Asentamiento de Trs Ba3 Octubre 2011 (1)

7/28/2019 Asentamiento de Trs Ba3 Octubre 2011 (1)

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Propsito de los Revestimientos

Reforzar el agujero

Aislar formaciones inestables (subnormales, anormales, depletadas)

Prevenir la contaminacin de yacimientos de agua fresca

Proveer un sistema de control de presin

Confinar y contener fluidos y slidos de perforacin o terminacin

Actuar como conducto para operaciones asociadas

Sostener el cabezal del pozo y revestimientos subsiguientes

Sostener las BOPs y rbol de vlvulas


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Tipos de Revestimiento

Revestimiento conductor

Revestimiento de superficie

Revestimiento intermedio

Revestimiento de produccin

2. H

3. O

4. N

5. D

6. A


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Revestimiento Conductor

Soporta y asla formaciones noconsolidadas, arenas de agua fresca y/o

cualquier zona de gas superficial.

Puede estar hincado o cementado hasta

superficie.

2. H

3. O

4. N

5. D

6. A

Tipos de Revestimiento


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Revestimiento de Superficie

Soporta el primer conjunto de preventoras

Permite la perforacin ms profunda

Soporte estructural para el cabezal del

pozo y revestimientos subsecuentes

Asla formaciones problemticas

Se cementa hasta la superficie o hasta el

interior del revestimiento conductor

2. H

3. O

4. N

5. D

6. A


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Revestimiento Intermedio

Se instala cuando para aislar posibles zonas de

influjo o perdida de circulacin

La altura de cemento se disea para aislar la

zona problemtica mas somera

No es indispensable que el cemento ingrese al

revestimiento de superficie

Puede llegar hasta la superficie o ser un liner.

2. H

3. O

4. N

5. D

6. A


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Revestimiento de Produccin

Contiene la tubera de produccin

Puede o no estar expuesto a fluidos del yacimientoPuede ser extendida hasta superficie o ser un liner

Asla las zonas productoras y permite el control del

yacimiento,

Acta como conducto seguro de transmisin de

hidrocarburos a la superficiePreviene influjos de fluidos no deseados.

Rev.

Conduct

or

Rev. Superficie

Rev. Intermedio

Rev. Produccin


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Liner o revestimiento corto de produccin

Completa un pozo a menos costo

Permite un conducto de produccin mas grande

Provee un mayor rango de eleccin para la tuberasde produccin.

Asla formaciones inestables

Economiza tiempo y dinero

Mitiga limitaciones del equipo de perforacin.


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En la construccin y durante la vida til de un pozo petrolero, las tuberas de revestimiento son

preponderantes, para lograr el objetivo del pozo. Por lo tanto la determinacin de la profundidad de

asentamiento y la seleccin de cada sarta de TRs, forman parte importante del diseo de la perforacin.

Adems, las TRs representan una considerable porcin del costo total del pozo, que vara entre el 15 y35%, del mismo. Por lo anterior, cualquier reduccin en el costo de los tubulares, puede generar ahorros

sustanciales en el costo total del pozo.

De acuerdo con las funciones especficas de las tuberas de revestimiento, las cuales se describen en la

seccin de conceptos generales, stas se clasifican como: tubera superficial, tubera intermedia y tubera

de explotacin o produccin. Dependiendo de la profundidad y complejidad del pozo, en ocasiones es

necesario utilizar ms de una tubera intermedia.

La determinacin de las profundidades de asentamiento esta en funcin de las condiciones geolgicas a

perforar. El criterio de seleccin de la profundidad de asentamiento vara de acuerdo a la funcin

especfica de cada sarta de tubera de revestimiento. El aislamiento de zonas deleznables, zonas de

prdida de circulacin y zonas de presin anormal, rigen los principales criterios de seleccin.

Por lo que respecta al diseo se establece que las tuberas de revestimiento debern resistir las cargas

impuestas durante la perforacin, terminacin y reparacin de un pozo, al mnimo costo.

Tuberias de revestimiento.Las tuberas de revestimiento tienen un papel muy importante en la perforacin de pozos, ya que

representan una porcin muy significativa del costo total del pozo, entre el 15 y 35%. Por lo anterior, una

seleccin ptima de los tubulares puede generar un ahorro importante en el costo total del pozo.

En esta gua se muestran los conceptos que se deben considerar para el asentamiento y diseo de lastuberas de revestimiento, para que stas puedan resistir las cargas impuestas durante la Perforacin,

Terminacin y Reparacin de Pozos, al mnimo costo.


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El alcance de esta clase es definir los criterios para determinar las profundidades de asentamiento de las

tuberas, tomando en cuenta las condiciones de cada tipo de tubera, as como los principales esfuerzos

que actuarn sobre la tubera de revestimiento, las consideraciones para el diseo de cada tipo de

tubera y el anlisis de esfuerzos biaxiales. Lo anterior, como antecedente necesario para el uso de

software tcnico especializado para el asentamiento y diseo final de los diferentes tipos de tuberas de

revestimiento.

CONCEPTOS GENERALESUna vez construido el perfil de geopresiones, el

siguiente paso, en el diseo del pozo, es

determinar el asentamiento de las tuberas de

revestimiento. El proceso se realiza partiendo delfondo del pozo, haca la parte superior, como se

indica en la Figura 1.

A continuacin se describe brevemente la finalidad

del asentamiento de cada uno de los tipos de

tuberas de revestimiento:

Tubo conductor.- Su objetivo es aislar acuferossuperficiales y tener un medio para la circulacin del

fluido de perforacin.

Tubera superficial.- Tiene como objetivo, aislaracuferos superficiales e instalar conexiones

superficiales de control.


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Tubera intermedia.- Se cementa en la cima de la zona de presin anormalmente alta, para cambiar la baseal lodo de perforacin e incrementar la densidad del mismo. Cuando las zonas de presin anormal se

extienden en profundidad, o se presentan intercalaciones de zonas de alta y baja presin, ser necesario

emplear ms de una tubera intermedia.Tubera de explotacin.- Permite la explotacin selectiva de los intervalos que presenten las mejorescaractersticas

Los principales parmetros que influyen en la determinacin de la profundidad de asentamiento de las TRsson:

1. Dimetro requerido al objetivo.

2. Tipo de formacin y su contenido de fluidos

- 3. Presin de formacin y fractura

4. Densidad del fluido de control

5. Presin diferencial

6. Mximo volumen al brote durante la perforacin

Respecto al diseo de la tubera de revestimiento, se consideran tres pasos bsicos:

1. Determinar el dimetro y longitud de las sartas de tuberas.

2. Calcular el tipo y magnitud de esfuerzos que sern encontrados.

3. Seleccionar los pesos y grados de T.R que no fallaran al estar sujetos a las cargas.

Por lo tanto, el objetivo del diseo es permitir el control de las condiciones esperadas del pozo, para que las

sartas sean seguras y econmicas.

En la evaluacin apropiada de las cargas que actan a lo largo del pozo, se debern hacer consideraciones

especiales, de acuerdo a la profundidad. As, el diseo de los tubulares debe hacerse por separado. Estos es:

(1) Tubera superficial, (2) Tubera intermedia, (3) Tubera intermedia como liner, (4) Liner de explotacin, (5)

Tubera de produccin.


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La carga depresin interna debe ser considerada en primer lugar, ya que dictar las condiciones iniciales

para el diseo de la tubera de revestimiento.

El siguiente criterio a considerar es la carga al colapso que deber ser evaluada y las secciones debern

ser recalculadas de ser necesario. Una vez que los pesos, grados y longitudes de las secciones han sido

determinados para cumplir con las cargas de presin interna y colapso, se deber evaluar la carga por

tensin. El paso final es verificar las reducciones por efectos biaxiales en esfuerzo de presin interna y

resistencia al colapso causados por las cargas de tensin y compresin respectivamente, Larepresentacin grfica de los diferentes esfuerzos se muestra en la figura 2.

METODOLOGA PARA EL ASENTAMIENTO DE TUBERAS DEREVESTIMIENTOLa metodologa propuesta en esta gua es un mtodo grfico

y consta de los siguientes puntos:

1. Recopilacin de Informacin y graficacin de

parmetros.

2. Asentamiento de la TR de Explotacin

3. Asentamiento de la TR Intermedia

4. Asentamiento de la TR Superficial


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Recopilacin de Informacin y graficacin de parmetrosPara la planeacin del asentamiento de TRs es necesario

considerar la siguiente informacin:

Dimetro de la T.R. de produccin o del agujero en la ltima

etapa.

Trayectoria programada.

Columna geolgica programadaSeccin estructural

Presin de poro y de fractura.

Mrgenes de viaje empleados durante el movimiento de

tuberas

Margen del fluido de perforacin para control de posible brotes.

Densidades del fluido de control

Con esta informacin disponible, se procede a generar un grfico

de gradientes de densidad equivalente de la presin de poro y de

fractura (Figura 3).

A los valores de la presin de poro y fractura se les deber afectar

por un margen de control que considere los efectos de viaje de la

tubera (pintoneo y succin) y la posible ocurrencia de un brote. El

rango de valores que se maneja para estos mrgenes se explicams adelante.

Adems, es conveniente conocer el rea donde se planea perforar

el pozo para tomar en cuenta, en el programa final, la posible

presencia de: estratos salinos, zonas de lutitas hidratables y/o

deleznables, acuferos, estratos con H2S o CO2, zonas

depresionadas, fallas, zonas de alta presin, formaciones no

consolidadas, formaciones altamente fracturadas o vugulares,

formaciones con aportacin de agua, etc.


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Mrgenes de Control sobre la Presin de Poro (MPp)El margen de control sobre la presin de poro estar conformado por la suma del margen de viaje y un

factor de seguridad.

Para estos mrgenes es necesario realizar clculos de las presiones de empuje y succin en pozos de

correlacin o suponiendo una geometra conocida del pozo a perforar. Esto se debe realizar a diferentes

profundidades, en funcin de las propiedades del fluido de control, la geometra del pozo y a diferentes

velocidades de viaje de la sarta de perforacin en condiciones crticas (barrena embolada) y/o diferentesvelocidades de introduccin de las tuberas de revestimiento. Sin embargo, existen valores reportados en

la literatura3,4 que varan entre 0.024 a 0.060 gr/cc para el margen de viaje (succin y empuje).

Adems de estos mrgenes, es deseable emplear pesos de lodo que ejerzan una presin mayor a la

presin de formacin (20 kg/cm2), por lo que se debe considerar un factor de seguridad para la densidad

equivalente del lodo a utilizar, de entre 0.024 a 0.036 gr/cc.

Asumiendo lo anterior, se puede definir el margen de control como la suma del margen de viaje y el factor

de seguridad dando como resultando valores entre 0.05 a 0.10 gr/cc sobre el gradiente de presin de

poro. Los valores recomendados se muestran en la siguiente tabla:

Margen de Control sobre la Presin de Fractura (MPf)As mismo, se debe utilizar un margen de fractura por efecto de empuje durante la introduccin de tuberas

o en el caso del control de un brote, por lo que se debe reducir al gradiente de fractura pronosticado en el

rango del margen de viaje (0.024 a 0.060 gr/cc)

Este valor puede ser obtenido para cada rea en particular de pozos de correlacin donde se hayan realizado

operaciones de control de brotes, es decir, la densidad del fluido para controlar el brote menos la densidaddel fluido de perforacin antes de que ocurriera el brote. El valor recomendado es de 0.030 gr/cc.


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Margen por efecto de presin diferencialLa presin diferencial se define como la diferencia entre la presin hidrosttica del fluido de control y la

presin de formacin, a cierta profundidad.

Se deben obtener dos rangos, uno para la zona de transicin (normal a anormal) y otro para la zona de

presin anormal. Se pueden utilizar valores de acuerdo con la experiencia en cada rea en particular.

Adems, existen valores generales reportados en la literatura3 sobre la cantidad de presin diferencial que

puede tolerarse sin que ocurran pegaduras de tuberas, los cuales estn entre:Zonas de transicin (normal a anormal) 2,000-2,300 lb/pg2 (140 y 160 kg/cm2)

Zonas de presin anormal 3,000-3,300 lb/pg2 (210 y 230 kg/cm2 ).

Como se mencion previamente, una vez determinados los gradientes de poro y fractura y los mrgenes de

control, la determinacin de las profundidades de asentamiento se realiza desde la profundidad total

programada hacia arriba.

En pozos donde no exista evidencia de zonas de presin anormalmente alta, se establece que slo se

asentarn las tuberas de explotacin y la superficial, siempre y cuando las condiciones litolgicas as lo

permitan.

A continuacin se describe la metodologa para cada tipo de tubera de revestimiento.

Asentamiento de la Tubera de ExplotacinAunque generalmente la tubera de explotacin se asienta hasta la profundidad total programada, se debe

considerar que la premisa es asentarla a la profundidad donde se permita la explotacin de los intervalosdefinidos.

Asentamiento de Tubera IntermediaSe grafica la presin de formacin ms su margen de control, y la presin de fractura, menos su margen

respectivo, (todos expresados en gradiente de densidad de lodo equivalente) contra la profundidad.

A partir del mximo valor de densidad a utilizar en el fondo del pozo, se proyecta una lnea vertical hasta

interceptar la curva del gradiente de fractura afectado por su margen de seguridad. La profundidad de esta

interseccin definir el asentamiento de la tubera intermedia ms profunda.

f i d l f did d l d l d l i d l i i d


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En funcin de la profundidad total del pozo y del comportamiento de las geopresiones pronosticado, se

proceder de la misma manera, en caso de que se requieran tuberas intermedias adicionales, como se

ilustra en la Figura 4. Esto, hasta alcanzar la profundidad de asentamiento de la tubera superficial, que

difiere del procedimiento anterior.

Para cada asentamiento de tubera intermedia, ser necesario revisar el margen por presin diferencial para

asegurar que no se exponga al pozo a un riesgo de pegadura por presin diferencial.

Correccin por Presin DiferencialUna vez que las profundidades de asentamiento de las

tuberas intermedias han sido establecidas, se deberntomar en cuenta los problemas de pegadura por presin

diferencial, para determinar si la sarta de tubera de

revestimiento pudiera pegarse cuando sea introducida al

pozo. Para esto, se evala la mxima presin diferencial

que se puede presentar con el arreglo seleccionado.

Esta revisin deber hacerse desde la tubera ms

superficial (Figura 3. Asentamiento 2) hasta la ms

profunda (Figura 3. Asentamiento 1).

La presin diferencial (, p en kg/cm2) a cualquier

profundidad (Di en m), se obtiene con la siguiente

ecuacin:


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Dondefin es la densidad del fluido de control a la profundidad final de la T.R. que se esta revisando, y

inicio la densidad del fluido de control a la profundidad del asentamiento o etapa anterior, en (gr/cc).

La condicin que deber cumplirse es:

Para el asentamiento de la TR (1) (Figura 3), en la zona de presin anormalmente alta :

p lim


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Donde Ifc es el incremento en el fluido de perforacinpara controlar el brote en unidades de densidad

equivalente, normalmente igual a 0.06 gr/cc, Gfmc esel gradiente de presin de formacin afectado por el

margen de control, (gr/cc), Di la profundidad deinters y D la profundidad de la siguiente etapa de

perforacin, en (m).c) Determinar el gradiente de fractura para la

profundidad seleccionada, Gfrac.d) Comparar Eb con Gfrac, expresados en densidadequivalente. Si los valores coinciden entonces la

profundidad supuesta es la profundidad mnima para

el asentamiento de la TR superficial.

e) En caso de que no coincidan estos valores, se debe

suponer otra profundidad y repetir el proceso hasta

que coincidan los valores de densidad equivalente.

Cuando se caracterizan mecnicamente las

formaciones (se conocen sus propiedades mecnicas

y los esfuerzos in-situ) es posible optimizar losasentamientos de las TRs, en funcin de la

estabilidad mecnica del agujero; ya que la ventana

de operacin estar ahora en funcin de la presin de

colapso de las paredes del pozo y de la presin de

poro, como lmite inferior, y del esfuerzo mnimo

horizontal, como lmite superior (ver Figura 5).

A esta disciplina se le llama Geomecnica.


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