Download - Control de Pozos en Reparacion
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Gerencia de Estrategias de Ingeniera y Diseo
EXPLORACION Y PRODUCCION
Subgerencia de Ingeniera de Terminacin y Mantenimiento de Pozos
Control de pozos para intervenciones
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ContenidoContenido
Objetivo.
Definiciones.
Diagrama de flujo para el control del pozo.
Diseo de control de pozos .
Ejemplo de aplicacin.
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Establecer la secuencia de actividades de diseEstablecer la secuencia de actividades de diseo para o para el control de pozos en intervenciones de terminaciel control de pozos en intervenciones de terminacin n y mantenimiento que satisfaga los requerimientos y mantenimiento que satisfaga los requerimientos ttcnicos de PEP al menor costo.cnicos de PEP al menor costo.
ObjetivoObjetivo
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Definiciones Definiciones
Presin de formacin.- Es la presin de los fluidos contenidos dentro de los espacios porosos de una roca.
Presin de fractura.- Es la presin a la cual se presenta una falla mecnica de una formacin.
Densidad de control.- Es la presin hidrosttica ejercida por la columna de lodo que se requiere para equilibrar la presin de formacin.
Densidad de trabajo.- Es la densidad de control mas el margen de seguridad (0.025 a 0.03 gr./cc) se recomienda usar 0.025 gr./cc.
Gasto reducido.- Es usualmente la mitad del gasto normal y se utiliza tanto por razones de seguridad como operativas durante el control.
Presin reducida.- Es la presin de bombeo superficial medida correspondiente al gasto reducido
Presin de admisin .- Es la presin con la cual el fluido del pozo inicia a entrar a los espacios porosos.
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Diagrama de flujo de control Diagrama de flujo de control INICIO
Presin de yacimiento, Temperatura de fondo
Densidadde control
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Calcular volmenestotales
D
Controlar pozo en Directo
Manteniendo P.fondo
constante
Si
No
B
Circular hastaHomogeneizar
columnas
Pozo controlado?
Instalar vlvula H
Instalar preventores
Fin
Diagrama de flujo de control Diagrama de flujo de control
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DiseDiseo de control de pozoso de control de pozos
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Densidad de control Densidad de control
El concepto fundamental en una operacin de control de pozos es el de establecer y mantener una presin hidrulica constante mayor que la presin de formacin, frente al intervalo productor, vigilando no alcanzar la presin de fractura o de admisin .fc
DP f
fc *422.1=
Con los datos de presin de formacin calcular la densidad del fluido de control en gr/cc
D.- es la profundidad del intervalo productivo, mPf.- es la presin de formacin, psi
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Prueba de admisiPrueba de admisin n
En el caso de no conocer la presin de formacin, podemos realizar una prueba de admisin al intervalo abierto con un fluido de densidad conocida (agua), el cual permite definir el rango de densidad de control antes de que el fluido se pierda.fc
Volumen Volumen
PresiPresin n
PresiPresin admisin admisin n
Q1,Pa1Q1,Pa1
PresiPresin fractura n fractura
Q2,Pa2Q2,Pa2Q3,Pa3Q3,Pa3
PciPci
PfPf
PresiPresin mn mxima xima
-
fc
Volumen Volumen
PresiPresin n
PresiPresin admisin admisin n
Q1,Pa1Q1,Pa1
PresiPresin fractura n fractura
Q2,Pa2Q2,Pa2Q3,Pa3Q3,Pa3
PciPci
PfPf
PresiPresin mn mxima xima
PyPy
PadmPadm
PhPh
DPfPh
fc10*)( +=
DDDD
DPadmPh
fc10*)(max +=
Prueba de admisiPrueba de admisin n
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PyPy
PsPs
PhPh GoGo
GFGFGpGp GfcGfc
PPrrooffuunnddiiddaadd
Gradiente presiGradiente presinn
DDapap
DDDD
Prueba de admisiPrueba de admisin n
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Densidad de trabajoDensidad de trabajo
Clculo de la densidad de trabajo. La ubicacin del puerto de circulacin el cual puede ser una mecanismo que forme parte del aparejo de produccin o bien generado mecnicamente por medio de un tubing puncher o en casos excepcionales por roturas en el aparejo de produccin o desprendimiento del mismo, es la referencia de profundidad, para calcular la densidad de control y los volmenes de fluidos que se utilizaran durante el control .
025.0*422.1
+=c
ft D
P
0.025= es el margen de seguridad, gr./ccDc= Profundidad circulacin,m
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Volumen de trabajoVolumen de trabajoClculo de los volmenes de trabajo. Los volmenes de trabajo dependen de la configuracin de tuberas de revestimiento y de produccin.
Espacio anular:
)(5067.0 22 tpntrnnan dediLV =Tubera de produccin
tpnntpn diLV25067.0 =
tpnntpn diLV25067.0 =
Volumen del aparejo a los disparos
25067.0)( ITRPaDTR dDDV =
-
GastoGasto
Clculo del gasto de trabajo
EfepmLdq vc = 2010206.0Para bomba Triplex:
Lv= longitud del vstago, pg
dc= dimetro de la camisa, pg
epm= emboladas por minuto
Ef= eficiencia de la bomba, adimensional
Caracterizacin de fluidos Esfuerzo de corte
Velocidad de corte
1.- Newtoniano2.- Plstico de Bingham,3.- Ley de potencias 4.- Pseudo plsticos
1
2
3
4
-
CaCadas de presidas de presin n Clculo las cadas de presin
A.- Fluidos Newtonianos
Calcular viscosidad
300 ==
Calcular las velocidades de flujo en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular para cada seccin de tubera:
Interior de la tubera de produccin
2*448.2 tptp di
qv =
-
Calcular el nmero de Reynolds para el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y el espacio anular para cada seccin de tubera:
interior de la tubera de produccin.
)(*448.2 22 trtpea dide
qv =
ttptp vdiN ***7744Re =
Espacio anular
teatptr vdediN **)(*6317Re =
CaCadas de presidas de presin n
-
Si NRe 3100 Tendremos flujo turbulento
Si 2100
-
Calcular la rugosidad relativa en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular para cada seccin de tubera:
2_ *457**
tp
tptpf di
LvP
=
Interior de TP
Espacio anular
2_ )(*3280**
tptr
eatrf dedi
LvP =
Para flujo Turbulento
CaCadas de presidas de presin n
-
Determinar el factor de friccin en el Diagrama de Moody para el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin, as como para el espacio anular.Entrando al diagrama de Moody con los datos del nmero de Reynolds y de la rugosidad relativa ( ), trazar una lnea paralela al eje (X) para obtener el valor del factor de friccin de Moody (f)
Interior de TP
Espacio anular
tpdi =1
)(2 trtp dide =
CaCadas de presidas de presin n
-
CaCadas de presidas de presin n
-
Calcular las cadas de presin por friccin en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y el espacio anular:
Interior de TP
tp
tpt
diLvf
tpfP***059.1
_
2=
Espacio anular
)(***295.1
_
2
tptr
eat
dediLvf
trfP =
CaCadas de presidas de presin n
-
Determinacin de las cadas de presin por friccin de la tubera produccin y del espacio anular para fluidos no Newtonianos, en este procedimiento solo se considera los clculos para determinar las cadas de presin cuando se tiene flujo laminar y turbulento.
Interior de TP
Espacio anular
B.- Fluidos No- Newtonianos (Ley de Potencias)
nCalcular el ndice de comportamiento de flujo (n) y el ndice de consistencia (k)
=300
600log*32.3 n
nK 511510 300=
CaCadas de presidas de presin n
-
Interior de TP
Espacio anular
Calcular el nmero de Reynolds generalizado para el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y para el espacio anular:
Calcular la velocidad en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular con la ecuaciones anteriores
n
n
diK
vN tp
ntpt )( 13
*0416.0*
)(**742203 2
Re +=
n
n
dideK
vN trtpn
eat )(12
)(*0208.0*
)(**907970 2Re +
=
Calcular el nmero de Reynolds crtico, para flujo laminar y flujo turbulento:
CaCadas de presidas de presin n
-
nN Cl *)1370(3470Re = 2Re__1Re NoN
TransicinFlujo _
arLaFlujo min_
2Re__1Re NoN nN Ct *)1370(4270Re =CtNNoNClN Re2Re__1ReRe
TurbulentoFlujo _
Si se tiene flujo laminar, calcular las cadas de presin por friccin en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular:Interior de TP
Ldi
nvK
tpfP n
tp
nntp
*)(*902,43
0416.0
13**
_ 1)(
+
+=
Espacio anular
Ldide
nvK
TRfP n
trtp
nnea
*)(*902,43
0208.0
12**
_ 1)(
+
+=
CaCadas de presidas de presin n
-
Si se tiene flujo turbulento, determinar el factor de friccin con la correlacin de Dodge y Metzner.
CaCadas de presidas de presin n
-
Calcular las cadas de presin por friccin en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y el espacio anular
Interior de TP
Espacio anular
Ldi
vftpfP
tp
tpt2***059.1
_=
Ldide
vfTRfP
tptr
eat
)(***295.1
_
2
=
CaCadas de presidas de presin n
-
Calcular el nmero de Hedstrom para cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular.
Calcular la velocidad en el interior de la tubera de produccin y en el espacio anular con las ecuaciones anteriores.
Calcular la viscosidad plstica.
Interior de TP
C.- Fluidos No- Newtonianos (Plstico de Bingham)
300600 =p
Espacio anular
2
2***043,309
p
tpytHe
diN
=
2
2)(***751,205
p
tptrytHe
dediN
=
CaCadas de presidas de presin n
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Determine el Numero de Reynolds crtico en la grafica con el nmero de Hedstrom para cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular.
CaCadas de presidas de presin n
-
Calcular el nmero de Reynolds para cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular
Interior de TP
Espacio anular
p
tpttp divN ***7744
Re =
)(***6317
Retptrtea dedivN
=
NRe < NRec Tendremos flujo laminar
NRe>NRec Tendremos flujo turbulento
Si se tiene flujo laminar, calcular las cadas de presin por friccin en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular:
CaCadas de presidas de presin n
-
Interior de TP
Espacio anular
Si tenemos flujo turbulento en el interior de la tubera de produccin y en el espacio anular, calcular la rugosidad relativa en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y en el espacio anular para cada seccin de tubera:
Ldidi
vPtp
Y
tp
tpptpf *)*69*457
*(
2_ +=
Ldedidedi
vP
tptr
Y
tptr
eapTRf *))(*61)(*305
*(
2_ +=
tpdi =1
)(2 tptr dedi =
Interior de TP
Espacio anular Para acero comercial = 0.000013 pg
CaCadas de presidas de presin n
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Determinar el factor de friccin en el Diagrama de Moody para el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin, as como para el espacio anular, entrando al diagrama de Moody con los datos del nmero de Reynolds y de la rugosidad relativa, trazar una lnea paralela al eje (X) para obtener el valor del factor de friccin de Moody.
Calcular las cadas de presin por friccin en el interior de cada una de las secciones de la tubera de produccin y el espacio anular
Interior de TP
Espacio anular
Ldi
vftpfP
tp
tpt **705
***059.1_
2=
Ldide
vftrfP
tptr
eat *)(
**295.1 2
=
CaCadas de presidas de presin n
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Calcular las cadas de presin por friccin en el equipo
Calcular las cadas de presin en el orificio de circulacin.
86.1)100
(***3454.8 qCP tfcs =
EQUIPO SUPERFICIAL
C
I 1.00
II 0.36
III 0.22
IV 0.15
2
2
_ *1303*
t
toriff A
qP =
rP
Calcular la presin de circulacin reducida en psi. Corresponde a las prdidas de presin por friccin en todo el sistema de circulacin:
oriffftrftpfcsr PPPPP _ +++=
PresiPresin reducida n reducida
-
Calcular la presin de circulacin de control, en psi.
Calcular la presin inicial de circulacin, Pic en psi.Es la suma de presin de circulacin reducida y la presin registrada en la TP
antes de iniciar el control, Pstp en psi.
La mxima presin de circulacin se observar al inicio del control, y esta es causada nicamente por las prdidas de presin en el sistema. La presin final de circulacin, en un proceso donde la densidad de control se mantiene constante, es la presin de circulacin cuando el fluido de control alcanza la vlvula o puerto de circulacin en el extremo de la TP. La presin final de circulacin puede estimarse con la siguiente ecuacin
rtpac PPPP +=
Pa.- Es la presin hidrosttica en el espacio anular, psiPtp.- Es la presin hidrosttica en la TP, psiPr.- Es la Presin reducida, psi
tpsricPPP +=
PresiPresin inicial de circulacin inicial de circulacin n
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Cedula de bombeo
=i
trfc PP
*
i es la densidad del fluido contenido originalmente en el pozo, gr/cct es la densidad de control , gr/cc
CEDULA DE BOMBEO
3500
4000
4500
5000
5500
0 50 100 150 200 250 300 350
VOLUMEN (BLS)
P
R
E
S
I
O
N
(
p
s
i
)
PresiPresin final de circulacin final de circulacin n
-
Ejemplo de aplicaciEjemplo de aplicacin n
-
Ejemplo Ejemplo Ejemplo: Datos
Datos
fc
DDDD
PyPy = 8520 psi= 8520 psi BL= 5496mBL= 5496mD = 5600mD = 5600m PI= 5700mPI= 5700mDcDc= 4895m ; = 4895m ; AtAt =1.77 pg2=1.77 pg2 Empacador a 5000mEmpacador a 5000mPsPs= 2000 psi= 2000 psiBomba Bomba TriplexTriplex Q= 50 Q= 50 epmepmLvLv= 12 = 12 pgpgD=5.5 D=5.5 pgpgEfEf= 85%= 85%diTRdiTR 77= 6.004 = 6.004 pgpgdiTRdiTR 55= 4.276 = 4.276 pgpgTuberTubera de produccia de produccin 3 n 3 1226m 3 1226m 3 TRC 95 12.7# TRC 95 12.7# diTPdiTP = 2.750 = 2.750 pgpg1200m 3 1200m 3 TRC 95 9.2# TRC 95 9.2# diTPdiTP= 2.992 = 2.992 pgpg2559m 3 2559m 3 L80 9.2# L80 9.2# diTPdiTP= 2.992 = 2.992 pgpgDensidad del fluido empacante=1.0 gr/ccDensidad del fluido empacante=1.0 gr/ccDensidad de fluido de yacimiento= 0.85gr/ccDensidad de fluido de yacimiento= 0.85gr/cc
DDCC
PsPs
-
DP f
fc *422.1=
ccgrm
psifc /075.15600*422.1
8520 ==
1.-Clculo de la densidad control.
2.-Clculo de la densidad de trabajo
ccgrD
Pft /10.1025.05600*422.1
8520025.0*422.1
=+=+=
3.- Clculo de volmenes
Volumen total=21749 lts
ltspgmVTP 4698)750.2(*)5067.0(*)1226(2
7.121 ==ltspgmVTP 17051)992.2(*)5067.0(*)12264985(
22.92 ==
En TP
Ejemplo Ejemplo
-
Volumen del empacador al fondo
4.- Gasto de la bomba
Espacio anular
)5.3004.6(*5067.0*4985)(5067.0 222112
11 == tptra dediLVVolumen total=60,111 lts
ltspgmmVtr 9059)004.6(*)5067.0(*)54005496("2
7 ==
ltspgmmVtr 1890)276.4(*)5067.0(*)54965700("2
5 ==
EfepmLdcq v = 2010206.0gpmq 15785.0*50*)12(*)5.5(*010206.0 2 ==
Ejemplo Ejemplo
-
)(*448.2 22 trtpea dide
qv = )(*448.2 22 trtpea dideqv = )(*448.2 22 trtpea dideqv =
5.- Clculo de la Velocidad Primera seccin de TP
segpiesdi
qvtp
tp /48.8750.2*448.2157
*448.2 22===
Segunda seccin de TP
segpiesgalvetp /16.7)992.2(*448.2min/157
2 ==
Primera seccin EA segpies
dediqv
tptrea /69.2)5.3004.6(*448.2
157)(*448.2 222
===
6.- Caracterizacin de fluido
36006100300
8711
221510
74
600
300
100
6
3
======
==
pa
Ejemplo Ejemplo
-
)(*448.2 22 trtpea dide
qv =
0
5
10
15
20
25
0 200 400 600 800
VELOCIDAD DE CORTE
E
S
F
U
E
R
Z
O
D
E
C
O
R
T
PLASTICO DE BINGHAM
Graficando
71522300600
=== p
7.- Clculo del Nmero de Hedstrom para cada una de las secciones de las tuberas y anular.
Plstico de Bingham
Ejemplo Ejemplo
-
731,4197
)750.2(*8*10.1*043,309***043,3092
2
2
2
===p
tpytHe
diN
Interior de TPPrimera seccin
854,496)7(
)992.2(*)100/8(*)/10.1(*043,3092
22
==cp
pgftlbsccgrN He
Interior de TPSegunda seccin
Espacio anular
685,2317
)5.3004.6(*8*10.1*751,205)(***751,2052
2
2
2
===p
tptrytHe
dediN
Ejemplo Ejemplo
-
INTERIOR DE LA TUBERIA DE PRODUCCION
ANULAR
8.- Clculo del Nmero de Reynolds crtico:Interior de la TPNRec= 10,200 primera seccinNRec= 10,300 segunda seccin
Espacio anular NRec= 9000
Ejemplo Ejemplo
-
9.- Clculo del Nmero de ReynoldsInterior de la TP, primera seccin
Ejemplo Ejemplo
378,287
992.2*10.1*16.7*7744***7744Re ===
p
tpttp divN
070,267
992.2*/10.1*/16.7*7744Re == cp
pgccgrsegftN
cppgccgrsegftN
7992.2*/10.1*/16.7*7744
Re =
Interior de la TP, segunda seccin
686,67
)5.3004.6(*10.1*69.2*6317)(***6317Re ==
= tptrtea dedivN
Espacio anular
NRe NRec FLUJO
PRIMERA SECCION 28,378 10,200 TURBULENTO
SEGUNDA SECCION 26,070 10,300 TURBULENTO
ANULAR PRIMERA SECCION 6,686 9000 LAMINAR
INTERIOR DE LA TUBERIA DE PRODUCCION
10.- Comparando Nmero de Reynolds
-
Ejemplo Ejemplo cppgccgrsegftN
7992.2*/10.1*/16.7*7744
Re =
Calculando la rugosidad relativa Interior de TP, primera seccin
61 10*72.4750.2
000013.0 ===tpdi
Interior de TP, segunda seccin
61 10*34.4992.2
000013.0 ===tpdi
Espacio anular
61 10*19.5504.2
000013.0 ===tpdi
-
Ejemplo Ejemplo cppgccgrsegftN
7992.2*/10.1*/16.7*7744
Re =
SECCION NRE fTP SECC. 1 4.72*10-6 28378 0.0242TP SECC.4 4.34*10-6 26070 0.0241ANULAR 5.19*10-6 6686 0.0322
Calculando el factor de friccin con el diagrama de Moody:
-
Ejemplo Ejemplo cppgccgrsegftN
7992.2*/10.1*/16.7*7744
Re =
Clculo de las cadas de presin por friccin
psidi
LvftpfP
tp
tpt 904750.2
1226*)48.8(*10.1*0242.0*059.1***059.1_
22
=== Interior de TP, Primera seccin
Interior de TP, Segunda seccin
psipg
msegpccgrtpfP 1772992.2
3684*)/16.7(*/10.1*0241.0*059.1_
2
==
psiLdedidedi
vP
tptr
Y
tptr
eaptrf 5.3044895*))5.3004.6(61
8)5.3004.6(*305
69.2*7(*))(*61)(*305
*(
222_=+=+=
Espacio anular
11.- Clculo de las cadas de presin por friccin en el equipo superficial (TIPO III).
psiqCP tfcs 67.4)100157(*10.1*22.0*3454.8)
100(***3454.8 86.186.1 ===
-
Ejemplo Ejemplo cppgccgrsegftN
7992.2*/10.1*/16.7*7744
Re =
12.- Clculo de las cadas de presin por friccin en los orificios de circulacin.
13.- Clculo de la presin de circulacin reducida.
psiA
qPt
tforif 64.6)77.1(*1303
10.1*1571303
*2
2
2
2 ===
psiPPPPP foriftrftpffcsr 81.299164.65.305267667.4__ =+++= +++=
14.- Clculo de la presin de circulacin de control.
psi
rtpac
cPPPPP
2244
}81.2991)82.0*4895*422.12000()1*4895*422.1(
=++=+=
-
Ejemplo Ejemplo cppgccgrsegftN
7992.2*/10.1*/16.7*7744
Re =
15.- Clculo de la presin inicial de circulacin .
16.- Clculo de la presin final de circulacin.
17.- Cdula de bombeo
psitpric PsPP 81.4991200081.2991 =+=+=
psii
tRfc PP 4013)82.0
10.1(*81.2991 ==
=
CEDULA DE BOMBEO
3500
4000
4500
5000
5500
0 50 100 150 200 250 300 350
VOLUMEN (BLS)
P
R
E
S
I
O
N
(
p
s
i
)