Aplicaciones de presión hidrostática en el campo de petróleo

Conceptos básicos:

Presión hidrostática

La presión hidrostática se refiere a la presión de del fluido de perforación en el pozo. Esta aumenta con la densidad y la profundidad del fluido en el pozo. La geometría (diámetro y forma de la columna del pozo) no tiene efecto en la presión hidrostática . por la que solo depende de la densidad del lodo de perforación y la profundidad vertical verdadera (TVD)

La profundidad vertical verdadera (TVD) es la longitud de una línea vertical recta desde superficie al fondo del pozo. La profundidad medida o total (MD) es la longitud del pozo medida siguiendo el curso real del pozo. Por la que la TVD y MD pueden diferir especialmente en pozos direccionales

La presión hidrostática puede calcularse matemáticamente como:

HP: C x MW x TVD

Donde:

HP: presión hidrostática (psi )

C: constante (su valor depende de la unidades usadas para la densidad)

MW: densidad del lodo ( ppg)

TVD: profundidad vertical real (ft )

Unidad de la densidad [ρ] Constante ( C)

ppg 0.052

pcf 0.00694

La presión hidrostática puede calcularse multiplicando el gradiente de la presión del fluido por la profundidad vertical real. El gradiente de la densidad del lodo es la cantidad de cambio de la presion por la profundidad, es decir,

MG : MW x C

Donde

MG: el gradiente de la densidad (psi/ft )

MW: la densidad del lodo de perforación (ppg)

C : constante (su valor depende de la unidades usadas para la densidad)

En el Control de surgencia:

En el control de pozo las dos presiones de interés son la presión de formación y la presión hidrostática. La presión de formación es la fuerza ejercida por los fluidos de formación y se mide a la profundidad de la formación. También se lo suele llamar presión de cierre del fondo de fondo de pozo o presión de reservorio. .

En perforación la presión hidrostática es la fuerza ejercida por el fluido de perforación en el pozo. Si la presión de formación es mayor que la presión hidrostática, los fluidos pueden entrar al pozo, lo que provoca una surgencia. Si no se realiza una rápida acción para controlar la surgencia o ahogar el pozo, puede ocurrir un descontrol. Para controlar o tener controlado el pozo se debe mantener un equilibrio adecuado entre la presión hidrostática y la presión de formación o la presión hidrostática debería ser igual o ligeramente más alta que la presión de formación. La severidad de una surgencia depende de varios factores como la permeabilidad y la porosidad de la roca. Los terrenos de gran porosidad y permeabilidad poseen gran potencial para generar surgencias.

Cuando ocurre una surgencia puede denominarse de varias maneras por ejemplo al tipo de fluido ingresante: petróleo, gas, agua, anhídrido carbónico, etc. Se tiene que diferenciar entre control y ahogo del pozo ya que estas son dos instancias diferentes del control surgencia de pozo. Controlar es el primer paso cuando se esta en presencia de una surgencia o sea cuando se cierra el pozo para que este no siga admitiendo fluidos de formación. Ahogo de un pozo es cuando ya se a concluido todas las maniobras de controlar definitivamente el posible ingreso de fluidos de la formación.

CAUSAS Y SEÑALES DE ADVERTENCIA DE UNA SURGENCIA

El perforador debería conocer las causas y señales de advertencia surgencia y ser capaz de detectar e identificarla fácilmente.

Una surgencia es un aporte de fluidos de la formación (petróleo, gas, agua salada) al pozo por una formación que fue perforada. Ocurre cuando la presión ejercida por la columna de fluido de perforación es inferior que la presión de formación y cuando la formación es lo suficientemente permeable para permitir el ingreso del fluido al pozo. El objetivo primario en las operaciones de control de pozos es impedir que una surgencia se convierta en un blow-out o flujo descontrolado de fluido.

Las causas más frecuente de un desequilibrio entre presiones de formación y la hidrostática son:

• Densidad insuficiente del lodo

• Falla de mantener el pozo lleno de lodo durante la maniobra

• Pistoneo (swabbing): es la capacidad del lodo de caer detrás del sondeo tan rápido como se retira el sondeo.

• Pistoneo de bajado o surging: es el aumento de presión en el pozo ocasionado por el movimiento descendente de la sarta de perforación

• Perdida de circulación el cual ocasiona el descenso del nivel del lodo.

• Presión anormal

Frecuentemente es posible detectarse antes de que ocurra un descontrol. Los indicios de presión y la repuesta de un equipo de perforación a estos deben ser muy clara y responder a ellos adecuadamente. Esos indicios o advertencias incluyen:

• Aumento del nivel de la pileta

• Aumento en el caudal de retorno

• Retorno con las bombas paradas

• El pozo requiere para llenarse menos volumen de inyección que el calculado para llenarse durante las maniobras

• Cambio en la velocidad de perforación (penetración)

• Incremento del flujo de lodo de retorno

• Disminución de presión de bomba y aumento de embolada de bomba

• Cambio en el tamaño de recorte de cutting

• Cambios en el peso de la columna perforadora

• Aumento en el torque de rotación

• Aumento en el arrastre y relleno

• Inyección contaminada con gas liberado por el cutting

Una vez detectado cualquiera de las causas o de los indicios de una surgencia proceder con el cierre de pozo.

En los Fluidos de perforación

La presión en cualquier punto en una columna de fluido causada por el peso del fluido arriba de ese punto. Controlar la presión hidrostática de una columna de lodo es una parte crítica de la ingeniería del lodo. El peso del lodo debe ser monitoreado y ajustado de manera que siempre permanezca dentro de los límites impuestos por la situación de perforación. Es necesario tener una presión hidrostática suficiente (peso del lodo) para impedir la entrada de fluidos del fondo del pozo, pero la presión excesiva también debe evitarse para evitar la generación de fracturas hidráulicas en la formación, lo que causaría pérdida de circulación. La presión hidrostática se calcula a partir del peso del lodo y la profundidad vertical verdadera, de la siguiente manera:

Presión hidrostática, psi = 0,052 x Peso del lodo, lbm/gal x Profundidad vertical verdadera, pies (para convertir a unidades del SI, 1,0 psi = 6,9 kPa.)