mtodo de Foster y Whalen Este mtodo est basado en el principio que establece que formaciones con el mismo valor de la propiedad dependiente de la porosidad (tiempo de transito, resistividad, densidad, etc.) se encuentran bajo el mismo esfuerzo efectivo . b.1. A partir de la unin de las lecturas de puntos de lutitas limpias graficar profundidad vs tiempo de transito o resistividad. b.2. Trazar la lnea de tendencia normal y extrapolarla hasta la profundidad total. b.3. A la profundidad de inters h, leer el valor extrapolado tlun y el observado en el registro tlu . Posteriormente de la lectura observada trazar una lnea vertical hacia arriba hasta interceptar la lnea de tendencia normal y leer la profundidad correspondiente hn.O R P F U N DTiempo de transito de lutitas (s/ft)50 100 150 200

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 tlun tlu

hn[m] D A

D

I

h


GeopresionesMtodos predictivosb. Mtodo de Foster y Whalen b.4. Calcule el esfuerzo efectivo Dn a la profundidad hn, el cual es igual al esfuerzo efectivo a la profundidad de inters h.

m( h ) = m( hn ) = Psc( hn) Pf( hn )Pf( hn ) =

( f * hn )10

(Kg/cm2)

Donde f es la densidad del fluido de formacin en la zona de presin de poro normal, que se considera aproximadamente igual a 1.07 [g/cm3], cuando no se tiene informacin de la densidad del agua de formacin con los pozos de correlacin. b.5. Finalmente calcule la presin de poro (Pp) a la profundidad de inters h.

Pp = Psc (h)

(h )

(kg/cm2)


GeopresionesMtodos predictivosc. Mtodo de Eaton Al igual que el mtodo de H&J, el mtodo de Eaton est basado en el principio que establece que la tendencia normal de compactacin es alterada en la zona de presin anormal. c.1. A partir de la unin de las lecturas de puntos de lutitas limpias graficar profundidad vs tiempo de transito o resistividad. c.2. Trazar la lnea de tendencia normal y extrapolarla hasta la profundidad total. c.3. A la profundidad de inters h, leer el valor extrapolado tlun y el observado en el registro tlu y la profundidad equivalente al mismo valor del tiempo de transito observado hn. h

hn


GeopresionesMtodos predictivosc. Mtodo de Eaton c.4. Calcular la presin de poro Pp a la profundidad de inters h, segn el registro que se tenga, en base a las siguientes ecuaciones:

Registro snico Pp(h) = Psc(h) (Psc(h) Pp(hn) ) * Registro resistivo Pp(h) = Psc(h) (Psc(h) Pp(hn) ) * Registro conductivo Pp(h) = Psc(h) (Psc(h) Pp(hn) ) * C on Co Ro R ou t lun t lu

3

1.2

Nota: Aun cuando el mtodo de Eaton esta basado en datos de reas geolgicas diferentes a las perforadas en Mxico, es el ms preciso.

1.2


GeopresionesMtodos predictivos Tarea No. 5Profundidad (m) 500 700 800 1050 1300 1600 1900 2300 2600 3100 3600 3850 4100 4350 4500 5000 tiempo de transito ( s/pie) 160 153 147 135 130 125 120 110 105 100 93 110 120 135 120 105

La siguiente tabla contiene informacin del tiempo de transito de las lutitas limpias. Considerando un gradiente promedio de sobre carga de 0.232 kg/cm2/m y una densidad promedio del fluido de formacin de 1.07 gr/cm3 calcule la presin de poro a: a. 4000 m b. 4300 m c. 5000 m Con los tres mtodos anteriores Hottman y Johnson. Foster y Whalen. Eaton.


GeopresionesMtodos predictivosd. Mtodo del exponente dc Jorden y Shirley propusieron usar el modelo de Binham para normalizar el ritmo de penetracin (R) considerando los efectos ocasionados por el cambio de peso sobre la barrena Wsb , de las RPM de la rotaria y del dimetro de la barrena db a travs del clculo del exponente dc definido por: R 18.29 RPM 12Wsb 454 d bDonde: R Rpm m/hr RPM ton pulgadas

log

dc =log

Wsb db

dcmd = dc o

F ec

Donde: ec densidad equivalente de circulacin durante la perforacin F densidad del fluido de perforacin. Ing. Israel Lpez Valdez

GeopresionesMtodos predictivosd. Mtodo del exponente dc d.1. Calcular el exponente dc y el exponente modificado dc md durante la perforacin de o las lutitas. Los datos de perforacin de formaciones que no sean lutitas deben eliminarse. d.2. Graficar profundidad vs exponente dc md . o d.3. Trazar la lnea de tendencia normal y extrapolarla hasta la profundidad. d.4. A la profundidad de inters h, leer los valores del exponente dc md, y en la tendencia o normal dc mdn , leer la profundidad equivalente, o en la zona de presin normal hn. d.5. Finalmente calcule la presin de poro Pp a la profundidad de inters h, usando la ecuacin de Eaton.hn dc md o

dc mdn o

h

Pp(h) = Psc(h) (Psc(h) Pp(hn) ) *

dc md o dc mdn o

1.2


GeopresionesMtodos predictivosEjemplo: Se esta perforando un pozo a 2900 m con una barrena de 9 7/8 pg y un lodo bentonitico con densidad de 1.11 gr/cm3. La perforacin se realiza con los siguientes parmetros: Wsb RPM R Dec 11,590 kg 113 7 m/hr 1.14 log R 18.29 RPM

dc =log 12Wsb 454 d b

dcmd = dc o

F ec

log

7 18.29*113 12*11.59 454*9.875 1.11 1.14

dc =log

=

Log (0.003367) Log (0.031022)

= 1.64

dcmod = 1.64

= 1.64 (0.97)

= 1.60


GeopresionesMtodos predictivos Tarea No. 6Calcular el exponente dc, dc mod , graficar profundidad vs dc mod y calcular la presin de poro para cada punto. La densidad equivalente de circulacin es un 5% mayor que la densidad del lodo.Profundidad ft6000 6500 7000 7500 8000 8500 10000 10200 10800 11000 11600 12000 12400 12600 12800

Ritmo de Penetracin ft/hr106 103 76.9 66 44.6 46 30.8 26.3 21.8 19.1 21.9 20.6 18 18 17

Peso sobre barrena [1000 lb]35 35 35 35 30 30 30 30 30 30 35 35 35 35 35

Velocidad [rpm]120 120 110 110 110 110 110 100 90 90 90 90 90 90 90

BIT

lodo [lb/gal]9 9 9 9 9.4 9.4 10.1 10.1 11.1 11.1 11.6 13.4 13.6 14.2 14.5

8.5 8.5 8.5 8.5 8.5 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87


GeopresionesMtodos predictivos4. Determine la presin de fractura. La presin necesaria para vencer la presin de formacin y la resistencia de la roca se denomina presin de fractura. Mtodo de Eaton LA ecuacin de Eaton para el calculo de la presin de fractura (Pfr ) esta en funcin de la Pp y de la presin de sobrecarga Psc, previamente calculadas, as como de la relacin de Poisson ( ) como se indica a continuacin: Pfr(h) = Pp(h) + 1 [Psc(h) Pp(h)]

Calcule la relacin de poisson, para lo cual tenemos dos opciones: Snico dipolar0.5 ts tc ts tc 2 -1 Ing. Israel Lpez Valdez 2

Nomograma Eaton

Donde: ts tiempo transito ms/ft

=

= 0.0645 * ln(h) 0.0673

tc tiempo transito compresional ms/ft

GeopresionesMtodos predictivosVariable de sobrecarga Para la costa del golfo

Sobrecarga eq En lutitas o.231 kg/cm2/m

P R O F U N D I D A D m

Relacin de Poisson


GeopresionesMtodos predictivos Otras correlaciones: Humbert & Willis Mathews & Kelly ChristmanNo valida para formaciones profundas.

Pff = F z + Pf Pff = F z + Pf

F se obtiene empricamente grafico. F se obtiene empricamente grafico. Correlacin M & K

Correlacin Christman


GeopresionesMtodos predictivos Tarea No. 7Con la siguiente informacin y el mtodo de Eaton, calcule la presin de fractura Pfr para cada punto:densidad densida Profundi Porosidad de la roca d del dad (m) ( Gr/cc) fluido

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3250 3500 3750 4000 4250 4500 4750 5000 5250 5500 5750 6000

0.38 0.35 0.34 0.3 0.29 0.28 0.28 0.23 0.21 0.2 0.24 0.25 0.22 0.15 0.14 0.13 0.12 0.1 0.16 0.16 0.17 0.09 0.08 0.07

2 2 2 2 2 2 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.9 2.9 2.9 3.2 3.2 3.2 2.45 2.45 3.3 3.3 2.55 2.55

1.03 1.03 1.03 1.03 1.03 1.03 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.08 1.08 1.08 1.08 1.1 1.1


GeopresionesMtodos predictivos5. Calibrar las predicciones de la presin de poro y fractura. Para completar el proceso de validacin de las geopresiones, es necesario calibrar la prediccin de los perfiles de poro y de fractura con datos reales obtenidos durante la perforacin y terminacin del pozo. 5.1 Calibracin de la presin de poro con: Pruebas de formacin Para la calibracin de la presin de poro, se pueden utilizar los datos obtenidos en las pruebas de formacin realizadas durante la perforacin y en caso de existir una desviacin, se ajusta la tendencia normal de compactacin. Con la densidad del lodo Comparar la densidad del lodo utilizada durante la perforacin, con el gradiente de presin de formacin y en caso de que estos perfiles se intercepten se ajusta la tendencia normal de compactacin. Con evidencias durante la perforacin Cuando se presentan gasificaciones, flujos o brotesIng. Israel Lpez Valdez

GeopresionesMtodos predictivos

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13 3/8

9 5/8 Ing. Israel Lpez Valdez

GeopresionesMtodos predictivos5.2 Calibracin de la presin de fractura con: Pruebas de goteo y minifrac En una prueba de goteo se considera que la presin, donde las fracturas comienzan a abrirse e inician a tomar fluidos, es una buena aproximacin del gradiente de fractura. Evidencias durante la perforacin Cuando se presentan perdidas de circulacin se debe ubicar con la mayor exactitud la profundidad de la perdida.


GeopresionesMtodos predictivos

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13 3/8

9 5/8



GeopresionesAsentamiento de tuberas de revestimiento

Una seleccin adecuada y precisa del asentamiento de las tuberas de revestimiento previene muchos problemas durante la construccin del pozo.ACUIFERO

CONDUCTORA

Clasificacin de TRs: Conductora Superficial Intermedia ExplotacinALTA PRESIN

SUPERFICIAL

INTERMEDIA

ZONA PRODUCTORA

DE PRODUCCIN


GeopresionesAsentamiento de tuberas de revestimiento Procedimiento1. Determine y grafique los gradientes de presin de poro, de fractura y estimar la densidad del lodo de control, adicionando el 0.06 gr/cm3 al valor de la presin de poro y 0.03 para el gradiente de fractura. GPp ho GPf

Ventana operativaProfundidad (m)

10.03 gr/cm3 0.06 gr/cm3

Gradiente gr/cm3 Ing. Israel Lpez Valdez

GeopresionesAsentamiento de tuberas de revestimiento Procedimiento2. Trazar una lnea horizontal a la profundidad total del pozo y posteriormente una lnea vertical partiendo de la mxima densidad del lodo hasta interceptar la curva de fractura, obteniendo la segunda profundidad de asentamiento h2. GPp GPf

hoProfundidad (m)

h2

2Gradiente gr/cm3 Ing. Israel Lpez Valdez

GeopresionesAsentamiento de tuberas de revestimiento Procedimiento3. Trazar una lnea horizontal del punto 2 hasta interceptar la curva de lodo y posteriormente una lnea vertical hasta tocar la curva de fractura h3. ho GPp GPf h3

Profundidad (m)

h2

3 2

Gradiente gr/cm3 Ing. Israel Lpez Valdez

GeopresionesAsentamiento de tuberas de revestimiento Procedimiento4. Trazar una lnea horizontal del punto 3 hasta interceptar la curva de lodo y posteriormente una lnea hasta tocar la curva de fractura h4.

ho h4 GPph3

GPf

3

Profundidad (m)

h2


GeopresionesAsentamiento de tuberas de revestimiento CorreccionesMargen de control Pp Valores publicados gr/cm3 Viajes 0.024 - 0.060 Valores utilizados gr/cm3 0.030

Seguridad

0.024 - 0.036

0.025

Total

0.055

Margen de control Pfr Valores publicados gr/cm3 Valores utilizados gr/cm3 0.030

Viajes

0.024 - 0.060

Total

0.03

p=

(

fin l a

10

in io ic

)h



GeopresionesAsentamiento de tuberas de revestimiento Diseo final

TR GPf ho GPff h4 h3 20 pg. 16 pg.

Barrena 26 17

Profundidad (m)

h2

10 pg.

14

h1

7 pg.

8 1/2


GeopresionesAsentamiento de tuberas de revestimiento Diferentes geometras

GPf ho

GPff

Profundidad (m)

$Ing. Israel Lpez Valdez

GeopresionesAsentamiento de tuberas de revestimientoConforme el tirante de agua aumenta la presin de fractura se acerca a la presin de formacin

ho

GPf

GPff

Profundidad (m)

Gradiente (lb/gal)Ing. Israel Lpez Valdez

GeopresionesAsentamiento de tuberas de revestimientoGua para la seleccin del dimetro de la barrenaTUBERIA REVESTIMIENTO

4

4

5 6 1/8 7 5/8 7

5

BARRENA

4

5 7/8

6

7 7/8

TUBERIA DE REVESTIMIENTO BARRENA

6 5/8

7

8 5/8

9 5/8

7 7/8

8 9 5/8 9 7/8

8

9 10

10 5/8 11 11 7/8 14

12 13 3/8 14 17

TUBERIA DE REVESTIMIENTO BARRENA

8 5/8

10

12

TUBERIA DE REVESTIMIENTO BARRENA TUBERIA REVESTIMIENTO

11 11 7/8 14

13 3/8 14 17

16 20 24

20 26 30

16

20


GeopresionesAsentamiento de tuberas de revestimiento Tarea No. 8Con los resultados del problema 7:densidad densida Profundi Porosidad de la roca d del dad (m) ( Gr/cc) fluido

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3250 3500 3750 4000 4250 4500 4750 5000 5250 5500 5750 6000

0.38 0.35 0.34 0.3 0.29 0.28 0.28 0.23 0.21 0.2 0.24 0.25 0.22 0.15 0.14 0.13 0.12 0.1 0.16 0.16 0.17 0.09 0.08 0.07

2 2 2 2 2 2 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.9 2.9 2.9 3.2 3.2 3.2 2.45 2.45 3.3 3.3 2.55 2.55

1.03 1.03 1.03 1.03 1.03 1.03 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.08 1.08 1.08 1.08 1.10 1.10

a. b. c. d. e. f.

Grafique Pp vs h Pfr vs h Determine la profundidad de asentamiento de las TRs Determine la geometra para un pozo exploratorio. Determine la geometra para un pozo de desarrollo. La densidad del fluido de control para cada etapa.


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