curso presion y gradiente

Presiones de FormaciónKeheler Montero Prado

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PRESIONES DE FORMACION

Introducción

Presión hidrostática

Gradiente de fractura

Presiones de formación: normal, anormal baja, anormal alta



F1

F2F3

PRESION HIDROSTATICA

D=0

DdD

Fwv

F1 = pA

F2 = (p+ (dp/dD)xD)xA

F3 = FWVxAxD

Fwv = 0.052* Fwv = psi*ppg



0.052 : Gradiente de presión por una libra de fluido

PH = MW*0.052*D MW = Densidad lodo (lpg)0.052 = Gradiente (psi/ft)D = Profundidad (pies)

1 ft3 contiene 7.48 gal y 144 pulg2 en 1 ft2

Entonces: lb/gal*7.48 gal/ft3*(1/144ft2/pul2) = psi/ft

7.48----- = psi/ft/lb/gal = 0.05191.44



DENSIDAD EQUIVALENTE DE CIRCULACION

La Presión total en el fondo del pozo durante la circulación

L*YP PV*L*VPpa = ----------- + ------------ A*(DI-DE) B*(DI-DE)2

Pérdida de presión en el anular, seguún el modelo de Bingham

Donde: Ppa = Perdida de presión en el anularL = Longitud medidad de la secciónYP = Punto cedenteDI = Diámetro inetrno de pozo o de revestimeintoDE = Diámetro externo de porta mecha o tuberíaPV = Viscosidad plásticaV = Velocidad anularA = 225 para tubería y 200 para anularB = 90000 para tubería, 60000 para anular



24.51*GPMV = --------------------- ft/min (DI2-DE2)

PpaECD =M W + --- -------- 0.052*D

Donde: ECD = Densidad Equivalente de Circulación (lpg) ppa = Pérdida total de presión en el anular (psi) W = Densidad de lodo (lb/gal) D = Profundidad vertical (pies)



GRADIENTE DE SOBRECARGAGRADIENTE DE SOBRECARGAS

m

p

S = p + m S = Sobrecarga (psi/ft)p = Presión poral (psi/ft)m = esfuerzo de matriz (psi/ft)

Según Ben Eaton:S = 1 (psi/ft)

Entonces: S = p + m 1 = 0.465 + 0.535 psi/ft 19.2 = 8.9 + 10.3 lbs/gal



PRESION DE FORMACION NORMAL

Si la presión de poro de la formación se mantiene igual a la presión hidrostática teórica, a una determinada profundidadvertical, se dice que es NORMAL = 0.465 psi/ft

Vale decir sin ninguna influencia externa. Los unicos contribu-yentes serán: densidad del fluido, la gravedad y la altura de lacolumna del fluido ( Profundidad en pies)

CONCEPTOS GENERALES



PRESION DE FORMACION ANORMAL BAJA

PRESION DE FORMACION ANORMAL ALTA

Si la presión de poro de la formación es menor a la normal

Es decir menor a 0.465 psi/ft

Si la presión de poro de la formación es mayor a la normal

Es decir mayor a 0.465 psi/ft



Una columna de agua salada con 80000 – 100000 ppm de cloruros, ejerceUna PRESIÓN HIDROSTATICA NORMAL DE 0.465 psi/ft

Una columna de agua dulce con salinidad menor a 80000 ppm de cloruros ejerce una PRESION HIDROSTATICA NORMAL DE 0.433 psi/ft



FUERZALadrillos

Base

En la tierra la FUERZA total ejercida sobreuna roca o formación es la suma del peso de las capas suprayacentes a la formación

A esta fuerza se la llama:

SOBRECARGA,

FUERZA LITOESTÁTICA

DESARROLLO Y DETECCION DE PRESIONES ANORMALES



Superficie lisa

Movimiento del objeto por intermedio de una fuerza, si no hay resistencia opuesta

Fuerza



Superficie lisa

Fuerza Fuerza

Cuerpo en equilibrio por la acción de 2 fuerzas opuestas de igual dimensión



Sobrecarga

Formación

1. Resistencia de la roca a la compresión2. Y del fluido en el espacio poroso de la roca

La resistencia de la roca a la compresión es facil de entender. Análisis más profundo sobre la rersistencia del fluido en los poros



p

p

Sobrecarga

Esfuerzode la matriz

Espacio poral

S = p + m

Fuerza

Agua desalojada

Esponjas húmedas

Base

La esponja basal pierde el contenido del agua por la fuerza de SOBRECARGA



Base

Esponjas

Base

Fuerza

p

p

SOBRECARGA

Esfuerzo de La matriz

S = p + m

Agua dentro de la bolsa de celofan ayuda a soportar el peso de las esponjas suprayacentes



Se considera presión NORMAL cuando los fluidos que son liberados de la formación han encontrado canales, fisuras o ductos naturales para su escape.

Si los fluidos quedan atrapados y no pueden ser liberados de la matriz, entonces se generan las presiones anormales en los espacios porales

CUANDO EL FLUIDO DE LA FORMACION QUE TRATA DE SALIR, QUEDA ATRAPADA (ENTRAMPADA), POR INFLUENCIA DE ROCAS IMPERMEABLES, SE DESARROLLAN LAS PRESIONES ANORMALES

POR QUE EL AGUA SOPORTA MAYOR PORCION DE SOBRECARGA DE LA NORMAL



CAUSAS DE LAS PRESIONES ANORMALES

1. Movimientos tectónicos2. Deposición rápida3. Estructura del reservório4. Represurización de reservorios superficiales5. Paleo-presiones - solevantamientos6. Diagénesis de las arcillas6. Domos salinos y deposiciones salinas



MOVIMIENTOS TECTONICOS

Cuerpo arenosoantes del tectonismo

Pelitas PelitasCuerpo arenoso

Cuerpo arenoso

Intrusión de pelita en la arena por tectonismo



ESTRUCTURA DEL RESERVORIO

13000

14000

15000

A: GPP = 0.537 psi/ftB: GPP = 0.498 psi/ftC: GPP = 0.465 psi/ft

Pozo A Pozo B Pozo C

Presión de poro en el cuerpo arenoso = 6975 psi



DIAGENESIS DE LAS ARCILLAS

Pelitas

Lente arenosocon presión normal

Pelitas impermeables

Pelitas por debajo de la diagenesis

Migración de agua al cuerpo arenos



REPRESURIZACION DE RESERVORIO SUPERFICIALES

Comunicación de 2 formaciones: 1 con presión normal y otra con alta presión,consecuentemente, la formación superficial incrementará su presión por influencia de la otra formación



PALEOPRESIONES - SOLEVANTAMIENTO

Cuerpo arenoso

Cuerpo arenoso

POR FENOMENOS DE SOLEVANTAMIENTO, EL CUERPO ARENOSO CAMBIA DE POSICION,CAMBIANDO SU PRESION ORIGINAL



EFECTOS DE EROSION DE LA FORMACION

Pozo A

Pozo B

Cuerpo arenoso



GRADIENTE DE FRACTURA

La formula empírica, desarrollada para laCosta del Golfo, es aplicable solamente para zonas geológica y tectónicamente similares



PRUEBA DE ADMISION TEORICO

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 5 10 15 20

Volumen (Bbls) - Tiempo (min)

Pre

sio

n (

psi

)

A

1 2 3 4

1 2 3 4

B

CD

Presion total en B B =t + H + pPresion total en C C = B + Podrida de presion por fractura C = Presion de propagacionPresion total en D D = B

DesfogueFinal bombeo



LINEA A - B

Representa en si las propiedades plasticas de las rocas sedimentarias

El incremento de la presion es directamente proporcional al volumen de lodo bombeado

EN EL PUNTO B: La presion es = p + t + H

P = presion poral (psi)t = Esfuerzo tectonico horizontal superpuestoH = Componente del esfuerzo horizontal

Del punto B al C



Para fracturar una formacion hidraúlicamentees necesario sobrepasar el ESFUERZO COMPRESIONAL MINIMO 3, definidocomo una función de la sobrecarga efectiva

La presión de fractura tiene 2 componentesPresión de inicio B y de propagación C



Esfuerzos en un cuerpo

compresivo principal máximo din/cm2

compresivo principal intermedio

3 = compresivo principal mínimo



Las gradientes de fractura se expresan en: psi/ft o lpg

Dependen de las siguientes variables:

1. Profundidad de la formación de interés

2. Presión poral de la profundidad de interés

3. Tipo de roca a la profundidad de interés



COEFICIENTE DE POISSON

Definiciones

1. Según SOWERS G. & SOWERS F.

Relación de las deformaciones laterales

= x / y



2. Según KUMAR J.

La fracción de la tensión transversal con rela-ción a la tensión axial, inducida por una defor-mación axial inconfinada

= x / z



3. Según DAINES S. R.

Relación del módulo de elasticidad y elmódulo de la rigidez

Mód. Elasticidad = ------------------------ - 1 2(Mód. Rigidez)



Fórmulas para calcular GRADIENTE DE FRACTURA

Según HUBERT & WILLIS

GF = (S - Pp) (-------) + Pp 1-

GF = Gradiente de Fractura psi/ft = Coeficiente de PoissonS = Gradiente de Sobrecarga psi/ftPp = Presión de poro psi/ft



Si se acepta 1/3 para la Rel. de Poisson yS = 1 psi/ft entonces:

GF = 1/3 (1 + 2Pp)



Según MATTHEWS & KELLY

GF = Ki () + Pp

= Esfuerzo de la matriz

Di = ------------ x D 0.535

Ki se encuentra con Di calculado



Según BEN A. EATON

GF = (S - Pp) ( -----------) + Pp 1 -

coeficiente de Poisson



COMPORTAMIENTO DE PARAMETROSCON RESPECTO A LA COMPACTACION

Normal AnormalDen Lutita Incrementa DecreceResistividad Incrementa DecreceConductividad Decrece IncrementaSonico Decrece Incrementa



DENSIDAD DE LA LUTITA HACIA LA PROFUNDIDAD

INCREMENTA

Variacion esquematica Porsidad de lutita con la profundidad en zonas Normal y Anormal

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Compactacion

Pro

fun

did

ad

(m

)

Zona dePresion anormal

Zona decompactacion

normal

Zona de transcicion

Porosidad



LA RESISTIVIDAD DE LASROCAS ARCILLOSAS (PELITAS)

INCREMENTA CON LAPROFUNDIDAD

Zona de

Tendencia de la Resistividad

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Pro

fun

did

ad

Resistividad

Zona normal

Zona de presionanormal

Zona de transcicion



Tendencia del Sonico

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 20 40 60 80

Tiempo de resonancia ms/ft

Prof

undi

dad

Zona de presionnormal

Zona de transciicon

Zona de presion aanormal

TIEMPO DE TRANSITO (PROPAGACION)DE UNA ONDA SONORA DECRECE

CON LA PROFUNDIDAD



EL EXPONENTE dc HACIA LA PROFUNDIDAD

INCREMENTA

TENDENCIA DEL EXP. dc

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0.5 1 1.5 2 2.5

Exponente dc

Pro

fun

did

ad

(m

)

Zona deCompactacion normal

Zona de transcicion

Zona de presion anormal;



FORMULAS IMPORTANTES

PH = MW*0.052*D

PH = Presion hidrostatica (psi)MW = Densidad de lodo (lpg)D = Profundidad (pies)0.052 Factor de conversion (lpg / psi

psiS = -------------------- D

S = Gradiente de Sobrecraga (psi/ft)

psi = Suma de presiones intervalo (psi)

D = Profundidad (pies)



GPP = S – {(S-GN)*(dco/dcn)1.2}

GPP= Gradiente de presion poral (psi/ft)S = Gradiente de Sobrecarga (psi/ft)GN = Gradiente normal

Agua dulce 0.433 (psi/ft)Agua salada 0.465 (psi/ft)

dco= Exponente dc Observadodcn= Exponente dc Normal

GPP = S – {(S-GN)*(Ro/Rn)1.2}



Ro= Resistividad Observado (ohm-m)Rn= Resistividad Normal (ohm-m)





Co= Conductividad Observado (mmhos/m)Cn= Conductividad Normal (mmhos/m)



to= Tiempo de transito Observado (mseg/ft)tn= Tiempo de transito Normal (mseg/ft)

GPP = S – {(S-GN)*(tn/To)3}

GPP = S – {(S-GN)*(Cn/Co)1.2}



Perfil de presiones

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