1-7_introducción a las terminaciones

Fundamentos sobre Terminación de Pozos1/41

Terminación de Pozos de Petróleo y Gas

Introducción a las Terminaciones


Requerimientos Fundamentales

Todo sistema de completación deberá proveer los medios para la producción de petróleo o gas de manera:

• Segura – Referida a la integridad del pozo y protección

del medio ambiente. • Eficiente

– Que cumpla los objetivos de producción señalados

• Económica – Con una relación costo/beneficio favorable


Terminación – Definición

Definición:

Metodología y tecnología requeridas para producir las reservas recuperables (desde el yacimiento hasta la superficie)

Proceso:

Diseño, selección e instalación de tubulares, herramientas y equipos en el subsuelo con el propósito de transportar, bombear o controlar la producción (o la inyección) de fluidos


Terminación – Historia / Evolución

• 1300 Marco Polo – Pozos excavados en el mar Caspio• 1814 Primer pozo de petróleo con flujo natural – 475 pies• 1822 Establecido el arte rudimentario de perforación• 1905 Pozos revestidos y cementados• 1911 Primer equipo de levantamiento con gas instalado• 1913 Primera completación dual instalada en un pozo• 1926 Primera bomba eléctrica sumergida usada para

producir• 1933 Primer trabajo de cañoneo de revestimiento con

pistolas• 1969 Se introdujeron los servicios comerciales de tubería

continua


Terminaciones – Los pasados 25 añosEn los últimos 25 años la evolución de los sistemas de

completación han afectado:

1. La filosofía: – evitar daño de formación antes que repararlo– importancia del control del yacimiento

2. La tecnología– Levantamiento artificial – Métodos de recobro mejorado– Completaciones inteligentes– Completación sin tubing


Terminaciones – Los pasados 25 añosEn los últimos 25 años la evolución de los sistemas de

completación han afectado:

3. Las aplicaciones– Pozos HP-HT– Completación submarina– Pozos horizontales y ML

4. La seguridad

5. Las contingencias– Flexibilidad / Confiabilidad


Costos de Terminación

Mob/Dem

ob

Casing

Drilling

Rig

Drilling

Fluid

s

Complet

ion Tu

bulars &

Equip

ment

Logging

& Pe

rforatin

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Supervi

sion

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Renta

l Equip

ment

Perso

nnel Lo

gistic

Other

Camp100

200

300

400

Operational Phase/Cost Category

US$

x 10

00

500

s

Costo de Terminación (relativo). Ej para un pozo a 10,000’ en tierra


Mecanismos de empuje en el yacimiento

Los tres tipos básicos de empuje en el yacimiento son:

• Gas en solución

• Capa de gas

• Empuje de acuífero

Si estos mecanismos no logran producir el yacimiento a una tasa de producción aceptable, se pueden emplearmétodos de levantamiento artificial para mejarla.


Empuje por Gas en Solución

Capa de roca

Yacimiento

Basamento

Yacimiento con empuje por Gas en Solución


Empuje de la Capa de Gas

Yacimiento con empuje por la Capa de Gas

Capa de roca

Yacimiento

Basamento

Capa de gas


Empuje de Agua

Yacimiento con empuje de acuífero

Capa de roca

Yacimiento

Acuífero


Clasificación de las Terminaciones

Las terminaciones se clasifican de variadas formas. Los criterioscomunes incluyen:

• Interfase agujero / yacimiento– Agujero desnudo o revestido

• Método de producción– Flujo Natural o producción asistida por medios artificales

• Número de zonas productivas– Terminación simple o de múltiples zonas

Función del Pozo: Productor o Inyector de fluidos


Terminación en hoyo descubierto (o desnudo)

• Conductor con hoyo abierto debajo– Sin protección al agua somera

• Sarta de revestimiento con hoyoabierto debajo

– Provee estabilidad a la partesuperior del agujero

• Liner con hoyo abierto debajo– Protección al flujo cruzado

Yacimiento

Capa de roca

Terminación en hoyo abierto

Terminación con empaque de arena


Terminación en revestimiento perforado

• Revestimiento o liner– Sin tubing de producción

• Revestimiento o liner con tubing

– Producción a través del tubing o del espacio anular

• Revestimiento o liner con tubing y empacador

– Producción a través del tubing permite el control del flujo

Yacimiento

Capa de roca

Revestimientocementado

Liner cementado


Configuración de una completación compleja

• Sistema selectivo de producción de cuatro zonas

• Doble sarta de producción

• Producción conjunta o alternada es controladapor camisas deslizantes

• El sistema contiene 28 componentes mayores en el subsuelo


Factores que afectan el desempeño del pozo

• Límites del yacimiento

Puede ser estimado

• Propiedades del yacimiento

Pueden ser medidas

• Sistema de completación

Puede ser controlada


Fases en el Diseño de la Terminación

Se requiere de una aproximación secuencial y lógica para el diseño y la instalación de la completación en el pozo, a saber:

• Establecer los objetivos y criterios del diseño

• Construir el agujero del pozo

• Instalar los componentes de la completación

• Iniciar la producción

• Evaluar y supervisar la producción


Establecer los objetivos de la terminación

• Asegurar el potencial para una óptima producción (o inyección)

• Proveer los medios para medición, evaluación y servicios al pozo

• Proporcionar alguna flexibilidad para el cambio de condicionesy aplicación de medidas correctivas o contingencias

• Contribuir al desarrollo eficiente del campo o del yacimiento y a la producción

• Asegurar que las instalaciones y su operación seaneconómicas y eficientes


Construcción del pozo

Los objetivos de construcción del pozo incluyen típicamente:

• Perforar eficientemente el agujero causando el mínimodaño posible a la formación en las vecindades del pozo

• Adquirir los datos de registro direccional y de pruebas del yacimiento requeridos para fijar las limitaciones del diseñode la completación

• Preparar el agujero perforado a través de la zona de interés para la fase de instalación de la completación


Factores que afectan el diseño del agujero

Los factores que influyen en el proceso de diseño y construccióndel agujero incluyen:

• Daños de formación

Invasión de fluidos del pozo al yacimiento

• Geometría de la completación

Perfil de la trayectoria

• Comportamiento del fluido

Flujo multifásico

• Geología

Fracturas y heterogenidad


Daños de permeabilidad en la perforación

El mecanismo de daño incluye:

• Invasión de filtrado del lodo

• Formación de revoque

• Migración de sólidos

• Filtrado del cemento

• Lavadores y espaciadores

Pérdida de chorro

Pérdidasdinámicas de

fluido

Revoque del filtrado

Invasión de filtrado del

lodo


Daño de producción

El daño de producción se debetípicamente a los cambios en las condiciones de presión y temperatura, facilitando:

• Depósito de costras

• Precipitación de cera

• Precipitación de asfaltenos

Formación de costras dentro de

la roca

Costras en lasperforaciones

Depósitos de costras en el

agujero


Invasión del fluido de trabajo en servicio del pozo

Los problemas con el fluido de trabajo en las operaciones de reparación del pozo ocurren con:

• Uso de materiales taponantes

• Invasión del fluido a la formación

Invasión del fluido de trabajo

Material taponantedejado en el túnel

de la punzada


Pozo de perfil vertical

Capa de roca

Basamento

Perfil vertical

• No hay gran beneficio a la productividad

• Puede captar zonas de aguao de gas no deseadas

• Preferido para trabajos de fracturamiento


Pozo de trayectoria desviada

Capa de roca

Basamento

Trayectoria desviada

• Incremento de productividad, especialmente en yacimientosdelgados

• Extiende el alcance del pozo dentro del yacimiento


Pozo de trayectoria horizontal

Pozo Horizontal

• Aumento significativo en la productividad

• Influencia reducida del daño de formación

• Influencia reducida de la conificación

Capa de roca

Zona de agua


Producción de gas en flujo multi-fásico

Fuentes comunes para la producciónno deseada de gas:

• Mala adherencia o canalizacióndel cemento

• Conificación o flujo a través de una ruta permeable

• Caída del contacto gas/aceite

Gas

Aceite

conificaciónCanal en el cemento

Contacto Gas / Aceite


Producción de gas en flujo multi-fásico

Punto de burbuja

Tasa de producción de aceitePre

sió

n d

e fo

nd

o d

el p

ozo

Consecuencias de la producción o ruptura de gas:

• Se agota la energía del yacimiento

• Se complica el procesamiento

• Se crean problemas para la disposición de los desechos


Producción de agua en flujo multi-fásicoLa producción de agua:• Aumenta la caída de presión en los tubulares de la

completación • Anticipa la necesidad de instalar un levantamiento artificial• Complica el procesamiento• Crea problemas de disposición

Agua de un acuífero debido a:• Pobre adherencia del cemento al revestidor• Conificación • Producción a través de canales de alta

permeabilidad• Elevación del contacto agua/aceite

Agua de un pozo inyector debido a:• Descenso por gravedad• Flujo a lo largo de una franja de alta

permeabilidad • Canalizaciones por diferencias en viscosidad

Características de producción de fluidos multifásicos

OWC

GOC

High permeabilit

y streak

Gravity slump

Pozo inyector de agua

Capa de alta K

Descenso por gravedad

Contacto aceite/agua

Franja de alta permeabilidad

aceite

agua

Canal en el

cemento


Estructura de los granos en la roca

Factores principales:

• Alineación de granos planos u ovalados en la dirección del flujo

• Respuesta a los tratamientosácidos; efectos de la mineralogía de la roca

• Susceptibilidad a sufrir dañode formación; como efecto del tipo y distribución de los minerales

Láminas de mica

La presencia de mica reduce la k v pero no la k h


Capas geológicas

Permeabilidad vertical reducida

El efecto de capas incluye:

• Reducción de la tendenciaa la conificación

• Reducción de productividaden agujeros parcialmentecompletados

Producción variable

productora

No productora

Productora


Geología – Fracturas

Fractura

aceite

agua

Fractura natural intersectada

Fracturas

• Los pozos que interceptanfracturas naturales tienenmejor productividad peropueden proveer un conductopara la producción de agua o gas no deseadas

• Los pozos que no interceptanlas fracturas pueden teneraltos valores aparentes de daño de formación

Fracture

Fractura natural no intersectada


Geología – Intercalación de arcilla

Efectos de una intercalaciónde arcilla:

• Reduce la productividaddebido a disminución en la permeabilidad vertical

• Puede representar retossignificativos para el manejo del yacimiento y la producción

Basamento

Petróleo

Petróleo

Gas debajo de la intercalación

de arcilla

Gas


Disparo de Intervalos e Instalación de AparejosOptimizando la eficiencia de los disparos:

• Longitud de la perforación (penetración)

• Densidad de cargas

• Ángulo de desfase de las perforaciones

• Disparos en desbalance

Instalación de Aparejos en el Pozo:

• Primarios– Ejemplo: Empacadores

• Accesorios– Ejemplo: Camisas deslizantes

agua

Terminación parcial (superior)

Agua

Terminación parcial (inferior)


Estimulación por Fracturamiento Ácido

Fracturamiento Ácido:

• El ácido reacciona disolviendocarbonatos de la roca erosionandolas superficies internas de lasfracturas abiertas

Diseño del Fracturamiento:

• Deberá evitar la producción de zonas no deseadas, como laszonas de agua o de gas

Pozo

Formación erosionada y agujereadapor el ácido en contacto con las

caras de la fractura

Petróleo

Agua

Gas

Fractura extendida hacialas zonas de agua y de gas


Producción de arenaProblemas con la producción de arena:

• Erosión de los componentes de la instalación en el subsuelo y en la superficie

• Requerimientos de disposición en superficie

• Producción restringida por rellenodel pozo con arena

• Desestabilización de formaciones no consolidadas

Arena suelta

Colapso del revestimientodebido a la producción de arena

Cavidades detrás del revestimiento

Treated areaCavernasde arena

Perforaciónbloqueada


Estimulación por Fracturamiento

Fracturamiento hidráulico:

Se generan fracturas al vencer la resistencia de las rocas que son rellenadas con material apuntalante.

• La alta permeabilidad de lasfracturas proporcionan un conductode alta productividad hacia el pozo

Pozo

Material apuntalante en el interior de las fracturas abiertas


Estimulación de Matríz

• Diseñada para remover o sobrepasar el daño de formaciónen las vecindades del pozo

• Los agujeros intercomunicadosproporcionan alta permeabilidaden la zona dañada Tratamiento incompleto

Agujeroshechos con ácido

Tratamiento incompleto

Área tratada


Inicio de la producción del pozo

El inicio de la producción incluye las siguientes categorías:

• Iniciar el flujo para establecer comunicación entre el yacimiento y el pozo

• Definir un programa apropiado de limpieza para permitir el logro rápido de la máxima tasa de producción

• Diseño de un tratamiento inicial de estimulación quepueda ser necesario para permitir la restauración de la permeabilidad en las vecindades del pozo


Evaluación de la producción

Evaluación inicial de la producción para confirmar los resultados esperados. Se deberán mantener registrossubsiguientes para:

• Verificar que las suposiciones hechas durante el procesode diseño eran precisas o representativas

• Identificar tendencias o desviaciones estadísticas quepuedan proveer indicación temprana sobre problemas de la completación

• Llevar estadísticas relativas a la confiabilidad y durabilidad de los componentes de la completación

• Mantener vigilancia periódica de los parámetros del yacimiento para propósitos comparativos


Observaciones Iniciales / Comentarios

Observaciones iniciales sobre el diseño e instalación de la terminación incluyen:

• La completación segura, eficiente y económica de un pozo de petróleo o de gas es un proceso complejo

• Se requiere de un enfoque estructurado y lógico

• Es un proceso dinámico pues cada pozo es una entidaddiferente, distinto de todos los demás

• Se requiere un cierto grado de flexibilidad en el proceso

• La complejidad, confiabilidad y durabilidad de unacompletación están interrelacionadas

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