II Taller Regional sobre Geotérmia

OPERACION Y OPTIMIZACIÓN DE CAMPOS GEOTÉRMICOS

Tema: Construcción de Pozos Geotérmicos

Nombre: Juan Polío

Area: Ingenieria de Perforación

Fecha: 05 de Septiembre de 2017

Temario

1. Ubicación de Pozos

2. Diseño y Terminación de Pozos

3. Equipo de Perforación y sus componentes

4. Fluidos de Perforación

5. Cementaciones

6. Perforación Direccional

7. Problemas durante la perforación

Aprovechamiento del Recurso Geotérmico

1. Ubicación de Pozos

Estudios geocientíficos

Geología:

Geología estructural

Mapeo geológico

Geofísica:

Campaña MT y TDEM

Gravimetría

Magnetometría

Geoquímica

-Muestreo de manifestaciones

superficiales (aguas y gases)

-Medición de gases

difusos del suelo

-Elaboración del modelo

Geoquímico conceptual

Actividades del Diseño:

• Colectar, analizar, resumir y evaluar toda la información (Geofísica, geoquímica, geológica, etc.)

• Identificar los riesgos y problemas de perforación

• Definir el tipo de terminación requerida

• Diseñar la perforación del pozo (determinar profundidad, asentamiento de la tubería de revestimiento, tipos de tubería, definir requerimiento de cementaciones, seleccionar fluido de perforación, determinar sartas, seleccionar barrenas, definir tiempos, etc.)

• Definir los cabezales de pozos, válvulas requeridas

• Estimar tiempos y costos

• Elaborar documentos Plan de Pozo y Programa de Perforación

• Intervención de las áreas de Exploración, Reservorios, Producción, Geología, Perforación, etc.

2. Diseño y Terminación de Pozos

La construcción de un pozo geotérmico se efectúa de forma telescópica,en nuestro país se construyen en tres o cuatro etapas con diferentesdiámetros de agujero y tubería de revestimiento.

Los diseños típicos son los siguientes:

EtapaDiametro de

Agujero (pulg.)

Diametro de

Tuberia (pulg.)Profundidad (m) Función

Obra Civil 40 36 8 - 12 Estructural

1a.32 26

60 - 150 Superficial26 20

2a.23 18 5/8

400 - 900 Intermedia17 ½ 13 3/8

3a.17 ½ 13 3/8

800 -1600Anclaje /

Producción12 ¼ 9 5/8

4a.12 ¼ 9 5/8

1500 -2600 Liner8 ½ 7 5/8 - 7

Perfil pozo cuatro EtapasTERMINACION TIPICA TERMINACION TIPICAPOZO REINYECTOR DIRECCIONAL POZO REINYECTOR VERTICAL

RESERVORIO•2300 mt

•1600 mt

•150 m

•0.0 m

•800 m

PERFIL ESQUEMATICO DE POZO GEOTERMICO

Tuberia 26”

Cemento G

Cemento G

Tuberia 18 5/8”

Cemento G

Tuberia 13 3/8”

Tuberia ranurada

9 5/8”

Agujero 32”

Agujero 23”

Agujero 17 1/2”

Agujero 12 1/4”

Arreglo de Cabezal

3. Equipo de perforación y sus componentes:

a) Sistema de Rotación

b) Sistema de elevación

c) Sistema de circulación

d) Sistema de potencia

a) Sistema de Rotación

• Cabeza de inyección (swivel)

• Kelly

• Mesa rotaria

• Sarta de perforación

Rotaria y Top Drive

Sarta de Perforación:

1. Tubería de perforación

2. Tubería de Perforación Heavy weight

3. Barras de peso

4. Estabilizadores

5. Barrena

b) Sistema de elevación

• El malacate

• Mástil y sub estructura

• Bloque de corona

• Bloque viajero - gancho

• Cable de perforación

Equipos de Izaje Malacate

c) Sistema de circulación

• Bombas de lodo

• Manguera rotaria

• Tanques de lodo

• Equipo de Separación de sólidos

– Temblorinas

– desarenadores

– desarcilladores

• Torre de enfriamiento

Componentes

Circuito de Lodos

Motores y generadores

d) Sistema de Potencia

Equipos de perforación

Funciones:

• Traslada los recortes a superficie (limpieza y muestras para Geología)

• Enfría y lubrica la barrena y tubería de perforación

• Estabiliza las paredes del agujero perforado

• Mantiene en suspensión los recortes cuando se suspende la perforación (bombeo)

• Transmite potencia hidráulica a la barrena

• Enfriar el pozo luego de un reventón

4. Fluidos de Perforación:

5. Cementaciones

Después de finalizar la perforación de cada etapa del pozo se corre una nueva sección de tubería de revestimiento, la cual es cementada en toda su longitud.La cementación de la tubería de revestimiento es uno de los puntos críticos durante la perforación debido a:• Tiene que proporcionar la protección adecuada a la tubería ya

que esta sometido a la expansión térmica (mala calidad de cementación puede provocar fallas)

• No debe de existir bolsas de agua entre el espacio anular (existente de entre tubos) ya que puede provocar un colapso debido a la expansión del agua atrapada la cual no tiene hacia donde salir

• El cemento debe bloquear cualquier infiltración de fluido de formación por el espacio anular

Las cementaciones se pueden clasificar en:

• La cementación de pérdidas de circulación consiste en: sellar grietas o cavernas naturales que se encuentran en formación durante la perforación y que no permiten la circulación de fluidos en superficie

• Cementación de tuberías de revestimiento. Consiste en la inyección de cemento en el espacio anular entre agujero y tubería y/o entre tuberías, el objetivo es dejar fija la tubería en el pozo y aislarla de zonas de formación no adecuadas.

Para la cementación de las tuberías en los pozos geotérmicos se pueden utilizar los métodos siguientes:

• Cementación por desplazamiento de tapones

• Cementación por Stab-in

• Cementación por etapas

• La mezcla de la lechada consiste en:

• Cemento clase “H” o “G”

• Harina de Sílice

• Retardador de fraguado para alta temperatura

• Reductores de fricción o dispersantes

• Reductor de filtrado

• Antiespumante

• Otros aditivos

PROGRAMA DE CEMENTACION Fecha

TUBERIA 18"5/8 27/07/04

Hoja

POZO: TR 18A 1

DATOS TECNICOS

18"5/8 Agujero: 23"

Tuberia: 24"1/2 Zapata [m] 60

Agujero : 23" Fondo pozo [m] 617

Zapata [m] 615

Tuberia: 18"5/8 Collar [m] 573

ø 23" Capacidad interna.[l/m]158

24"1/2 18"5/8 [l/m] 104

23" 18"5/8 [l/m] 92

Densidad fluido de desplaciamento[kg/l] 1

Densida lechada [kg/l] 1.9

Tipo de fluido en pozo: Fango

Densidad fluido en pozo 1.09

Asorbimiento: assente

Zapata m.

Volumes geometricos

Interno tuberia :

ø 23"

Volume exceso 23" 18"5/8 20.4 [mc]

volume lechada por bombear 84.4 [mc]

5.2 [mc]

Collar m. 573

Zapata m. 615

F.P. m. 617

40%

18"5/8 6.6 [mc]

Volumen total teorico : 63.9 [mc]

PERFIL POZO

18"5/8 [mc]

Capacidad espacio anular

51.123" 18"5/8Espacio anular agujero - tuberia

Espacio anular entre tuberias 24"1/2

(collar y zapata)

[mc]

6.2

Programa de cementación

DISEÑO Y CALCULOS PARA CEMENTACION DE CASING

Tabla No. 1 Datos generales del pozo

DESCRIPCIÓN ESPECIFICACIONES

Profundidad perforada 1,330.00 m

Diametro agujero abierto 12 ¼”

Profundidad zapata tubería de 13 3/8” 596.00 m

Profundidad zapata tubería de 9 5/8” 1,327.00 m

Profundidad collar flotador de 9 5/8” 1,297.80

Profundidad anclaje Liner de 13 3/8” x 9 5/8” 539.62

Condiciones de la circulación Parcial de 15-20 m3/hr

Tabla No. 2 Calculo requerimiento volumen de lechada

DESCRIPCION

VOLUMEN

m3 bbl

Vol. anular agujero descubierto (1330 –

596 m)32.11 201.95

Exceso 15 % de lechada en agujero

descubierto4.52 28.41

Volumen entre casing de 13 3/8” y 9 5/8” 1.86 11.70

Vol. interior de dos tubos de 9 5/8” sobre

zapata0.98 6.16

Vol. sobre Liner Hanger de 13 3/8” x 9

5/8”4.68 29.43

VOLUMEN TOTAL 44.15 277.65

Zapata 13 3/8”

596 m.

Agujero 12 ¼”

Zapata 9 5/8”

1,327 m.

TR 9 5/8”

Fondo

perforado

1,330 m.

Equipos de Cementación

6. Perforación direccional

La principal razón para la perforación direccional es la ambiental. Lo cual permite alcanzar los objetivos de perforación a pesar de las dificultades del terreno como montañas, valles, quebradas, etc. Además

• Mayor contacto entre el reservorio y tubería ranurada

• Se interceptan fallas verticales

• Se direccionan varios pozos desde una misma plataforma

• Reducción de costos en obras civiles

• Reducción del impacto ambiental

Ahora la mayoría de los pozos Geotérmicos se construyen de forma direccional, lo cual requiere de equipos y servicios especializados .

• Motores de Fondo

• MWD

• Otras herramientas y dispositivos direccionales

Plataforma con cuatro contrapozos

Vistas de plataformas

7. Problemas durante la perforación pozos

• Perdidas de Circulación Parcial o total (LCM o tapón de cemento)

• Atrapamiento de sarta

• Altas vibraciones en la sarta durante la perforación de lavas en fase superficial

• Formaciones inestables o arcillas hinchables (disminución del diámetro)

• Rotura de tubería de perforación. Pesca

• Perdida de avance en formaciones duras

• Cavidades provocadas por la circulación en formaciones suaves

• Dificultad para mantener la dirección y rumbo

• Uso prolongado de barrenas triconicas y la posibilidad de perder uno o más conos

• Formación de ojos de llaves

• Problemas para obtener retorno de cemento durante la cementación de la tubería de revestimiento

• Derrumbes de las paredes del Pozo• Reducción del diámetro del agujero• Mala calidad de productos químicos y férricos• Alto costo en herramientas y equipos especiales• Presencia de zonas de alta presión (Fuerte arremetida del pozo)• Deficiencia en el suministro de repuestos y servicios

Expectativas

• Aplicación del Dewatering• Utilización de barrenas PDC• Equipos de monitoreo y control de parámetros• Equipos de perforación automatizado• Equipo navegable nueva generación

jpolio@lageo.com.sv

(503) 2211-6700

Gracias por su Atención