diseño de disparos.pdf

7/24/2019 Diseo de Disparos.pdf

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DISEO DE DISPAROSEN POZOS PRODUCTORES DE

HIDROCARBUROS

Realizado por:

Ing. Leonardo Alejos, MSc.


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INDICE GENARALPg.

INTRODUCCION

CAPITULO IEL SISTEMA DE PRODUCCION DE HIDROCARBUROS 3

1.1.- El Sistema de Produccin de Hidrocarburos 3

1.2.- Dao de Formacin (S) 4

1.3.- ndice de Productividad 6

1.4.- Capacidad de afluencia en intervalos productores de petrleo. 8

1.5.- Capacidad de afluencia en intervalos productores de gas natural. 13

1.6.- Flujo multifsico en tubera 16

1.7.- Capacidad de produccin de un pozo productor de petrleo. 31


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3.2.- Aspectos Tcnicos de los Explosivos. 51

3.3.- Aspectos Tcnicos de Carga. 543.4.- Detonadores de la Carga. 61

CAPITULO IVTIPOS DE PISTOLAS Y METODOS DE DISPAROS

68

4.1.- Tipos de Pistolas. 68

4.2.- Mtodos de Disparos. 75

CAPITULO V.

TECNICAS DE DISPARO85

Disparo en Sobre-Balance. 85

Disparo en Bajo -Balance. 87

Disparo en Sobre-Balance Extremo.89


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Cada de presin a travs de las perforaciones o agujeros. 116

Dao causado a travs de los disparos y su efecto sobre la productividad depozos productores de hidrocarburos 142

Diseo optimizado de disparos en pozos productores de hidrocarburos 160

Diagnostico de productividad del pozo a travs de disparos 171

CAPITULO VII.

CONSIDERACIONES EN LAS OPERACIONES DE DISPAROS

180

Pistolas transportados por tubera eductora (TCP). 180

Pistolas transportadas por tubera (Tubing Gun) 184

Pistolas transportadas por revestidor (Casing Gun). 185

Caoneo con guaya elctrica. 186

Otras consideraciones sobre disparo 189


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INTRODUCCIN

Los hidrocarburos se encuentran almacenado en los yacimientos, ubicados en el

subsuelo a grandes profundidades de la superficie terrestre y para poderlo extraer

se requiere de la aplicacin de conocimientos en el rea petrolera, que van desde

la exploracin, perforacin, completacin y produccin hasta el manejo y control

de los hidrocarburos, para finalmente llegar a la fase de comercializacin.

Disparar es la operacin que comunica las arenas productoras del yacimiento con

el hoyo del pozo cuando existe un revestidor y cementado. El propsito principal

del disparo es sobrepasar la zona de dao creada por los filtrados de los fluidos

de las operaciones de perforacin y cementacin y proveer una comunicacinefectiva entre el yacimiento y el pozo.

La eficiencia de flujo a travs de las perforaciones debe ser por lo menos

suficiente para tener la misma rea de flujo que un pozo a hueco abierto sin

ningn dao. Esto puede llegar a ser difcil ya que se debe disear el tipo decompletacin combinando parmetros como numero de tiros por pie, ngulos de


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dimensiones. Cuando se disparan pozos de petrleo y gas, el objetivo no es

precisamente el mismo.

Gran parte de los esfuerzos de la industria petrolera estn destinados a optimizar

los disparos y minimizar o eliminar el dao provocado por mismos ya que esto

contribuye a maximizar el recobre de los yacimientos de petrleo.

La tecnologa de disparo con desbalance o presin inversa ha evolucionado hasta

convertirse en el mtodo preferido para mitigar los daos sobre la permeabilidad

inducidas por los disparos.

La presente investigacin representa una recopilacin de conocimientos adquiridos

durante los aos de trabajo como ingeniero de productividad de pozos, donde se

trataran los siguientes puntos: El sistema de produccin de hidrocarburos,

generalidades de disparos en pozos, explosivos y cargas, tipos de pistolas,

mtodos de disparos, tcnicas de disparos, diseo y diagnostico de disparos y

finalmente las consideraciones en las operaciones de disparos.

Esperando que sea de buen uso a los interesados en este tema tan importante


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BIBLIOGRAFIA

Alejos, L (2006). Dao y Estimulacin de pozos. Manual. Universidad del Zulia

(LUZ). Maracaibo Venezuela.

Alejos, L. P, Moran y M, Gonzlez. (2012). Influencia de la cada de presin a nivel

de la completacin sobre el ndice de productividad de pozos productores de

Hidrocarburos. Trabajo de Investigacin. Universidad del Zulia (LUZ). Venezuela.

Alejos, L. (2012). Optimizacin de los sistemas de produccin de hidrocarburos.

Manual. Oilgas Productivity, S.A.

Brow, K. (1977). Inflow Performance (The technology of artificial lift methods).

Volumen I. Pennwell Boooks. Tulsa, Oklahoma 74112.

Economides, M. (1994). Petroleum Production Systems, Prentice Hall, Inc. USA.

Beggs, D (1991). Production Optimization Using nodal anlisis. Oil & Gas

Consultants International Inc. Tulsa.USA.

Hurtado, J (2008). Cmo formular objetivos de investigacin. Una compresin


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CAPITULO I

EL SISTEMA DE PRODUCCION DE HIDROCARBUROS

1.1- El Sistema de Produccin de Hidrocarburos

El proceso de produccin en un pozo de petrleo, comprende el recorrido de los

fluidos desde el radio externo de drenaje en el yacimiento (re) hasta el separador

de produccin en las estaciones de flujo. Este proceso consta de cuatrocomponentes claramente identificados: yacimiento, completacin, pozo y lnea de

flujo superficial.

Existe una presin de partida de los fluidos en dicho proceso que es la presin

esttica del yacimiento (Pws

), y una presin final o de entrega que es la presin del

separador en la estacin de flujo (Psep

). La perdida de energa en forma de presin

a travs de cada componente es funcin de: las caractersticas propias de cada

componentes, de las caractersticas de los fluidos producidos y especialmente del

caudal de flujo transportado, de tal manera que la capacidad de produccin del

sistema responde a un balance de energa donde la suma de las perdidas deenerga en forma de presin de cada componente es igual a la prdida total, es


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Diseo de Disparo en Pozos Productores de Hidrocarburos.

1.2- Dao de Formacin (S)

Se define dao de formacin (S) como cualquier restriccin al flujo de fluido en el

medio poroso, causado por la reduccin de la permeabilidad (K) en la vecindad

del pozo. Esta reduccin, puede ser causada por las diferentes fases de un pozo

desde su perforacin hasta su vida productiva:

Durante la perforacin (invasin filtrado y slidos del lodo)

-Durante la del pozo (invasin de fluidos)

-Durante el caoneo (invasin de filtrado y slidos)

-Durante las operaciones de estimulacin matricial (reactiva / no reactiva)

-Durante fracturamiento hidrulico

-Durante el proceso de produccin del pozo (vida productiva)


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Los mecanismos se definen como todo aquello que genera o activa un tipo dedao de formacin especfica. Los mecanismos de dao de formacin existentes

son:

Figura 3. Mecanismos de dao de formacin

Existen varios mtodos para evaluar la presencia de dao, entre los cuales

tenemos:

Pruebas de Restauracin de Presin ( Build-Up)

InteraccionesRoca-Fluido

InteraccionesFluido-Fluido

FenmenosInterfaciales

Inversin dela

Mojabilidad

Bloqueo porEmulsiones

Bloqueo porAgua

PrecipitadosInorgnicos

PrecipitadosOrgnicos

Migracin/Tapona-miento por finos

Migracin/Tapona-miento por arena

Mecnico Biolgico

Dao de Formacin

InteraccionesRoca-Fluido

InteraccionesFluido-Fluido

FenmenosInterfaciales

Inversin dela

Mojabilidad


Bloqueo porAgua


Bloqueo porAgua





Migracin/Tapona-miento por finos

Migracin/Tapona-miento por arena

Mecnico Biolgico

Dao de Formacin


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Mucho de los mtodos utilizados para la cuantificacin del dao (S) permitendeterminar un valor de dao total, razn por la cual se hace necesario determinar

si realmente existe dao de formacin en un intervalo productor de hidrocarburos.

La siguiente ecuacin se puede utilizar para tal fin

Ec. 1

Donde:

S: Dao Total. Calculado por algn mtodo (Build-Up)

Sd: Dao de Formacin. Removido con solventes, cidos o fracturas

S C+: Dao por Completacin Parcial

Sp: Dao por Caoneo Inadecuado

1.3. ndice de Productividad

Se define el ndice de Productividad (J) a la relacin existente entre la tasa de

S = Sd + SC+ + Sp +Seudo daos


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Comportamiento de permeabilidad relativa de los fluidos.

Una escala de valores de ndice de Productividad es:

Baja productividad J


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1.4 - Capacidad de afluencia en intervalos productores de petrleo.

a) Produccin de petrleo sub-saturado en yacimientos de petrleo.

Cuando el flujo de fluidos fluye a unas condiciones de presin y temperatura por

encima del punto de burbujeo, la expresin de la Ley de Darcy (1856) para flujoradial puede ser usada para describir dicho proceso.

(Ec. 3)

Donde A es el rea de drenaje de forma radial y esta dada por lo siguiente:

(Ec. 4)

q = K*A p r

q = K*A p r

A = 2* r* h


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(Ec. 5)

Resolviendo esta ecuacin:

(Ec. 6)

Donde t es tiempo de produccin y viene dado en horas. Nos permite obtener la

declinacin de produccin en funcin del tiempo.

Flujo continuo (p/t = 0):En un pozo perteneciente a un yacimiento donde el

rea de flujo es radial y distancia r se cumple:

2p + 1 p = ** Ct pr2 r r K t2p + 1 p = ** Ct pr2 r r K t

q = K* h (PiPwf) Log t + Log K - 3.23 -1

162.6* ** Ct* rw2q = K* h (PiPwf) Log t + Log K - 3.23 -1

162.6* ** Ct* rw2


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Van Everdingen y Hurst en 1949, introdujeron el concepto de efecto de Skin(dao), esto es anlogo a un coeficiente de pelcula de transferencia de calor.

Este efecto de Skin genera una cada de presin que viene dada por:

(Ec. 9)

Finalmente se tiene:

(Ec. 10)

Flujo semi-continuo: Es llamado flujo seudoestacionario. Casi todos los pozos

eventualmente se les pueden asignar este comportamiento. En esta condicin lapresin alrededor del hoyo no es constante con el tiempo pero su declinacin la

PS = q* S2

*K

*h

PS = q* S2

*K

*h

(PwsPwf) = 141.2 q** Ln re + SK* h rw

(PwsPwf) = 141.2 q** Ln re + SK* h rw


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La ecuacin de Darcy para una sola fase se puede utilizar pero esta debe serajustada por permeabilidad efectiva por la presencia de petrleo, tericamente se

pude expresar:

Fase fase de petrleo

(Ec. 12)

Donde: Ko = K*Kro

Vogel en 1968, introdujo una ecuacin que hoy lleva su nombre, basado ennumerosas simulaciones:

(Ec. 13)

qo = Ko* h (PwsPwf)

141.2o*o Ln re + Srw

qo = Ko* h (PwsPwf)

141.2o*o Ln re + Srw

qo = 10.2 Pwf - 0.8 Pwf 2

qomax Pws Pws

qo = 10.2 Pwf - 0.8 Pwf 2

qomax Pws Pws

qo = 10.2 Pwf - 0.8 Pwf 2

qomax Pws Pws

qo = 10.2 Pwf - 0.8 Pwf 2

qomax Pws Pws


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Cuando se conoce una prueba (Pwf y qo) por debajo del punto de burbujeo lasiguiente ecuacin puede ser utilizada para calcular el ndice de productividad:

EC. 18

1.5 - Capacidad de afluencia en intervalos productores de gas natural.

La siguiente ecuacin fue sugerida para obtener la produccin de gas donde se

observa que el caudal es aproximadamente proporcional al cuadrado de la presin

diferencial, como se observa:

Estado

Seudoestacionario

J = qo

(PwsPb) + Pb 1 - 0.2 Pwf - 0.8 Pwf 2

1.8 Pb Pb

J = qo

(PwsPb) + Pb 1 - 0.2 Pwf - 0.8 Pwf 2

1.8 Pb Pb

(Pws2Pwf2) = 1424 q**Z*T Ln 0.472 re + SK* h rw








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Donde 0.5 < n < 1.0

(Ec.20)

En un papel Log-Log se grafica q vs. Pws2Pwf2.

Figura. 5.

Una relacin ms exacta para flujo estabilizado fue propuesta por Aronofsky y

Jenkin (1954) que es:

(Ec.21)

q = C ( Pws2Pwf2) nq = C ( Pws2 2) nq = C ( Pws2Pwf2) nq = C ( Pws2 2) n

2

Pwf2)

ql

Log-Log

C

m = 1/n

2

Pwf2)

ql

Log-Log

C

(Pws

2

Pwf2)

ql

Log-Log

C

m = 1/n

2

Pwf2)

ql

Log-Log

C

(Pws

(Pws

q(MPCN/DIA) = K* h (Pws2Pwf2)

1424 *Z* T Ln rd + S + D qrw


1424 *Z* T Ln rd + S + D qrw


1424 *Z* T Ln rd + S + D qrw


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El termino Dq esta referido a efecto de turbulencia por dao y tiene valorsignificativo para altas tasas de gas en el medio poroso.

La ecuacin N 21 puede ser arreglada de la siguiente manera:

(Ec. 24)

La ecuacin 24 se puede escribir:

(Ec.25)

El coeficiente no Darcy (D) puede ser obtenido:

(Ec. 26)

(Pws2Pwf2) = 1424 *Z*T Ln 0.472 re + S q + 1424 *Z* T*D q2

K* h rw K * h


K* h rw K * h


K* h rw K * h


K* h rw K * h


K* h rw K * h


K* h rw K * h


K* h rw K * h

Pws2Pwf2 = aq + bq2Pws2 2 = aq + bq2Pws2Pwf2 = aq + bq2Pws2 2 = aq + bq2

D = 6* 10-5

*KS-0.1

* h* rw* h

2perf

D = 6* 10-5

*KS-0.1

* h* rw* h

2perf


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1.6 - Flujo multifsico en tubera

El estudio del flujo multifsico en tuberas permite estimar la presin requerida en

el fondo del pozo para transportar un determinado caudal de produccin hasta la

estacin de flujo en la superficie. El objetivo es determinar, mediante

correlaciones de flujo multifsico en tuberas (FMT), la habilidad que tiene un pozo

para extraer fluidos del yacimiento.

Durante el transporte de los fluidos desde el fondo del pozo hasta el separador en

la estacin de flujo existen prdidas de energa tanto en el pozo como en la lnea

de flujo en la superficie. Las fuentes de prdidas de energa provienen de los

efectos gravitacionales, friccin y cambios de energa cintica.

P en la lnea de flujo= Pl =n

ii

Z

PZ

1

.

P en el pozo = Pp =m

ii

Z

PZ

1

.

123

Psep


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El punto de partida de las diferentes correlaciones de FMT es la ecuacin generaldel gradiente de presin la cual puede escribirse de la siguiente manera:

Grad.total (lpc/pie) = )( Zgc2

V+

dgc2

Vfm+

gc

seng

144

1=

Z

P

.

.

.

.... 22

(EC.29)

gc

seng=)elevZ

P(

144

.. = gradiente de presin por gravedad (80-90%).

dg2

Vfm=)

Z

P(

cfricc. )(144

2

= gradiente de presin por friccin (5-20%).

Zg2

V=)

Z

P(

cacel. )(144

2

= gradiente de presin por cambio de energa cintica

aceleracin.

En la ecuacin de gradiente total de presin se tiene que:

= ngulo que forma la direccin de flujo con la horizontal,


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Correlaciones de flujo multifsico en tuberas

En los primero momentos de la industria petrolera el enfoque utilizado consideraba

los fluidos provenientes del yacimiento tales como una mezcla homognea a

todo lo largo del pozo. Este enfoque dio resultados satisfactorios en aquellos

momentos debidos, quizs, a las altas presiones y altas tasas de produccin de los

primeros grandes campos petrolferos.

Davis y Weidner fueron los primeros en desarrollar un trabajo de investigacin

de flujo Multifsico vertical en el ao de 1914, con dicho trabajo se demostr que

la rugosidad de la tubera era un factor de gran importancia que deba ser

considerado.

En el ao de 1954Gilbert elimino la necesidad de utilizar formulas matemticas

complejas constituyendo una serie de curvas de perfil de presin basadas en datos

de campo. Las curvas abarcaban tasas de produccin de hasta 600bn/d en 5

diferentes tamaos de tuberas para un amplio rango de relaciones gas-petrleo.

La aplicacin de estas curvas estaba limitada a tasas de produccin bajas y a


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electrnico que registraba las altas presiones en superficie. Este equipo fueinstalado en un pozo de alta productividad perteneciente al campo la Paz.

Tan pronto como la presin de los primeros grandes campos petrolferos comenz

a declinar y se descubrieron nuevos campos de menos tamao, los modelos que

consideraban una mezcla homognea de los fluidos a todo lo largo de la tubera

dejaron de tener validez.

A tasas de flujo bajas existen diferencias considerables entre las velocidades del

gas y del lquido presentndose as el fenmeno de deslizamiento. Adems, el gas

y l lquido ya no se comportan como una mezcla homognea, sino que por el

contrario se encuentran distribuidos en la tubera formando una velocidad deconfiguraciones geomtricas (patrones de flujo. Por tales motivos, se hizo latente

la necesidad de realizar investigaciones de laboratorio a gran escala a fin de

estudiar a fondo el mecanismo del flujo vertical de mezclas Gas-Lquido).

Algunas consideraciones tericas del flujo monofsico y multifsico en tuberas

deben ser tomadas en cuenta para el clculo del gradiente de presin:


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- Fraccin de lquido sin deslizamiento.

m

sL

gL

LL

v

v

qq

q

(EC.32)

Donde qgy qLson las tasas de flujo de gas y lquido en sitio, respectivamente. El hold up de gas sin

deslizamiento (no slip) es definido:

gL

g

Lg

qq

q1

(EC.33)

La diferencia entre el hold up de lquido y el hold up sin deslizamiento es una

medida del grado de deslizamiento entre las fases de gas y lquido.

- Densidad de lquidos.


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(EC.35)

owFF 1

(EC.36)

- Densidad Bifsica.

El clculo de la densidad bifsica requiere conocer el factor hold up de lquido, con

o sin deslizamiento.

1.- ggLLsHH

(EC.37)

2.- ggLLn

(EC.38)

2gg

2LL


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Las ltimas ecuaciones son presentada por algunos investigadores (Hagedorn &Brown, por ejemplo) para definir la densidad utilizada en las perdidas por friccin y

nmero de Reynolds.

- Velocidad.

Muchas de las correlaciones de flujo bifsico estn basadas en una variablellamada velocidad superficial. La velocidad superficial de una fase fluida esta

definida como la velocidad que esta fase exhibira si fluyera solo ella a travs de

toda la seccin transversal de la tubera.

La velocidad superficial del gasviene dada por: A

qv

g

sg

(EC.40)

La velocidad real del gas es calculada con: g

gsg

HAqv


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(EC.43)

En unidades de campo se tiene:

Para el lquido

t

wwoo

sL

A

BqBqV

86400

615,5

(EC.44)

Para el gas

t

gsoL

sg

A

BRqRGLqV

86400

(EC.45)

Donde las unidades son:


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86400 convierte das a segundos

La velocidad superficial bifsicaviene dada por:

sgsLm vvv (EC.46)

La velocidad de deslizamiento (slip) es definida como la diferencia entre las

velocidades reales del gas y del lquido.

L

sL

g

sg

LgsH

v

H

vvvv

(EC.47)

- Viscosidad.

La viscosidad del fluido es usada para calcular el nmero de Reynolds y otros


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La siguiente ecuacin ha sido usada para calcular una viscosidad bifsica.

ggLLm (sin deslizamiento)

(EC.49)

gL Hg

HLs (con deslizamiento)

(EC.50)

- Tensin Superficial.

Cuando la fase lquida contiene agua y petrleo se utiliza:

wwooLFF

(EC.51)

Donde:

: Tensin en la superficie de petrleo


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Parmetros operacionales, es decir, tasas de flujo de gas y lquido.Variables geomtricas incluyendo dimetro de la tubera y ngulo de

inclinacin.

Las propiedades fsicas de las dos fases, tales como; densidades,

viscosidades y tensiones superficiales del gas y del lquido.

La determinacin de los patrones de flujo es un problema central en el anlisis de

flujo bifsico. Realmente todas las variables de diseo de flujo son

frecuentemente dependientes del patrn de flujo existente. Las variables de diseo

son la cada de presin, el hold up de lquido, los coeficientes de transferencia de

calor y masa, etc.

En el pasado, existieron desacuerdos entre los investigadores de flujo bifsicos en

la definicin y clasificacin de los patrones de flujo. Algunos detallaron tantos

patrones de flujo como fueron posibles; mientras otros trataron de definir un

grupo con un mnimo de patrones de flujo.


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Flujo Burbuja (Bubble)

Flujo Tapn (Slug)

Rgimen de Transicin (Transition Flow)

Flujo Neblina (Mist Flow)

Figura.7. Patrones de flujo vertical

Los patrones de flujo en tubera horizontal son:


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Figura. 8

Flujo Intermitente (Flujo Tapn y Flujo de Burbuja Alargada).

Abreviado como I, el flujo intermitente es caracterizado por flujo alternado de

lquido y gas, plugs o slugs de lquido, los cuales llenan el rea transversal de la

tubera, son separados por bolsillos de gas, los cuales tienen una capa lquida

estratificada fluyendo en el fondo de la tubera. El mecanismo de flujo es el de un

rpido movimiento del tapn de lquido ignorando el lento movimiento de la

pelcula de lquido a la cabeza del tapn.

El lquido en el cuerpo del tapn podra ser aireado por pequeas burbujas lascuales son concentradas en el frente del tapn y al tope de la tubera El patrn


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Flujo Anular (A).

Flujo anular ocurre a muy altas tasas de flujo de gas. La fase gaseosa fluye en un

centro de alta velocidad, la cual podra contener gotas de lquido arrastradas. El

lquido fluye como una delgada pelcula alrededor de la pared de la tubera. La

pelcula al fondo es generalmente ms gruesa que al tope, dependiendo de las

magnitudes relativas de las tasas de flujo de gas y lquido. A las tasas de flujo ms

bajas, la mayora de lquido fluye al fondo de la tubera, mientras las ondas

inestables aireadas son barridas alrededor de la periferia de la tubera y moja

ocasionalmente la pared superior de la tubera. Este flujo ocurre en los lmites de

transicin entre los flujos Stratified Wavy, Slug y Anular.


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lquido, las dos fases estn movindose a la misma velocidad y el flujo esconsiderablemente homogneo.

Figura.11

Existen muchas correlaciones empricas generalizadas para predecir los gradientes

de presin. Dichas correlaciones se clasifican en:

Correlacione Tipo A, que consideran que no existe deslizamiento entre

las fases y no establecen patrones de flujo, entre ellas: Poettman & Carpenter,

Baxendell & Thomas y Fancher & Brown.

Correlaciones Tipo B, que consideran que existe deslizamiento entre lasfases pero no toman en cuenta los patrones de flujo dentro de sta categora la


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Figura. 12. Capacidad de produccin

Cuando se requiere controlar la tasa de produccin de un pozo se debe instalar un

reductor de produccin en la caja de choke que se encuentra en el cabezal del

pozo. La reduccin brusca del rea expuesta a flujo provocar una alta velocidad

Pwf de demanda

Tasa de

equilibrio

ql

Pwf

Pwf de oferta

Pws


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Minimizar la migracin de finos.

Minimizar la entrada de arena al pozo.

Proteger el equipo de superficie de la alta presin, erosin, turbulencia, etc.

Mantener flexibilidad en la produccin total del campo para acoplarla a la

demanda de petrleo impuesta por el mercado internacional.

En conjunto estas razones estn orientadas hacia una explotacin eficiente de los

yacimientos. Definitivamente estos dispositivos constituyen el medio ms efectivo

y econmico de controlar la produccin e incrementar el recobro final de los

yacimientos.Cuando se instala un reductor en la lnea de flujo superficial de un pozo la

restriccin al flujo provocar un aumento de la presin en el cabezal, Pwh, y con

ello un aumento de la presin fluyente en el fondo del pozo, Pwf, disminuyendo el

diferencial de presin a travs del rea de drenaje del yacimiento, en

consecuencia, la tasa de produccin del pozo ser menor que la obtenida cuandoproduca sin reductor. Mientras mas pequeo es el orificio del reductor menor


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presin en la lnea de flujo, Plf, sea menor del 70% de la presin aguas arriba,es decir, Plf/Pwh < 0.7, en esta relacin las presiones Plf y Pwh deben expresarse

en unidades absolutas de presin, lpca.

Figura. 13. Uso de reductor de flujo en tuberia

Flujo crtico Plf / Pwh 0,7

Si no se cumple esta condicin se dice que el flujo es subcrtico.

. Capacidad de produccin del pozo en flujo natural

Existen varias ecuaciones empricas que describe el comportamiento de la presin

de cabezal en funcin de la relacin gas-lquido (R), tamao del reductor, (S), y

la tasa de produccin q.

Pwh Pl q y R

S


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Donde

R es la relacin gas lquido en mpcn/bn.

q tasa de lquido en pcn/bn.

S dimetro del orificio del reductor, en 64 avos de pulg.

Pwh en lpca

Donde Pwh sale en lpcm, el resto de las variables posee las mismas unidades de la

ecuacin anterior. Esta ecuacin da resultados aceptables y ciertamente es lo

suficiente exacta para una primera seleccin del tamao del reductor requerido.

. Otras correlaciones . Existen otras correlaciones para estimar el

comportamiento de estranguladores bajo condiciones de flujo crtico y se basan en

la siguiente ecuacin general:

S

q)(RGLB=Pwh

A

C

(EC.53)


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curva de demanda de energa en el cabezal en los clculos de la capacidad deproduccin del pozo.

Figura. 14. Comportamiento del reductor de flujo

. Capacidad de produccin del pozo en flujo natural

Curva de comportamiento del pozo. El comportamiento del pozo en flujo natural

con reductores se refiere a cuantificar el impacto que el tamao del reductor tiene

sobre la tasa de de produccin del pozo. La representacin grfica de este

comportamiento permitir seleccionar el tamao de reductor requerido para una

d t i d t d d i i

Pwh

q, bpd

FlujoFlujo

Pse


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Figura. 16. Capacidad de produccin utilizando varios reductores de flujo

. Capacidad de produccin del pozo de LAG.

La capacidad de produccin del pozo en flujo natural disminuye a travs del

tiempo bien sea por que la energa del yacimiento disminuye sustancialmente y/odisminuye el ndice de productividad o por que la columna de fluido se hace cada

ql

Linea

abierta

S1S2

S3

Pwf

S1


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Figura. 17. Capacidad de produccin a diferentes relacin gas liquido

Para cada RGL del grfico anterior se puede obtener la tasa de inyeccin de gasrequerida para producir las tasas de produccin obtenidas en el balance anterior:

ql

RGLformac.

RGL1

RGL2

RGL3

Pwf

RGL1


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Figura. 18. Curva de rendimiento en LAGC

La curva de rendimiento A corresponde a un pozo que es capaz de producir con

flujo natural y sin restricciones en la lnea de flujo, mientras que la curva del pozo

ql

bpd

A

B

qiny, mpcnd


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La figura muestra el efecto de las RPM del motor-bomba sobre la produccin delpozo.

Figura. 19. Capacidad de produccin a diferentes RPM

ql

Demanda con

RPM1

Pwf

RPM1


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CAPITULO II

GENERALIDADES DE DISPARO DE POZOS

2.1.- Tipos y Evolucin del Disparo.

Los tipos de disparos mas utilizados en la industria son los siguientes:

Tipo Bala

Tipo Chorro

Tipo Hidrulico

Evolucin de las Tecnologas de Disparo.

Disparo Tipo Bala.

En 1926, un diseo de pistola tipo bala fue concebido y patentado. La patente fue

adquirida por los autores de Lane Wells Company (ahora Atlas Wireline Services) a

pesar del hecho de que el inventor no haba sido capaz de producir un modelo

operativo. El primer trabajo real exitoso perforado con pistola comenz en 1930, y

el 12 de Diciembre de 1932 fue perforado el primer revestidor con bala. El pozo

fue La Merced #17 en el campo Montebello de California Ochenta balas fueron


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La penetracin a travs del revestidor, cemento y formacin se logra con

proyectiles o balas de alta velocidad. El equipo permite comnmente la seleccinde disparar una bala cada vez, grupos de balas selectivamente, o de todas las

balas simultneamente segn las necesidades del operador. El tamao de la bala

puede variar desde 1/8 hasta 15/32 mientras que el arreglo de colocacin de las

mismas es variable.

Disparo Tipo Chorro.

Los disparos a chorro fueron utilizados en la industria petrolera poco despus de la

segunda guerra mundial y su origen proviene del arma militar llamada bazuca.

Estos reemplazaron a las pistolas a bala que por mucho tiempo fueron utilizados

en las operaciones de disparos. Su diseo esta constituido por cargas moldeadas

las cuales consisten en un forro metlico en forma cnica rodeado de una cierta

cantidad de explosivo de alto poder detonante, contenido dentro de una capsula

de aluminio. Aunque su construccin es sencilla, su operacin es altamente

compleja por su alta velocidad de reaccin debida principalmente al tipo de

explosivo.


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2.2.- La Tcnica de Disparo de Pozos.

Es el proceso en el cual se crean orificios en el revestidor mediante disparos que

pasan a travs de la capa del cemento y se extienden dentro de la formacin para

establecer una comunicacin efectiva entre la zona productora y el pozo.

Las tcnicas de perforar o disparar un revestidor tiene como objetivo principal

establecer una comunicacin entre dos sistemas: yacimiento y pozo. Esto da

origen al movimiento de los fluidos entre ambos sistemas, los cual permite: evaluar

la zona productora, mejorar la produccin e inyeccin y efectuar trabajos de

inyeccin de cemento a la formacin. Estas perforaciones deben ser limpias, de

tamao y profundidad uniformes y no deben daar el revestidor ni la adherencia

del cemento.


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El disparo es el nico modo de establecer tneles de conduccin que sirven de

enlace entre los yacimientos de petrleo y gas. Sin embargo, el disparo tambindaa la permeabilidad de la formacin alrededor de los tneles de los disparos.

Tanto el dao como los parmetros de los disparos como la penetracin de la

formacin, el tamao del orificio, el numero de disparos y el ngulo entre los

orificios, tienen un impacto significativo sobre la cada de presin en las cercanas

del pozo y, por lo tanto, sobre la produccin. . La optimizacin de estosparmetros y la disminucin del dao inducido constituyen aspectos importantes

del disparo.

2.3.- Parmetros del Disparo.

Densidad del Disparo: Se define como el nmero de cargas por unidad

de longitud. Las ms comunes son de 2 a 4 TPP. Sin embargo existen de 8

a 12 TPP.20.

Direccin del Tiro (Fase): Indica el ngulo entre cargas. As como la

carga puede ser disparada en una o varias direcciones de acuerdo al


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Rendimiento de la Perforacin: Es el rendimiento de la perforacin real

en relacin con la de una perforacin ideal realizada con el ncleoexperimental.

Detonador: Es el dispositivo que se emplea para encender o hacer estallar

un explosivo. Esta conectado elctricamente con la fuente generadora de la

superficie.

Cordn Detonante (Primacord): Es el conducto que trasmite la onda

detonante de un lugar a otro.

Iniciador o Fulminante: Es el encargado finalmente de encender elexplosivo base.

Carga Moldeada: Es la carga propiamente dicha y es la que realiza el

trabajo de poner en comunicacin la zona productora en el pozo.

Para lograr un trabajo efectivo de disparo al revestidor se requiere que el trayecto


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Figura 24. Geometra del disparo


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CAPITULO III

EXPLOSIVOS Y CARGA

3.1.- Evolucin Histrica de los Explosivos

El primer explosivo conocido fue la plvora, llamada tambin polvo negro.

Se empez a utilizar hacia el siglo XIII y fue el nico explosivo conocido

durante siglos. Los nitratos de celulosa y la nitroglicerina, ambos descubiertos

en 1846, fueron los primeros explosivos modernos. Desde entonces, nitratos,

compuestos de nitrgeno, fulminatos y azidas han sido los principales

compuestos explosivos utilizados por separado o mezclados con combustibles

y otros agentes. El trixido de xenn, que fue el primer xido explosivo, sedesarroll en 1962.

La plvora es una mezcla de pimienta (polvo negro = nitrato de potasio),

sulfuro y carbn de lea, fue desarrollado por primera vez hace unos mil aos

en la reas secas del Medio Oriente, India y China, donde la pimienta seencontraba en forma mineral.


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forma de anagrama en latn y era difcil de descifrar. Bacn lea rabe, y de

esta manera pudo haber obtenido su informacin de fuentes rabes.

Bacn sabia que la mezcla tena gran poder cuando se iniciaba en un estado

confinado. El describi la ignicin de la mezcla como la produccin de una luz

brillante y creadora de un ruido estruendoso. No hizo la mencin de la

posibilidad del uso de la plvora para crear nuevas armas. Sin embargo, las

armas de fuego estaban pronto por llegar.

Las armas de fuego han sido usadas desde el ao 1247 con el asedio de

Sevilla por Fernando III de Castilla y Len. Para 1303, los rabes haban

producido un arma que consista de un tubo de bamb reforzado con hierro y

usaba plvora para dispara flechas. En 1313, el monje alemn y alquimista,

Berthold Schwarz, hizo el primer can en Ghent y al ao siguiente, una de

estas armas fue embarcada hacia Inglaterra. Los primeros caones eran

arcaicos e inseguros adems de largos, pesados e ineficientes excepto a muy

cortas distancias y disparaban misiles tales como rocas y dardos de hierro.


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Puede ser producido mediante la adicin lenta de glicerina a una mezcla

concentrada de los cidos ntrico y sulfrico. La glicerina reacciona con el

acido ntrico para formar nitroglicerina y agua mientras que el acido sulfrico

acta como agente deshidratante que absorbe el agua. La nitroglicerina es

clasificada como un Ester de acido ntrico desde que es formado por la

reaccin entre un alcohol (glicerina) y el acido ntrico.

El inventor suizo Alfred B. Nbel combino la nitroglicerina con roca silcea

para formar la primera dinamita. El nombre es derivado de la palabra griega

dynamikus, que significa poder o fuerza. El plante su mezcla en 1867 y la

llamo polvo seguro de Nbel (Nobels Safety Powder). Varios y distintos tipos

de dinamita han sido desarrollados desde entonces.

El TNT (trinitrotolueno) fue descubierto posteriormente por el qumico alemn

J. Wilbraden en 1863. Este producto se obtiene al calentar Tolueno en una

mezcla de acido ntrico y sulfrico. El TNT fue usado por primera vez en la

guerra Ruso-Japonesa en 1905. Era costoso de manufacturar o producir

antes de la p ime a G e a M ndial c ando se desa oll n p oceso


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Despus de la I y durante la II Guerra Mundial, se desarroll un gran nmero

de explosivos altos totalmente eficaces. Entre los ms importantes se

encuentran la ciclonita y el tetranitrato de pentaeritrita. Muchos de estos se

han utilizado como cargas para perforar o caonear pozos petroleros.

La ciclonita, llamada tambin RDX, se utiliza en detonadores. Mezclada con

TNT y cera se utiliza en bombas. Existe una mezcla similar llamada torpex,

que contiene aluminio y tiene un efecto bajo el agua aproximadamente un

50% mayor que el del TNT. Para cargas de demolicin se utiliza una

composicin plstica que contiene ciclonita y un explosivo plstico.

El tetranitrato de pentaeritrita, llamado tambin PETN, tiene unas

caractersticas similares a las de la ciclonita, y se mezcla con TNT para formar

el explosivo pentolita. Tambin forma la parte central de las mechas

explosivas "primacord" utilizadas en las cargas detonadoras de demolicin y

en las cargas impulsadoras utilizadas en voladuras.

A pa ti de 1955 se int od je on dos tipos de e plosi os altos q e han


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3.2.- Aspectos Tcnicos de los Explosivos

Los explosivos son una combinacin de materiales que bajo ciertas

condiciones de temperatura y presin son capaces de generar un cambio de

estado violento de sus propiedades.

La eficiencia de las cargas utilizadas en las operaciones de disparo depende

de los explosivos, que son los suplidores de la energa para realizar una

penetracin efectiva en el revestidor, cemento y formacin. De este modo, el

desempeo de la carga esta directamente relacionado con la clase, forma,

masa, distribucin y velocidad de detonacin del explosivo principal.

Debido a su estrecha relacin energa/peso los explosivos son preferidos

sobre otras fuentes de energa. Los explosivos actan rpidamente, son

confiables y seguros, y pueden ser almacenados por largos periodos de

tiempo. Adems, son seguros de manejar y usar siempre y cuando se tomen

las precauciones necesarias.


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De acuerdo con su sensibilidad, los explosivos altos se pueden subdividir en

dos grupos. Explosivos primarios y secundarios, los primarios son muy

sensibles a estmulos externos como el calor, friccin, choque y corriente

elctrica. Estos explosivos son capaces de pasar de deflagracin a detonacin

en cortos periodos de tiempo, son normalmente usados para iniciar el

disparo. Ejemplos de explosivos primarios son el lead azide y lead styphnate

que son usados como detonantes.

El explosivo principal usado en las cargas para disparo es generalmente un

explosivo secundario que es relativamente insensible a la iniciacin, cuando

son iniciados por llama, estos en un estado confinado pueden deflagrar sin

detonacin. Para la detonacin, un explosivo secundario usualmente requiere

el choque provedo de un explosivo primario. PETN, RDX, HMX, HNS Y PYX

son ejemplos de explosivos secundarios.

El PETN es usado en el cordn detonante (primacord) mientras que los

estantes son sados en detonado es co dn detonante ca gas pa a


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Los explosivos utilizados en el disparo estn expuestos a las temperaturas de

fondo. Estos explosivos tienen un tiempo de vencimiento que depende de la

temperatura.

A continuacin se presentan algunos explosivos, sus aplicaciones y los

tiempos de vencimiento segn la temperatura.

.


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El tren de explosivo esta conformado por los componentes (detonante inicial,

cordn explosivo, carga explosiva, TNT), explosivos bajos, explosivos

primarios, explosivos secundarios.

En la siguiente figura se muestra un grfico donde se observa la

descomposicin trmica de los explosivos como funcin de la temperatura y

el tiempo.


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precisin y deben ser diseados y producidos cuidadosamente para asegurar

eficiencia en los resultados.

Las cargas son diseadas tomando en cuenta dos factores fundamentales del

objetivo del disparo como lo son: la penetracin y el tamao del orificio, para

lograr el mejor rendimiento en estos parmetros es necesario disear cargas

simtricas y una buena geometra para conseguir mejor eficiencia en la

velocidad y tamao del chorro. Este chorro de gran potencia consta de una

punta ms rpida y una cola ms lenta. La punta viaja a aproximadamente 7

km/seg (4.4 millas/seg.), mientras que la cola se mueve mas lentamente, a

menos de 1 km/seg (0.6 millas/seg.). Este gradiente de velocidad hace que el

chorro se alargue de manera que atraviese el revestidor, el cemento y la

formacin.

Los chorros actan como varillas de alta velocidad y con un alto poder de

expansin. En lugar de recurrir al estallido, la combustin, la perforacin o el

desgaste con abrasivos, la penetracin se logra mediante una presin de

impacto sumamente elevada; 3*106 lpc (20 Gpa) sobre el revestidor y 300 mil


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Figura 27. Fabricacin de cargas

Las cargas huecas para disparo se fundamentan en conseguir eficiencia en

los parmetros de penetracin y tamao del hueco, estas estn formadas porla carcasa (casco o housing), cavidad por donde pasa el cordn detonante y


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Figura 28. Partes de la carga

A continuacin describimos los componentes de la carga.

Carcasa de la carga.

Es en donde se alojan los dems componentes. Debe soportar altas

temperaturas, presiones y abrasiones y proteger del ambiente del pozo y

manejo mecnico a los explosivos durante las operaciones de completacin

del pozo Generalmente fabricada con zinc o aceros suaves


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Cubierta (liner).

La cubierta usualmente tiene forma cnica o parablica. La forma cnica esusada en cargas para obtener penetracin profunda, perforaciones largas, la

forma parablica es para producir perforaciones de dimetro grandes. Estn

usualmente hechas de cobre o una mezcla de cobre con otro metal.

Existen nuevos diseos de liners en lo que respecta a sus materiales y su

geometra que logran un mayor rendimiento en cuanto a la penetracin. Los

liners de las cargas Powerjet estn realizados con materiales pulverizados de

alta densidad que generan mxima longitud de descarga y mayores presiones

de impacto para maximizar la penetracin. Estas cubiertas o liner pueden ser

cnicas o parablicas. La siguiente figura muestra los dos tipos.


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Cantidad de explosivo.

La cantidad de explosivo apropiado es medido y colocado dentro de lacarcaza, posteriormente se nivela y se presiona con peso hasta alcanzar la

densidad requerida, luego se coloca en el tope del explosivo la cubierta de

partculas pulverizadas y se presiona hasta que la cubierta, explosivo y

carcaza formen una unidad. La forma de la cubierta y el interior del casco

determinan la distribucin del explosivo. El tipo de explosivo as como su

densidad determinan su velocidad de detonacin. La cantidad de explosivo

principal esta en el rango de 2 gramos en cargas preparadas para sistemas

de disparo a travs de tubera, a ms de 30 gramos para cargas preparadas

para orificios de tamao grande (big hole) para sistemas de disparo de

revestidores.


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Configuracin de la carga.

Existen tres configuraciones de cargas diferentes:

Figura 32. Configuracin de Carga

Configuracin A: Una masa slida de explosivos, la cual una vez detonada

ocurre una pequea impresin sobre un cilindro de acero, debido a las

presiones creadas.


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3.4.- Detonadores de la Carga.

La detonacin de una carga no se efecta directamente por medio de un

envo de corriente sino que es necesario montar un pequeo sistema de

encendido para llegar progresivamente a los puntos de temperatura y presin

que activan el proceso de ignicin. El detonador es un dispositivo compuesto

por un cuerpo de bronce donde va encerrado el sistema explosivo, a la salida

de los cables de conexin tiene un tapn de goma que impide la entrada de

lquido, en el extremo opuesto se conecta la mecha que al ser introducida

queda en contacto con el explosivo.

El sistema empleado para la detonacin consiste en los siguientes

dispositivos: Detonador, Cordn Detonante y Carga Moldeada.

El Detonador, es el dispositivo que se emplea para encender o hacer estallar

un explosivo, ste se conecta elctricamente con una fuente o generador en

la superficie. Est compuesta por un cuerpo de bronce, donde va encerrado

el sistema e plosi o a la salida de los cables de cone in tienen n tapn de


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- Deben llevarse en un contenedor separado del Primacord y dems

explosivos.- No se deben golpear bajo ninguna circunstancia.

- No se debe de tirar ni tratar de extraer los cables de conexin del

detonador esto puede causar su detonacin.

- Para medir su resistencia elctrica (lo cual debe hacer el ingeniero u

operador experimentado) solo se debe usar medidores aprobados, y el

detonador debe estar en el contenedor de seguridad.

- Usar lentes de seguridad al chequear los detonadores y armar el

can.

- No se deben quemar, explotan al contacto con el fuego.

- Para trabajar con el detonador, este debe introducir en el contenedor

de seguridad, que es una armazn de hierro que protege al trabajador en

caso de una explosin.

- Nunca llevar los detonadores en los bolsillos.

- Para trabajar con detonadores debe haber silencio de radio, y de

telfonos celulares. S prohbe el uso de controles remotos de alarmas de

a tom iles


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El dimetro interior de la cubierta es de 3.17 mm. El relleno lo constituye el

explosivo RDX, HMX, HNS, etc. El conjunto formado se le impermeabiliza pormedio de una envoltura exterior de plstico o caucho tratado. El cordn as

constituido explota a la velocidad de la detonacin del explosivo que la

constituye, un ejemplo seria en el caso del Primacord a partir de RDX, la

velocidad alcanzada alrededor de 28000 pies/seg.

Figura 33. Cordn detonante (Primacord)

Para el Manejo del cordn detonante se deben cumplir las siguientes Normas

de Seguridad:

- Se debe cortar solo con el Corta Primacord aprobado. Un mtodo

d d d d b


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Tipos de Detonadores.

Detonadores elctricos:

Los detonadores elctricos se usan en caones activados de manera elctrica

en aplicaciones de guaya fina. Esto representa un elemento adicional a la

seguridad dentro del sistema. Los tres componentes de los detonadoreselctricos son los de la seccin de ignicin, el espacio o vaco areo y la

seccin Booster.

La seccin de ignicin, se activa por corriente elctrica que pasa a travs de

las dos resistencias de seguridad, produciendo una especie de pequeos

filamentos por el calor generado, al mismo tiempo generando un pequeo

encendido de la carga; esto hace detonar la carga que pudiera ser cida de

plomo, el cual detona la seccin del Booster a travs del espacio areo. Lo

crtico de esta operacin son las dos resistencias del detonador a las

corrientes elctricas.

Di d Di P P d d Hid b


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Detonadores de percusin:

Son usados en los sistemas TCP (Tubing Conveyed Perforating), sondisparados mecnicamente por un percutor de impacto: caso de barras

lanzadas. Esta accin genera una fuerza que hace detonar la carga la cual a

su vez activa la seccin Booster, que ahora presenta un nuevo tipo de

sistema de iniciacin de penetracin de calor que reemplaza al detonador

elctrico que es usado en la perforacin con guaya fina.

En la actualidad el inicio del sistema con el explosivo incorporado, inici la

tecnologa de usar fuertes descargas elctricas de cortos perodos para

activar los diferentes explosivos.

Tipos de cargas.

Existen dos tipos de cargas explosivas que se diferencian segn su longitud

de penetracin, ellas son:

Ca gas de alta penet acin (DP)

Di d Di P P d t d Hid b


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anular entre el can y el revestidor es importante para el desempeo de las

cargas. Las velocidades del chorro oscilan entre los 13000 y 20000 pies/seg.

El diseo y detonacin de las cargas huecas consisten de un explosivo de alta

sensibilidad y pureza (primer) un casco un liner cnico y altamente explosivo

conectado con una cuerda de disparo que activa el detonador y el explosivo

principal. El liner colapsa y se forma un chorro de alta velocidad y de

partculas de metal fluidizado que es impulsado a lo largo del eje de la carga.

Este chorro de gran potencia consta de una punta ms rpida y una sola cola

ms lenta, la punta viaja aproximadamente 7 km/seg (4,4 millas/seg)

mientras que la cola se mueve ms lentamente a menos de 1 km/seg (0,6

millas/seg) este gradiente de velocidad hace que el chorro se alargue de

manera que atraviesa el revestimiento, el cemento y la formacin. Los

chorros de las cargas es accionada hasta que consume toda su energa al

alcanzar el extremo del tnel de disparo.

Di d Di P P d t d Hid b


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Figura 34 Secuencia del disparo


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CAPITULO IV

TIPOS DE PISTOLAS Y METODOS DE DISPAROS

4.1.- Tipos de Pistolas.

a)Pistola tipo bala (bullet perforating).

El mtodo consiste en el disparo de balas hacia el revestidor, atravesando el

cemento hasta llegar a la formacin. Las balas estn alojadas en un portador

tubular de acero. Dentro de esta seccin se encuentra el impulsor. El equipo

permite comnmente la seleccin de disparar a la vez, grupos de balas

sucesivamente o todas simultneamente, segn las necesidades del operador.

Las balas o proyectiles penetran al revestidor, cemento y formacin a alta

velocidad. El tamao de la bala puede variar desde1

/8 hasta

15

/32

, el arreglo de

la locacin de los mismos es variable. La velocidad de slido de la bala es

aproximadamente 3.300 pie/seg y el can de menor dimetro nominal disponible

d 33

/

Diseo de Disparo en Pozos Productores de Hidrocarburos


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b)Pistola tipo hydraulic (water-jet perforating).

Este tipo de pistola utiliza un chorro de agua de alta presin, algunas veces

acompaado de arena, para abrir agujeros a travs del revestidor, cemento y

formacin, con ayuda de una tubera con orificios direccionados. El chorro

presurizado deja tneles limpios con muy poco dao y la tubera es manejada de

una forma tan compleja que se pueden realizar inclusive canales y circunferenciasen el revestidor; sin embargo el sistema es muy lento, razn por la cual no se usa

regularmente.

c) Pistolas tipo chorro (jet perforating).

Es el tipo ms utilizado en la actualidad e involucra el uso de explosivos de alta

potencia y cargas moldeadas de cubierta metlica. Es una tcnica extremadamente

delicada en relacin con una secuencia necesaria de eventos, la cual comienza por

el encendido del detonador elctrico; este, a su vez, da inicio a una reaccin en

cadena del explosivo principal que hace que el material del forro de la carga fluya

por la alta presin, a tal grado que se dispersa a una velocidad de 20000 pies/seg


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Ventajas:

Protegen las cargas de los fluidos y presiones del pozo.

As como absorben la mayor parte de la energa de impacto y del gas de la

detonacin de la carga y de esta forma protege el revestidor y la cubierta

de cemento de algn dao posible.

Desventajas:

Son ms costosos que los otros tipos de pistolas.

Su rigidez limita la longitud de ensamblaje, especialmente en pistolas de

gran dimetro.

En pistolas pequeas se limita la cantidad de explosivos que puede ser

utilizada, debido al tamao de la carga. Por lo tanto, se reduce la

penetracin que se puede alcanzar con esta pistola.

Pistolas desechables:



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Figura 35. Pistolas no recuperables

Ventajas:

Son livianos y flexibles, generalmente tiene un radio de curvatura alrededorde 5 pies lo cual permite ser bajados a travs de la tubera de produccin



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Menor confiabilidad de disparo.

Los envases de aluminio no son impermeables al gas y son pocosresistentes al cido clorhdrico (HCL).

No son mecnicamente competentes como los caones recuperables.

Los rangos de presin y temperatura, que puedan soportar, son usualmente

menores a las pistolas recuperables.

Las cpsulas de aluminio estn propensas a desgastes excesivos si son

bajadas a altas velocidades a travs de la tubera de revestimiento o

produccin.

No quedan evidencias que indiquen si todas las cargas del can fueron

disparadas.

Limitados a pozos profundos.

Pistolas Semi-Desechables:

Estn equipados con un portacarga recuperable, guayas, cpsulas mejoradas, etc.,



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La cermica ofrece alta resistencia al desgaste, soportando altas presiones.

Adems son razonablemente rigurosas.

Son ms confiables para perforar tubera de revestimiento de gran

dimetro.

Desventajas:

Imprcticos para operaciones a travs de la tubera de produccin ya que

puede atascarse debido a las protuberancias y el subsecuente problema de

recuperacin.

El vidrio ha dado muestras de ser poco resistentes a las presiones.



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Pistolas para soportar altas temperaturas.

Pistolas con penetracin limitadas.

Pistolas de disparo radial.

Pistolas utilizadas en pozos fracturados.

Pistolas con orientacin controlada en forma radiactiva.

Pistolas con orientacin controlada en forma mecnica.

Pistolas para cortar tubera de produccin y de revestimiento.

4.2.- Mtodos de Disparos.

Pistolas bajadas a travs del revestidor (Casing gun).

Consiste en bajar una pistola de dimetro grande (3 1/8 , 3 5/8, 4, 5, entre

otros) a travs del revestidor utilizando una cabria o equipo de guaya, para

dispararla en una zona de produccin dependiendo de la temperatura y presin de

f d l t ti d i t l l t d 0 400F d 0



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escamas. Para lograr este objetivo se utilizan cargas de alta calidad de

penetracin, con lo cual se logran rangos de de perforacin mas all de la zona

daada

Figura 37. Casing Gun



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Ventajas:

El dimetro de la pistola es grande y solo depende del dimetro interno del

revestidor.

Capacidad de disparar intervalos hasta una longitud de 30 por corrida.

Menor tiempo consumido en la operacin.

Permite disparar selectivamente en un solo viaje.

Alta penetracin por tener pistolas y cargas grandes que disminuyen laholgura entre el dimetro externo del can y el interno del revestidor.

Las pistolas estn diseadas para obtener una penetracin de hasta 49 y

con densidad de disparo de 4 @ 27 TPP.

Desventajas:

Existencia de residuos en los tneles perforados.

Solo se recomienda en pozos desviados hasta 45.

Operacin de disparo solo puede realizarse con taladro en sitio y con el pozo

controlado. Riesgo de arremetida al dispara zonas nuevas por no existir tubera en el


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84/225


Figura 39. Tubing Gun



85/225

p

Ventajas:

Brinda seguridad durante las operaciones por tener tubera dentro del pozo.

No es necesario el uso de taladro.

El efecto de surgencia (en caso de bajobalance) limpia los tneles

disparados.

Capacidad de monitorear el comportamiento de produccin y las presionesde fondo durante la operacin.

Las pistolas son diseadas para obtener una penetracin de 32 con

densidad de disparo de 4 @ 6 TPP.

Desventajas:

El dimetro de la pistola depende del dimetro interno de la tubera de

produccin.

La cantidad de explosivo a utilizar se reduce debido al poco tamao de lapistola



86/225

p

El poder combinar una buena penetracin de la formacin, alta densidad, fase de

disparo y un diferencial de presin a favor de la formacin, se permite obtener una

relacin de productividad ptima aun despus de haberse taponado la mitad o las

dos terceras partes de los orificios disparados. Con este mtodo, la pistola se

transporta en el extremo inferior de la tubera reductora, conjuntamente con la

tubera se mete una empacadura, la cual debe ser asentada antes de iniciar la

operacin de caoneo.

La aplicacin de este mtodo de disparo es amplia, por ejemplo se puede utilizar

en los siguientes casos: control de arena o migracin de otras partculas

indeseables, mejorar la tasa de penetracin, reducir el tiempo de operacin, mayor

seguridad. El control de produccin de arena u otras partculas se hace mas

efectivo usando perforaciones compatibles con los agentes divergentes usados.

Cuanto mayor sea la pistola, mayor ser el dimetro mximo de las perforaciones

y la penetracin.

La mayor seguridad del pozo, cuando se emplea este mtodo de disparo se debe a

que cuando se baja la pistola adaptada a la tubera tambin se usa el equipo decontrol de presiones en el cabezal del pozo. Este equipo esta instalado todo el



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p

Figura 41. Pistola transportada por tubera



88/225

p

Figura 42. Efecto de T.C.P

Ventajas:

Brinda seguridad durante la operacin por tener tubera en el pozo, al igual

i l d l b l



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Mayor tiempo de ejecucin de la actividad.

Requiere de suficiente bolsillo para soltar la pistola al momento del disparo.

Muy costoso.


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CAPITULO V.

TECNICAS DE DISPARO.

La tcnica del disparo se refriere al ha permitido realizar otras formas del disparo

tales como extremo diferencial de presin al momento de realizar el disparo hacia

la formacin. Bsicamente existe dos maneras de realizar el disparo: Bajo-balance

y Sobre-balance, sin embargo la tecnologa sobre-balance.

5.1.- Disparo en Sobre-Balance.

Este sistema se empez a aplicar desde 1935, se denomina as cuando la presin

hidrosttica es mayor a la presin del yacimiento, no dejando migrar los fluidos al

pozo, permitindoles un estado esttico. Esta tcnica se utiliza en un 85% de los

pozos nuevos y reparados.

Luego de realizar varias operaciones en la dcada de los 40, bajo condiciones de

sobre-balance se observ que adems de introducir el sucio de las pistolas,

tambin se le introduce sucio del fluido a las perforaciones, poniendo en contacto

de esta manera, el fluido de completacin con el del yacimiento. Debido a lasd t j t b t i t l i i i d 1950 i d



91/225

Donde:

P = Diferencial de presin (lpca)P

H= Presin hidrosttica (lpca)

PF= Presin de la formacin (lpca)

Cuando la presin de la columna hidrosttica es mayor que la presin de

formacin, se obtiene un diferencial de presin positivo. Cuando se decide disparar

un pozo con esta condicin, usualmente se producen taponamientos de algunas de

las perforaciones.

Esto se debe a que el lodo es fundamentalmente un fluido de control y por lo tanto

causa obstruccin al flujo. Generalmente el dao causado por el fluido es

parcialmente irreversible. Aun cuando se realicen operaciones para reducir la

columna hidrosttica (suabeo), es prcticamente imposible obtener una limpieza

completa de las perforaciones.



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5.2.- Disparo en Bajo -Balance.

El sistema de disparo bajo balance, se empez a aplicar desde 1950, pero no fue

sino hasta la dcada de los 60, que obtuvo un gran reconocimiento. Este sistema

es aceptado como el mtodo ms eficiente para obtener disparos limpios. Los

criterios de bajo-balance han aumentado de forma substancial a lo largo de las

ltimas dcadas como resultado de cientos de pruebas de laboratorio.

Esta tcnica consiste en disparar cuando la presin de la columna hidrosttica a la

profundidad de la arena caoneada es menor que la presin de la formacin,

Obtenindose diferencial de presin negativo.

Cuando la presin de la columna hidrosttica a la profundidad de la arenacaoneada es menor que la presin de la formacin, se obtiene un diferencial

negativo. El disparo ptimo se obtiene con esta condicin y con fluidos libres de

slidos y limpios. Es muy importante tomar las precauciones de seguridad

necesarias, debido a que las altas presiones de la formacin se manifiestan muy

rpidamente en superficie, por lo que se debe controlar el pozo de manera segura.



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Figura 44. Efecto del disparo bajo balance.

El valor optimo del diferencial de presin al momento del disparo puede ser 200,

300 500 lpc, depende del yacimiento a disparar.

La siguiente figura muestra el resultado de un disparo realizado en balance y des-balance:



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5.3.- Disparo en Sobre-Balance Extremo.

El sobrebalance extremo consiste en realizar el disparo con presiones superiores ala presin de fractura de la formacin (Gradiente sobrebalance extremo =

Gradiente de fractura + 0.4 a 0.6 lpc/pie), creando de esta manera un canal de

flujo ms all de la zona de dao, hacia la zona de mayores esfuerzos de la

formacin.

El mtodo se basa en utilizar una columna de lquido directamente contra el

intervalo a disparar, hasta un determinado nivel y sobre este nivel colocar una

columna de gas para proveer la presin adicional requerida para lograr el

gradiente deseado. Se puede inclusive reducir la presin de superficie utilizando

nitrgeno.



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Figura 47 Disparo en sobre-balance extremo.



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Figura 48. Stimgun.

Stimtube.



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Figura 49. Stimtube.

Perfstim.

Usa la condicin de sobre balance extremo para simultneamente perforar y

estimular un pozo. En el proceso perfstim se crea una condicin de extremo sobrebalance con gradientes de presin de al menos 1,4 lpc/pie. Cuando los disparos de

perforacin actan, la presin ejerce un forzamiento de un fluido especial dentro

de la formacin a velocidades que exceden los 3000 pies/seg., y a tasas que

pueden exceder los 140 bls/min. El dao de la zona compactada se remueve y se

crean pequeas fracturas mejorando la produccin inicial y los resultados det t i t



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Powr/Perf.

El proceso powr/perf combina los beneficios inherentes de la perforacin sobrebalance con la ventaja de limpiar mecnicamente las perforaciones y mejorar la

conductividad de las fracturas creadas en formaciones de alta conductividad y

bajas presiones. La herramienta powr/perf esta especialmente diseada para

eliminar la necesidad de utilizar un polmero altamente viscoso y potencialmente

daino para transportar el agente limpiante. Se utiliza bauxita en virtud de que esextremadamente abrasiva y resiste la compactacin a las velocidades envueltas en

la perforacin sobre balance.



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perforaciones.

Posteriormente se bombea un catalizador que convierte la resina en un plstico

que consolida la arena y retiene la permeabilidad necesaria para la produccin.

Figura 52. Perfcon

Sistema Predator XP



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de alto rendimiento detonan a travs de la zona invadida por el lodo a mxima

profundidad, incrementando la conductividad al pozo.

Aplicaciones:

- Mxima penetracin para superar el dao en las cercanas del pozo.

- La penetracin, la densidad de disparo y la fase de orientacin establecen la

conectividad con fracturas naturales.

- Usado en sistemas de disparo con guaya, transportado por tubera y

transportado con tubera continua.

- Compatible con sistemas como el Stimgun, el sistema orientado para disparos

horizontales (HOPS por sus siglas en ingles) como con otros sistemas de disparos

especializados.



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Tabla N 4 Sistema Predator XP

Sistema HOPS para Disparos Horizontales.

El disparo orientado en pozos altamente desviados con respecto al plano de

fractura puede minimizar el tratamiento de presiones reduciendo la tortuosidad. Elsistema HOPS ha sido usado para proveer precisin y fiabilidad en la orientacin

de los disparos .El sistema de disparo de orientacin horizontal (HOPS por sus

siglas en ingles) es usado para disparar confiablemente grandes intervalos en

pozos altamente desviados y horizontales donde la precisin en la orientacin del

disparo es crtica.



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como numerosas pruebas de campo, aun en pozos que tienen caminos tortuosos a

travs del intervalo disparado.

Datos Importantes:

- Usado en aplicaciones como el disparo para prevenir la produccin de arena as

como el disparo lejos del contacto de agua.

- 0rientacin precisa y verificable en pozos que tienen una tortuosidad hasta

10/30 metros hechas en el intervalo perforado.

- Un reciente trabajo en el mar del norte usando SDIDs verific que la orientacin

estaba dentro de los 7,5 como estaba diseado.

- Un record mundial de un intervalo disparado de 2246 metros en una sola corrida,

usando 188 conectores de pistola giratorios con 100% de xito.



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Figura 55. Algunas patentes de disparo del sistema HOPS

La siguiente tabla muestra algunas especificaciones del sistema HOPS:


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CAPITULO VI.

DISEO Y DIAGNOSTICO DE DISPATROS.

El diseo consiste en lograr el mejor compromiso de aporte de fluidos del rea

drenada hacia el fondo del hoyo al disparar el revestidor, el cemento y la

formacin productora de petrleo, tomando en cuenta los parmetros que afectan

la eficiencia del disparo, en equilibrio con el medio ambiente y la rentabilidad

econmica.



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debe ser el radio de invasin mas seis a siete pulgada. La siguiente figura muestra

un ejemplo de penetracin del disparo.

Figura 57. Penetracin del disparo en la formacin productora.

La efectividad del disparo depende fundamentalmente de los siguientes factores:

- Tipo de equipos utilizados en el proceso de disparo.

- Cantidad y tipo de carga de la pistola.

- Tcnicas usadas en la completacin del pozo



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La implementacin incorrecta del diseo de disparos, al igual que un diseo

inadecuado, se traduce en una disminucin de la rentabilidad econmica en la

explotacin del pozo.

Los esfuerzos de compresin afectan la penetracin del disparo y esto a su vez

influye en la productividad del hoyo. La siguiente figura muestra varios tipos de

disparos en funcin de los esfuerzos de compresin.



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1. Penetrar a travs de la tubera de revestimiento, del cemento y de la zona

daada, hasta alcanzar la formacin virgen.

2. Crear la mayor cantidad de orificios abiertos al flujo, para la evaluacin de

los intervalos productores.

3. Permitir orificios limpios para lograr una buena oferta de hidrocarburos o

una buena inyeccin de agua, gas, grava o cemento.

4. Crear flujo radial por efectos de simetra en la fase de disparos.

5. Lograr la tasa ptima de produccin y un mayor recobro de hidrocarburos

del yacimiento evitando reparaciones prematuras.

6.1.- Parmetros a considerar en el diseo de disparo.

Densidad de disparo.

Se define como el nmero de cargas por unidad de longitud. Las ms comunes son

de 2 a 4 tiros por pie (TPP) aunque pueden llegar a 12 TPP. Este efecto determina

la capacidad de produccin de un pozo tal como se muestra en la figura 56.

Direccin del disparo



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Figura 59. Angulo de fases comnmente utilizados, vista tranversal

Si combinamos una densidad de disparos con un ngulo de fase se observa losiguiente:



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Penetracin del disparo.

Es la longitud de la perforacin realizada por una carga dada. Usualmente se midesiguiendo el mtodo de API (RP19B Standard Procedure for Evaluation WELL

perforators). La siguiente figura muestra el efecto de la penetracin sobre la

productividad del pozo en la zona daada.



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Figura 63. Efecto de traspasar la zona daada sobre la formacin

Dimetro de entrada de la perforacin.

Representa el dimetro del agujero que se crea en el revestidor durante el proceso

de disparo. A mayor dimetro de la perforacin mayor ser el rea por donde el

flujo de fluidos puede pasar desde la cara de la formacin hasta el fondo del hoyo.

Los dimetro de orificio se clasifican en (Normales), 0.5 para (Moderados), 1



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Relacin de productividad.

Indica la razn entre la produccin efectiva de un intervalo perforado y la

produccin terica que se estima en ese intervalo a hueco abierto.

Relacin de productividad= Tasa de fluido con revestidor Tasa de fluido sin revestidor

Ec. 57



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6.2.- Longitud del disparo y el dimetro de la perforacin.

Una buena longitud de disparos con un dimetro acorde a lo requerido garantizauna buena productividad del pozo.

Se puede observar que la configuracin de la carga es de importancia

fundamental, incluyendo su ubicacin relativa dentro del pozo. La siguiente figura

muestra un grfico de la penetracin en funcin de la carga de algunos explosivos.



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Figura 67. Penetracin y dimetro de la perforacin en el revestidor en funcin del dimetro de la

pistola.

La separacin existente entre la pared interior del revestidor y la pistola , afecta el

grado de penetracin de la perforacin. La siguiente figura muestra la penetracin

interior y el dimetro de entrada en funcin de la separacin. Se puede observar

que a medida que la separacin aumenta, disminuye la penetracin.



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6.3.- Factores que afectan la eficiencia del disparo.

Existen varios factores que afectan la eficiencia del disparo:

- Atribuidos al proceso de disparo

- Atribuidos al yacimiento

- Parmetros atribuidos al proceso y diseo de diparos.

- Configuracin de la carga

- Dimetro de la pistola.

- Separacin entre la pistola y la zona disparada.

- Tipo de material del revestidor

- Lavado de las perforaciones

- Densidad y distribucin radial de los disparos ( Angulo de fase)

- Longitud de la penetracin en la formacin productora

- El dimetro de los agujeros

Configuracin de la carga: La distribucin del explosivo y de densidad determina

l l id d d d t i t f t h l d d l


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tipo de tubera que se est usando (J-55, N-80, P-110), a medida que sta

aumente se le dificulta al disparo entrar a la zona productora. Algunos casos han

reportado problemas con el espesor del revestidor, disminuyendo el dimetro de

penetracin.

Figura 72. Tipo de Revestidores.

Lavado de las perforaciones: Al penetrar el chorro a la formacin se produce



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Densidad y distribucin radial de los disparos (Angulo de fase): Es necesario

establecer una combinacin adecuada entre la penetracin y el dimetro de

entrada de la perforacin. Evidentemente, las primeras pulgadas de penetracin

son las que poseen un mayor efecto en la productividad, adems la influencia de la

cantidad de tiros por pie de longitud disparada tambin es notable.

Por ejemplo, una densidad de 4 TPP y de apenas 2 pulg., de penetracin ofrece

una relacin de productividad sustancialmente mayor que cuando la densidad esde 1 TPP con una penetracin de 12 pulg. En la figura 73 muestra la relacin de

productividad en funcin de la penetracin para diferentes densidades de disparo.



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A continuacin se muestran algunas combinaciones posibles de la densidad y la

distribucin radial de los disparos.

Figura 74. Combinacin 4SPF 90



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Longitud de la penetracin en la formacin productora: Las perforaciones deben

extenderse algunas pulgadas dentro de la formacin, preferiblemente ms all de

la zona que se daa a consecuencia de la invasin de los fluidos de perforacin y

completacin.

Figura 75. Penetracin ms all de la zona daada

El dimetro de los agujeros : El caudal ms alto es obtenido con el mayor dimetro

de entrada de disparo. Para empaques con grava se requieren dimetros de



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-Parmetros atribuidos al yacimiento.

1. Resistencia de la formacin

2. Temperatura

Resistencia de la formacin: Es un factor importante que influye en la

penetrabilidad del disparo. Cuando se presentan formaciones con alta resistencia,

se disminuye la penetracin, que cuando se est disparando formaciones de baja

resistencia. Sin embargo, con la perforacin a chorro de rocas de alta resistencia,

se obtiene aproximadamente, el doble de la penetracin que se logra usando

pistolas de bala.



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Temperatura: Esta afecta la naturaleza de la carga. La mayora de las pistolas usan

explosivos a base de ciclorita, los cuales se pueden usar hasta una temperatura de

340 F. Para pozos que exceden esta temperatura, es necesario usar un equipo de

disparo especial.

Temperatura alta:el efecto negativo de un ambiente de alta temperatura en

un proceso de disparo afecta debido a que se pueden presentar explosiones

espontneas. Por otra parte , las pistolas de alta temperatura, por lo general,producen una penetracin mayor que los convencionales.

Temperatura baja: cuando se opera una pistola de baja temperatura,

cercana a su lmite mximo de temperatura, es necesario circular el pozo con

fluidos de baja temperatura para disminuir la temperatura en el fondo del pozo. En

algunos casos existe la interrogante de que si se puede exceder el lmite de

temperatura de la pistola, antes de que se produzca su disparo, para esos casos se

deben usar detonantes de altas temperaturas, aun si la pistola posee cargas de

baja temperatura.

6.4.- Cada de presin a travs de las perforaciones o agujeros.



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Figura 78.Sistema de produccin y cada de presin a travs de la completacin

El efecto de la cada de presin a travs de los disparos realizados, se vereflejado en la curva de oferta la cual representa los lugares geomtricos de las



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Figura 79.Sistema disparo a travs de un revestidor cementado

Si giramos la figura 79 en 90, queda de la siguiente manera:



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La permeabilidad de la zona triturada o compactada es:

a) El 10% de la permeabilidad de la formacin, si es perforada en condicin de

sobre-balance.

b)

diseño de disparos.pdf

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