lavado de pozo
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TSU QUIMICA: FLUIDOS DE PERFORACION
Tecnologías De Terminación Y Mantenimiento
ING. ELIZABETH DE LA CRUZ COLORADO
REPORTE GRUPAL DE PROYECTO
5to “C”
Periodo: Septiembre-Diciembre
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UNIVERSIDAD
TECNOLOGICA DETABASCO
INTRODUCCIÓN
El proceso de lavado de pozo tiene la finalidad de
desplazar el lodo y remover los sólidos adheridos a las
paredes de la tubería para eliminar partículas como barita,
recortes, cemento y sedimento; esto, con el objeto de tener
un fluido libre de contaminantes, y así evitar daño a la
formación durante las operaciones de disparos,
estimulación, y/o fracturamiento. La operación de lavado de
pozo consiste en desplazar el lodo de perforación empleado
en la última etapa con un fluido de terminación libre de
sólidos. Esto se realiza empleando baches de separadores,
lavadores y viscosos. En la mayoría de los casos, el fluido
de terminación es filtrado para eliminar partículas
contaminantes. Si la operación de lavado es ineficiente,
los sólidos no removidos pueden taponar los poros y canales
de la formación productora durante los disparos, causando
una drástica reducción de la permeabilidad y con esto una
disminución de la producción. El alcance de esta guía es el
diseño de una operación de lavado rápida, efectiva y al
menor costo posible; por lo que las recomendaciones del
tipo y las propiedades del fluido de terminación quedan
fuera del alcance de esta guía. Lo anterior, debido a la
gran variedad en tipos y composición química de los fluidos
de terminación, así como las características mineralógicas
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y propiedades de los yacimientos productores en México.
Por lo que, para una selección apropiada de fluido de
terminación se recomienda realizar pruebas de laboratorio
para verificar la interacción y compatibilidad entre roca–
fluido y fluido–fluido
Objetivo general
Realizar un lavado de pozos para ampliar el conocimiento
teórico y práctico mediante un prototipo que incluya la
sarta lavadora.
Objetivos especificos
Describir las características del proceso de lavado de
pozos y sarta lavadora
Identificar las características técnicas del equipo
de bombeo en la operación de lavado
Identificar las características del diseño de la sarta
lavadora:
o - Geológicas.
o - Mecánicas.
Identificar los elementos que integran la sarta
lavadora:
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o -Tubería de Perforación.
o -Escareadores.
o -Tubería Tipo niple o punta de aguja.
Determinar la capacidad del equipo de bombeo de
acuerdo a la presión máxima requerida.
Alcance
El alcance de este procedimiento es el de diseñar una
operación de lavado de pozo rápida, efectiva y al menor
costo posible.
Justificación
La acumulación de arena y sólidos en los pozos perjudica
significativamente la producción de petróleo y gas. Es por
eso que la importancia de este proyecto tiene el fin de
describir cómo solucionar estos problemas, por medio del
lavado de pozo.
Delimitación del problema
Dada la amplitud del proyecto, este proyecto se realizara y
se expondrá a los alumnos y docentes de la división de
química en la Universidad Tecnológica de Tabasco.
Antecedentes
Una de las operaciones importantes durante la etapa de
terminación es el lavado de pozos, mediante la cual se4
evita la depositación de sólidos en el interior de las
tuberías y en el intervalo productor y por consiguiente, la
disminución de la permeabilidad del intervalo. Se ha
comprobado que los cambios de temperatura, presión,
composición química del aceite propician desequilibrio y la
consecuente precipitación de sustancias asfálticas y
parafínicas, que se depositan dentro de la tubería,
obturándola parcial o totalmente.
Algunas formaciones, producen junto con los hidrocarburos,
pequeñas partículas de arenas o sedimentos que por gravedad
se depositan en el fondo del pozo y llegan a obstruir el
intervalo abierto, generan tapones dentro de la tubería y
disminuyen paulatinamente el flujo hasta dejar de producir.
La operación de lavado de pozo consiste en desplazar las
partículas generadas por la producción de hidrocarburos las
cuales se depositan dentro de la tubería obturando el área
de flujo. Si la operación de lavado es ineficiente, los
sólidos no removidos pueden taponar los poros y canales de
la formación productora durante los disparos, causando una
drástica re educción de la permeabilidad y con esto una
disminución de la producción.
DEFINICIONES
Pozo petrolero:
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Un pozo petrolero es una obra de ingeniería
encaminada a poner en contacto un yacimiento de
hidrocarburo con la superficie.
Una perforación efectuada en el subsuelo con
herramientas de diferentes diámetros y con
revestimiento de tuberías, a diversas profundidades,
llamadas etapas de perforación, para la prospección o
explotación de yacimientos petroleros.
Fluido Lavador:
Fluido empleado para remover los sólidos adheridos a las
paredes de la tubería de revestimiento, estos adelgazan y
dispersan las partículas del lodo facilitando su remoción.
Lavado de Pozo:
Es el proceso que se efectúa para desplazar o remover el
fluido de perforación empleado en la última etapa y los
sólidos en el pozo (barita, recortes, sedimentos, etc.) por
un fluido de terminación libre de sólidos.
Tiempo de Contacto:
Es el período de tiempo en que está en contacto el fluido
con algún punto específico en el espacio anular, 10 minutos
es un tiempo de contacto muy aceptable para el fluido
lavador.
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Sarta de Lavado Convencional:
Es la sarta empleada para lavar un pozo, se compone de
tubo o niple aguja, escariador y tubería de perforación.
Dependiendo de la naturaleza de la operación y condiciones
del pozo, se puede emplear otro tipo de sarta para lavar el
pozo.
Escariador: Herramienta empleada para la remoción de
sólidos en la tubería de revestimiento.
Fluido Espaciador: Fluido que separa el lodo a desplazar
del fluido lavador para evitar la contaminación de este
último.
Eficiencia de Transporte: Capacidad del fluido para
transportar los sólidos del fondo a la superficie.
PRESUPUESTO Y MATERIALDESCRIPCION PRECIO UNITARIO PRECIO TOTAL
1 M TUBO DE PVC DE 1” $6.00 $6.001M TUBO DE PVC DE ½” $4.00 $4.001M TUBO DE PVC DE ¾” $3.00 $3.001M TUBO DE COBRE DE ½” $55.00 $55.003M MANGUERAN TRANSPARENTE $28.00 $$84.00
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5K YESO BLANCO $5.00 $25.00
3k CEMENTO $10.00 $30.0015P TUBOS GALVANIZADO DE 15 CM $15.00 $225.00
1K PLOMO $100.00 $100.001 P MESA DE MADERA $250.00 $250.00
MANO DE OBRA $400.00 $400.0025L GASOLINA $13.00 $325.003P CHAROLAS DE PLASTICO $75.00 $225.00
1P PECERA DE 40X60 CM $250.00 $250.0010P PIJAS $1.50 $15.001P CINTA AISLANTE $20.00 $20.001P SILICON INDUSTRIAL $40.00 $40.00
PAPELERIA $100.00 $100.001P MOTOR ELETRICO $220.00 $220.00
TORRE DE PERFORACION $400.00 $400.00
TOTAL $2777.00
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CRONOGRAMA
MARCO TEORICO
Descripción De Lavado De Pozo
La operación de lavado de pozo consiste en desplazar el
lodo de perforación empleado en la última etapa con un
fluido de terminación libre de sólidos. Esto se realiza
empleando baches de separadores, lavadores y viscosos, como
se ilustra en la Figura 1.
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FECHA ACTIVIDADSEPTIEMBRE10,11,12 Cotización de material
15 Comprar materiales.25 Llevar los materiales al soldador
OCTUBRE3 Recepción de torre y piso5 Primera capa de pintura a la torre10 Segunda capa de pintura a la torre15 Inicio de detalles para la torre31 Torre y piso terminado
NOVIEMBRE3 Inicio de pruebas (solo con tubería)5 Revisión de detalles10 Prueba con bomba14 Corrección de problemas17 Prueba con bomba20 Corrección de problemas25 Prueba final
DICIEMBRE2 Entrega de proyecto3 Entrega de proyecto
Sarta de lavado
Respecto a la sarta de lavado se recomienda utilizar la
tubería de perforación, tubo o niple aguja en la parte
inferior y escariadores en serie cuando existan dos
diámetros de tubería de revestimiento, como se muestra en
la Figura2. La utilización de herramientas, como cepillos,
difusores, escariadores rotatorios o algún otro elemento
mecánico que pretende mejorar la eficiencia de la limpieza,
deberá ser analizada antes de su introducción al pozo, con
la finalidad de evaluar el riesgo y el beneficio esperado
por el incremento de recursos a emplear. En algunas
ocasiones el lavado se realiza con molino, barrena o alguna
herramienta soltadora. Esto es correcto siempre y cuando
sea técnicamente factible y el objetivo del viaje no sea
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Lodo
PozoLleno Con
Desplazamiento De Lodopor Fluido
De
PozoLleno ConFluido DeTerminaci
Espaciador
LavadorVisc
osoFluido deTerminaci
Figura 1. Ilustración de lavado de pozo.
únicamente lavar el pozo, pues se evitaría un viaje
adicional para el desplazamiento de lodo. Asimismo, en
algunas áreas esta operación se ha hecho con el aparejo de
producción, lo cual es conveniente siempre y cuando se
considere lo anterior.
Tipo, posición y cantidad de baches
Analizando operaciones previas de lavado, se ha observado
que no se requiere una gran variedad y cantidad de baches
para ejecutar una operación rápida y exitosa de lavado, por
lo que se sugiere emplear únicamente los siguientes tipos
de fluidos:
Fluido espaciador (agua o diésel)
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Tubería de
Escareador
Combinación
Tubería de
Escareador
Tubo o niple
Figura 2. Sarta de lavadorecomendada.
Fluido lavador.
Fluido viscoso.
Fluido de terminación.
El orden adecuado con que deben introducirse lo muestra la
Figura 3
Factores que afectan la limpieza de agujeros en pozos
verticales.
Los factores que se incluyen por tener un efecto en la
limpieza de agujeros en pozos verticales:
Peso del lodo
Velocidad anular
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Reología del fluido y régimen de flujo
Tamaño de recortes, forma y cantidad
Velocidad de penetración
Rotación de tubería y excentricidad
Tiempo.
Peso del lodo (factor de limpieza en pozos verticales)
La influencia del peso del lodo en la limpieza de agujeros
se ve de tres maneras:
Provee flotación para ayudar al levantamiento de
recortes.
Afecta el momento del fluido
Afecta la fricción que el fluido puede impartir a los
recortes cuando esté pasando a través de este.
Velocidad anular.
La velocidad anular es el segundo factor que más afecta
la limpieza eficiente de los agujeros en pozos verticales.
La velocidad anular provee una fuerza de elevación a través
de una transferencia de momento y fricción así como el lodo
lo hace con los recortes. La transferencia de momento
aumenta linealmente con la velocidad en flujos laminares
así como lo hace el peso del lodo. Hay que darnos cuentas
que la contribución proveniente de la velocidad anular
depende, del peso del lodo. Si el peso del lodo fuera cero,
no habría contribución a la limpieza del agujero por parte
de la velocidad anular.
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Reología de fluido y regimenes del flujo.
La forma del perfil del flujo anular, depende del régimen
del flujo que hay en este. El régimen del flujo es un tipo
de relación entre la presión y la velocidad.
Hay tres tipos de regímenes de flujo:
Turbulento
Laminar
Tapón
Tamaño de recortes, formas y cantidad.
La velocidad de asentamiento incrementa con el tamaño y la
densidad de los recortes. Esto incrementa también si los
recortes son esféricos. Los recortes grandes tienen una
mayor tendencia a adherirse a las paredes, donde la
velocidad de los fluidos es menor.
Los efectos de la forma y la naturaleza de los recortes
afectan la calidad del corte mínimo del lodo. Los sólidos
inertes, y esféricos muestra poco corte mínimo.
Grandes cantidades de recortes interfieren con el perfil
del flujo y también unos recortes con otros, reduciendo la
eficiencia en la limpieza del agujero.
Velocidad de penetración.
La velocidad de penetración controla tanto el tamaño como
la cantidad de recortes generados. A altas velocidades de
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penetración, la barrena está perforando en
profundidades donde produce recortes grandes. Esto está
también produciendo más de ellos. Como la velocidad de
penetración aumenta, la eficiencia en la limpieza del
agujero debería aumentar.
Un incremento en el torque con un incremento en la
velocidad de penetración nos puede indicar que la barrena
está cavando en la parte más profunda y está generando
recortes muy grandes.
Rotación de la tubería y excentricidad.
La rotación de la tubería mejora la relación de transporte
de recortes, por el barrido de recortes lejos de las
paredes y regresando al rápido movimiento de la corriente
del flujo. La excentricidad de la tubería en el espacio
anular reduce la relación de transporte de recortes. El
perfil del flujo es más alargado del lado que no tiene
tubería.
El efecto de ambas, tanto rotación como excentricidad
tienen un muy pequeño impacto en pozos verticales, pero
llega a ser mucho más significativo en ángulos altos en
los pozos.
Tiempo.
Toma tiempo para circular los recortes lejos de la barrena
y de las herramientas de fondo, antes de hacer una
conexión. También toma tiempo circular para limpiar el
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agujero antes de comenzar a sacar tubería. Un gran
número de incidente de pegaduras de tubería puede pasar por
no permitir una suficiente circulación antes de una
conexión o viaje.
Una estimación de la cantidad de tiempo para limpiar el
agujero debe ser establecida y comparada contra el tiempo
actual observado para limpiar el pozo antes de cada viaje.
Marco Metodológico
I. Desarrollo O Limpieza Preliminara. Limpieza preliminar (todo tipo de pozos)b. Lavado a contracorriente (pozos con prefiltro)c. Pistoneo (todo tipo de pozos)d. Limpieza hidráulica combinada con tratamiento químico
(todo tipo de pozos)
II. Desarrollo Primario En Medios No Consolidados O PocoConsolidados
a. Métodos unidireccionales. Acuífero - pozo16
Investigar fundamentos
Bosquejo de diseño de prototipo
Cotización Redacción protolo
Cálculos teóricos
Pruebas técnicas
Diseño final
Construcción
Documentación
b. Métodos bidireccionales (Dispersos)c. Concentrados
III. Integración De Los Sistemas De Limpieza
Eficiencia de limpieza de agujeros en pozos verticalesHay dos métodos matemáticos generalmente usados para
predecir y evaluar la eficiencia en la limpieza de los
agujeros en pozos verticales, un método es el de la
concentración volumétrica de los recortes en el espacio
anular y la otra es el de relación de transporte.
Volum en de recortes en el anular
Concentración volum étrica de recortes = ------------------------------------------
Total del volum en del anular
Una baja concentración significa que nosotros tenemos la
mejor limpieza de agujeros. Nosotros debemos estar
empeñados en levantar los recortes arriba del pozo. Los
recortes sin embargo comienzan a ser empujados hacia abajo
a través del lodo por gravedad con una velocidad terminal
conocida como velocidad de deslizamiento. Para tener una
velocidad de los recortes hacia arriba, la velocidad
anular debe ser más grande que la velocidad de
deslizamiento.
La relación de velocidad de recortes y la velocidad en el
espacio anular es llamado relación de transporte, y es otro
método usado para describir la eficiencia de la limpieza.
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Volumen o longitud lineal de baches
La función del bache espaciador es separar los fluidos para
evitar su contaminación; por lo tanto, éste debe proveer
una distancia suficiente para mantener los fluidos alejados
uno del otro. Debido a lo anterior, se recomiendan un
volumen de bache espaciador equivalente a 500 m. lineales
en el espacio anular más amplio. Esto, siempre y cuando no
altere el programa de líquidos en el equipo. Para casos
específicos, se debe considerar la logística y el costo del
diésel. Respecto al cálculo del volumen de los baches
lavadores y viscosos para la operación de lavado, se
recomiendan los siguientes criterios:
Presión diferencial máxima durante el desplazamiento
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Se requiere obtener la presión diferencial máxima con
el objeto de determinar el equipo de bombeo a utilizar. Si
la presión diferencial es mayor a la presión de trabajo de
las bombas de lodo, se deberá emplearla unidad de alta
presión, de lo contrario se deben emplear las bombas de
lodo con el mayor diámetro de camisa posible. Esto, con la
finalidad de alcanzar el mayor gasto de bombeo. La ecuación
1.3 considera condiciones estáticas, lo cual es una buena
aproximación para definir el equipo por emplear. Si se
desea calcular la diferencial máxima de presión en
condiciones dinámicas, considerando las pérdidas depresión
en el sistema.
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Bibliography(n.d.).
(2014, 11 02). Retrieved from LIMPIEZA, DESARROLLO Y ESTIMULACION DE POZOS DE PRODUCCION: http://www.agua.uji.es/pdf/presentacionPEG10.pdf
GARCIA, I. E. (2008). “Trabajos Integrales de Fluidos de Control, Separación de Sólidos y Manejo de Residuos para ser utilizados en Pozos Petroleros del Activo Integral Burgos de la División Norte”.
Guía de Diseño para el Lavado de Pozos. (2014, 11 02). Retrieved from Academia.edu: http://www.academia.edu/6205924/Gu%C3%ADa_de_Dise%C3%B1o_para_el_Lavado_de_Pozos?login=&email_was_taken=true
Sonzogni, G. (2010). Utilización de Stripper para mejorar tiempos posteriores.
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