problemas de control de brotes

PROBLEMAS DE CONTROL DE BROTES.

OBJETIVO:

Al terminar el capítulo usted:

Identificará los problemas que se presentan durante el control de un brote. Aprenderá a tomar las acciones correctivas para cada problema identificado.

ÍNDICE PAGINAOBJETIVO:...................................................................................................................................1

PROBLEMAS QUE SE PRESENTAN PREVIO Y DURANTE EL CONTROL DE UN BROTE............2

A.- ESTRANGULADOR LAVADO O TAPADO.................................................................................2

IDENTIFICACIÓN Y DETECCIÓN DEL PROBLEMA..................................................................2

ACCIONES CORRECTIVAS........................................................................................................2

B.- TUBERÍA, HERRAMIENTA O BARRENA TAPADA...................................................................3

IDENTIFICACIÓN Y DETECCIÓN...............................................................................................3


C.- TUBERÍA, HERRAMIENTA O BARRENA LAVADA (AGUJERO O ROTURA)...........................4

IDENTIFICACIÓN Y DETECCIÓN...............................................................................................4

EVALUACIÓN DE LAS PRESIONES DE CIERRE......................................................................4


D.- PRESIONES EXCESIVAS EN LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO..........................................5


E.- GAS SOMERO............................................................................................................................7


F.- TUBERÍA FUERA DEL FONDO..................................................................................................8

CONTROL CUANDO ES POSIBLE INCREMENTAR LA DENSIDAD DEL LODO......................9

CONTROL DEL POZO CUANDO NO ES POSIBLE INCREMENTAR LA DENSIDAD DEL LODO......................................................................................................................................... 10

INTRODUCCIÓN DE TUBERÍA A PRESIÓN USANDO EL PREVENTOR ANULAR................14

WellSharp™ Control de Pozos

1

PROBLEMAS QUE SE PRESENTAN PREVIO Y DURANTE EL

CONTROL DE UN BROTE.

A.- ESTRANGULADOR LAVADO O TAPADO.

Este problema es provocado por las partículas de arena que son muy abrasivas, las cuales al combinarse con alta velocidad del fluido que viaja a través del estrangulador pueden lavar (erosionar) las partes metálicas del mismo.

También en algunas ocasiones los sólidos (arcillas) del fluido de perforación o baches floculados en grandes cantidades pueden tapar el estrangulador.

Los problemas en el estrangulador afectarán las lecturas en los manómetros de la tubería de perforación y el espacio anular.

IDENTIFICACIÓN Y DETECCIÓN DEL PROBLEMA.

Como se señaló anteriormente, los problemas en el estrangulador se pueden originar por dos causas:

1. Porque se encuentre tapado.2. Porque esté lavado (erosionado).

Para identificar y detectar cuál de los dos factores está provocando el problema, a continuación se describen cada una de las situaciones:

Estrangulador tapado: La presión registrada en la tubería de revestimiento se incrementará gradual o drásticamente y, puede presentarse o no flujo por la línea de descarga del estrangulador. Si se abre el estrangulador, no se observará respuesta en las presiones registradas. Las partículas que obstruyen el estrangulador generan ruidos (que pueden ser escuchados al paso por la línea previo al taponamiento) y la vibración del árbol de estrangulación no se detectará.

Estrangulador lavado: La presión en la tubería de revestimiento (seguida de la presión en la tubería de perforación) disminuirán gradualmente. Si se cierra el estrangulador ligeramente, se observará que no hay respuesta en las presiones registradas.

ACCIONES CORRECTIVAS.

Las medidas correctivas que se deben aplicar en caso de existir problemas en el estrangulador son las siguientes:

Suspenda el bombeo y verifique que la bomba esté parada. Cierre el pozo tan rápido y seguro como sea posible. Aísle la sección del estrangulador dañado y utilice otro estrangulador variable, manual o

hidráulico. Si no cuenta con otro estrangulador, repare el dañado y continúe con la operación de

control.


2

B.- TUBERÍA, HERRAMIENTA O BARRENA TAPADA.

Algunos brotes pueden presentar problemas en la tubería, en la herramienta o en la barrena; para detectar en qué parte específica está el problema, a continuación se señala lo que se debe hacer:

IDENTIFICACIÓN Y DETECCIÓN.

Si durante el procedimiento de control de un pozo, la presión en la tubería de perforación se incrementa repentinamente con un pequeño o nulo cambio en la presión del espacio anular, estará ocurriendo una probable obstrucción en las toberas de la barrena, la herramienta o la tubería de perforación.

Estas obstrucciones se identifican como taponamiento parcial o total.

Taponamiento Parcial. En la tubería de perforación se observará un incremento repentino en la presión, con un pequeño o nulo cambio en la presión del espacio anular. Esta nueva presión en la tubería de perforación se incrementará y estabilizará.

Taponamiento Total. La presión en la tubería de perforación mostrará un drástico incremento y ésta continuará hasta que la válvula de seguridad de la bomba rompa el seguro o se suspenda el bombeo, si se detecta oportunamente (a causa de que la circulación ha sido suspendida). La nueva presión en la tubería de revestimiento no disminuirá, a menos que sea descargada.


De manera general hay una medida correctiva que se debe llevar a cabo cuando se presente un problema en la barrena, tubería o herramienta, ésta es:

REGISTRE LAS PRESIONES OBSERVADAS EN LAS TUBERÍAS DE PERFORACIÓN Y DE REVESTIMIENTO; SUSPENDA EL BOMBEO Y CIERRE EL POZO.

Por otro lado, existen medidas correctivas en caso de taponamiento parcial o total.

TAPONAMIENTO PARCIAL.

Cuando ocurre este problema es necesario restablecer la presión de circulación en la medida que la presión en el fondo se mantenga constante. Se pueden considerar dos posibilidades:

1. Si el lodo con densidad de control aún no llega a la barrena.OBSERVE LA PRESIÓN ACTUAL EN LA TUBERÁ DE PERFORACIÓN, QUE SERÁ LA PRESIÓN DE CIRCULACIÓN CORREGIDA A ESTE TIEMPO DE LA OPERACIÓN DE CONTROL. LA CÉDULA DE PRESIÓN DEBE SER CORREGIDA, COMPENSADA EN CADA VALOR EL INCREMENTO DE PRESIÓN.

2. Si la capacidad interior de la sarta se ha desplazado con lodo de la densidad de control:INICIE EL BOMBEO AL GASTO REDUCIDO DE CIRCULACIÓN MANTENIENDO LA PRESIÓN EN LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO CONSTANTE, IGUAL AL ÚLTIMO VALOR DE CIERRE REGISTRADO EN EL ESPACIO ANULAR.


3

CON LAS ANTERIORES CONDICIONES ESTABILIZADAS OBSERVE LA PRESIÓN EN EL MANÓMETRO DE LA TUBERÍA DE PERFORACIÓN, LA CUAL SERÁ LA PRESIÓN FINAL DE CIRCULACIÓN CON LA SARTA PARCIALMENTE TAPADA.

TAPONAMIENTO TOTAL.

1. Inicialmente el personal puede intentar mover la tubería en un esfuerzo porque el material obturante se elimine.

2. Utilice presión de bomba para tratar de forzar el material obturante a través de las toberas.3. Disponga de una unidad de geofísica para detonar una carga explosiva para eliminar las

toberas de la barrena.4. Si la herramienta o la tubería de perforación está tapada se puede perforar la tubería. Si

esto sucede, la densidad del lodo de control se tiene que incrementar.

Esta densidad puede calcularse usando la profundidad donde se ha establecido circulación, siempre que por cálculo no se tenga lodo de control a la profundidad de perforación.

C.- TUBERÍA, HERRAMIENTA O BARRENA LAVADA (AGUJERO O ROTURA).

IDENTIFICACIÓN Y DETECCIÓN.

Una sección de la sarta de perforación que se ha lavado puede observarse de dos maneras:

La presión de circulación registrada en la tubería de perforación muestra un abatimiento gradual con pequeño o nulo cambio en la presión de la tubería de revestimiento. El operador del estrangulador responderá cerrando el mismo, incrementándose la presión en la tubería de perforación. Ahora se tendrá un incremento (en la misma proporción) en la presión del espacio anular. Cuando la presión se abra nuevamente, se cerrará el estrangulador, incrementándose otra vez la presión en la tubería de revestimiento. Un lavado gradual en la sarta de perforación quizá no pueda detectarse oportunamente, hasta que el incremento de presión en el espacio anular genere una pérdida de circulación.

El drástico abatimiento en la presión de circulación, con pequeño o nulo cambio en la presión de la tubería de revestimiento.

EVALUACIÓN DE LAS PRESIONES DE CIERRE.

Cuando un problema haya sido detectado oportunamente:

Registre las presiones en las tuberías de perforación y de revestimiento. Suspenda el bombeo y Cierre el pozo. Si la presión en la tubería de perforación es considerada mayor que el valor esperado (y no

disminuye al purgar fluido del pozo), el agujero se localiza encima del fluido invasor. Así, es imposible mantener la presión de fondo (controlando la presión en la tubería de perforación en forma convencional), ya que el brote está emigrando, y como resultado se tendrá una


4

disminución en la presión de fondo al mantener constante la presión de la tubería de perforación.

Si la presión en la tubería de perforación es igual al valor esperado, probablemente el fluido invasor esté encima del agujero.

Además pueden existir otros posibles casos basados en la profundidad de la sección de la sarta lavada, la densidad del lodo en el interior de la tubería y el espacio anular, y la profundidad de la zona aportadora.


A veces, es más práctico esperar a que el brote de gas rebase la profundidad del agujero por migración, para posteriormente, circularlo.

Si el procedimiento de control se ha llevado a cabo rigurosamente y se detectó que el lodo con densidad de control en el espacio anular está por debajo del brote, continúe bombeando.

La nueva presión final de circulación tendrá que ser establecida, ya que la consideración más importante es controlar el pozo.

Algunos operadores circulan un testigo a través de la sarta de perforación, el trazador puede cumplir con dos objetivos:

o Determinar la profundidad de la sección lavada.o Obstruir temporalmente la misma, permitiendo que el lodo de control sea circulado a

través de la barrena. Si es posible, se puede colocar un empacador con cable de geofísica debajo de la sección

lavada. Además, se debe circular con un nuevo gasto reducido y modificar la cédula de presión.

Un procedimiento más es colocar con cable de geofísica un empacador debajo de la sección lavada y otro arriba de la misma, y sacar la tubería a presión. Sustituida la tubería dañada, se introducirá nuevamente al pozo.

D.- PRESIONES EXCESIVAS EN LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO.

En los problemas provocados por presiones excesivas en la tubería de revestimiento se presentan dos situaciones que pueden analizarse desde dos puntos de vista:

1. Cuando en el proceso de control del pozo la burbuja de fluido invasor está llegando a la superficie y la presión registrada en el espacio anular es igual o cercana al valor de resistencia a la presión interna.

2. Cuando al cerrar el pozo la presión de la tubería de revestimiento es igual o cercana a la máxima presión permisible en el espacio anular por conexiones superficiales de control y tubería de revestimiento.

CASO 1.

En este punto de la operación, la densidad de control se ha desplazado en el interior de la tubería de perforación (usando el Método del Ingeniero) y una parte se encuentra en el espacio anular.


5

NO PERMITA QUE LA PRESIÓN EN EL ESPACIO ANULAR EXCEDA EL VALOR DE LA RESISTENCIA A LA PRESIÓN INTERNA.

Controle la presión en el espacio anular abriendo el estrangulador. La presión en el fondo disminuirá temporalmente, permitiendo que la presión de formación genere otro flujo invasor.

Este flujo adicional no será tan grande como el inicial, porque ya existe una presión hidrostática mayor. También, como en la sarta hay lodo de densidad de control y tan pronto como la presión aplicada en el fondo iguale a la presión de formación, la densidad de control seguirá a la burbuja del fluido invasor en su viaje a la superficie.

CASO 2.

Cuando se utiliza lodo base aceite los flujos de gas causarán problemas de control en el pozo.

Algunos flujos se condensarán y solubilizarán por sí solos en el diésel del lodo base-aceite. El resultado será que, cuando un fluido ha entrado al pozo, su sistema se desequilibrará, pero ningún indicador del brote podrá ser observado.

Conforme la perforación continúa, el fluido invasor será circulado en el pozo. Disminuyendo paulatinamente la presión hidrostática y, así, un flujo adicional podría entrar al sistema. El flujo inicial va encerrado, por así decirlo, en el seno del lodo, pero (al acercarse a la superficie) sufrirá repentinamente volviendo a ser gas, incrementando su volumen drásticamente, lo que sí podrá observarse.

El pozo será cerrado y la presión de cierre en la tubería de revestimiento será aproximadamente igual al valor de presión permisible en el espacio anular por conexiones superficiales de control y tubería de revestimiento.

PRECUACIONES.

EL VALOR DE LA RESISTENCIA A LA PRESIÓN INTERNA DEBE INCLUIR UN FACTOR DE SEGURIDAD (ESTE SE DESCRIBE EN EL CAPÍTULO 1).

UTILICE UN MÉTODO DE CONTROL TAL, QUE MINIMICE LOS ESFUERZOS POR PRESIÓN EN LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO (MÉTODO DEL INGENIERO).

NO UTILICE MÁRGENES DE SEGURIDAD, EMPLEE LA DENSIDAD DE CONTROL CALCULADA.


Si el gas es detectado en la salida (línea de flote) cuando se cierre el pozo, probablemente el valor de la presión de cierre ya no se incremente y si no ha provocado la ruptura o falla, probablemente no lo hará. Utilice entonces alguno de los métodos convencionales de control, como el Método del Ingeniero, pero sin adicionar el margen de seguridad a la densidad del lodo de control.

Si el fluido que sale por la línea de flote es lodo en condiciones y se cierra el pozo, el gas que se encuentra en el espacio anular migrará y si no se controla su expansión (antes que llegue a la superficie) el valor de la presión de cierre se incrementará notablemente. Por lo tanto, se deberán tomar las medidas de precaución necesarias para el caso.


6

E.- GAS SOMERO.

Algunas veces es preferible no cerrar el pozo. Aunque, cuando esto ocurra, él mismo se vaciará y si no se toman las medidas adecuadas, ocurrirá un descontrol. Debido a los problemas que esto involucra, no se debe permitir que el pozo fluya fuera de control. Para ello se ha diseñado un desviador de flujo que conduzca los fluidos lejos del pozo.

El uso del desviador de flujo, es recomendable cuando se tenga duda de que el pozo pueda cerrarse sin que la presión generada rompa la formación debajo de la zapata de la tubería de revestimiento superficial (y el flujo pueda canalizarse hasta la superficie).

Las ventajas de utilizar un sistema desviador de flujo son:

Evitar el fracturamiento de la formación debajo de la zapata de la tubería de revestimiento superficial.

Transportar los fluidos a una distancia segura, lejos del pozo.

Las desventajas son:

El pozo no está bajo control total, por lo tanto, será más difícil controlarlo. Se tendrán que manejar grandes cantidades de flujo invasor en la superficie. Se deberá disponer de grandes cantidades de lodo y material densificante.


Cuando en un pozo se utilice el desviador de flujo (en algunas ocasiones) es posible controlar el pozo circulando lodo con la suficiente velocidad para vencer la aportación de fluidos. Este procedimiento depende de la velocidad y las densidades de lodo.

F.- TUBERÍA FUERA DEL FONDO.

Si la tubería no se encuentra en el fondo cuando ocurre un brote, es posible llevar a cabo el control con un método convencional, dependiendo de los siguientes factores:

Posición del fluido invasor en el pozo. Longitud de tubería dentro del pozo. Presión registrada en la tubería de perforación.

Si los fluidos del brote se encuentran debajo de la barrena, las lecturas de presión al cierre de las tuberías de perforación y de revestimiento, serán iguales y se observará que las mismas se incrementarán paulatinamente, por el fenómeno de migración.

Si en esta etapa se quisiera establecer algún control por método convencional, la presión en el fondo no podría mantenerse constante.

Una posible solución al problema de la migración del brote es posponer la circulación hasta que él mismo se mueva arriba de la barrena.


7

Lo anterior es posible conocerlo al examinar las presiones registradas, ya que la presión en la tubería de revestimiento será mayor a la de la tubería de perforación.

Si se pospone la circulación del brote hasta que llegue a la barrena, se deberán tomar en cuenta todas las medidas de seguridad y se tendrá que utilizar el Método Volumétrico para evitar el represionamiento en todos los puntos del pozo.

Debido a que el brote emigró arriba de la barrena por el espacio anular, un posible camino a seguir es circularlo utilizando el lodo de densidad original.

Después de desalojar la burbuja, el valor de la presión registrada en la tubería de perforación representará el desbalance existente entre la presión hidrostática y la presión de formación. Con este valor de presión, será posible calcular la densidad de control.

La fórmula a emplear es la siguiente:

Inc .dens .= PCTP∗10PROF

Dc=Di+ Incrementode densidad

Donde el dato de profundidad será a la que se encuentre la barrena.

La condición para que este procedimiento pueda utilizarse, es que la densidad requerida del lodo sea tal, que pueda prepararse y bombearse, además de que no exceda la resistencia equivalente de la formación expuesta.

CONTROL CUANDO ES POSIBLE INCREMENTAR LA DENSIDAD DEL LODO.

Para conocer la densidad equivalente de la combinación de lodo de control y lodo original dentro de la tubería de revestimiento, se utilizará la siguiente ecuación:

Deq .P . I .=(Dc∗PRF .BNA )+[Di(PROF .∫ .−PROF .BNA ) ]

PROF .∫ .

Donde:

Deq. P.I. = Densidad equivalente de la combinación de lodos en el punto de interés (gr/cm3).

Dc = Densidad de control calculada para controlar el brote a la profundidad de la barrena (gr/cm3).

Di = Densidad inicial u original dentro del pozo (gr/cm3).

PROF. INT. = Profundidad de interés (m).

PROF. BNA. = Profundidad de la barrena (m).

Esta densidad equivalente calculada deberá compararse con la densidad equivalente de fractura de la formación, para determinar si al controlar el pozo, ocurrirá una fractura en el punto de interés o no.


8

Es probable que si se cierra el pozo exitosamente sin haber fracturado la formación, es de esperarse que se pueda controlar, teniendo la barrena dentro de la tubería de revestimiento. Esto se debe a que, en este caso, la densidad equivalente del lodo en la zapata no debe cambiar cuando se controla el pozo.

Lo anterior lleva a la conclusión de que la ecuación anterior, puede modificarse si se considera que el espacio anular arriba de la zapata contiene lodo de densidad original, quedando de la siguiente manera:

Deq .P . I .=Di+ PCTR∗10PROF .∫ .

Donde:

Deq. P.I. = Densidad equivalente, si el punto de interés es la zapata (gr/cm3).

PCTR = Presión de cierre en espacio anular (kg/cm2).

Cuando la barrena está localizada debajo de la zapata, la densidad de lodo requerida para controlar el pozo podría fracturar la formación expuesta, en este caso convendría meter la tubería a presión dentro del mismo para poder utilizar un lodo con menor densidad de control.

Si conocemos la máxima densidad por utilizar, se podrá conocer cuál es la mínima profundidad de la sarta que se requiere para controlar el pozo utilizando la densidad conocida con la siguiente ecuación:

Prof . Min.de control= PCTP∗10Dmáx−Di

Donde:

PCTP = Presión de cierre en la tubería de perforación (kg/cm2).

Dmáx = Máxima densidad de lodo de control permisible (gr/cm3).

Di = Densidad original del lodo (gr/cm3).

Después que se llevó a cabo la circulación de un brote, ya no habrá presiones superficiales. Pero para lograr el control total del pozo se deberá circular desde el fondo, por lo cual es necesario introducir la tubería de perforación tomando las siguientes consideraciones:

1. Cuando se introduce tubería adicional al pozo, se desplaza fluido fuera de él, este fluido es lodo de densidad de control, en consecuencia, la presión del fondo podrá reducirse a un punto en que el pozo fluya otra vez. Cuando esto ocurra será necesario suspender la introducción y circular nuevamente.

2. Al introducir tubería al pozo, la densidad necesaria para controlar la presión de formación será menor, por consiguiente, en cada etapa de introducción se deberá circular con una densidad menor. Para conocer esta nueva densidad, se utiliza la siguiente ecuación:


9

Dc2=(PROF .BNA¿¿1∗Dc1)+[ (PROF.BNA 2−PROF. BNA1 )1.0¿]

PROF .BNA2¿

*Se considera que de la barrena hacia abajo, la densidad de la mezcla de fluidos es de 1.0 gr/cm3.

En resumen, la secuencia de operación para este caso es:

1. Registrar presiones de cierre en las tuberías de perforación y de revestimiento, así como la profundidad de la barrena.

2. Determinar la densidad de control a la profundidad de la barrena.3. Calcular la densidad equivalente en el punto de interés.4. Comparar, el resultado anterior con la densidad máxima permisible (en este punto de

interés).5. Si es posible manejar la densidad de control calculada, circular el pozo con el Método del

Ingeniero y abatir las presiones a cero.6. Introducir la barrena hasta el fondo en el menor número de etapas posibles, repitiendo los

pasos anteriores y adecuando la densidad en cada etapa.

CONTROL DEL POZO CUANDO NO ES POSIBLE INCREMENTAR LA DENSIDAD DEL LODO.

Cando ocurre un brote y la barrena está lejos del fondo (durante un viaje o cuando no hay tubería en el agujero) es difícil y en ocasiones imposible, llevar a cabo el control con un método convencional. La razón es que no se puede circular por debajo de la barrena y si se circulara a la profundidad donde se encuentra ésta, la densidad de la columna de lodo requerido tendría que ser muy alta, resultando casi imposible su formulación.

La tubería tiene que ser introducida con el preventor cerrado (anular o de arietes) para prevenir la entrada de flujo adicional.

Existen dos procedimientos para introducir tubería de perforación a presión y son los siguientes:

Introducción de la tubería de perforación a presión usando los preventores del equipo (Stripping).

Introducción de tubería de perforación a presión forzada, usando equipo especial (Snubbing).

Cuando existe presión dentro del pozo, ésta tiende a empujar la tubería fuera del mismo. Sin embargo, el peso de la tubería menos la fuerza de flotación debida al fluido dentro del pozo, contrarrestan dicho efecto. Es por ello que estas dos variables deben considerarse para elegir el procedimiento para introducir tubería de perforación a presión.

Cuando la presión en el pozo es alta, se tiene poca tubería de perforación dentro del mismo y el peso de la sarta no es suficiente para contrarrestar la fuerza ejercida por la presión del pozo, se deberá emplear el procedimiento de introducir la tubería de perforación forzada por medio del equipo


10

especial “Snubbing”, el cual proporciona la fuerza descendente requerida para mantener la tubería dentro del pozo.

Cuando el peso efectivo de la sarta de perforación sea mayor que la fuerza ejercida por la presión del pozo, se usará el procedimiento de meter la tubería de perforación a presión utilizando los preventores del equipo, requiriendo usar el preventor anular o dos preventores de arietes, o una combinación de preventor anular y preventor de arietes.

Para determinar el peso efectivo de la sarta dentro del pozo se usa la siguiente ecuación:

PE=PA∗FF

Donde:

PE = Peso efectivo de la sarta (kg).

PA = Peso de la sarta en el aire (kg).

FF = Factor de flotación.

El factor de flotación está en función de la densidad del fluido dentro del pozo y se calcula con la siguiente ecuación:

FF=1−Densidad del fluido enel pozo ( gr

cm3 )densidaddel acero=7.85gr /cm3

FF=1−Densd . fluidoDens .acero

Para determinar la fuerza ascendente sobre la tubería, se calcula el área de la sección transversal dentro del diámetro exterior de la tubería, sobre la cual están cerrados los preventores y se multiplica por la presión en la tubería de revestimiento.

El área de la tubería se calcula con la siguiente ecuación:

A=0.785D2

Donde:

A = Área de la tubería (pg2).

D = Diámetro exterior de la tubería (pg).

La fuerza ascendente sobre la tubería se determina con las ecuaciones siguientes:

FASC=PCTR∗A∗6.45=kg

FASC=PCTR∗D2∗5.08=kg

Donde:

FASC = Fuerza ascendente sobre la tubería (kg).


11

PCTR = Presión de cierre en la tubería de revestimiento (kg/cm2).

A = Área de la tubería (pg2).

D = Diámetro de la tubería sobre la que está cerrado el preventor anular (pg).

EJEMPLO:

Determinar si es factible introducir tubería de perforación a presión usando los preventores del equipo teniendo los datos siguientes:

Tubería dentro del pozo:TP 5 pg Peso de 19.5 lb/pie = 490 m (19.5 *

1.488 = 29 kg/m)

Longitud de la herramienta:DC 8 pg Peso de 147 lb/pie = 160 m (147 *

1.488 = 218.7 kg/m)

Presión de cierre en tubería de revestimiento:

PCTR = 70 kg/cm2.

Densidad del lodo: 1.45 gr/cm3.

SOLUCIONES:

Para resolver el problema se realiza lo siguiente:

SE DETERMINA EL PESO DE LA SARTA EN EL AIRE CON LOS SIGIENTES DATOS:

PTP=490m∗29 kgm

=14210kg

PHTA=160m∗218.7 kgm

=34992kg

PA=49202kg

SE CALCULA EL FACTOR DE FLOTACION DE ACUERDO CON LA ECUACIÓN:

FF=1−1.457.85

=0.815

EL PESO EFECTIVO DE LA SARTA EN EL POZO O FUERZA DESCENDENTE DE LA MISMA, SE CALCULA CON LA ECUACIÓN:

PE=PA∗FF

PE=49202∗0.815=40099kg

EL ÁREA DE LA TUBERÍA SE CALCULA CON LA ECUACIÓN:

A=0.785D2

A=0.785(5¿¿2)=0.785∗25¿


12

A=19.625 pg2

LA FUERZA ASCENDENTE SE DETERMINA CON LA ECUACIÓN:

FASC=PCTR∗A∗6.45=kg

FASC=70∗19.62∗6.45=8858kg

LA FUERZA EFECTIVA SOBRE LA SARTA SERÁ HACIA ABAJO E IGUAL A:

FZA .EFEC .=PE−FASC=kg

FZA .EFEC .=40099−8858=31241kg

En éste caso es posible introducir tubería de perforación a presión (usando los preventores del equipo), ya que el peso efectivo de la sarta es mayor que la fuerza ascendente sobre la tubería.

En caso contrario, si la sustracción de (Pe-FASC) fuera negativa, se requerirá meter tubería a presión forzándola con el equipo especial “Snubbing”.

En el problema anterior no se considera la resistencia que oponen los elementos sellantes de los preventores que oprimen la sarta, sin embargo, dicha resistencia deberá tomarse en consideración, ya que se opondrá al movimiento de la tubería de perforación, independientemente de la dirección en que se mueva.

Cuando se introduce tubería de perforación a preventor cerrado, ya sea por la Técnica de Stripping o Snubbing, es necesario desfogar el pozo un volumen equivalente al volumen de acero más el volumen interior de la tubería que sea introducida. Lo anterior se aplicará cuando el fluido desfogado sea líquido. Cuando lo que se desfogue sea gas deberá mantenerse constante la presión en TR.

El volumen debe medirse cuidadosamente, ya que si se desfoga una cantidad mayor que el volumen introducido, puede reducirse la presión de fondo, en tal forma que permita la entrada de una cantidad adicional de fluido invasor al pozo.

INTRODUCCIÓN DE TUBERÍA A PRESIÓN USANDO EL PREVENTOR ANULAR.

El preventor anular es el que se usa para introducir tubería de perforación a presión dentro del pozo, porque es de fácil operación y permite mayor rapidez en la introducción.

Para introducir tubería en un pozo con presión, se ajustará la presión de cierre del preventor anular a la mínima en donde permita el movimiento de la sarta, con el objeto de lubricar el elemento sellante y prevenir su desgaste prematuro. Adicione continuamente aceite a la tubería.

PRECAUCIÓN:

DISMINUYA LA VELOCIDAD DE INTRODUCCIÓN AL PASAR LOS COPLES DE LA TUBERÍA CON OBJETO DE PROLONGAR LA VIDA ÚTIL DEL ELEMENTO SELLANTE.

En el caso de que no se tenga tubería dentro del pozo, es posible introducir tubería de perforación a través del preventor anular, si la presión que se tiene es relativamente baja, de tal manera que pueda ser superada por el peso de una lingada de herramienta.


13

El procedimiento para introducir tubería de perforación a presión usando el preventor anular es el siguiente:

1. Instale un preventor interior sobre la tubería de perforación, en caso de no haberlo hecho durante la operación de cierre, o de no tener colocada una válvula de contrapresión en la sarta.

2. Calcule (como se señala) el volumen desplazado por lingadas de tubería que va a introducirse al pozo:Capacidad tubería de perforación (lt/m) + desplazamiento tubería de perforación (lt/m) * longitud de la lingada en (m) = lt/m/lingada.

3. Elabore una gráfica de presión en la tubería de revestimiento contra el numero de lingadas a introducirse, similar a la que se muestra en la gráfica siguiente.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 200

20

40

60

80

100

120

COMPORTAMIENTO DE LA PRESIÓN EN TR DE ACUERDO AL NUMERO DE LINGADAS DE TP A INTRO-DUCIR

LINGADAS DE TUBERÍA INTRODUCIDA ---------------->

50 k

g/cm

2 ---

------

---->

4. De la gráfica anterior, calcule y marque la máxima presión permisible en la tubería de revestimiento y con base en este valor, considere un factor de seguridad del 20% para determinar el límite de máxima presión de trabajo en la tubería de revestimiento.

5. Ajuste la presión hidráulica de cierre del preventor anular, para permitir el paso de la tubería de perforación (previamente a la tubería de perforación se le deben eliminar los hules protectores).

6. Introduzca la tubería de perforación lentamente a una velocidad promedio de una lingada cada tres minutos, si el preventor lo permite. Vigile que no se observen fugas a través del elemento sellante. Agregue aceite vegetal o animal a través de la campana para proporcionar lubricación al elemento preventor.


14

7. Continúe introduciendo tubería de perforación hasta observar un incremento repentino de la presión en la tubería de revestimiento. Este incremento indica que el extremo inferior de la tubería de perforación ha entrado a la burbuja. Es decir, que la cima de la burbuja se encontrará localizada a la misma profundidad del extremo inferior de la sarta.

8. Continúe introduciendo tubería de perforación hasta alcanzar el límite de máxima presión de trabajo en la tubería de revestimiento.

9. Cuando la presión máxima de trabajo se alcance, se deberá detener la operación de introducir tubería de perforación y se circulará la burbuja fuera del pozo con la densidad original del lodo, usando el Método del Perforador.

10. Una vez eliminada la cima de la burbuja y que la presión en la tubería de revestimiento esté por debajo de la presión límite de trabajo, será factible introducir tubería de perforación nuevamente.

11. Continúe introduciendo tubería de perforación hasta alcanzar nuevamente el límite de máxima presión de trabajo (o el fondo del pozo). En ambos casos se deberá circular la burbuja fuera del pozo, con el Método del Perforador.

12. En caso de no alcanzar el fondo del pozo, se repetirán los pasos anteriores hasta dejarlo controlado con la densidad original del lodo.

Un método para trabajar con la tubería fuera del pozo, es el volumétrico; cuando la tubería es introducida, desplaza un equivalente de acero en volumen de lodo.

Si este volumen no se purga se generan altas presiones que podrían rebasar la máxima presión permisible en la tubería de revestimiento y las conexiones superficiales.

La dificultad al utilizar éste método, es que se requiere purgar pequeños volúmenes y, por consiguiente, su manejo se dificulta.

No es posible determinar con exactitud la cantidad de lodo que sale por el estrangulador, por lo general, se purga más lodo del necesario dando como resultado un flujo adicional de fluido invasor.

Otro método que permite el desplazamiento del lodo fuera del pozo es el llamado Método de Presión.

En éste método se instala una unidad cementadora después de la línea del estrangulador, con el fin de incrementar la presión a un valor mayor que el que se está ejerciendo en el estrangulador por la presión del pozo.

La línea de retorno se conecta a los tanques de la unidad y la válvula maestra de la línea de estrangulación se abre.

Desde la unidad cementadora, se mantendrá una presión ligeramente mayor que la impuesta por el pozo. Así, no podrá ocurrir un flujo extra, y al introducir la tubería, el lodo que la misma desplace incrementará la presión sobre el etrangulador, cuando ésta exceda la presión aplicada por la unidad, el lodo saldrá del pozo y entrará a la línea de retorno pasando a los tanques de la unidad. Este volumen puede monitorearse evaluando si es correcto o no.


15

Cuando la tubería entre a la burbuja del fluido invasor, se observará que un volumen mayor saldrá del pozo, ya que la longitud de la burbuja será mayor. Después que la tubería haya entrado a la burbuja se podrá circular con algún método convencional.

Si la tubería de perforación no está llena de lodo, la determinación de la presión de cierre puede ser engañosa. En la mayoría de los casos será suficiente circular el brote con lodo de densidad original.

EJEMPLO 1.

Dada la geometría y condiciones actuales del pozo, realizar los cálculos necesarios para su control, estando la barrena arriba del fondo, vea la siguiente figura.


16

CONDICIONES:

PCTP = PCTR = 112 kg/cm2.

Di = 1.35 gr/cm3.

Profundidad de la barrena = 4375 m.

BARRENA ARRIBA DEL FONDO

Lb PROF. TOTAL A 6400 m

LINER 7 pg A 5500 m

TR 953/8 pg A 4600 m

BOCA LINER 7 pg A 4400 m

BARRENA A 4375 m

TR 13 3/8 pg A 2800 m

HTA 270 m

TP 3 1/2 pg 2130 m

TP 5 pg 1975 m

TR 20 pg A 500 m

PCTP=PCTR= 112 KG/CM3


17

SOLUCIONES:

El problema descrito se resuelve de acuerdo a los siguientes pasos:

1. INTERPRETACIÓN DE LAS PRESIONES DE CIERRE.Como las presiones de cierre son iguales, la burbuja se encuentra debajo de la barrena. Si se circulara en este momento, se contaminaría una cantidad considerable de lodo, ya que la burbuja emigrará. Por lo tanto, se debe permitir su migración hasta que rebase la profundidad de la barrena, esto ocurrirá cuando las presiones que se registren sean diferentes.

2. DENSIDAD DE CONTROL.Esta se determina con la siguiente ecuación:

DC=D i+PCTP∗10PROF

=1.35+ 112∗104375

=1.61 gr

cm3

3. SE DETERMINA LA PIC Y LA PFC.Como la PR que se tenía registrada no es válida para este caso porque la barrena está arriba del fondo, se determina en forma práctica aportando los siguientes resultados:

PR=159kg

cm2a70

embmin

PIC=PR+PCTP=159 kg

cm2+112 kg

cm2=271 kg

cm2

PFC=PR∗DC

D I

=159

kg

cm2∗1.61

1.35=194 kg

cm2

4. SE INICIA EL CONTROL CON EL MÉTODO DEL INGENIERO.Esto se realiza de acuerdo a las instrucciones que se señalan en la hoja de trabajo de Método del Ingeniero, el cual es útil para abatir las presiones a cero.

5. INTRODUCCIÓN DE LA TUBERÍA.Una vez que las presiones estén en cero, se procederá a introducir la tubería hasta que observe algún escurrimiento (esto sucede porque durante la introducción se desplaza lodo con densidad de control, reduciendo la presión hidrostática en el fondo).Si la tubería se introduce a 5500 m (profundidad de la zapata) y se supone que de la profundidad inicial de la barrena (4375 m) hasta la superficie se tiene lodo de 1.61 gr/cm 3 y de 4375 a 5500 m la densidad del fluido es de 1.0 gr/cm3, entonces:

Ph1=1.61∗4375

10=704.37 kg

cm2

Ph2=1.0∗112510

=112.5 kg

cm2

La presión que se debe balancear será:


18

P=Ph1+Ph2=704.37+112.5=816.87=817kg

cm2

6. LA DENSIDAD DE CONTROL PARA ESTE NUEVO CICLO SERÁ:

Dc=P∗10PROF

=817∗105500

=1.485 gr

cm3

7. SE REPITE LA PRUEBA PARA DETERMINAR LA NUEVA PRESIÓN REDUCIDA DE CIRCULACIÓN.

PR=188kg

cm2a70

embmin

Por lo tanto:

PIC=PICP+PR=188kg

cm2a70

embmin

PFC=PR∗DC

Di

=188∗1.4851.61

=174 kgcm2 a70

embmin

Se circula para desalojar la burbuja, el lodo contaminado y el de 1.61 gr/cm3. Si al llenar la tubería de perforación ésta no registra presión con la bomba parada, entonces se continúa el bombeo, de otra forma se recalculará la densidad de control y se repetirá el procedimiento con el Método del Ingeniero.Si al circular completamente el ciclo no se observan presiones, se introduce la tubería de perforación al fondo, en caso contrario se recalcula la densidad de control para repetir el procedimiento.

8. SE INTRODUCE LA TUBERÍA DE PERFORACIÓN AL FONDO (6400 m) Y SE REPITE EL PROCEDIMIENTO ANTERIOR.

Ph1=1.49∗55010

=819 kg

cm2

Ph2=1.00∗90010

=90 kg

cm2

P=819.5+90=909.5 kg

cm2

Dc=909.5∗106400

=1.42 gr

cm3

PR=227kg

cm2a70

embmin

PIC=227 kg

cm2a70

embmin

PFC=200 kg

cm2a70

embmin


19

problemas de control de brotes

Documents