perdidas de circulaciÓn de fluidos

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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE POZA RICA Ingeniería Petrolera. Taller de Investigación I “ImplementaciónPérdidas de Circulación de Fluidos al estar perforando en zonas fracturadas, con fallas y de baja presión”. María Elena Pérez Morales. Mtra. Yaneli González Vargas 18 de Noviembre de 2013.

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Page 1: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE POZA RICA

Ingeniería Petrolera.

Taller de Investigación I

“ImplementaciónPérdidas de Circulación de Fluidos al estar perforando en zonas fracturadas,

con fallas y de baja presión”.

María Elena Pérez Morales.

Mtra. Yaneli González Vargas

18 de Noviembre de 2013.

Page 2: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

INDICE

INDICE.................................................................................................................................1

ANTECEDENTES...................................................................................................................2

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA......................................................................................6

INTRODUCCIÓN...............................................................................................................9

JUSTIFICACIÓN..................................................................................................................11

MARCO TEÓRICO..............................................................................................................12

METODOLOGÍA.................................................................................................................24

BIBLIOGRAFIA....................................................................................................................26

ANEXO 1............................................................................................................................27

ANEXO 2............................................................................................................................28

1

Page 3: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

ANTECEDENTES

RAAFAT ABBAS (2004). En su publicación menciona: “La pérdida de

circulación es la reducción o ausencia total de flujo de fluido por el

espacio anular comprendido entre la formación y la tubería de

revestimiento, o entre la tubería de revestimiento y la tubería de

producción, cuando se bombea fluido en sentido descendente por la

columna de perforación o la tubería de revestimiento”.

JOHN COOK (2012). En su publicación menciona: “Las pérdidas de todo

el lodo de perforación generan costos y riesgos significativos para los

perforadores de todo el mundo y amenazan con plantear desafíos

mayores en el futuro”.

HAITHAM JAROUJ (2004). En su artículo dice: “Las pérdidas extremas de

circulación producidas durante las operaciones de cementación ponen en

peligro al pozo. Para limitar el impacto potencial de la pérdida de

circulación, los ingenieros habitualmente reducen la densidad de la

lechada, limitan las caídas de presión por fricción durante el bombeo, o

realizan operaciones de cementación por etapas; sin embargo, estas

prácticas no siempre funcionan”.

MARCIAL LOPEZ (2011). En su publicación menciona: “Uno de los

problemas en los yacimientos depresionados es la pérdida de circulación,

esta es la invasión de un fluido (lodo de perforación o lechada de

cemento) hacia la formación”.

LUMMUS, JL (1996). En su publicación dice: “Se estima que el 50% de las

pérdidas de circulación en la perforación de pozos, podrían controlarse

utilizando buenas prácticas de operación y con el buen uso de los fluidos

de control”.

2

Page 4: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

En la historia de la perforación alrededor del año 1900 en el estado de

Texas, mientras se perforaba un pozo petrolero en Spindletop, por un

extraño caso los trabajadores condujeron a una manada de ganado por un

foso lleno de agua lo cual provocó que se formara una mezcla barrosa,

viscosa de agua y arcilla que se bombeo dentro del pozo y se observó un

mejor proceso de perforación.

En 1833, un ingeniero francés llamado Flauvile observó que mientras se

realizaba la técnica de perforación con herramienta operada por cable esta

se topó con el agua, y se dio cuenta de que el agua que brotaba se podía

utilizar para sacar los detritos del pozo a superficie; y así surgió la idea de

bombear los fluidos en movimiento hacia el interior de un vástago de

perforación y dirigir los detritos a superficie a través del espacio existente

entre el vástago y la pared del pozo.

Con el paso del tiempo los fluidos aún son llamados lodos pero estos ya

no solo están compuestos de arcilla y agua si no que ya están hechos

para satisfacer las necesidades que se tenga en el pozo a perforar. Al

tener como elemento vital en un pozo al fluido surge la existencia de las

pérdidas de circulación de estos.

A medida que los pozos se vuelven más profundos, los fluidos de

perforación cobran mayor importancia; satisfacen distintas necesidades y

resuelven una infinidad de problemas que varían según el lugar. El uso de

los fluidos es muy importante en la etapa de perforación porque facilita

este trabajo; pero la problemática existe cuando se tiene una pérdida

parcial o total de estas la cual puede ser provocada por varios factores, ya

sea que los fluidos se introduzcan a la formación, tubería con daño entre

otros.

3

Page 5: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

En el 2001, un documento publicado por James R. Bruton, Catalin D. Ivan

y Thomas J. Heinz durante las conferencias de SPE/IADC hablaron de los

casos de pérdida de circulación en los pozos, los cuales causaban una

pérdida de millones de dólares a la industria de la perforación, y trataban

de dar la solución más eficiente en ese entonces la cual consistía en

introducir materiales que causaran un efecto de impermeabilidad

previniendo que los fluidos de perforación se filtraran hacia la formación y

así evitar o al menos minimizar las pérdidas de dichos fluidos, este

material era conocido como CAPC (por sus siglas en Chemically

Activated Cross-linked Pills) que consiste en unas píldoras químicamente

activadas y diseñadas para detener la perdida de circulación del lodo

durante la perforación. Estas píldoras funcionaban bajo condiciones de

presión y temperatura y en formaciones no consolidadas. De estas

píldoras se tuvieron 3 diferentes generaciones dado que los avances en la

tecnología permitían desarrollar mejoras en la búsqueda de la prevención

contra las pérdidas de circulación.

Más adelante en el año 2011 un nuevo documento fue expuesto por Moji

Karimi, Scott Petrie, Erick Moellendick y Calvin Holt en la SPE/IADC

Middle East Drilling Technology Conference and Exhibition en el cual, se

hablaba del método de Enjarre del pozo el cual consiste en que el mismo

lodo que se circula durante la perforación crea un evento conocido como

enjarre, cuyo efecto es crear una pared entre el agujero y las paredes de

la formación, impidiendo así la filtración del lodo hacia la formación y que

fluidos de la formación se introduzcan en el agujero. Este método tiene

una gran eficacia al momento de la perforación pero se dan casos en que

el enjarre no logra concretarse a tiempo y en estos casos se tiene que

continuar con la perforación con una pérdida mínima de lodo hasta

conseguir que el enjarre se efectué a la profundidad programada. El

enjarre no solo impide la perdida de circulación sino también ayuda a darle

4

Page 6: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

estabilidad al pozo, reduce el tiempo de demora en la perforación,

incrementa la eficiencia de limpieza al pozo, diminuciones del viaje de los

fluidos.

En el año 2013 se presentó un documento presentad por H.

Taufiqurrachman y E. Tanjung presentado en International Petroleum

Technology Conference en Beijing, China el cual habla sobre la

perforación en aguas profundas las cuales uno de los mayor problemas es

pérdida de circulación, el cual ocurre debido a que se busca perforar el

pozo al mismo tiempo que quiere generarse un enjarre con lodo de

perforación para evitar la intrusión de fluidos de la formación.

5

Page 7: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Uno de los grandes problemas que se presentan en la Ingeniería de

Perforación de pozos son las pérdidas de circulación. Estas pueden

presentarse cuando se está perforando, al estar efectuando viajes, o al

bajar la tubería de revestimiento y durante las cementaciones.

Luego de tener una pérdida de circulación, el nivel del fluido en el espacio

anular puede bajar y estabilizarse hasta cierto nivel dependiendo de la

presión de la formación o llegar a perderse el fluido totalmente, esto se

traduce en tiempo, costos y en casos extremos, en la apertura de

ventanas y hasta la pérdida total del pozo.

Las pérdidas extremas de circulación producidas durante las operaciones

de cementación ponen en peligro al pozo. Para limitar el impacto potencial

de la pérdida de circulación, los ingenieros habitualmente reducen la

densidad de la lechada, limitan las caídas de presión por fricción durante

el bombeo, o realizan operaciones de cementación por etapas; sin

embargo, estas prácticas no siempre funcionan.

Las pérdidas de circulación incrementan el costo del fluido de perforación

y el costo total del pozo, así como el peligro de un descontrol. Esta ocurre

siempre que la presión ejercida por el fluido contra la formación excede la

resistencia de la misma. Las presiones excesivas son el resultado de la

alta densidad del fluido de perforación. La viscosidad alta y el esfuerzo de

gel pueden causar presiones excesivas en el agujero durante la

circulación, o al meter o sacar la tubería en el agujero.

La pérdida de circulación de fluido constituye un peligro conocido durante

las operaciones de perforación y cementación efectuadas en yacimientos

6

Page 8: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

de alta permeabilidad, en zonas agotadas, y en formaciones débiles o

naturalmente fracturadas vugulares o cavernosas.

La circulación puede deteriorarse incluso cuando las densidades de los

fluidos se mantengan dentro de los márgenes de seguridad habituales;

gradiente menor que el gradiente de fracturamiento de la formación.

Detener las pérdidas de circulación antes de que estén fuera de control es

crucial para el logro de operaciones seguras y rentables desde el punto de

vista económico.

Este problema es uno de los más comunes y costosos que se presentan

durante las operaciones de perforación. La pérdida puede ser parcial o

total, es decir, se puede perder una pequeña fracción de fluido

generalmente manifestada por una disminución gradual del nivel del fluido

de perforación en los tanques o se puede perder el fluido de perforación

que se encuentra en el hoyo, al desplazarse en su totalidad hacia la

formación.

La magnitud del problema plantea la necesidad de conocer los aspectos

relacionados con las pérdidas de circulación, así como los procedimientos

para evitar dichas pérdidas.

Existen muchos factores que originan pérdidas de circulación en el hoyo,

cada uno de estos está relacionado con el tipo de formación que se está

perforando, las condiciones del hoyo y la presión que ejerce la columna

del fluido de perforación, además muchas veces se desconoce las

formaciones o condiciones que pueden generar una pérdida de circulación

en el pozo.

Si el pozo no permanece lleno de fluido, la altura vertical de la columna de

fluido se reduce y la presión ejercida sobre la formación expuesta

disminuye. En consecuencia, otra zona puede fluir dentro del pozo

mientras la zona de pérdida primaria está admitiendo fluido. En casos

7

Page 9: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

extremos, puede producirse la pérdida del control del pozo, con

consecuencias catastróficas. La pérdida de fluido hacia una formación

representa un costo financiero.

Hay que enfatizar el hecho de que es un problema que puede ocurrir a

cualquier profundidad durante el transcurso de la perforación.

Este tipo de robo, conocido como pérdida de circulación, constituye un

problema común en los campos petroleros.

Por lo tanto existe énfasis en la siguiente pregunta de investigación:

¿Cómo evitar las pérdidas de circulación de fluidos dentro del pozo?

8

Page 10: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

INTRODUCCIÓN.

9

Page 11: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

OBJETIVOS.

Objetivo general:

Conocer los procedimientos para evitar la pérdida de circulación de

fluidos al estar perforando en zonas fracturadas, con fallas y zonas de

baja presión.

Objetivos específicos:

Describir las causas que generan la pérdida de circulación de fluidos.

Identificar las características de las formaciones que pueden causar

pérdida de circulación.

Conocer las acciones para prevenir y controlar las pérdidas de circulación.

Conocer los materiales obturantes, para solventar las pérdidas de

circulación de fluidos.

Evitar la pérdida de miles de millones de dólares durante la perforación.

10

Page 12: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

JUSTIFICACIÓN.

La perforación de los pozos requiere diseños y fluidos que cumplan con

los aspectos de ingeniería, seguridad y costos, para lograrlo se requiere

perforar pozos con cero pérdidas de fluido de perforación; para ello se

diseñan baches que permitan obturar estas zonas problema y continuar

perforando, la cual necesita de materiales obturantes, incrementando el

gradiente de fractura de la zona de pérdida, para no tener que sacrificar

alguna tubería de revestimiento, y no sacrificar gasto al perforar ni tener

pérdidas en las cementaciones de las tuberías de revestimiento.

Conocer los métodos para evitar la pérdida de circulación de fluidos al

estar perforando mejorará el conocimiento del trabajador al mismo tiempo

de concientizarlo acerca de las causas y también conozca cuáles son los

obturantes utilizados durante las pérdidas de circulación en zonas con

fallas, zonas fracturadas y zonas de baja energía.

La pérdida de circulación puede ser costosa. El costo de materiales para

corregir la pérdida de circulación y del reemplazo del lodo puede resultar

pequeño cuando se compara con el lucro cesante del equipo de

perforación mientras se recupera la circulación y se remedian los posibles

efectos colaterales. Una efectiva prevención y corrección pueden

alcanzarse sólo con una buena comprensión de las causas de la pérdida

de circulación.

Se conocerá la metodología y procedimiento para evitar las pérdidas de

circulación, debido a que estas representan millones de dólares en

pérdidas.

11

Page 13: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

MARCO TEÓRICO.

Definición.

Un fluido de control es el fluido circulatorio que se utiliza en un equipo de

perforación o terminación de pozo, formado por una mezcla de aditivos

químicos que proporcionan propiedades físico-químicas idóneas a las

condiciones operativas y a las características de formación litológica a

perforar.1

La pérdida de circulación o pérdida de retornos describe la pérdida total o

parcial del fluido en la formación como resultado de una excesiva caída

de presión hidrostática y anular. La pérdida de circulación se caracteriza

por una reducción en el volumen de los retornos de lodo del pozo en

comparación con el volumen bombeado pozo abajo (flujo saliente < flujo

entrante). Esto da por resultado una disminución de los volúmenes en los

tanques. La pérdida de circulación se puede detectar mediante un sensor

que registra la cantidad de flujo de retorno o mediante indicadores de

volumen en los tanques. Dependiendo de la magnitud del volumen de

pérdida de lodo, las operaciones de perforación pueden verse

considerablemente afectadas. Si el espacio anular del pozo no se

mantiene lleno incluso cuando ha cesado la circulación de fluido, la

presión hidrostática disminuirá hasta que la presión diferencial entre la

columna de lodo y la zona de pérdida sea igual a cero. Esto puede inducir

fluidos de la formación de otras zonas, controlados anteriormente por la

presión hidrostática del lodo, a fluir dentro del pozo, dando por resultado

12

Page 14: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

una surgencia, reventón o reventón subterráneo. También puede causar el

derrumbe al interior del pozo de formaciones anteriormente estables.

El flujo de lodo hacia la formación implica menos lodo volviendo por la

línea de flote, que el bombeo al pozo. La reducción de flujo en el espacio

anular, por arriba de la pérdida, puede causar muchos problemas. Los

recortes se pueden acumular en la zona de baja velocidad y como

consecuencia originar un atrapamiento de sarta. La pérdida de lodo en la

formación puede también bajar el nivel de lodo en el anular, con la

consiguiente reducción de la presión hidrostática en el pozo.

La pérdida de circulación o pérdida de retorno está definida como la

invasión de los fluidos de perforación y/o lechadas de cemento hacia la

formación. El control y prevención de la pérdida de circulación de los

fluidos de perforación es un problema frecuentemente encontrado durante

la perforación de pozos de petróleo y gas.

La pérdida puede ser parcial o total, es decir, se puede perder una

pequeña fracción de fluido generalmente manifestada por una disminución

gradual del nivel del fluido de perforación en los tanques o se puede

perder el fluido de perforación que se encuentra en el hoyo, al desplazarse

en su totalidad hacia la formación. Otros problemas como: colapso del

hoyo, atascamiento de tubería, imposibilidad de controlar el hoyo, pérdida

de tiempo durante las operaciones de perforación, daño a formaciones

potencialmente productivas, arremetidas, reventones, derrumbe excesivo

de las formaciones y costos asociados son otros efectos que contribuyen a

hacer que el control y prevención de la pérdida de circulación sea

considerado uno de los problemas más importantes en la industria

petrolera y uno de los sucesos que más afecta la estabilidad del hoyo.

La magnitud del problema plantea la necesidad de iniciar investigaciones

que relacionen todos los aspectos considerados en la pérdida de

13

Page 15: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

circulación, para así determinar soluciones efectivas y evitar las horas

improductivas durante las operaciones en el taladro.2

Causas que generan la pérdida de circulación.

Existen muchos factores que originan pérdidas de circulación en el hoyo,

cada uno de estos está relacionado con el tipo de formación que se está

perforando, las condiciones del hoyo y la presión que ejerce la columna

del fluido de perforación.

Para que se pierda lodo hacia la formación se necesitan dos factores:

1.- Los orificios en la formación deben ser tres veces más grandes que la

mayor de las partículas existentes en el lodo.

2.-La presión hidrostática deberá ser mayor a la presión de la formación.

Fracturas inducidas.-Son causadas por presión del hueco mayor que la

presión de fractura de la formación.

La formación se agrieta permitiendo perdidas de lodo.

Excesivo peso del lodo

Altas pérdidas de presión por fricción en el anular

Presión de surgencia en el hueco

Presión impuesto / atrapada

Presión de cierre

Baja presión de formación

Advertencia:

Zona de perdida pronosticada

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Page 16: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

Excesivo peso de lodo

Baja resistencia a la fractura

Mala limpieza del hueco

Presión de surgencia

Indicaciones:

Puede comenzar con pérdidas espontaneas, posiblemente pérdida total de

retornos.

Perdida de volumen de las piscinas

Excesivo relleno del hueco

Si hay cierre, perdida repentina de presión

Primera acción (pérdida total):

Reducir la velocidad de la bomba a la mitad

Levantar la sarta del fondo, parar bombas

Contador de estroques en cero, llenar el anular con agua o lodo liviano

Registrar los estroques si o cuando se llene el anular

Monitorear si el pozo fluye

Acción preventiva:

Minimizar el peso de lodo/maximizar la remoción de sólidos

Controlar la rata de penetración

Minimizar la presión de surgencia en el hueco

Evitar presión impuesta/atrapada

Fracturas naturales/permeabilidad.-La presión del hueco es mayor que la

presión de formación. Se pierde el lodo en las fracturas naturales y/o

formaciones de alta permeabilidad.

Advertencia:

Zona de perdidas pronosticada

15

Page 17: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

Indicaciones:

Puede comenzar con pérdidas espontaneas, posible pérdidas totales

Primera accion (pérdida total):

Reducir la velocidad de la bomba a la mitad

Levantar la sarta del fondo, parar la circulación

Contador de estroques en cero, llenar el anular con agua o lodo liviano

Registrar los estroques si o cuando el anular se llene

Monitorear si el pozo fluye

Perdidas de estáticas durante conexiones /registros

Perdida del volumen en las piscinas

Perdida de circulación puede ocurrir a cualquier hora durante cualquier

operación en hueco abierto.

Formación sin consolidar

Fisuras /fracturas

Frontera de fallas sin sellar

Formaciones cavernosas / yugulares

Las formaciones que se caracterizan por tener orificios grandes como para

permitir pérdida de circulación son:

*Formaciones no consolidadas o sumamente permeables.

En la sección de lutita, esta reducción en la presión hidrostática puede

inducir a que las arcillas flojas se desmoronen haciendo que la

herramienta quede atrapada. El pozo puede fluir si la presión hidrostática

es menor a la presión de formación cuando la formación es permeable.

Esto presenta una situación sumamente peligrosa, de pérdida de

circulación en un pozo con flujo. Sí este flujo se canaliza hacia la zona de

pérdidas, la situación se convierte en un reventón subterráneo. Un

16

Page 18: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

reventón subterráneo de agua a una arena acuífera es peligroso, pero

peor sería gas o H2S.

El peligro se multiplica si hay sólo una tubería de revestimiento instalada a

poca profundidad. El flujo puede migrar hacia la superficie por alrededor

de la tubería de revestimiento creando un cráter en la superficie, pudiendo

provocar volcadura del equipo.

Características de las formaciones que pueden causar pérdida de circulación.

Los tipos de formaciones o condiciones en el subsuelo que pueden

ocasionar o son susceptibles de generar una pérdida de circulación en el

pozo se clasifican en cuatro categorías:

Fracturas naturales o intrínsecas: son aquellas creadas por los esfuerzos

tectónicos, y los diferentes eventos geológicos ocurridos en una

determinada zona. Se manifiestan por una discontinuidad que rompe los

estratos de las rocas en bloques por medio de grietas o fisuras que

pueden permitir el paso de los fluidos que se encuentran en el pozo solo si

existe suficiente presión en el hoyo capaz de exceder la de los fluidos de

la formación y además el espacio creado por la fractura es tan grande

como para permitir la entrada de los fluidos con esta presión.

Fracturas creadas o inducidas: son aquellas producidas durante las

operaciones de perforación con el fin de estimular la formación para

mejorar la producción (fracturamiento hidráulico y acidificación).

Adicionalmente, muchas fracturas han sido creadas al tratar de mantener

el peso de la columna hidrostática en el hoyo por lo que esta operación

también puede crear fracturas en la formación si se excede la densidad

necesaria para mantener las paredes del hoyo. Las fracturas inducidas o 17

Page 19: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

creadas se distinguen de las fracturas naturales principalmente por el

hecho de que la pérdida del fluido de perforación hacia fracturas inducidas

requieren la imposición de presión de una magnitud suficiente para romper

o abrir una parte de la formación.

Fracturas cavernosas: las fracturas creadas en zonas cavernosas están

generalmente relacionadas con formaciones volcánicas o de carbonatos

(caliza y dolomita). Cuando estas formaciones fisuradas son perforadas, la

columna de fluido de perforación puede caer libremente a través de la

zona vacía creada por la fractura y producir rápidamente la pérdida del

fluido de perforación. Las formaciones cavernosas se diferencian de las

fracturas naturales e inducidas en que las cavernas son probablemente el

resultado de un fenómeno de disolución de la roca, es decir pueden

aparecer durante el enfriamiento del magma o ceniza volcánica.

Pérdidas en formaciones altamente permeables o poco consolidadas:

pueden tener una permeabilidad suficientemente alta para que el fluido de

perforación invada la matriz de la formación, y generar así la pérdida de

circulación de los fluidos del pozo. La alta permeabilidad también se

encuentra frecuentemente en las arenas, grava, y formaciones que fueron

arrecifes o bancos de ostras.3

En general para que ocurra la pérdida de fluido hacia las formaciones

permeables es necesario que los espacios intergranulares tengan

suficiente tamaño para permitir la entrada del fluido de perforación, y como

en el caso de las fracturas naturales y cavernosas, es necesario que

exista una presión hidrostática que exceda la presión de la formación. Solo

así podrá ocurrir la invasión (Anexo Fig. 1).

18

Page 20: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

Adicionalmente, un estudio de las posibles anomalías en el hoyo indica

que existen otras condiciones que pueden ocasionar fracturas en la

formación y ocasionar pérdida de fluido. Ellas son:

Paredes de Hoyo Homogéneas e Impermeables: cuando estas

condiciones están presentes en un hoyo la presión interna de los fluidos

excede la fuerza de tensión de la roca mientras que la formación genera

una contrapresión sobre la columna hidrostática para prevenir la falla por

tensión.

Irregularidades del Pozo: las irregularidades del pozo que pueden causar

fracturas son las ranuras y ensanchamientos con formas elípticas. La

presión puede tender a fracturar la formación en estas zonas de

irregularidades. Para ello la presión del fluido de perforación debe exceder

la fuerza de la roca más la presión de sobrecarga.

Sistema Hidráulico Cerrado: cuando un pozo se cierra cualquier presión

en superficie no solo incrementa la presión en el fondo del hoyo sino que

también se incrementa la presión en las paredes de la formación, lo que

ocasiona que toda o parte de ella se encuentre en un estado de tensión.

En general, se puede decir que una o varias de estas condiciones pueden

estar presentes en un pozo, por ello cuando la presión alcanza

magnitudes críticas, se puede esperar que ocurran fracturas inducidas y

pérdidas de circulación en las zonas más frágiles.3

Grados de pérdida de circulación.

Filtración

Se les llama filtración cuando las pérdidas de circulación son inferiores a

1.5 m3/h (10 bbl/h)

19

Page 21: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

Pérdidas de retorno parciales

Estas son pérdidas de circulación que implican pérdidas de más de 10

bbl/h, pero algo de fluido retorna a la superficie, pero algo de fluido retorna

a la superficie.

Perdidas de circulación total

Es este tipo de pérdida de circulación no sale ningún fluido del espacio

anular. Este caso es extremadamente severo, el pozo quizás no retenga

una columna de fluido aunque se detengan las bombas de fluido.

Si el pozo no permanece lleno de fluido, la altura vertical de la columna de

fluido se reduce y la presión ejercida sobre la formación expuesta

disminuye. En consecuencia, otra zona puede fluir dentro del pozo

mientras la zona de pérdida primaria está admitiendo fluido. En casos

extremos, puede producir la pérdida del control del pozo, con

consecuencias catastróficas. Aun en situaciones menos severas de

filtración y perdidas parciales, la perdida de fluido hacia una formación

representa un costo financiero que debe abordar el operador. El impacto

de la perdida de circulación está directamente relacionado con el costo del

equipo de perforación, el fluido de perforación y la velocidad de perdida en

función del tiempo. Por otra parte, los elevados costos diarios asociados

con el equipo de perforación en aguas profundas y en otras áreas

operativas de frontera, hacen que todo tiempo invertido para mitigar

problemas de pérdidas de circulación sea extremadamente costoso.4

(Ver Anexo, tabla 1.)

Acciones para prevenir y controlar la pérdida de circulación.

20

Page 22: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

El control apropiado para prevenir la pérdida de circulación incluye

mantener el hoyo lleno para prevenir un influjo, evitar el atascamiento de

tubería, sellar las zonas de pérdida y vigilar cautelosamente la circulación.

Generalmente, las pérdidas pueden ser corregidas añadiendo materiales

especiales para pérdida de circulación al fluido de perforación, ya que los

sólidos que contienen dichos materiales son más grandes que los usados

en los fluidos de perforación convencionales, es por ello que sellan las

zonas de pérdida. Pueden ser fibrosos (papel, semillas de algodón),

granulares (conchas de nueces) o en hojuelas (mica).

Cuando ocurren pérdidas parciales la mecha debe ser extraída de la zona

de pérdida si esta ocurrió en el fondo, el hoyo se debe mantenerse lleno

con un fluido de perforación de baja densidad para permitir su

asentamiento entre 4 y 8 horas. Luego la mecha se debe llevar

nuevamente hacia el fondo del hoyo cuidadosamente. Si aún así no se

alcanza nuevamente la circulación del fluido de perforación se debe

colocar una píldora o lechada en el sistema de circulación. Si el fluido de

perforación es un fluido de perforación base aceite se recomienda colocar

una arcilla organofílica en agua.

Las pérdidas totales por su parte requieren un fluido de perforación

especial para altas pérdidas o un tapón de cemento para sellar la zona.

Otras medidas preventivas son minimizar las presiones de fondo

ejerciendo buenas prácticas de perforación que mantengan los aumentos

bruscos de presión al nivel de la presión de fractura y de formación, o

interrumpiendo la circulación del fluido de perforación por varios intervalos

de tiempo durante los viajes de tubería. Esta acción generalmente se

aplica cuando se paran repentinamente las bombas puesto que con ello se

generan grandes aumento de presión.

Pérdida gradual o parcial

21

Page 23: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

Procedimiento:

•Minimizar la tasa de penetración (ROP)

•Reducir el caudal

•Bajar la densidad o peso del lodo

•Sacar la tubería hasta ubicar la mecha dentro del revestidor

•Preparar y bombear píldoras, con material de pérdidas (LCM)

Pérdida total

Procedimiento:

•Preparar y bombear píldoras a base de gas oil y bentonita (DOB) o a base de gas oil, bentonita y cemento (DOBC) según el tipo de formación Considerar la posibilidad de:

•Forzar cemento

•Correr una tubería ranurada expandible o revestidor alternativo de hoyo (ABL)

Formación inconsolidada

Procedimiento:

•Preparar y bombear píldoras con material de pérdida (LCM)

•Sacar tubería hasta la zapata y esperar de 6 a 8 horas

•Reiniciar circulación a caudal mínimo

•Observar

Fracturas naturales

Procedimiento:

•Tratar el sistema con material LCM si la pérdida es gradual

22

Page 24: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

•Preparar y bombear píldoras con material LCM si la situación se agrava

•Preparar, bombear y forzar píldoras de alta filtración en caso de pérdida total

•En todos los casos se debe sacar hasta la zapata y observar el pozo durante un período determinado.

Formaciones cavernosas

Procedimiento:

•Preparar, bombear y forzar tapones blandos a base de gas oil-bentonita (DOB) o gas oil-bentonita y cemento (DOBC)

•Bombear y forzar cemento, tomando en cuenta la densidad requerida en caso de ser necesario

• Tratar de perforar sin retorno hasta correr revestidor.

Fracturas inducidas

Procedimiento:

•Disminuir la E.C.D

•Reducir la densidad del lodo en 0.2 a 0.3 lbs/gal

•Evitar el embolamiento de la mecha

•Seleccionar con la mayor exactitud los puntos de asentamiento de los revestidores.

Medidas preventivas:

•Considerar las zonas de pérdida en los programas de perforación

•Perforar con el mínimo sobrebalance

•Mantener la reología del lodo en valores adecuados

•Optimizar los parámetros hidráulicos

•Controlar la ROP

•Reiniciar circulación con baja presión de bomba

23

Page 25: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

•Pretratar el sistema con material LCM en caso de atravesar zonas ladronas

Materiales obturantes, para evitar las pérdidas de circulación de fluidos.

Fibrosos:

•Caña de azúcar

•Semilla de algodón

•Fibras orgánicas

•Madera fragmentada

•Fibras vegetales

•Papel cortado

•Mazorca de maíz

•Fibra de madera

Granulares:

•Cascaras de nuez

•Carbonato de calcio

•Sal

•Goma granulada

•Mármol molido

•Perlita expandida

•Gilsonita

Laminados:

•Mica

•Celofán

24

Page 26: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

•Plástico

•Madera

•Papel5

METODOLOGÍA

Para elaborar el proyecto se empleará el Método de Investigación

Cualitativa.

Se recolectará información para conocer las técnicas para evitar

las pérdidas de circulación de fluidos, así también las causas que generan

las pérdidas de circulación, seguido de las zonas que generan dichas

pérdidas.

Utilizando diferentes técnicas de investigación entre las que se

encuentra la revisión de documentación de pérdidas de fluidos. Revisión

de literatura técnica relacionada a causas de pérdidas de fluidos. Se usará

la herramienta de internet para buscar artículos referentes a pérdidas de

circulación.

Además se consultará a expertos que conozcan sobre el tema de pérdidas

de circulación de fluidos mediante una guía de preguntas enroladas con

los objetivos específicos de la investigación.

Se ordenará la información encontrada y se utilizará la necesaria para

describir las causas que generan la pérdida de circulación de fluidos,

describir los materiales obturantes para evitar las pérdidas de circulación

de fluidos, identificar las características de las formaciones que pueden

25

Page 27: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

causar pérdida de circulación, conocer las acciones para prevenir las

pérdidas de circulación.

Se pretende lograr evitar la pérdida de miles de millones de dólares

durante la perforación al lograr informar al trabajador del área de

perforación, recolectando la información relacionada con los objetivos del

proyecto, usando los medios antes descritos.

26

Page 28: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

BIBLIOGRAFIAPérdidas de circulación.

1.-Fluidos de control. Disponible en: http://www.cedip.edu.mx/tomos/tomo03.pdf Consultado el día: 8 de Noviembre de 2013.

2.-Pérdidas de circulación de lodo. Disponible en:

http://geologyanddrillingproblems.wikispaces.com/Perdidas+de+circulacion

+del+lodo. Consultado el día: 8 de Noviembre de 2013.

3.-Dosificación del fluido de perforación al atravesar zonas arcillosas.

Disponible en:

http://repositorio.ute.edu.ec/bitstream/123456789/5744/1/26801_1.pdf

Consultado el día: 8 de Noviembre de 2013.

4.-Una red de seguridad para controlar las pérdidas de circulación.

Disponible en:

http://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish04/

spr04/p20_29.pdf Consultado el día: 15 de Noviembre de 2013.

5.-Pérdidas de circulación. Disponible en:

http://seminarioluzpetroleo.files.wordpress.com/2012/06/pc3a9rdidas-de-

circulacic3b3n.pdf. Consultado el día: 24 de Noviembre de 2013.

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Page 29: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

ANEXO 1

FIGURA 1.-Pérdidas de circulación de fluidos.

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Page 30: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

ANEXO 2

Tipo de pérdida Severidad de la pérdida

Filtración Menos de 1.5 m³/h [10 bbl/h]

Pérdidas de retorno parciales Más de 10 bbl/h, pero con cierto

retorno de fluidos

Pérdida de circulación total No retorna ningún fluido del espacio

anular

Tabla 1.- Grados de pérdidas de fluidos.

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Page 31: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

ANEXO 3

Guía de preguntas

1.- ¿En su experiencia cuáles son las causas más frecuentes de las pérdidas de circulación?

2.- ¿Qué materiales se utilizan para obturar una zona

que admite?

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Page 32: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

3.- ¿Qué nos recomendaría para elegir el mejor fluido

para obturar una formación que admite fluido?

4.-En su experiencia, ¿Qué nuevas tecnologías se

aplican en campo para obturar una formación que admite

fluido?

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Page 33: PERDIDAS DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS

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