FUNDAMENTOS DE TERMINACION DE POZOS DE PETROLEO Y GAS.TEMA 1INTRODUCCION A LAS TERMINACIONES.Introducción a completaciones de pozos de petróleo y gas.

Requerimientos Fundamentales.

Todo sistema de completacion deberá proveer los medios para la producción de petrolero o gas de manera: Segura

- Referida a la integridad del pozo y protección del medio ambiente.Eficiencia.

- Que cumple los objetivos de producción señalados.Economía.

- Con una relación costo/beneficio.TERMINACION.Definición.Metodología y tecnología requeridas para producir las reservas recuperables (desde el yacimiento hasta la superficie).

Proceso:Diseño selección e instalación de tubulares, herramientas y equipos ene l subsuelo con el propósito de transportar, bombear o controlar la producción (o la inyección) de fluidos.

Terminaciones – los pasados 25 años la evolución de los sistemas de completacion han afectado:

1. La filosofía.- Evitar daño de formación antes que repararlo- Importancia del control del yacimiento.

2. La tecnología.- Levantamiento artificial- Métodos de recobro mejorado- Completaciones inteligentes- Completacion sen tubing.

3. Las aplicaciones.- Pozos HP-HT (alta presión y temperatura)- Completacion submarina- Pozos horizontales y ML (Multilaterales).

4. La seguridad

5. Las contingencias- Flexibilidad/confiabilidad.

Mecanismos de Empuje en el Yacimiento.

Los tres tipos de empuje en el yacimiento.- Gas en solución.- Capa de gas.- Empuje de acuífero.

Si estos mecanismos no logran producir el yacimiento a una tasa de producción aceptable, se pueden emplear métodos de levantamiento artificial para mejorarla.

Empuje por Gas en Solución.

En un yacimiento con empuje por gas en solución, el petróleo contiene gas disuelto. La diferencia de presiones entre el yacimiento y el pozo hace fluir el petróleo acompañada de la liberación del gas disuelto. En su liberación el gas empuja al petróleo para que se mueva desde el yacimiento hacia el pozo. Ya dentro del pozo, la liberación adicional de gas en solución aliviara la columna hidrostática que fluirá mas fácilmente hacia la superficie, facilitando el arrastre adicional o producción de fluidos.

Empuje por Capa de Gas.Algunos yacimientos contienen mas gas que el que puede estar disuelto en la fase liquida de hidrocarburos (a las condiciones de presión y temperatura del yacimiento). El exceso de gas asciende a la parte superior del reservorio y forma una capa sobre el petróleo. La expansión de la capa de gas durante el periodo de producción (debido a la caída de presión original del yacimiento) mantiene el efecto del empuje sobre la fase liquida.

El mecanismo de capa de gas es mas eficiente que el de gas en solución, al producir entre el 25% y el 50% del petróleo recuperable.

Empuje de Acuífero Activo.

El agua contenida en las formaciones aledañas se expande ligeramente y se desplaza por gravedad hacia los puntos bajos en el yacimiento para proveer una fuerza de barrido que permite la producción de fluidos del yacimiento. Por lo general, un acuífero permite la producción de aproximadamente el 85% del petróleo recuperable.

El empuje de agua sobre es mantenido por medio de inyección de agua desde superficie a través de pozos inyectores hacia el yacimiento, especialmente si se localizan costa afuera…

Clasificación de las Terminaciones.

Las clasificaciones se clasifican de varias formas. Los criterios comunes incluyen:

Agujero Abierto. Casing INTERFASE AGUJERO/FORMACION.

Agujero revestido Cemento + Perforado Liner

SIMPLENo. DE ZONAS ACTIVAS

MULTIPLE

Flujo NaturalNo. DE ZONAS ACTIVAS

Producción Artificial.

Productor Inyector

TIPO DE POZODisposiciónAlmacén

Tierra Agua

LOCALIZACIONCosta AfueraAlmacén

VerticalAlto ángulo

TRAYECTORIAHorizontalMultilateral

Convencionales TR 4 ½Tamaño de Agujero

Estrechos

Con TubingNo. De Sartas

Sin Tubing

Terminación en Hoyo Descubierto (o desnudo).

Es aplicable solo en yacimientos constituidos por formaciones de suficiente resistencia para prevenir los derrumbes o colapsos. Conductor con hoyo abierto debajo-Sin protección al agua somera. Sarta de revestimiento con hoyo abierto debajo

- Provee estabilidad a la parte superior del agujero Liner con hoyo abierto debajo-Protección al flujo cruzado.

En tal tipo de terminación no es posible de producir selectivamente o de aislar intervalos indeseables dentro del yacimiento. La técnica del agujero descubierto esta casi completamente descartada excepto para unas pocas formaciones de baja presión y para condiciones especiales. Terminación en Revestimiento Perforado.

Revestimiento o liner- Sin tubing de producción. Revestimiento o liner con tubing- Producción a través del tubing o del espacio anular Revestimiento o liner con tubing y empacador.- Producción a través del tubing permite el control del flujo.

Configuración de una Completacion Compleja. Sistema selectivo de producción de cuatro zonas Doble sarta de producción Producción conjunta o alternada es controlada por camisas deslizantes El sistema contiene 28 componentes mayores en el subsuelo.

Las completaciones de zonas múltiples se utilizan a menudo en yacimientos de complejas estructuras y características de producción. Las completaciones múltiples modernas tienden a ser más complejas para mantener un alto grado de flexibilidad y control de la producción.

Factores que afectan el desempeño del pozo. Limites del yacimiento- Puede ser estimado Propiedades del yacimiento- Pueden ser medidas Sistema de completacion.-Puede ser controlada.Fases en el Diseño de la Terminación. Se requiere de una aproximación secuencial y lógica para el diseño y la instalación de la completacion en el pozo, a saber:

Establecer los objetivos y criterios del diseño. Construir el agujero del pozo. Instalar los componentes de la completacion Iniciar la producción. Evaluar y supervisar la producción.

Establecer los objetivos de la Terminación. Asegurar el potencial para una optima producción (o inyección). Proveer los medios para medición, evaluación y servicios al pozo. Proporcionar alguna flexibilidad para el cambio de condiciones y aplicaciones de medidas

correctivas o contingencias Contribuir al desarrollo eficiente del campo o del yacimiento y a la producción.

Asegurar que las instalaciones y su operación sean económicas y eficientes.

Construcción del Pozo.Los objetivos de construcción del pozo incluyen típicamente: Perforar eficientemente la formación causando el mínimo daño posible a la formación en las

vecindades del pozo Adquirir los datos de registro direccional y de pruebas del yacimiento requeridos para fijar las

limitaciones del diseño de la completacion. Preparar el agujero perforado a través de la zona de interés para la fase de instalación de la

completacion.

Factores que Afectan el diseño del agujero. Los factores que influyen en el proceso de diseño y construcción del agujero incluyen: Daños de formación- invasión de fluidos del pozo al yacimiento. Geometría de la completacion- Perfil de la trayectoria Comportamiento del fluido- Flujo multifasico Geología- Fracturas y heterogeneidad

Daños de permeabilidad en la perforación. El mecanismo de daño incluye: Invasión de filtrado del lodoReducción de la permeabilidad debido a la interacción del filtrado del fluido de perforación, la roca del yacimiento y/o los fluidos contenidos en ella. Los fluidos de base agua fresca tienden a ser mas dañinos que los de base aceite. Formación de revoqueAfecta las completaciones en hoyo desnudo o con empaque de grava. Migración de sólidosSólidos del fluido de perforación que pueden taponar los espacios vacíos y las fracturas naturales presentes en algunas formaciones. Si las pérdidas de fluido durante la perforación fueron controladas con LCM el efecto del taponamiento puede ser severo y el LCM será difícil de remover a menos que sea soluble en ácido. Filtrado del cemento Lavadores y espaciadores

Daño de producción.El daño de producción se debe típicamente a los cambios en las condiciones de presión y temperatura, facilitando: Deposito de costrasDepositadas como resultado de la reacción de materiales solubles en agua cuando cambian las condiciones de temperatura y presión. Dependiendo del tipo y localización de las costras depositadas, su remoción puede variar. La prevención o la inhibición es la opción típicamente preferida. Precipitación de cera Precipitación de asfáltenos Sólidos que se precipitan en el agujero del pozo o sus vecindades debido a los cambios en las condiciones de temperatura y presión.

Invasión del fluido de trabajo en servicio del pozo.Los problemas con el fluido de trabajo en las operaciones de reparación del pozo ocurren con: Uso de materiales taponantes Invasión del fluido a la formación.

Los baches pesados bombeados al pozo que contienen materiales taponantes son posicionadas en frente de las formaciones para cortar el flujo y crear condiciones estáticas.

Pozo de perfil vertical.

PERFIL VERTICAL.Los perfiles de la mayoría de los pozos pueden ser verticales, desviados u horizontales y multi-laterales.La mayoría de los yacimientos que se desarrollan en la actualidad, los pozos horizontales y multi-laterales proporcionan beneficios significativos y se han vuelto la opción preferida en muchos casos.Los pozos de perfil vertical – permiten una intersección limitada del yacimiento, especialmente en yacimientos delgados. Sin embargo esta configuración permite una buena predicción y control de las formaciones que se van a estimular por fracturamiento hidráulico. No hay gran beneficio a la productividad Puede captar zonas de agua o de gas no deseadas. Preferido para trabajos de fracturamiento.

Pozo de trayectoria desviada.

Entienden el alcance para llegar hasta las reservas externas del yacimiento y mejoran la productividad al incrementar el contacto con el yacimiento, especialmente cuando se trata de formaciones delgadas.En agujeros desviados por encima de 45 grados, se puede alcanzar ganancias significativa de productividad.

Pozo de trayectoria horizontal. Aumento significativo en la productividad Influencia reducida del daño de formación Influencia reducida de la conificacion.

Producción de gas en flujo multi-fasico.

Fuentes comunes para la producción no deseada de gas: Mala adherencia o canalización del cemento Conificacion o flujo a través de una ruta permeable Caída del contacto gas/aceite.

Producción de gas en flujo multi-fasico.

Consecuencias de la producción o ruptura de gas: Se agota la energia del yacimiento Se complica el procedimiento

Se crea problemas para la disposición de los desechos

Producción de agua en flujo multi-fasico.La producción de agua: Aumenta la caída de presión en los tubulares de la completacion. Anticipa la necesidad de instalar un levantamiento artificial Complica el procedimiento Crea problemas de disposición

Agua de un acuífero debido a: Pobre adherencia del cemento al revestidor Conificacion Producción a través de canales de alta permeabilidad Elevación del contacto agua/aceite

Agua de un pozo inyector debido a: Descanso por gravedad Flujo a lo largo de una franja de alta permeabilidad Canalizaciones por diferencias en viscosidad

Estructura de los granos en la roca.

Factores principales: Alineación de granos planos u ovalados en la dirección del flujo Respuesta a los tratamientos ácidos: efectos de la mineralogía de la roca Susceptibilidad a sufrir daño de formación, como efecto del tipo y distribución de los minerales.

Capas geológicas. Reducción de la tendencia a la conificacion. Reducción de productividad en agujeros parcialmente completados.

Geología y Fracturas.Fracturas. Los pozos que interceptan fracturas naturales tienen mejor productividad pero pueden proveer

un conductor para la producción de agua o gas no deseados. Los pozos que no interceptan las fracturas pueden tener altos valores aparentes de daño de

formación.Intercalación de arcilla.Efectos de una intercalación de arcilla: Reduce la productividad debido a disminución en la permeabilidad vertical. Puede representar retos significativos para el manejo del yacimiento y la producción.

Cañoneo e instalación de componentes.

Optimizando la eficiencia del cañoneo: Longitud de la perforación (penetración) Densidad de tiros Angulo de desfase de los tiros Cañoneo en desbalance Instalacion de los componentes:

Primarios- Ej. empacadores Accesorios

- Ej. Camisas deslizantesEstimulacion por Fracturamiento.

Fracturamiento Ácido. El ácido reacciona disolviendo carbonatos de la roca erosionando las superficies internas de

las fracturas abiertas.Diseño del Fracturamiento. Deberá evitar la producción de zonas no deseadas, como las zonas de agua o gas.

Producción de arena.Problemas con la producción de arena: Erosion de los componentes de la instalacion en el subsuelo y en la superficie Requerimientos de disposición en superficie Producción restringida por relleno del pozo con arena. Desestabilización de formaciones no consolidadas.

Estimulación por fracturamiento.Fracturas.(con materia apuntalante) La alta permeabilidad de las fracturas proporcionan un conducto de alta productividad hacia el

pozo.Una fractura del yacimiento se puede iniciar y propagar al inyectar en el un fluido especialmente diseñado a través de las perforaciones en el revestimiento, a alta velocidad y con alta presión de manera que se extienda radicalmente desde el pozo hacia dentro del yacimiento.

Un material de relleno o de puenteo transportado en el fluido fracturante se queda dentro de la fractura creada para impedir el cierre de ella cuando se disipe la presión impuesta desde el pozo. La fractura de alta permeabilidad constituye un conducto de alta productividad de fluidos.

Etimulacion de Matriz.

Diseñada para remover o sobrepasar el daño de formación en las vecindades del pozo. Los agujeros intercomunicados proporcionan alta permeabilidad en la zona dañada

Inicio de la producción del pozo.

El inicio de la producción incluye las siguientes categorías. Iniciar el flujo para establecer comunicación entre el yacimiento y el pozo. Definir un programa apropiado de limpieza para permitir el logro rápido de la máxima tasa de

producción. Diseño de un tratamiento inicial de estimulación que pueda ser necesario para permitir la

restauración de la permeabilidad en las vecindades del pozo.

Evaluación de la producción.

Evaluación inicial de la producción para confirmar los resultados esperados. Se deberán mantener registros subsiguientes para;

Verificar que las suposiciones hechas durante el proceso de diseño eran precisas o representativas.

Identificar tendencias o desviaciones estadísticas que puedan proveer indicación temprana sobre problemas de la completacion.

Llevar estadísticas relativas a la confiabilidad y durabilidad de los componentes de la completacion.

Mantener vigilancia periódica de los parámetros del yacimiento para propósitos comparativos.

Observaciones iniciales/ Comentarios.

Observaciones iniciales sobre el diseño e instalación de la terminación incluyen:

La completacion segura, eficiente y económica de un pozo de petróleo o de gas es un proceso complejo

Se requiere de un enfoque estructurado y lógico. Es un proceso dinámico pues cada pozo es una entidad diferente, distinto de todos los demás. Se requiere un cierto grado de flexibilidad en el proceso. La complejidad, confiabilidad y durabilidad de una completacion están interrelacionadas.