PET 200: PERFORACION I
LIBROS DE CONSUL C ONSULT TA 1. -Metodología -Metodología para analizar y resolver problemas de perforación (Nelson E. Cardozo) 2. -Manual -Manual de control de pozos (Well Control c!ool) 3. - "ecnología "ecnología de perforació perforación n de pozos petroleros petroleros (#rt!ur W. Mc $ray $ray y %ran& %ran& W. W. Cole) 4. -'evistas -'evistas de perforación rotaria del instituto meicano del petróleo AVANCE AV ANCE DE D E LA MA MATERIA TERIA *rincipios de la perforación *resiones * "onelada "onelada Milla TEMAS DE EXPOSICION 1. -istema -istema b*sico de resistencia 2. -istema -istema de perforación o rotación de la !erramienta 3. -istema -istema de elevación o iza+e 4. -istema -istema !idr*ulico o de circulació ci rculación n 5. -istema -istema de seguridad o prevención prevención 6. -istema -istema motriz o de energía 7. -erforación -erforación direccional 8. - erforación ba+o balance 9. - "ipos "ipos de de pescadores pescadores y pescados pescados ("ipos ("ipos de aprisionamientos aprisionamientos de la !erramienta !erramienta de perforación) 10. - "ipos "ipos de ca,ones y baleos 11. -Cementación -Cementación de pozos petroleros 12. -Control -Control de pozos submarinos 13. - "ubería "ubería -eible -eible o tubería tubería continua 14. -Control -Control de pozos de perforación 15.-#rreglo 15.#rreglo de producción PRINCIPIOS DE LA PERORACION !"#$%&"' () ' +)&,%&'"/. -os -os primeros e/uipos /ue se tengan noticia en su forma m*s primitiva son en la C!ina0 utilizados en la perforación perforación de pozos de agua0 /ue b*sicamente consistía en un m*stil de madera anclado en el suelo y suspendido en el aire del cual colgaba una soga y en un etremo de la soga colgaba una barrena como ob+eto de perforación. En #m1rica el primer pozo es en el a,o 2345 ba+o la supervisión del Coronel Ed6in . 7ra&e en "itusville (ensilva (ensilvania) nia) de 84 pies de profundidad. profundidad. Este acontecimiento es el inicio de la industria petrolera y por ende avances y renovaciones tecnológicas0 tanto en e/uipos0 !erramientas0 metodología0 etc.
2 UNIVERSITARIO: UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
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O)$"% () ' +)&,%&'"/. El El ob+etivo 9nal /ue se persigue al perforar un pozo de gas o petróleo es suministrar un conducto del yacimiento a la super9cie /ue permita retirar con car*cter comercial los -uidos del yacimiento. "odos "odos los pozos pozos perforados perforados deber*n deber*n dar informació información n geológica con con el propósito propósito de eplotar eplotar racionalmente el yacimiento y de evaluar y descubrir nuevas reservas. I/$&%("/ +&"/"+"%# #"%# () ' +)&,%&'"/ &%$'&"'. En el m1todo de la perforación rotaria el agu+ero es perforado por la acción combinada de rotación y peso aplicados a la broca ("repano de acero). En la perforación rotaria de rocas el trepano es conectado a una columna de acero compuesta de piezas de sondeo y portamec!as manufacturadas con acero de alta resistencia los cuales transmiten al trepano el efecto de rotación impartida desde la super9cie por la mesa rotaria y simult*neamente e+ercen sobre el trepano el efecto de su peso para /ue ambos efectos combinados produzcan la perforación deseada. os recortes de la perforación son removidos del agu+ero mediante un dispositivo de remoción conformado por el -u+o a presión de una columna ininterrumpida de lodo /ue partiendo de la super9cie por impulso de bombas especiales penetra al pozo y recoge los recortes llev*ndolos a trav1s del lodo !asta depositarlos en super9cie en los ca+ones de lodo0 de donde son retirados mediante dispositivos especiales /ue conforman el sistema !idr*ulico de la perforación rotaria. C"%# () ' +)&,%&'"/ &%$'&"'. En En la perforación rotaria se distinguen : ciclos fundamentales /ue conforman la operación total0 estos ciclos son; 1. 2. 3.
-
E$'+'# () ' +)&,%&'"/ &%$'&"' En la perforación perforación rotaria se distinguen las siguientes etapas; era
1 Etapa . −¿ =nvolucra el armado del e/uipo de perforación0 su puesta en marc!a y la
conclusión del antepozo o c*mara de perforación.
> UNIVERSITARIO: UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
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da
2 Etapa. −¿ e re9ere a la iniciación propiamente dic!a de la perforación0 con la
1
perforación del pozo para la instalación de la
era
ca,ería llamada ca,ería conductora de
lodo o ca,o guía0 generalmente este ca,o guía se suspende con grampas y se cementa con una lec!ada de cemento y llevada !asta la super9cie. El ob+etivo de esta ca,ería es consolidar el
1
er
tramo del pozo0 evitar el ingreso de los
derrumbes de los estratos super9ciales de rocas /ue por regla general son desconsolidados y 9nalmente para proveer de un ca,o conductor de lodo durante la perforación del tramo necesario para la instalación de la siguiente ca,ería.
era
3 Etapa .−¿
tramos del pozo propiamente dic!o para la instalación de la ca,ería super9cial. Esta ca,ería tiene como ob+etivo de servir de base para las instalaciones de seguridad del pozo (reventores)0 anular el ca,o guía0 servir de ca,ería conductora de lodo a la super9cie y de dispositivo controlador de los derrumbes delas formaciones superiores. Esta ca,ería es a9anzada al pozo mediante una cementación normal !ec!a con e/uipo especializado y con cemento puro calculando de tal manera /ue llega a cubrir completamente su longitud !asta la super9cie. En esta etapa comienza el control de la verticalidad del pozo por medio de instrucciones especiales ?"@"C@0 MW7 (Medición durante la perforación)A puesto /ue la ca,ería super9cial debe estar pr*cticamente en dirección vertical para evitar su deterioro posterior durante el resto de la perforación.
: UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
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ta
4 Etapa.−¿ Esta etapa comprende la perforación rutinaria de acuerdo al programa
previamente adoptado al resto del pozo e involucra la instalación de la columna de ca,ería de car*cter intermedia. En esta etapa se presentan algunas operaciones /ue /uiebran la rutina tales como la etracción de nBcleos o muestras completas de las rocas perforadas0 la prueba de formación /ue es la evaluación física de la posibilidad de producción de !idrocarburos de algunas de las capas de rocas atravesadas y el permanente control de la verticalidad del pozo para /ue este no salga de sus límites de tolerancia /ue le permite el programa de perforación. a cementación de esta ca,ería es siempre de car*cter parcial. El ob+etivo de la ca,ería intermedia es; 1. -ellar o aislar zonas problem*ticas /ue pueden contaminar los lodos de perforación o !acer su mantenimiento muy laborioso y costoso. 2. -#islar zonas /ue presenten problemas a la perforación tales como las zonas de aprisionamiento0 zonas cavernosas0 zonas de tectónicas comple+a proclive a sBbitos cambios de rumbo y desviación0 etc.
ta
5 Etapa. −¿ Esta etapa involucra la perforación del Bltimo tramo del pozo y su consiguiente
entubación con la ca,ería de producción. El pozo de producción llega !asta la profundidad 9nal programada. a ca,ería de producción deber ser cementada parcialmente o en algunos casos totalmente segBn el criterio t1cnico0 una vez cementada la ca,ería de producción0 esta debe ser probada a presión para comprobar su completa impermeabilidad e inamovilidad. osteriormente se UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
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ba+a la !erramienta de producción y el pozo pasa a dependencia de los organismos de producción. En esta etapa previo a la ba+ada de la ca,ería de la ca,ería de producción se corren varios dispositivos de sonda+e llamados tambi1n registros para probar las características físicas de las rocas atravesadas y sus posibilidades de ser rocas reservorio de !idrocarburo. Estos registros son; el1ctricos0 radioactivos0 de desviación0 de buzamiento0 de permeabilidad y porosidad.
C')&' L"/)&. -En algunos pozos por las características especiales de los mismos y por razones especiales tales como una profundización no proyectada originalmente o tambi1n por el costo de una nueva columna de ca,ería puede incidir muc!o en el costo total del pozo0 se recurre al uso de tramos cortos de ca,ería de revestimiento /ue reciben el nombre de Diner las cuales se instalan y se dise,an en la misma forma /ue la ca,ería de revestimiento con la diferencia /ue no llegan !asta la super9cie del pozo sino /ue cuelgan mediante dispositivos especiales de la columna de ca,ería inmediata superior. a cementación de estos iner es ob+eto de t1cnicas especiales y de procedimientos /ue tienen como ob+etivo asegurar su estabilidad frente a las formaciones atravesadas.
C'#"'"/ () %# +%:%# #);
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ozos someros0 cuando su profundidad es menor a >4FF m y su ca,o guía es de
13
3 8
pulg.
ozos medianos0 cuando su profundidad esta entre los >4FF m a FFF m y su ca,o guía es de >F pulg. ozos profundos0 cuando su profundidad es mayor a FFF m y su ca,o guía es de :F pulg. Cuando se perfora un pozo se debe mantener siempre la presión !idrost*tica mayor a la presión de la formación.
En cual/uiera de las etapas descritas anteriormente en forma general se pueden presentar operaciones de car*cter eventual e inesperados tales como; 1. -7errumbes de las formaciones durante la perforación. Entonces la !erramienta de perforación /ueda aprisionada0 para liberarla primeramente se debe determinar el punto libre de la !erramienta de perforación. 2. -@peraciones de pesca de !erramientas. 3. -erdidas de circulación de lodo y su control. e da cuando la presión !idrost*tica es muc!o mayor a la presión de formación0 por lo tanto0 es cuando el lodo ingresa a la formación. 4. -#mago de descontrol del pozo por la presencia de presiones anormales de la formación. Es cuando la presión de formación es mayor a la presión !idrost*tica0 por lo tanto0 es cuando ingresa -uido de la formación al pozo. 5. -Ecesiva desviación del pozo /ue en algunos casos obliga a etensas reparaciones y !asta el abandono del pozo. 6. -'otura en la ca,ería de entubación y falla en la cementación. 7. -@tras operaciones varias. C%=+%/)/$)# () / )>"+% () +)&,%&'"/ &%$'&"'
-istema b*sico de resistencia -istema de perforación o rotación de la !erramienta -istema de elevación o iza+e -istema !idr*ulico o de circulación -istema de seguridad o prevención -istema motriz o de energía
S"#$)='# () /"('()# 8 UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
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V%=)/
M'#'
2 bblG > gal pulg
L%/;"$( 2 HgG >0>F8 lbG 2FFF gr
2 pieG 2>
2 ltG 2FFF (cm : Gcc)
2 mG :0>32 pie
2 pie: G I03F4 gal
2 yardaG : pies
2 m: G :40I5 lt
2 millaG 28F5 m P&)#"%/)#
D)/#"('(. -Es la masa del cuerpo sobre el volumen. γ =
[ ][
masa = m ; gr ó lb = LPG volumen v cc gal
]
Conversión; 1
(
gr lb =8,33 = LPG cc gal
)
?&')('( )#+)"'. -a gravedad especi9ca de una substancia es la relación de la densidad de dic!a substancia y de la densidad del agua dulce y es un numero adimensional.
¿=
γ substancia γ agua dulce
?&')('( @API % ;&'(%# @API. -a gravedad #= o grados #= es el valor de referencia en la comercialización mundial de los !idrocarburos0 se toma el valor de 2F J#= para el agua. ara !acer la conversión de gravedad #= a gravedad especi9ca se utiliza la siguiente formula;
¿=
141,5 131,5 + ° API
P&)#"/. -a presión se de9ne como la fuerza aplicada sobre una super9cie dividida sobre el *rea sobre el cual actBa.
[ ][
]
F kg lb = PSI P= ; o 2 2 A cm pulg
Conversión; 1
kg cm
=14,22 2
(
lb pulg
2
)
= PSI
Eisten : unidades comunes para la presión en el campo petrolero /ue son; =$0 =# y =. a unidad =$ signi9ca /ue se tomó la lectura en un manómetro de $auss0 la presión =# signi9ca la presión absoluta o sea es la presión atmosf1rica cuyo valor es 20I = y se le debe agregar a la lectura del manómetro de $auss. P&)#"%/)# I UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
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P&)#"/ "(&%#$$"'. -Es la presión e+ercida en un punto cual/uiera debido a una columna de -uido y de la altura (profundidad verdadera) o profundidad D! y densidad D γ . Es importante tener en cuenta /ue esta presión depende de la densidad del -uido y de la profundidad (altura verdadera) y no así del volumen /ue ocupa el -uido. P =γ ∗
( )
P=γ
P
Lb ∗ ( pie ) gal
( )= Lb
pulg
2
!
Entonces;
( pie )∗7,4805 gal
( )
P =γ
P
Lb gal
1 pie
∗
2
12 pulg
pulg
2
∗12 pie 2
2
( )
( ) Lb
3
=0,052 ∗γ
Lb ∗ ( pie ) gal
P ( PSI ) =0,052∗γ ( LPG )∗ ( pie )
Kueremos epresar la presión !idrost*tica en = en función a la gravedad especí9ca y la profundidad D! en pies; Conocemos;
¿=
γ substancia γ aguadulce
ero; γ aguadulce =8,33 LPG
7espe+ando; γ substancia =¿∗γ aguadulce
γ substancia =¿∗ 8,33 LPG
ero; P ( PSI ) =0,052∗γ ( LPG )∗ ( pie )
'eemplazo D γ substancia ; P ( PSI )= 0,052∗¿∗8,33 LPG∗ ( pie )
3 UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
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P ( PSI )=0,433 ∗¿∗ ( pie )
Kueremos epresar la presión !idrost*tica en = en función de la densidad D γ en {gr} over {cc}
y la profundidad D! en Dm; 1 m=3,281 pies " ( pie )=3,281∗ ( m)
1
( )
gr gr =8,33 LPG " γ ( LPG )=8,33∗γ cc cc
ero; P ( PSI ) =0,052∗γ ( LPG )∗ ( pie )
'eemplazo D γ ( LPG ) y D
( pie ) ;
( )
P ( PSI ) =0,052∗8,33∗γ
gr ∗3,281 ∗ ( m ) cc
( )
P ( PSI )= 1,4212∗γ
gr ∗ ( m) cc
7urante muc!as operaciones de perforación0 la columna de -uido en el pozo contiene diversas secciones de -uidos diferentes en densidades y cantidades. a presión !idrost*tica en el fondo del pozo es igual a la suma total de presiones e+ercidas por cada sección.
P# = P1 + P2+ $ + Pn
?&'(")/$) () +&)#"/. -e de9ne como el cambio de presión por unidad de profundidad. a unidad dada generalmente para el gradiente de presión es; Presion Grad.P = Pro%undidad P ( PSI ) Grad.P = ( pie )
Como; P ( PSI ) =0,052∗γ ( LPG )∗ ( pie )
5 UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
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P ( PSI ) =0,052 ∗γ ( LPG ) ( pie ) Grad.P
( )
PSI = 0,052∗γ ( LPG ) pie
E. Encontrar la presión !idrost*tica de un pozo a :FFF m de profundidad y /ue tiene un lodo de densidad de 2:04 $. D'$%# !GL !G:FFF m γ G2:04 $
S%"/ P ( PSI ) =0,052∗γ ( LPG )∗ ( pie )
P ( PSI )= 0,052∗13,5 LPG∗3000
m∗3,281 pie 1m
!G85F50I5 = E. 7eterminar la presión !idrost*tica e+ercida por una columna de petróleo de F J#= a una profundidad de 24> m. D'$%# !GL J#=G F !G24> m S%"/ P ( PSI )=0,433∗¿∗ ( pie )
¿=
141,5 131,5 + ° API
P ( PSI )=
P ( PSI ) =
0,433∗141,5 ∗ ( pie ) 131,5 + ° API
0,433∗141,5 131,5 + 40
∗1524
m∗3,281 pie 1m
!2I380:I = P&)#"/ () ,%&='"/ P , F. -e de9ne como la presión /ue e+erce el -uido dentro del espacio poroso de la formación. "ambi1n se lo conoce con el nombre de presión de poro. P%&%#. -on los espacios vacíos entre los granos de una roca. 2F UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
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a presión de formación tambi1n puede ser epresada como gradiente de presión. a gradiente de presión se clasi9ca en; Gradiente de presión normal =0,465
PSI pie
Gradiente de presión subnormal < 0,465
PSI pie
Gradiente de presión subnormal > 0,465
PSI pie
E. Ku1 presión de formación se espera encontrar a una profundidad de I3FF pies0 si la zona se considera de gradiente normalL D'$%# fGL !G I3FF pies PSI pie
Grad.P % =0,465
S%"/ Grad.P
( )
Grad.P %
PSI pie
=
P ( PSI ) ( pie )
PSI P % ( PSI ) = pie ( pie )
( )
P% ( PSI ) =Grad.P %
P% ( PSI ) =0,465
( )
PSI ∗ ( pie ) pie
( )
PSI ∗7800 pies pie
P% ( PSI ) =3627 PSI
Cuando se est* perforando un pozo0 se est* causando un disturbio en la formación y los -uidos /ue encerrados en los poros /ue constituyen la presión de formación0 tratan de entrar al pozo /ue se est* perforando0 si esto sucediera no podría continuarse con la perforación0 pues los -uidos a alta presión de la formación provocaría un reventón o sea /ue el -uido de la formación sale sin control por el pozo perforado. Esto /uiere decir /ue en cual/uier punto del pozo /ue se est* perforando debe de eistir una presión !idrost*tica mayor a la presión de formación e+ercida por un -uido llamado Dlodo /ue se utiliza en el pozo durante la perforación. El ingeniero debe conocer las presiones de las formaciones /ue se programan perforar para dise,ar un -uido cuya densidad origine una presión !idrost*tica mayor /ue el de la formación. a diferencia de presión del pozo !acia la formación depende del *rea y varía entre :FF = y 4FF =. 22 UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
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a presión !idrost*tica no debe ser muy grande en comparación con la presión de formación0 por/ue podría causar da,o a la formación. in embargo0 al penetrar ciertas arenas se pueden conseguir presiones m*s ba+as o m*s altas /ue las estimadas y entonces pueden presentarse problemas en el pozo. i la presión de la formación es muy na+a se producir* una diferencia de presión !acia la formación muy grande y entonces el lodo del pozo entrar* a la formación produciendo una p1rdida de circulación0 o sea /ue todo el lodo /ue la bomba esta succionando del ca+ón de succión no est* regresando y el nivel en dic!o ca+ón ira ba+ando lentamente0 este problema se soluciona ba+ando la densidad del lodo y agregando al lodo el material obturante como ser; papel celof*n picado0 9bra de coco0 cascara de nuez0 etc. i la presión de la formación es mayor /ue la presión !idrost*tica e+ercida por el lodo0 los -uidos encerrados en los espacios porosos entraran al pozo y puede producir un descontrol del pozo. E. e programa perforar un pozo en un *rea cuyo gradiente de la formación es de PSI 0,473 pie . 7eterminar la densidad del lodo en $0 si se re/uiere /ue la diferencial de presión del pozo !acia la formación sea de FF = para una profundidad de 53FF pies. D'$%# Grad.P % =0,473
PSI pie
γ =! LPG & P = 400 PSI
!G53FF pies S%"/ P ( PSI )= 0,052∗γ ( LPG )∗ ( pie )
γ ( LPG )=
P ( PSI ) 0,052∗ ( pie )
P> P % P= P% + & P Grad.P
( )
Grad.P %
PSI pie
=
P ( PSI ) ( pie )
PSI P % ( PSI ) = pie ( pie )
( )
P% ( PSI ) =Grad.P %
( )
PSI ∗ ( pie ) pie
2> UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
PET 200: PERFORACION I
P=Grad . P %
( )
PSI ∗ ( pie )+ & P pie
Grad . P% γ ( LPG )=
0,473
γ =
( )
PSI ∗ ( pie )+ & P pie
0,052∗ ( pie )
( )∗ PSI pie
9800 pies+ 400 PSI
0,052∗ 9800 pies
γ =9,88 LPG
D'% ' ' ,%&='"/. -e de9ne como la reducción de la permeabilidad de la zona inmediatamente adyacente al pozo. El da,o a la formación se produce durante la perforación0 solidos del lodo y recortes de la misma formados0 son forzados a entrar !acia los poros de la formación por la presión !idrost*tica /ue ocasiona la columna de lodo0 tambi1n en el agua /ue se 9ltra del lodo !inc!ara la arcilla presente en la formación. El da,o a la formación se lo conoce con el nombre de DH=N (); i; GFO indica /ue no eiste da,o a la formación PFO indica /ue eiste da,o a la formación QFO indica /ue se !a me+orado la permeabilidad de la formación a trav1s de una acidi9cación0 fracturamiento !idr*ulico0 etc. P&)#"/ () #%&)'&;'. -Es el peso de la roca +unto con su contenido de -uido en cual/uier punto del suelo /ue se tome como referencia0 eiste una presión originada por el peso del material /ue est* por encima de este punto. Este material est* compuesto por las rocas y los -uidos /ue se encuentran dentro de ella. a roca puede estar compuesta de caliza0 arcilla0 lutitas0 areniscas0 etc. R los -uidos pueden ser; agua0 petróleo y gas. Como puede apreciarse la presión en el punto de referencia ser* una función del tipo de roca0 del tipo de -uido y de la porosidad de la roca madre donde se encuentra el -uido. Peso delmineral + Peso del agua Psc = "' Area
Conocemos; P=
F A
F = P∗ A
7onde; 2: UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
PET 200: PERFORACION I
%Geso Entonces; Peso del mineral=( 1− ∅ )∗γ min∗∗ A Peso del agua=∅∗γ agua∗∗ A
'eemplazo en S Psc =
(1 −∅ )∗ γ min∗∗ A + ∅∗γ agua∗∗ A A
Psc =
[
A∗ ( 1 −∅ )∗ γ min∗ + ∅∗γ agua∗
]
A
Psc =( 1−∅ )∗γ min∗ + ∅∗γ agua∗
7onde; ∅
Psc
(
Lb pulg
Psc
2
Gorosidad en fracción de 2. E+.; 5FTGF05
)
= PSI =0,052∗[ ( 1 −∅ )∗γ min ( LPG )∗ ( pie ) + ∅∗γ agua ( LPG )∗ ( pie ) ]
( ) (g
2
cm
[
=0,001∗ ( 1−∅ )∗γ min
( )∗ ( gr cc
cm ) + ∅∗γ agua
( )∗ ( ) ] gr cc
cm
E. Uallar la presión de sobrecarga a una profundidad de FFF m0 si tenemos una porosidad gr gr del 2FT y la densidad del agua es 1,07 cc y la densidad el mineral es de 2,7 cc . D'$%# Psc =! =4000 m" 4000
=10 "
∅
10 100
γ agua = 1,07
γ min=2,7
m∗100 cm =400000 cm 1m
=0,1
gr cc
gr cc
2 UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
PET 200: PERFORACION I
S%"/ Psc
(
Lb pulg
)
[
= PSI =0,001∗ ( 1−∅ )∗γ min 2
[
Psc =0,001∗ ( 1−0,1 )∗2,7
Psc =1014,8
( )
( )
gr gr ∗ ( cm) + ∅∗γ agua ∗ ( cm ) cc cc
gr ∗400000 cm+ 0,1∗1,07 gr ∗400000 cm cc cc
]
]
(g cm
2
Como; 1
(g
Lb
cm
pulg
=14,22 2
2
(g Psc =1014,8
cm
2
=14,22 PSI
∗14,22 PSI 1
(g 2 cm
Psc =14430,46 PSI
P&)#"/ () ,&'$&'. -e de9ne como la presión necesaria para crear o inducir una fractura en la formación0 de tal manera /ue acepte o admita -uido. Este propósito se logra aplicando presión !idr*ulica !asta /ue la misma supere la resistencia tensil de la roca. Esta presión relacionada con la profundidad se denomina gradiente de fractura. P%ract = P super%icie+ P
T)=+)&'$&' () ##)%. -Como el nBcleo de la tierra est* formado por material ígneo0 entonces0 es lógico /ue la temperatura aumente con la profundidad. a temperatura a diversos niveles de profundidad /ue se perforan los pozos0 tienen muc!a in-uencia en las propiedades de los -uidos del yacimiento como los materiales usados en la perforación y terminación de los pozos petroleros. as altas temperaturas reducen la viscosidad permitiendo /ue los -uidos -uyan m*s f*cilmente a trav1s de los pe/ue,os poros de la formación. #ltas temperaturas afectan a los productos /uímicos utilizados en la perforación de lodos y la lec!ada de cementos !aci1ndolos inestables. os materiales tubulares de acero (portamec!a0 sondeo0 ca,ería0 etc.) tambi1n se ven afectados por las altas temperaturas ya /ue disminuyen su resistencia y rigidez. # ) =# m + ∝∗ ) # ) ( ℉ )=# m (℉ )+ ∝
( )∗ ℉
pie
) ( pie )
7onde; 24 UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
PET 200: PERFORACION I
# ) =#emperatura ala pro%undidad D # m=#emperatura del medio ambiente ∝=Gradiente geotermico
) = )ept = Pro%undidad
Gradientegeotermico normal =
1 ℉ 100 pies
5
# ( ℃ ) = ∗[ # ( ℉ )−32 ] 9
9
# ( ℉ )= ∗# ( ℃ ) + 32 5
# ( ° ( )=# ( ℃ )+ 273
# ( ° * )=# ( ℉ ) + 460
E. Calcular la temperatura de un pozo a la profundidad de FFF m0 si tenemos en super9cie una temperatura de :FJC y la zona tiene un gradiente geot1rmico normal. a respuesta en grados centígrados o Celsius. D'$%# # ) =! ℃ ) = 4000 m # m=30 ℃ Gradientegeotermico normal =
1 ℉ 100 pies
S%"/ # ) ( ℉ )=# m (℉ )+ ∝
( )∗ ℉
pie
) ( pie )
9
# ( ℉ )= ∗# ( ℃ ) + 32 5
9
# m ( ℉ )= ∗# m ( ℃ ) + 32 5
9
# ) ( ℉ )= ∗# m ( ℃ ) + 32 + ∝ 5
( )∗ ℉
pie
) ( pie )
28 UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
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9
1 ℉
5
100 pies
# ) = ∗30 ℃ + 32 +
∗4000
m∗3,281 pie 1m
# ) =217,24 ℉ 5
# ( ℃ ) = ∗[ # ( ℉ )−32 ] 9
5
[
# ) ( ℃ )= ∗ # ) ( ℉ ) −32 9
]
5
# ) = ∗[ 217,24 ℉ −32 ] 9
# ) =102,91 ℃
C'#'# () ()#%/$&% % () ' #;)&)/"' () / +%:%. -El ob+etivo principal de la operación de control de un pozo es evitar /ue una surgencia (entrada del -uido de formación al pozo) se transforme en un reventón (-u+o descontrolado de -uido de la formación al pozo y fuera del mismo). a condición /ue debe presentarse para /ue pueda !aber una surgencia es /ue la presión !idrost*tica /ue actBa sobre la formación epuesta debe ser menor /ue la presión de formación y esto se debe a; ' '$' () )/'(% () +%:%. -El no mantener el pozo lleno de lodo cuando se retira la !erramienta de perforación del mismo0 es la causa de la mayoría de las surgencias /ue ocurren en las operaciones de perforación0 a medida /ue sacamos la !erramienta del pozo0 el volumen del lodo ba+a debido al volumen de metal removido0 como el nivel de lodo ba+a0 la altura de la columna !idrost*tica tambi1n ba+a0 esto causa una disminución en la presión !idrost*tica. i no agregamos lodo al pozo a medida /ue sacamos la !erramienta puede ser /ue la reducción en la presión !idrost*tica sea muy importante y se dar* el caso de /ue llegue a ser menor /ue la presión de formación0 si esto ocurre estamos en presencia de una surgencia (descontrol de pozo). P"#$%/)%. -Eiste otra manera de reducir la presión !idrost*tica en un pozo se saca la !erramienta0 esto es el pistoneo /ue se debe al efecto pistón cuando sacamos la !erramienta0 este efecto se agrandara si el trepano se encuentra Dembolado o sea recubierto de arcilla pl*stica0 tambi1n si la velocidad con la /ue se saca la !erramienta del pozo es demasiado alta. P)#% () %(% "/#")/$). V
PET 200: PERFORACION I
P&)#"/ () +"#$%/)%. -En la sacada de la !erramienta de perforación del pozo se crea una presión de pistoneo0 la cual reduce la presión en el fondo del pozo. Este pistoneo ocurre por/ue el -uido del pozo no puede ba+ar con la misma velocidad con /ue las barras de perforación est*n subiendo. Esto crea una fuerza de succión y reduce la presión por deba+o de la columna. e puede comparar a este efecto con el del embolo de una +eringa dado /ue puede aspirar -uido de la formación al interior del pozo. P&)#"/ () %=+&)#"/. -Cuando se ba+an las barras de perforación demasiado al pozo0 el -uido no tiene tiempo de despe+ar el camino en intenta comprimirse. as presiones en el fondo del pozo pueden llegar a alcanzar a veces el punto de p1rdida o fractura de la formación. C'#'# >) %&";"/'/ '# +&)#"%/)# () %=+&)#"/ +"#$%/)%. - El pistoneo y la compresión est*n relacionadas con las siguientes variables /ue los afectan; 2. >. :. .
Velocidad de movimiento de las barras. VEspacio entre barras y pozo. Vropiedades del -uido. VComplicaciones /ue registren el espacio barras y pozo.
i bien a menudo es imposible evitar estas presiones0 se las puede minimizar simplemente disminuyendo la velocidad de las carreras. E. Calcular la fuerza en el fondo del pozo ocasionada a 4FFF m de profundidad por un lodo gr 2,01 cuya densidad es cc . uponiendo /ue el pozo sea !omog1neo de 304 pulg de di*metro. D'$%# F =! =5000m
γ =2,01
gr cc
) =8,5 pulg
S%"/ P=
F A
F = P∗ A
F = P∗ A P
A =
+ ∗ )
(
Lb pulg
)
( )
gr = = ∗ ∗ ( m ) 1,4212 PSI γ 2 cc
2
4
23 UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
PET 200: PERFORACION I
( )
F =1,4212∗γ
gr cc
∗
( m )∗+ ∗ )
2
4
Lb
(
F = 1,4212 ∗2,01
)
gr pulg ∗5000 m cc
2 2 ∗ ∗ 8,5 + pulg 2
4
F =810492,49 Lb
E. e perfora un pozo con un -uido de densidad 2F0> $0 el -uido se !a dise,ado para perforar a una profundidad de 2>FFF pies0 la diferencial de presión sea de :FF =. 7etermine el gradiente de la formación del *rea. D'$%# γ =10,2 LPG =12000 pies
& P= 300 PSI Grad.P % =!
S%"/ Grad.P
( )
Grad.P %
PSI P ( PSI ) = pie ( pie ) PSI P % ( PSI ) = pie ( pie )
( )
P> P % P= P% + & P P% = P−& P P ( PSI ) =0,052∗γ ( LPG )∗ ( pie )
P% =0,052∗γ ( LPG )∗ ( pie )−& P Grad.P %
( )
PSI 0,052∗ γ ( LPG ) ∗ ( pie ) −& P = pie ( pie)
Grad.P % =
( 0,052∗10,2 LPG∗12000 pies ) PSI −300 PSI 12000 pies
25 UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
PET 200: PERFORACION I
Grad.P % =0,51
PSI pie
E. e programa perforar un pozo y se espera /ue a 4FFF pies se llegue a una arena de >2>4 = de presión. i la diferencial de presión debe ser de >FF =. Cu*l ser* la densidad del lodo para perforar a dic!a profundidadL D'$%# =5000 pies P% =2125 PSI & P = 200 PSI
γ =!
S%"/ P ( PSI ) =0,052∗γ ( LPG )∗ ( pie ) γ ( LPG )=
P ( PSI ) 0,052∗¿ ( pie )
P> P % P= P% + & P γ ( LPG )=
γ =
P % + & P 0,052∗¿ ( pie )
2125 PSI + 200 PSI 0,052∗5000 pies
γ =8,94 LPG
S"#$)=' #"% () &)#"#$)/"'. -El sistema b*sico de resistencia o fuerza de un e/uipo de perforación rotaria est* conformada por los siguientes elementos; 1. -laya de almacena+e del material tubular 2. -ubestructura 3. - "orre o m*stil S)#$&$&'. -Como su nombre lo indica0 las subestructuras son los soportes donde descansa la torre. or lo tanto0 debe tener su9ciente resistencia para soportar las cargas /ue se pronostican para la torre0 el peso de la torre y su propio peso con adecuados factores de seguridad. or otro lado0 su altura debe ser lo su9ciente como para albergar cómodamente todos los dispositivos de seguridad. "ales como preventores0 v*lvulas de seguridad0 v*lvulas de lodo0 etc. y permitir un cómodo acceso a los mismos en condiciones apropiadas para el personal de perforación. F UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
PET 200: PERFORACION I
El principio fundamental /ue se utiliza en la elevación de estos cimientos es la resistencia de los suelos donde se colocara la torre0 se puede determinar el *rea necesaria para cada es/uina de la base de la subestructura.
>2 UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
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>> UNIVERSITARIO: RODRIGO OSINAGA SOLIZ
PET 200: PERFORACION I
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