Operaciones Corrida de Tubulares de Casing y de Cementacin de Pozos Horizontales.

VERIFICACIN DE DIMETROS, CLASES, RANGOS, PESOS DEL REVESTIDOR A SER CORRIDO.Los revestidores o camisas, tambien llamados en ingles: CASING, son tubos de proteccin o revestimiento que aislaran al pozo de las formaciones por las que atraviesa. Estos se requieren al patio de materiales, en cantidades suficientes para abarcar la profundidad perforada. Durante la revestida del hoyo intermedio (de 8 en el Sur de Monagas) se solicita una cantidad de revestidores igual en longitud a la profundidad que se va a revestir. mas un 10% por seguridad, dado el caso que algunos resulten daados. En hoyos de 8-1/2" se reviste con casing de 7".Al considerar el diseo y la seleccin de la sarta de revestimiento, los factores tcnicos se centran sobre el dimetro, el peso (en libras por pie), la longitud y la naturaleza de las formaciones a revestir. La sarta debe resistir a las presiones y todos los factores que pudieran afectarle en el subsuelo.Para el hoyo Superficial se tienen revestidores de 9-5/8 por lo general, paraun hoyo perforado con mecha de 12 . Cuando el dimetro del hoyo es mayor, puede requerir el empleo de revestidores de hasta20de dimetro. La longitud del revestidor en este hoyo es corta en comparacin con la de los siguientes hoyos del mismo pozo.En el hoyo intermedio generalmente se emplean revestidores de7, luego de haber perforado con una mecha de 8 . La longitud de cada revestidor est alrededor de los40 pies. Sin embargo, estos al ser recibidos en el taladro han de ser medidos, revisados, y que los mismos sean los que hayan sido previamente solicitados, en cuanto a dimetro y peso, que por lo general es de23.000 a40.000 libras.II-ORGANIZACIN DEL CASING TALLY, MEDIDA DELA TUBERIAEINSPECCIN.Una vez recibidos y chequeados los revestidores, se procede a su ordenamiento y medicin. Por lo general se enumeran con tiza especial de manera acorde al orden en que van a ser retirados del burro de almacenamiento al de la corredera por el montacargas. Por lo general dado el peso del revestidor, se enumeran de 5 en 5, y se va anotando para cada tubera medida su respectiva longitud.Ya con estos datos, el supervisor del pozo proceder a realizar el Casing Tally, que no es mas que un listado donde se presentan enumeradas y ordenadas cada una de las tuberas del revestidor, diseadas de forma tal que pueda cumplir con los parmetros requeridos.En el casing tally de igual forma se dispone el equipo de flotacin, en combinacin con los revestidores. El primer casing es bajado teniendo la zapata ciega como base, y en el segundo ,el cuello flotador. La disposicin de los centralizadores depender de un diseo basado en estudios de ingeniera dependiendo del angulo del pozo y otros parametros.De igual manera, el casing tally permite llevar un control sobre la profundidad que se lleva de acuerdo al nmero de tuberas que se han bajado, asi como la longitud acumulada y el peso acumulado. El mismo se toma de acuerdo con el peso por pie de cada uno de los casing por el numero de estos que hayan sido bajados.

III-CHEQUEO DE EQUIPO DE FLOTACIN, CENTRALIZACION.

El equipo de flotacin consta de la zapata flotante, el cuello flotador, tapones, los centralizadores, los centralizadores flexibles y, en ciertas ocasiones, los raspadores. Estos accesorios fueron diseados conforme la experiencia en las operaciones de perforacin requiri su fabricacin para la obtencin de mejores resultados.La zapata flotadora o de cementacin va enroscada al primer tubo que se baja durante el revestimiento. Esta sirve para guiar a la tubera en su descenso hasta la profundidad donde se va a cementar. En su interior posee un mecanismo de obturacin que impide que los fluidos de perforacin puedan ingresar dentro de la zapata. La funcionabilidad de este se chequea antes de bajar el revestidor, agregando agua en un extremo de la zapata, la cual debe impedir, de estar en perfecto estado, que el agua penetre en su interior y se bote por debajo.El cuello flotador se coloca entre dos tubos que sern bajados inmediatamente o poco despus del primer tubo al que se le haba enroscado la zapata. Este cuello o unin tiene como funcionabilidad permitir la entrada de los fluidos de perforacin hacia el hoyo, pero impedir la entrada de los fluidos desde el hoyo hasta la tubera, mediante un mecanismo de vlvula de un solo paso. Dispone adems de un asiento en donde se le insertar un tapn que indicar la finalizacin del proceso de cementacin. De igual forma que la zapata, se chequea verificando que no deje pasar agua hacia su interior.Los centralizadores se instalan en los puntos que se crean necesarios con el fin de asegurar que la sarta quede centrada respecto al hoyo, evitando que esta se pueda recostar contra la pared del mismo. Antes de su empleo hay que verificar si en los materiales solicitados fueron enviados los respectivos clavos de aseguramiento del centralizador.

IV-REVISION DEL DISEO DELA CORRIDADEREVESTIDOR EN EL CAMPO, PROGRAMA DE CENTRALIZACION.La corrida del revestidor es diseada por medio de la elaboracin del casing Tally. Para ello se requiere indicar las longitudes de la zapata de flotacin, el primer tubo revestidor y la del cuello flotador. En el diseo de igual forma, se van enumerando las dems juntas, tanto las que se van a bajar como las que quedaran por fuera. Estas ltimas seran aquellas que sobran debido a que las que ya fueron bajadas cubren la totalidad de la profundidad abarcada desde el asentamiento de la zapata hasta mas o menos unos5 piespor encima de la mesa rotaria.Cada1500 piesse debe proceder a la ruptura de gelescon la finalidad de facilitar el movimiento del lodo cuando ste se melifica mostrando valores altos de viscosidad que pueden ocasionar prdida de los fluidos de perforacin.El programa de centralizacin se elabora directamente en el campo para mantener la tubera lo ms centrada posible respecto al hoyo y evitar que se recueste en las paredes de ste, evitando as pegas de tubera. La empresa Halliburton maneja un programa que calcula el Stand Off o diferencia de centralizacin del revestidor en el hoyo, en la etapa de revestimiento de manera tal que se pueda proporcionar un ptimo diseo de centralizacin.

V-OPERACIONES DE CEMENTACION PRIMARIA (RECEPCION DE EQUIPOS, REVISION DE EQUIPOS, CALCULO DE CAMPO, CEMENTACIONES)La cementacin es el procedimiento en donde agua y cemento se combinan e inyectan a travs de la tubera de revestimiento o la de produccin en zonas crticas. Tal es el caso de la zona alrededor de la zapata de la tubera revestidora, el espacio anular y hoyos desnudos.La cementacin primaria se realiza a presiones suficientes para que la mezcla de cemento bombeada por el interior de la sarta revestidora, pueda desplazarse a travs de la zapata flotante. La mezcla pasa de la zapata ascendiendo hacia el espacio anular hasta cubrir la distancia calculada que debe quedar rellena de cemento.Cuando la mezcla no esta llegando a la superficie, se asume que se esta circulando cemento hasta las formaciones. En este caso se requiere de una cementacin remedial o forzada. Durante la cementacin primaria se hace el llamado a la empresa encargada de realizar esta fase, la cual debe disponer en las instalaciones del taladro de una unidad cementadora con dos bombas, un Batch Mixer (mezclador), tolvas de cemento, equipo para medicin de parmetros de cemento (presin, tasa, densidad), tapones (Inferior Rojo y Superior Negro), Botella de Circulacin, Cabezal Buttres y balanza presurizada.Los clculos para esta fase son mas que todo relacionados con el Volumen dela Lechadade Cola y la de Relleno, Shoe Track (espacio entre zapata y cuello), y el Volumen de Agua a Desplazar. Para ello se requiere que de acuerdo al programa de cementacin diseado para el pozo, se maneje la densidad de la lechada de cola y la profundidad a la cual debe quedar esta (por lo general en los pozos del Campo Uracoa se pide que la lechada de cola este a500 piesencima del tope dela FormacinOficina). Para la lechada de relleno se requiere igualmente su densidad y profundidad, que depende de la ubicacin de las zonas a aislar.

FORMULASPara el Volumen de la lechada de ColaV(lecCola) = (Dh^2 - De^2) / 1029,4 x (PZ - PTL)

Donde:VlecCola= Volumen de Lechada de Cola (en Barriles)Dh = dimetro del Hoyo ( en pulgadas)De = Dimetro del Revestidor ( en pulgadas)PZ = Profundidad dela Zapata(en pies)PTL = Profundidad del Tope dela Lechada(en pies). Para el Volumen de la lechada de RellenoV(lecRell) = (Dh^2 - De^2) / 1029,4 x (PTLc - PTLr)

Donde:VlecRell= Volumen de Lechada de Relleno, en barriles.Dh = dimetro del Hoyo, en pulgadas.De = dimetro externo del casing, en pulgadas.PTLc = Profundidad del Tope de la lechada de Cola, en pies.PTLr = Profundidad del Tope dela Lechadade relleno, en pies. Para el Volumen de Shoe Track:Vst = (DI^2 * LongST) / 1029,4

DondeVst = Volumen de Shoe Track, en barrilesDI = dimetro interno del Revestidor en pulgadasLong ST = longitud del Shoe Track en pies. Para el Volumen de Agua a desplazar.Vw = (DI^2 * PCF) / 1029,4

Vw = Volumen de agua a desplazar, en Barriles.Di =Dimetro interno del revestidor, en pulgadas.PCF = profundidad del Cuello Flotador, en pies.

VI-OPERACIONES DE CEMENTACION SECUNDARIA (PRACTICAS COMUNMENTE USADAS EN CAMPO, TIPOS DE CEMENTACIN REMDIAL, PRUEBAS DE INYECTIVIDAD).La Cementacinsecundaria, tambin conocida como Remedial o Forzada, consiste literalmente en forzar la mezcla de cemento a altas presiones hacia la formacin para corregir anomalas en ciertos puntos que son abiertos en los revestidores por medio de caoneo.Esta inyeccin de cemento se aplica para:Falta de cemento en ciertos tramos de la tubera.Aislamiento de un intervalo acufero y/o gasifero en la tubera.Correccin de fuga de fluidos a travs del revestidor debido a desperfectos, yAbandono de zonas productivas agotadas.

BOMBEO DE LECHADAS, REVISION DE PARAMETROS.

El Bombeo de las lechadas de cemento requiere de la revisin de los siguientes parmetros:Densidad Equivalente en Circulacin (ECD), la cual no tiene que excederse de los valores determinados puede generar fracturas en la formacin.Tasa de Bombeo, que se determina mediante simulacin en el galonaje de perforacin, minimizando la contaminacin de los fluidos de la formacin, asegurando la adherencia del cemento a las paredes del hoyo y evitando la canalizacin y fracturas.Reologa de las Lechadas, que depender de acuerdo al tipo de lodo, el regimen de flujo (si es laminar o turbulento) y las zonas a aislar y/o proteger.Los aditivos al bombeo de lechadas dependern del tipo de formacin, ya que de acuerdo al caso se requerirn para el control de gas, influjos o prdidas.

-TENSIONAMIENTO DEL CASING PARA COLGADA.Consiste en mantener en tensin el revestidor para prueba de su funcionamiento. Esto se realiza luego de la etapa de cementacin colgando el tubo revestidor a cierta tensin (para el caso del revestidor de7, se tensiona a40.000 libraspor encima del peso total del revestimiento) denominada de Over Pull.

X.-CORTE E INSTALACIN DE CABEZAL.Una vez terminada la desvestida de los equipos de cementacin, se procede al corte y biselado del revestidor para posterior intalacin de las distintas secciones del cabezal de pozo. Luego de la cementacin de un revestidor de 9-5/8 , por ejemplo, se instala la seccin A. Para el pozo UM 168 en Campo Uracoa esta instalacin estuvo a cargo de compaas OTS y WOOD GROUP. La seccin A era de tipo11x 9-5/8 3M.

La seccin B se instala una vez cortado y biselado el revestidor de7. Para el pozo UM 168 esta seccin era del tipo11x 7-1/16 3M. La ltima seccin se instala luego de bajar la tubera de produccin de 3-1/2 , asentando colgador encima de tasa de la seccion B y retirando tubo de maniobra.Posteriormente se desvisten y retiran las VIRs y se instalan el manifold de tubos capilares y la vlvula check de 2 vas. De esta manera se tiene formado el llamado Arbolito de Navidad o Cruz del Pozo.

XI.-PRUEBAS DE PRESIN AL CABEZAL.Durante cada instalacin de la correspondiente seccin, se tienen que hacer pruebas de presin propias. De esta forma a la seccin A del cabezal, luego de su instalacin, se prueba con una presin de 1100 psi durante un tiempo de 10 minutos, empleando gas nitrgeno (N2).De la misma forma, la seccin B es probada, pero ya con una presin mayor de 2400 psi.Para la seccin C se requieren otras pruebas, en las lneas de descarga Intake y el bloque de inyeccin, ambas con 800 psi. La cruz del pozo de 3M se prueba con una presin de 2500 psi.

XII.-PRUEBAS DE PRESION AL REVESTIDOR.De igual forma, los revestidores son sometidos a pruebas de presin para comprobar su ptimo funcionamiento. Al revestidor de 9-5/8 se le prueba aplicndole una presin de1200 libraspor pulgada cuadrada durante 10 minutos. Este proceso generalmente se hace despues de la ruptura de cemento, pero antes de romper zapata.Si el casing ha sido corrido de una manera eficaz, este resistir a la prueba. Para el revestidor de7se prueba aplicando una presin de 1000 psi.

ANTECEDENTES DELA OPERACION.En el caso del Hoyo Superficial, este es perforado con mecha de 12 Tricnica seguida del conjunto de tuberas y accesorios que conforman el BHA#1.Para el pozo UM 168, esta fase se completo perforando hasta la profundidad de1050. Luego de lo cual se bombean pldoras y circula la tubera hasta observar retornos limpios. Finalizado este proceso, se saca la tubera del hoyo (STH) bien sea reciprocando o con gancho, de acuerdo a la situacin.Posterior a este paso se procede a vestir la planchada para proceder a la bajada del revestidor de 9-5/8 para el caso del hoyo superficial. De igual forma se requiere que se pruebe el buen funcionamiento del equipo de flotacin para garantizar su ptimo funcionamiento una vez que sea descendido.

RESUMEN DELA OPERACION.La bajada del revestidor comienza con la conexion de la zapata flotadora a la primera junta del revestidor de 9 5/8, seguida del cuello flotador, conectado a la siguiente junta. Despus, cumpliendo con lo estipulado en el Casing Tally, se continuo bajando el revestidor de 9 5/8 de36 libraspor pie.Una vez completa esta etapa, la compaa encargada dela Cementacin, (Halliburton, CPVEN, Tucker, San Antonio, entre otras), procede al armado de las lneas de cementacin, vistiendo el equipo e instalando el cabezal. Despus de realizar la reunin de seguridad, prob las lneas con una presin de 3000 psi.Luego se suelta el tapn de limpieza y bombea, para pozos del sur de Monagas, como el UM 168, 30 barriles de lavador, con una densidad de 8,3 lpg. Se mezclaron 179 barriles de lechada de relleno de 12,5 lpg, seguidas de 138 barriles de lechada de cola de 15,6 lpg de densidad. Seguidamente se suelta el tapn de desplazamiento empleando 81 barriles de agua para desplazar.Se obtuvo una presin final de bombeo de 300 psi, asentando tapn con una presin de 800 psi. Luego se tuvo que realizar tob job con cola de lavadores de 1 , bombeando 70 barriles de cemento hasta que se observ cemento en superficie.Finalizada la operacin la compaia inicia la desvestida de los equipos de cementacin. Seguidamente otras compaias realizancorte bruto y biselado en el revestidor e instalaron la seccin A del cabezal.Paso posterior a esta etapa es la instalacin y prueba dela Vlvulaimpide reventones (VIR) o BOP en ingls. Se instalan tambin todos los accesorios que conformaran este sistema de seguridad contra arremetidas: lineas de quemadero, preventor anular, preventor de arietes, Kill line, Choke line, choke manifold, stand pipe, Kelly Cock y el flow line. Seguido a este procedimiento, generalmente se realiza un simulacro de arremetida y abandono para obtener tiempo de respuesta.

ERDIDAS DE CIRCULACION DEL LODOEditar119PRDIDAS DE CIRCULACIN DEL LODOEste problema es uno de los mas comunes y costosos que se presentan durante las Operaciones de Perforacin, se entiende como la perdida del lodo de perforacin hacia la formacin. La prdida puede ser parcial o total, es decir, se puede perder una pequea fraccin de fluido generalmente manifestada por una disminucin gradual del nivel del fluido de perforacin en los tanques o se puede perder el fluido de perforacin que se encuentra en el hoyo, al desplazarse en su totalidad hacia la formacin. La magnitud del problema plantea la necesidad de iniciar investigaciones que relacionen todos los aspectos considerados en la prdida de circulacin, para as determinar soluciones efectivas y evitar las horas improductivas durante las operaciones en el taladro.

3.1 FACTORES QUE AFECTAN LA PERDIDA DE CIRCULACINExisten muchos factores que originan prdidas de circulacin en el hoyo, cada uno de estos est relacionado con el tipo de formacin que se est perforando, las condiciones del hoyo y la presin que ejerce la columna del fluido de perforacin.Los tipos de formaciones o condiciones en el subsuelo que pueden ocasionar o son susceptibles de generar una prdida de circulacin en el pozo se clasifican en cuatro categoras:

3.1.1 Fracturas Naturales o Intrnsecas

Estas son creadas por los esfuerzos tectnicos, y los diferentes eventos geolgicos ocurridos en una determinada zona. Se manifiestan por una discontinuidad que rompe los estratos de las rocas en bloques por medio de grietas o fisuras que pueden permitir el paso de los fluidos que se encuentran en el pozo solo si existe suficiente presin en el hoyo capaz de exceder la de los fluidos de la formacin y adems el espacio creado por la fractura es tan grande como para permitir la entrada de los fluidos con esta presin. (Figura 1.c)

3.1.2 Fracturas Creadas o InducidasSon aquellas producidas durante las operaciones de perforacin con el fin de estimular la formacin para mejorar la produccin (fracturamiento hidrulico y acidificacin). Adicionalmente, muchas fracturas han sido creadas al tratar de mantener el peso de la columna hidrosttica en el hoyo por lo que esta operacin tambin puede crear fracturas en la formacin si se excede la densidad necesaria para mantener las paredes del hoyo.

Las fracturas inducidas o creadas se distinguen de las fracturas naturales principalmente por el hecho de que la prdida del fluido de perforacin hacia fracturas inducidas requieren la imposicin de presin de una magnitud suficiente para romper o abrir una parte de la formacin. (Figura 1. d)

3.1.3 Fracturas cavernosasLas fracturas creadas en zonas cavernosas estn generalmente relacionadas con formaciones volcnicas o de carbonatos (caliza y dolomita). Cuando estas formaciones fisuradas son perforadas, la columna de fluido de perforacin puede caer libremente a travs de la zona vaca creada por la fractura y producir rpidamente la prdida del fluido de perforacin.

Las formaciones cavernosas se diferencian de las fracturas naturales e inducidas en que las cavernas son probablemente el resultado de un fenmeno de disolucin de la roca, es decir pueden aparecer durante el enfriamiento del magma o ceniza volcnica. (Figura 1.b)

3.1.4 Prdidas en Formaciones altamente Permeables o poco ConsolidadasPueden tener una permeabilidad suficientemente alta para que el fluido de perforacin invada la matriz de la formacin, y generar as la prdida de circulacin de los fluidos del pozo. La alta permeabilidad tambin se encuentra frecuentemente en las arenas, grava, y formaciones que fueron arrecifes o bancos de ostras.En general para que ocurra la prdida de fluido hacia las formaciones permeables es necesario que los espacios intergranulares tengan suficiente tamao para permitir la entrada del fluido de perforacin, y como en el caso de las fracturas naturales y cavernosas, es necesario que exista una presin hidrosttica que exceda la presin de la formacin. Solo as podr ocurrir la invasin.

Identificar los tipos de formaciones que causan prdida de circulacin siempre es un factor importante para determinar la solucin del problema. En la siguiente tabla se identifica los tipos de formaciones propensas a generar prdida de circulacin en el hoyo y otras caractersticas distintivas que fueron observadas durante la prdida de fluido en operaciones de campo. (Figura 1.a)

Fracturas NaturalesFracturas InducidasCavernasFormaciones poco Consolidadas

* Pueden ocurrir en cualquier tipo de roca

* La prdida es evidenciada por disminucin gradual del fluido de perforacin en los tanques. Si se continua con la perforacin y se encuentran ms fracturas se puede perder completamente el fluido de perforacin.* Pueden ocurrir en cualquier tipo de roca pero se esperan en formaciones con caractersticas de planos dbiles como las lutitas.

* La prdida es normalmente repentina y acompaada por prdidas de retorno completas.

* La prdida puede ir acompaada por una arremetida.

* Cuando la prdida de circulacin ocurre en lugares donde los pozos vecinos no han experimentado prdida de circulacin se sospecha de fracturas inducidas.

* Marcado incremento en la presin de la bomba.

* Generalmente ocurre en formaciones poco compactadas y con poca deposicin marina.

* Se producen cuando se tienen altas prdidas de presin en el anular que incrementan considerablemente la densidad equivalente de circulacin (DEC)* Ocurren normalmente en calizas.

* La prdida de retorno es repentina y completa.

* La tasa de penetracin puede disminuir antes de la prdida.

* Usualmente la mecha cae varios pies antes de volver a encontrar la formacin.

* Se observa un aumento de peso en el gancho debido a la sarta y una disminucin de peso aplicado sobre la mecha.* Disminucin gradual del nivel de fluido de perforacin en los tanques.

* La prdida puede ser completa si se continua la perforacin.

* Se debe considerar la permeabilidad de la formacin.

* El nivel de fluido de perforacin en el anular se mantiene con las bombas paradas pero desciende al desahogar la presin. Por lo general la prdida se incrementa al reiniciar la circulacin.

Despus de realizar el estudio de campo y establecer las caractersticas de las formaciones ms vulnerables a la prdida de circulacin, algunas de las reglas generales al momento de proponer la solucin adecuada son:

Cuando se penetran formaciones donde se sospecha la existencia de fracturas cavernosas es necesario usar fluidos de perforacin pesados. Debido a esto en muchos casos, la suma de la presin hidrosttica de la columna requerida para controlar las presiones de formacin anormales ms la presin requerida para circular el fluido de perforacin, puede aproximarse a la presin de fractura de la formacin y generar igualmente la prdida de fluido, es por ello que se debe estar alerta al emplear la presin de circulacin adecuada y la densidad del fluido de perforacin ptima.

Adicionalmente se cree que las fracturas en forma de cavernas se producen frecuentemente mientras se perforan zonas anormalmente presurizadas, aunque tambin pueden ocurrir en muchas zonas de presin normal.

Probablemente el tipo de prdida de circulacin ms difcil de controlar y prevenir es la que ocurre en formaciones cavernosas; sin embargo, el hecho de que esta sea el tipo de prdida menos comn proporciona la ventaja de que puede ser controlada como un problema de prdida de circulacin por fractura inducida.Por otra parte, para definir el problema de prdida del fluido de perforacin debido a fracturas inducidas y/o naturales fue necesario determinar las condiciones en el hoyo que pueden contribuir a causar la prdida. Las condiciones necesarias para que exista una fractura en la formacin son las siguientes:

Debe existir una presin suficientemente alta en el hoyo que pueda impulsar los fluidos hacia la formacin. Debe existir una superficie suficientemente dbil para que la fuerza ejercida por la presin en el hoyo pueda abrirla o romperla.

Adicionalmente, un estudio de las posibles anomalas en el hoyo indica que existen otras condiciones que pueden ocasionar fracturas en la formacin y ocasionar prdida de fluido. Ellas son:

Paredes de Hoyo Homogneas e Impermeables:cuando estas condiciones estn presentes en un hoyo la presin interna de los fluidos excede la fuerza de tensin de la roca mientras que la formacin genera una contrapresin sobre la columna hidrosttica para prevenir la falla por tensin. Irregularidades del Pozo:las irregularidades del pozo que pueden causar fracturas son las ranuras y ensanchamientos con formas elpticas. La presin puede tender a fracturar la formacin en estas zonas de irregularidades. Para ello la presin del fluido de perforacin debe exceder la fuerza de la roca ms la presin de sobrecarga. Fracturas Intrnsecas:los fluidos de perforacin pueden entrar a fracturas intrnsecas, al permitir que la presin generada por ellos acte en direccin perpendicular a los planos de fractura. Para que esto ocurra es necesario que la presin ejercida por el fluido exceda la sobrecarga ms la presin de fractura. Zonas Permeables:los fluidos de perforacin pueden entrar a zonas permeables, y crear fracturas al ejercen presin en el medio poroso. Para que esto ocurra la presin impuesta en los poros debe exceder la presin de sobrecarga ms la presin necesaria para sobrepasar los esfuerzos de la roca a travs de los planos ms dbiles; tal como ocurre en el caso de las irregularidades del pozo. Sistema Hidrulico Cerrado:cuando un pozo se cierra cualquier presin en superficie no solo incrementa la presin en el fondo del hoyo sino que tambin se incrementa la presin en las paredes de la formacin, lo que ocasiona que toda o parte de ella se encuentre en un estado de tensin.

En general, se puede decir que una o varias de estas condiciones pueden estar presentes en un pozo, por ello cuando la presin alcanza magnitudes crticas, se puede esperar que ocurran fracturas inducidas y prdidas de circulacin en las zonas ms frgiles.

Adicionalmente, es posible fracturar la formacin y crear prdidas de circulacin cuando la presin hidrosttica creada por el fluido de perforacin es ms alta que la presin necesaria para realizar las operaciones de perforacin. La importancia de mantener la presin ejercida por el fluido de perforacin contra la formacin dentro de los lmites establecidos radica en que si esto se logra las prdidas de circulacin pueden ser prevenidas.

Se ha demostrado que la presin hidrosttica de la columna de fluido puede ser suficiente para fracturar la formacin, es decir, en muchos casos no se necesita imponer presin adicional para que ocurra la circulacin del fluido de perforacin hacia la formacin. Cuando la presin hidrosttica est cercana al punto crtico (presin mxima para controlar los fluidos de la formacin) hay que considerar las variables que pueden afectar la prdida de circulacin directa o indirectamente:

Propiedades de Flujo:los fluidos de perforacin se comportan como fluidos plsticos y por lo tanto cuando estn bajo el rgimen de flujo laminar cualquier reduccin del valor del punto cedente reduce la presin mientras la tasa de flujo se mantiene constante. Tasa de Filtrado: una alta tasa de filtrado puede incrementar indirectamente la presin ejercida contra la formacin al crear un revoque grueso que restringa el flujo del fluido de perforacin en el anular. Inercia de la Columna del Fluido de Perforacin:cuando se detiene la circulacin del fluido de perforacin por un tiempo determinado, cualquier aplicacin repentina de presin para comenzar nuevamente la circulacin puede imponer una presin innecesariamente alta en la formacin debido a la resistencia de gel en el fluido de perforacin y a la inercia de la columna hidrosttica. Alta Tasa de Circulacin:en muchos casos las altas tasas de circulacin para remover cortes en imponen una presin excesiva en la formacin. Sin embargo la misma eficiencia de remocin de ripios se puede alcanzar sin temor de causar prdidas de circulacin si se alteran las propiedades del fluido de perforacin. Ensanchamiento de Hoyo:los ensanchamientos de hoyo pueden reducir la velocidad del fluido de perforacin y permitir que los ripios se acumulen y se suspendan al punto de aumentar la presin de surgencia. Bajada de Tubera:una de las causas frecuentes de incremento de presin es la bajada rpida de la tubera. Esto es lo que se conoce como presin de surgencia.

Una vez que la prdida de fluido hacia la formacin ha ocurrido, es posible identificar y reconocer la zona en la que ha ocurrido el problema. Las prdidas estn normalmente en el fondo si se presentan durante la perforacin del hoyo, la prdida viene acompaada de un cambio notable en la velocidad de penetracin, la prdida se debe evidentemente a fracturas naturales, fallas, cavernosidad, fisuras o arenas y gravas de alta permeabilidad, ocurre un incremento en la velocidad de penetracin con un aumento en el torque y cada libre del cuadrante (durante la perforacin convencional), junto una prdida instantnea en la circulacin.

Las prdidas estn normalmente fuera del fondo si se presentan durante un viaje, perforando rpidamente o incrementando la densidad del fluido de perforacin, son obviamente el resultado de una fractura inducida, son el resultado de cerrar y matar el pozo y por ltimo, la carga anular es tal que aumenta la densidad aparente del fluido de perforacin de retorno.

3.2 DETECCIN DE UN PROBLEMA DE CIRCULACIN

Una alerta por una zona de prdida puede ser dada por un aumento en la rata de perforacin, esto puede ser debido que la formacin encontrada es frgil, inconsolidada, cavernosa o extremadamente porosa. Las fracturas pueden ser detectadas por un incremento sbito en la rata de penetracin acompaada por torque alto y errtico.

La prdida de circulacin inicialmente ser detectada por una reduccin de flujo de lodo hacia la superficie, acompaada de una prdida de presin. Si la situacin contina o empeora, el nivel del lodo en el tanque de succin bajar a medida que se pierde el lodo. En una situacin an ms severa, habr una total ausencia de retornos del pozo.

3.3 CONSECUENCIAS DE PERDIDAS DE CIRCULACINEn el peor de los casos es cuando se pierde fluido a la formacin, cae la altura de la columna de lodo dentro del anular y se reduce en consecuencia la presin hidrosttica. Esta cada de presin hidrosttica puede permitir que entren al pozo fluidos de otras formaciones. (es decir una patada) En este caso, el pozo est fluyendo a una profundidad y perdiendo en otra. Los fluidos de formacin pueden fluir entre los dos intervalos, resultando en un reventn subterrneo. Este flujo incontrolable de fluidos bajo la superficie, es una situacin muy crtica y muy difcil de resolver.

Otras consecuencias pueden ser: El Dao a la formacin Incremento en los costos como resultado del tiempo que lleve resolver los problemas y el costo del lodo perdido. Cambio en las propiedades del lodo, y cambios en las ratas de flujo para controlar la prdida de circulacin pueden reducir la eficiencia en la perforacin, al gastar tiempo e incrementando el costo. Pega diferencial de tubera en la zona de prdida o por encima de ella, debido a la ausencia de lodo en el anular.

3.4 ACCIONES PARA PREVENIR LAS PERDIDAS DE CIRCULACINEl control apropiado para prevenir la prdida de circulacin incluye mantener el hoyo lleno para prevenir un influjo, evitar el atascamiento de tubera, sellar las zonas de prdida y vigilar cautelosamente la circulacin.

Generalmente, las prdidas pueden ser corregidas aadiendo materiales especiales para prdida de circulacin al fluido de perforacin, ya que los slidos que contienen dichos materiales son ms grandes que los usados en los fluidos de perforacin convencionales, es por ello que sellan las zonas de prdida. Pueden ser fibrosos (papel, semillas de algodn), granulares (conchas de nueces) o en hojuelas (mica).

Cuando ocurren prdidas parciales la mecha debe ser extrada de la zona de prdida si esta ocurri en el fondo, el hoyo se debe mantenerse lleno con un fluido de perforacin de baja densidad para permitir su asentamiento entre 4 y 8 horas. Luego la mecha se debe llevar nuevamente hacia el fondo del hoyo cuidadosamente. Si an as no se alcanza nuevamente la circulacin del fluido de perforacin se debe colocar una pldora o lechada en el sistema de circulacin. Si el fluido de perforacin es un fluido de perforacin base aceite se recomienda colocar una arcilla organoflica en agua.

Las prdidas totales por su parte requieren un fluido de perforacin especial para altas prdidas o un tapn de cemento para sellar la zona.

Otras medidas preventivas son minimizar las presiones de fondo ejerciendo buenas prcticas de perforacin que mantengan los aumentos bruscos de presin al nivel de la presin de fractura y de formacin, o interrumpiendo la circulacin del fluido de perforacin por varios intervalos de tiempo durante los viajes de tubera. Esta accin generalmente se aplica cuando se paran repentinamente las bombas puesto que con ello se generan grandes aumento de presin.

3.5 SOLUCIONES PARA PERDIDAS DE CIRCULACIN

Si ocurre una prdida de circulacin, se pueden adoptar ciertos procedimientos para minimizar y eventualmente hasta evitar futuras prdidas:

Reducir el peso del lodo ( pero manteniendo el balance con las otras formaciones).

Reducir la rata de circulacin (esto reduce la densidad equivalente de circulacin, pero debe existir una velocidad anular suficiente para arrastrar los cortes y mantener limpio el hueco)

Incrementar la viscosidad del lodo (un lodo ms viscoso reduce la rata de prdida).Estos parmetros, o la combinacin de ellos pueden ser alterada slo dentro de ciertos lmites. Si estas modificaciones no detienen, o reducen suficientemente, la prdida de circulacin, puede aadirse al lodo material de control de prdidas (Lost Circulation Material) (LCM) que es fibra de madera, cscaras de nueces, cscaras de semilla de algodn, de arroz, conchas marinas, celofn o asfalto.

Este material es bombeado en pldoras, pues el LCM no slo hace ms espeso el lodo sino que tiende a taponar las fracturas que estn causando la prdida del lodo. Si ninguno de estos procedimientos funciona suficientemente, un recurso final es el de bombear cemento en la zona fracturada. Se espera que esto selle la formacin, evitando ms prdidas de circulacin y se pueda continuar la perforacin. Durante la prevencin de la prdida de circulacin, la prioridad suma es la de evitar que se pierda cabeza hidrosttica dentro del pozo, lo cual podra resultar en un reventn subterrneo. Si esto ocurriese, se bombeara agua dentro del anular con el fin de mantener un nivel suficiente.

ELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN LA PERFORACIN POR ROTACIN DE UN POZO

-Columna o sarta de perforacin

-La mquina perforadora que, desde la superficie del terreno, proporciona a la sarta el movimiento de giro y avance que se transmite al til de corte.

-El fluido de perforacin, que en general es un lodo formado por bentonitas a las que se han aadido ciertos aditivos para adecuar sus caractersticas a las necesidad de perforacin para pozos.

TECNICA

En la construccin de pozos para agua se aprovechan los conocimientos y tcnicas puestas a punto para los sondeos de petrleo, pero con las simplificaciones de todo orden que se derivan de su menor profundidad y con algunas peculiaridades propias, como el empleo de mayores dimetros, colocacin de filtros, desarrollo con aire comprimido y otros procedimientos.

La perforacin a rotacin se realiza el fluido de perforacin se inyecta a alta presin desde el cabezal a la herramienta de corte a travs del interior del tren de varillaje. El mecanismo impulsor suele ser una bomba de pistones (bomba de lodos). El lodo inyectado en el tricono sale a alta presin a travs de unos orificios, los "jet" cumpliendo con la doble funcin de refrigerar y limpiar las pias del tricono y arrastrar los detritus. El lodo asciende, impulsado por la propia presin de inyeccin, por el espacio anular entre el varillaje y las paredes de la perforacin hasta el exterior, donde es canalizado hacia el sistema de balsas. Antes de rebombearlo al interior del sondeo se debe descargar en la medida de lo posible su contenido en detritus, bien mediante dispositivos tipos mesas vibrantes y tamices, o simplemente mediante decantacin en balsas.

En general, suelen presentar mayores dimensiones y suelen ser ms complejos que los de percusin. Si se comparan, ambos coinciden en el tipo de plataforma (trailer o semitrailer) normalmente con mayor nmero de ejes para mejor reparto del peso. El mstil, a veces de tipo telescpico, est constituido por una estructura metlica reforzada y es abatible y/o desmontable para el transporte. Adems de los motores, cabrestantes, etc., suelen llevar montados sobre el chasis otros elementos mecnicos como bombas de lodos, compresor, etc, segn las caractersticas de cada equipo. Pero en cambio, son claramente distintos los elementos que constituyen la sarta de perforacin.

La mecnica de perforacin se basa en el corte por cizallamiento o desgaste por abrasin. Este efecto se produce en esquema mediante una herramienta de corte combinando presin/peso sobre la formacin, y un movimiento rotativo, al tiempo que un fluido limpia, transporta y extrae los detritus arrancados.

Los principales parmetros que se definen en la perforacin a rotacin son: el peso sobre la herramienta, la velocidad de rotacin, las caractersticas de la herramienta de corte y la naturaleza y sentido de la circulacin del fluido de perforacin.

SISTEMAS DE PERFORACION A ROTACION CON CIRCULACION DIRECTA Y CON CIRCULACION INVERSA

Las dos principales variantes del sistema de rotacin son la rotacin con circulacin directa y la rotacin con circulacin inversa. La principal diferencia entre ambas radica en el sentido de circulacin del fluido de perforacin. No obstante, ya los modernos equipos de perforacin a rotacin suelen estar preparados para trabajar a varios sistemas (circulacin directa o inversa, retopercusin, rotacin con aire), pudiendo de este modo adaptarse a las condiciones especficas de cada perforacin.

Cuando el dimetro de una perforacin es grande, la velocidad del lodo en el anular comprendido entre la pared del varillaje y el terreno, resulta muy pequea e insuficiente para elevar el detritus o ripio a la superficie, haciendo lenta y peligrosa la perforacin. Para evitar esto se invierte el sentido de circulacin del lodo, es decir, se le hace descender por el anular y retornar por el interior del varillaje, que adems, es de mayor dimetro. Con ello se obtienen 3 ventajas: (1) gran capacidad de extraccin de detritus debido a la alta velocidad del lodo en el interior del varillaje; (2) pequea cantidad de descenso del lodo por el anular, con mnimo efecto de erosin en las paredes del terreno, disminuido an por tratarse de lodo limpio, sin partculas de detritus; (3) posibilidad de emplear (si la formacin se sostiene) lodos de baja densidad y viscosidad, puesto que la capacidad de arrastre del detritus est confiada a su alta velocidad en el interior del varillaje. Con estos lodos ligeros, que pueden llegar a ser agua limpia, no se corre el riesgo de impermeabilizar acuferos de poca potencia o escasa presin.

La principal diferencia entre los equipos de rotacin directa o los de rotacin inversa es que, mientras los primeros utilizan una bomba de lodos, los segundos utilizan un compresor, que generalmente suele llevar su propio motor. En ambos casos, estos elementos suelen ir montados sobre el propio chasis de la mquina, aunque a veces, debido al tamao de los compresores suelen ir en remolques independientes.

Otra diferencia entre la rotacin directa y la inversa estriba en el varillaje, aunque en la circulacin inversa las varillas que se utilizan por debajo de la cota de inyeccin del aire son comunes a las de circulacin directa.

En cuanto a las herramientas de corte son iguales en la rotacin directa y en la inversa, aunque adaptadas al particular tipo de circulacin. Por ejemplo, a los triconos se les obturan los "jets", mientras que para la aspiracin se abre un orificio central. Mientras que el problema ms frecuente de la circulacin directa es el emboce de las pias del tricono por insuficiente limpieza, en la circulacin inversa, el problema ms frecuente es la obstruccin de la aspiracin de cantos gruesos.

En sondeos poco profundos, el efecto de circulacin inversa se puede provocar por aspiracin, generalmente mediante bombas centrfugas, aunque en la prctica, su eficacia se ve limitada a unos 6 m. El efecto de "aspiracin" se puede lograr de varios sistemas: utilizando un varillaje de doble pared o con conductos laterales, de forma que puede inyectarse aire a presin mediante un compresor. A una profundidad determinada se introduce el aire, mediante un sistema de vlvulas, al interior del varillaje, que est relleno de agua o lodo. La inyeccin del lodo provoca un "aligeramiento" en la columna de lodo del interior del varillaje con respecto a la columna del anular, con la consiguiente diferencia de presin que induce un efecto de "aspiracin". De este modo el lodo asciende por el interior del varillaje, arrastrando los detritus de perforacin hasta el exterior.

SISTEMAS DE TRANSMISION DE ENERGIA A LA SARTA DE PERFORACIN

Actualmente existes dos sistemas de transmisin de la energa rotativa a la sarta de perforacin: mediante mesas de rotacin y mediante un cabezal de rotacin.

* Mesas de rotacin: La mayor parte de los equipos, sobre todos los de mayor capacidad, transmiten el movimiento rotativo mediante mesas de rotacin. Este elemento lleva en su eje un hueco ajustado a la seccin de la barra Kelly. Suelen ser elementos abatibles o incluso totalmente desmontables, para permitir las operaciones de entubacin. Por esta razn requieren de otro elemento para soportar el peso de la sarta de perforacin, y al mismo tiempo, conectar el circuito del fluido de perforacin en el tren de varillaje, que es el denominado giratoria de inyeccin y que est soportado por un cabrestante y debe tener capacidad para soportar grandes cargas a considerables revoluciones.Su principal ventaja radica en su elevado par de rotacin, su capacidad para trabajar a mayor rango de velocidad y la sencillez de su mecnica.* Cabezal de rotacin. Consiste en un elemento de accionamiento mecnico-hidrulico que se desplaza a lo largo de la torre de perforacin gracias a cilindros hidrulicos y/o transmisiones de cadenas. Este sistema se instala en la mayora de las perforaciones modernas. Disponen de capacidad de empuje sobre la herramienta de corte, importante en la primera fase de perforacin, mientras que en las otras perforadoras apenas existe peso disponible. Tambin disponen de mejor control sobre el peso, mayor velocidad de maniobras (los cabezales suelen tener capacidad para autoalimentarse y roscar nuevas varillas) y precisan de menor nmero de operarios ya que el manejo es ms automatizado.