BALEO DE POZOSEn las operaciones de terminación de pozo para proteger

sus inversiones las compañías de exploración y producción pueden orientar los disparos que ejecutan en sus pozos. La producción de arena y los daños a la formación pueden generar problemas serios que en un pozo cuya perforación y terminación cuestan millones de dólares puede perder totalmente su valor. El “baleo” es una técnica que permite que disparos controlados desde la superficie abren orificios desde el interior del pozo para comunicar este con un reservorio, esto se ase con un gran cuidado en laplaneación, la selección de la tecnología y la evaluación posterior a los trabajos es esencial para una estrategia de operaciones de disparos óptimos.

Los disparos orientados realizados permiten minimizar la producción de arena, mejorar la productividad y reducir los costos de terminación

OBJETIVO DEL CAÑONEO DE POZOS El Objetivo del cañoneo, es

establecer una comunicación efectiva entre el yacimiento y el interior

del pozo a través de orificios creados en el re vestidor, cemento y la formación.

El cañoneo permite: Evaluar zonas productoras. Mejorar la producción por

inyección. Efectuar trabajos de

cementación.

EVOLUCION DE LA TECNOLOGIA DEL BALEO DE POZOS

EVOLUCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS DEL CAÑONEO

*En el pasado el cañoneo consistía simplemente en orificios realizados en el acero del re vestidor con cortadores mecánicos, antes del año 1926.

*Posteriormente se realizaba por medio de disparos de bala, muy utilizados a partir de 1932.

*Luego se desarrollo el método de bombeo de abrasivos, cañoneo con chorros de agua, desde 1958.

*En la actualidad los orificios se producen detonando explosivos con cargas huecas.

TIPOS DE BALEOS DE POZOS Los tipos de cañoneo

más usados en la industria son los siguientes:

Tipo Balas

Tipo Chorro

Tipo Hidráulico

CAÑONEO CON BALAS Diseñado y patentado en 1926. *Comenzó a ser utilizado en campo en los años

30. *Utilizado en forma masiva en la mayoría de

las operaciones de cañoneo a comienzos de los años 50.

*En este método, las balas son disparadas hacia el re vestidor atravesando el cemento hasta llegar a la formación.

*El desempeño disminuye sustancialmente al incrementar la dureza de la formaciones, del re vestidor y cementos de alta consistencia.

*Es poco utilizado en la actualidad, pero continua aplicándose en formaciones blandas o formaciones resquebrajadizas.

NUEVA TECNOLOGIA CON BALAS La bala da un agujero mucho más redondo,

reduciendo así la caída de presión por fricción Durante la estimulación

Cañoneo con chorros de agua a alta presion * Otra tecnología usada, es el cañoneo con

chorros de agua a alta presión (Wáter jet perforating-1958).

* Utiliza altas presiones de fluido (algunas veces con arena) para abrir agujeros a través del re vestidor, cemento y formación.

* Los fluidos son bombeados a través de la tubería, con un arreglo de orificios direccionados hacia la pared del re vestidor.

* La tubería es manejada para realizar agujeros, canales e inclusive cortes completos circunferenciales del re vestidor.

*El chorro presurizado lanzado hacia la formación, deja túneles limpios con muy poco daño.

*Los agujeros son creados uno a la vez. *Tiene la desventaja de ser un sistema lento y

muy costoso.

RESULTADO TIPICO DE CAÑONEO SIN LIMPIEZA

Cañoneo con cargas moldeadastipo chorro

*Una de las últimas tecnologías introducidas en el proceso de cañoneo fueron: las cargas moldeada tipo chorro.

*Involucra el uso de explosivos de alta potencia y cargas moldeadas con una cubierta metálica.

*Es la técnica de cañoneo más utilizada en la actualidad, más del 95% de las operaciones de cañoneo utiliza este método.

*Es un sistema muy versátil. *Las cargas son seleccionadas para los

diferentes tipos de formación. *Los cañones pueden ser bajados

simultáneamente dentro del pozo, utilizando guayas eléctricas, guaya mecánica, tubería de producción o tubería flexible (Coiled tubing).

Los explosivos Los explosivos.- Estos son de dos tipos básicos, bajos y altos. Explosivos

de baja son llamados en ocasiones “Propulsores”, se caracterizan por tener baja presión de combustión (reacción) y una velocidad de reacción alrededor de los 15000 a 45000 pies por segundo. Al contrario, los explosivos de alta detonan en 15000 a 30000 pies

por segundo (velocidad de reacción) y generan altas presiones, como ser las de un millón de libras por pulgada cuadrada en el frente de la detonación.

Los explosivos de alta se dividen en dos grupos de acuerdo a su sensibilidad. Los componentes más volátiles, llamados explosivos primarios, reaccionan rápidamente a las flamas, fricción, o golpe. Para servicios de la industria petrolera, los explosivos primarios son usados en detonadores. Los explosivos secundarios son menos volátiles, de hecho, muchos son insensibles a la detonación, estos pueden ser fundidos y moldeados, maquinados o comprimidos en forma granular

La secuencia de explosión consta de varios dispositivos que son utilizados para iniciar y extender la detonación

de los cañones.

Está conformada de la siguiente forma: 1.-Detonador o Iniciador

2.-Cordón Detonante

3.-Carga Explosiva Moldeada

*El detonador inicia el proceso explosivo.*El explosivo del cordon detonante deberá estar en contacto con elexplosivo del detonador.*El iniciador puede estar localizado encima o debajo de los cañones*Existen dos tipos en la aplicación de la Industria petrolera:

DETONADORES ELECTRICOS

Los detonadores eléctricos son utilizados

Para cañones transportados con guaya

Eléctrica.

Hay sensibles al fluido y no sensibles.

Mínimo amperaje 0.8 amp.

DETONADORES DE PERCUSION•Los detonadores de percusión son utilizados para cañones

•Transportados con tubería.

•Impactos con el pin de disparo

•Causan la detonación, de 5 a 7 ft-lb.

•Estos detonadores no son sensibles a corrientes eléctricas.

CORDON DETONANTE

*Consiste en un sistema de conexiones que permite la transmisión del iniciador a las cargas huecas.

*Permite la detonación a lo largo del eje cañón.

*Es un cordón plástico o metálico que cubre el núcleo, el cual es un explosivo secundario.

*Los explosivos usados actualmente son Rdx, HMX o PYX.

*Las velocidades de detonación son importantes:

-Los RDX y HMX son los más rápidos, hasta 26.000 ft/s.

-Los HNS y PYX son los más lentos, cerca de 23.000 ft/s.

*Permite alojar los otros componentes de la carga.*Debe soportar altas presiones y temperaturas.*Son generaxomnlmente fabricadas de zinc o aceros suaves.*Las carcasas de zinc se quiebran en pequeñas partículas solubles en ácidos, que también se pueden hacer circular hacia fuera. *Las carcasas de acero se fragmentan en trozos grandes que se mantienen en el tubo transportador.

La efectividad de las cargas para realizar la configuración de las perforaciones deseadas, depende altamente del diseño de las cargas. Los diseños deben considerar las condiciones del pozo para que sean efectivos. Los factores principales que afectan al desarrollo de las cargas, incluyen los parámetros de diseño, limpieza entre cañón, cañería y las propiedades físicas de la formación y cañería.

Aunque las cargas comprenden de tres componentes, un número de parámetros afectan el desarrollo de las cargas, como ser: Propiedades del material del Liner, geometría del Liner, propiedades de los explosivos, material y configuración del contenedor, tamaño de cargas y configuración de las cargas y cañón, particularmente en términos de espaciamiento. La interacción de estos parámetros principalmente influye en la penetración del jet y diámetro del orificio de entrada.

LINER*La cubierta puede tener forma cónica o parabólica.

*La forma cónica es usada en cargas

Para obtener penetraciones profundas,

Perforaciones largas.

*La forma parabólica es usada en

Cargas para producir hoyos grandes,

Perforaciones de diámetros grandes.

• El explosivo principal es el que provee la energía necesaria para producir el chorro.• El rendimiento de la carga depende en gran proporción de la clase, forma, masa, distribución y velocidad de detonación del explosivo principal.• Están compuestos generalmente por explosivos secundarios tales como RDX, HMX, HNS y PYX. • El explosivo es usualmente suplido con una cera sobre los granos, la cual, reduce la sensibilidad del explosivo y lo hace más seguro de manejar.

Se diseñan estos como la casa de la carga, Liner y Explosivo. Este es de poca importancia como posible causa de un mal funcionamiento de las cargas. De todas formas, las actuales versiones de aceros proveen mejor confinamiento, el cual hace al explosivo algo más eficiente en la entrega de energía al Liner.

La distancia entre la base del Liner y el interior del Carrierinfluye significativamente a la penetración y el diámetro del orificio perforado. Esta distancia es un parámetro diseñado que, una vez estabilizado, queda fijo. En la figura 2.13 la posición (standoff) es diferente del claro de los cañones, lo cual se vera mas adelante.

Se denomina “Claro” a la distancia desde el cañón a la cañería a lo largo del eje del jet (Fig. 2.13) Este claro es diferente a la posición de la carga o “Standoff”. El claro tiene influencia en el desempeño de la perforación. Los cañones comúnmente operan bajo variaciones de claros, por que estos son excéntricos como resultado de la pequeña desviación del pozo. Además mas cañones son diseñados para múltiples fase de disparo en direcciones diferente ya sean 20, 45, 60, 120º, etc.

CAÍDA DDE PRESIÓÓN (LPPC) A TRAVÉS DE UN TÚNEL DE PERFORACIÓN COMO FUNCIÓN DEL DE DIÁMETRO DE LAS PERFORACIONES

PROCESO DE CAÑONEO

1.-Carga sin detonar.

2.-La carga se detona. La carcasa se expande. El liner comienza a colapsarse.

3.-Se forma un chorro de alta presión de partículas de metal fluid izado. La onda de presión viaja a 8.000 pies/seg. y 7.000.000 psi.

4.-El chorro se desarrolla más. La presión hace que la velocidad aumente a 23.000 pies/seg.

5.-formación.El chorro se elonga porque la parte posterior viaja a una velocidad menor (3.000 pies/seg.).

6.-La penetración se logra mediante una presión de impacto elevada; 3 - 5 millones de Lpc en el re vestidor y cerca de 300.000 lpc

PROCESO PRODUCIDO EN FRACCION DE SEGUNDOS

*Esta zona alterada, se denomina Zona de daño o compactada.

*Su espesor oscila entre 1/4” a 1/2 ”.

*El espesor no es uniforme a lo largo

Del túnel. El mayor daño está en la

Entrada del agujero donde el Impacto de presión es mayor.*Algunas cargas BH, pueden

producir Espesores de 1”.

*Su permeabilidad puede ser entre

un 10% a 20% de la presentada en la zona virgen.

DIVERSAS TECNICAS SON UTILIZADAS PARA REMEDIAR LOS EFECTOS DE LA ZONA DE DAÑO.

Cañoneo bajo balance

Lavado en las perforaciones

(tratamientos).

Cañoneo con Sobre-Balance Extremo.

Pozo presurizado con N2

Cargas con Propelentes

Nuevos diseños de cargas

COEFICIENTE DE DEFLEXION

Ese coeficiente esta relacionado con la calidad de la carga. Indica la variacionen la trayectoria de la carga relacionado a una trayectoria perfecta.

•En la foto, se presenta una carga de baja calidad con una alta defleccion. •La proximidad entre los tuneles de la perforacion, ocasionan el

desmoronamiento del tunel.

GEOMETRIA DE LA PERFORACION

Fase de disparo

Densidad de disparo

Diámetro de perforación

Penetración de disparo

GEOMETRIA DEL DISPARO

DIÁMETRO DE LA PERFORACIÓN

Representa el diámetro del agujero que se Crea en el re vestidor durante el proceso de Cañoneo.

PENETRACIÓN DEL DISPARO

El caudal más alto es obtenido con la mayor longitud de disparo.

Los disparos deben atravesar el daño producido durante la perforación.

La penetración del disparo es función de la resistencia compresiva de la roca.

CARGAS DE ALTA PENETRACIÓÓN (DEEP PENETRATING CHARGES, DP) La geometría del linar es cónica, alargada y fina (de 42 a 45°),

produciendo un chorro estrecho.

La penetración es relativamente profunda (mayor de 13”) y el diámetro Del agujero es pequeño (de 3/8” a 1/2”).

El pico de presión de colapso en la línea central alcanza unos 29.000.000 Lpc.

Las velocidades del chorro pueden ser mayores a 26.000 ft/s.

El 20% de la forma del liner forma el chorro de alta velocidad; el 80%

Restante pasa a ser de movimiento lento.

Tipos de cañoneos La definición esta basada en el rango de diámetro de los

cañones, su configuración, método de bajada, aplicación, o algunas combinaciones de estas.

el método mas simple esta basado en la configuración del cañón:

(1) Los cañones reusables o desechables con cargas preformadas

(2) los cañones llenos y semidesechables con cargas pre formadas; y

(3) los cañones con balas.

Características de los cañones de disparo

Cañones con Carriers.- En este tipo de cañones, las cargas y otros típicos componentes explosivos son cargados dentro de un tubo de paredes resistentes, o carrier, asegurados en una posición deseada y sellados contra los fluidos y presiones del pozo. Cuando los cañones han detonado, instantáneamente es contenida la detonación dentro del cañón. La ola de la detonación desde las cargas explosivas hincha o expande poco el cañón pero no para afectar la recuperación de los mismos.

Generalmente, la mayoría de la escoria procedente de la detonación cae dentro del carrier. En algunas ocasiones particularmente cañones con alta densidad de disparo y cargados con cargas para agujeros de gran tamaño, una cantidad significativa de escoria de las cargas puede caer al pozo. Una cuidadosa atención en el diseño de los contenedores de las cargas y la selección del material, asegura que el material que cae al pozo sea como arena, de este modo minimiza cualquier tendencia a taponar la tubería o equipo superficial.

Cañones con CarriersCañones reusables con Carrier

Cañones descartables con carrier

Cañones descartables

Cañones convencionales totalmente descartables

Cañones totalmente desechables a través de tubería

Cañones semidescartabless

Características de los cañones de disparo

1.-Cañones con Carriers.- En este tipo de

cañones, las cargas y otros típicos componentes explosivos son cargados dentro de un tubo de paredes resistentes, o carrier, asegurados en una posición deseada y sellados contra los fluidos y presiones del pozo..

a)Cañones reusables con Carrier

En estos, también llamados cañones con tapón , las cargas son aseguradas en el lugar con tapones celantes enroscados en la paredes del carrier y encajan en un sistema alineado junto con las cargas.

Cañones descartables con carrier.- Este tipo de cañones no tiene

apertura en el carrier En la mayoría de los diseños, se prevee un debilitamiento externo de las paredes del carrier.

2) Cañones descartablesEstos se pueden categorizar como totalmente o semi

descartables, por el carrier no tubular, rodea los componentes explosivos, la carga puede ser un poco mas larga que las cargas para cañones que se utilizan a mayor profundidad y son del mismo diámetro

a) Cañones convencionales totalmente descartables Estos cañones (figura 3.4)

no se pueden recuperar después de la detonación. Las cargas son selladas individualmente de los fluidos del pozo.

Una conexión, significa cargar las cargas juntas en una fase específica.

El cordón de detonación y detonador están expuestas al ambiente del pozo, Ya sea fluido, presión y temperatura,

b) Cañones totalmente desechables a través de tubería

una nueva aproximación provee una perforación altamente penetrante en los cañones totalmente desechables, extendiendo su diámetro por debajo de la tubería.

c) Cañones semidescartables

La recuperación de una porción de estos cañones semidescartables es muy común. De igual manera como los cañones descartables las cargas son aisladas de presión de fluidos que el pozo contiene,

CAÑONES DESECHABLES Y SEMIDESECHABLES

Las cargas se encuentran expuestas a las condiciones del pozo, y se deben encapsular en contenedores separados.

Pueden ser envasados individualmente y en forma hermética.

Los envases están construidos de: aluminio, plástico, vidrio, hierro colado y materiales cerámicos.

Al detonar los cañones, los envases se desintegran en pequeños trozos, mientras que la energía desarrollada no es absorbida por el soporte de los explosivos.

DesventajasLos cañones no recuperables no son selectivos.

En caso de que se rompa el cable, la pesca del cañón se hace difícil.

Los desechos quedan en el pozo, total o parcialmente.

Por lo general, la longitud máxima del cañón está limitada a 30 pies.

En pozos desviados algunas veces se presentan problemas para bajar el cañón al fondo del mismo.

El re vestidor debe absorber toda la onda expansiva causada por los disparos.

Ventajas:No dejan residuos en el pozo.No causan deformación de la tubería de revestimiento.Son operacionalmente seguros, ya que los componentes explosivos están completamente encerrados. Menores fallas operativas.Se pueden operar a grandes profundidades y a presiones relativamente altas.Pueden hacerse disparos selectivos.Poseen buena resistencia química.Los cañones recuperables absorben la onda expansiva después del disparo protegiendo al re vestidor.

1. Cañones bajados a través de la Tubería de Producción (Throug Tubing) En este método, primero se baja

la tubería con empacadura deprueba o se baja la completación final.

Luego se crea un diferencial depresión negativo (Ph<Pf) y posteriormente se baja el cañón conequipo de guaya. Generalmente,se usan cañones no recuperables o parcialmente recuperables.

Los restos recuperables del cañón yla herramienta de profundidad y la guaya se recuperan usando un lubricador.

Este método de cañoneo permite obteneruna buena limpieza de las perforaciones. Sin embargo, ellos no son selectivos.

Por esta razón, cuando se requiere probarotro intervalo, es necesario controlar el pozo con el cual se exponen las perforaciones existentes a los fluidos de control. Esto puede causar un cierto daño

METODOS DE CAÑONEOS

2. CAÑONES BAJADOS A TRAVÉS DEL REVESTIDOR (CASING GUN)

Estos cañones se bajan a través del re vestidor, utilizando una cabria o equipo de guaya.

Generalmente, las cargas se colocan en soportes recuperables.

Este tipo de cañoneo se ejecuta con diferencial de presión positivo (Ph>Pf), lo cual permite mantener control del pozo.

Los cañones de re vestidor son más eficientes que los de tubería, cuando se usan en operaciones de fractura miento o de inyección, ya que en estas operaciones se requiere de un buen control del tamaño de las perforaciones, lo cual usualmente se logra usando cañones de re vestidor.

3. CAÑONES TRANSPORTADOS CON TUBERÍA (TCP)

Se logran orificios limpios, profundos y simétricos, ya que permiten utilizar cañones de mayor diámetro, cargas de alta penetración, alta densidad de disparo, sin límites de longitud en los intervalos a cañonear en un mismo viaje, todo esto combinado con un diferencial óptimo a favor de la formación.

Con este método, el cañón se transporta en el extremo inferior de la tubería de producción con una empacadura, la cual debe ser asentada antes de iniciar la operación de cañoneo.

DESVENTAJAS (TCP) (Tubing conveyed perforating)

Probabilidad de tener que controlar el pozo despues de haber efectuado el cañoneo.

Mayor tiempo de ejecución de la actividad de cañoneo en comparación con otras técnicas.

Requiere de suficiente bolsillo ( hueco de rata ) para soltar los cañones al momento del disparo con el de reducir la posibilidad de atascamiento de la tubería al momento de sacarla del pozo

CONDICIONES DEL CAÑONEO

El proceso de cañoneo puede realizarse bajo ciertas condiciones de presión en el fondo del pozo:

1. Bajo Balance / Balance

2. Sobre Balance

3. Sobre Balance Extremo

1.- Condición Bajo Balance / Balance

No existen riesgos de inyectar los fluidos

de completación a la formación.

El desbalance de presiones

(al momento del cañoneo)

genera flujo de fluidos inmediatos

de la formación hacia el pozo que

limpia (efecto de surgencia) los tuneles

cañoneados.

Operación de cañoneo puede

realizarse por plataforma ó con

taladro según sea el caso.

2.- CONDICIÓN SOBRE BALANCE EXTREMO Se requiere que el pozo permanezca

cerrado y controlado durante las

operaciones de cañoneo.

Al disparar los cañones se genera

un incremento de presión en la

formación menor que la resistencia

compresiva de la roca. Produciendo

fracturas en la formación.

Requiere taladro para efectuar

la operación de cañoneo y

posteriormente la bajada de la

completación del pozo.

CARACTERÍSTICAS DEL CAÑONEO BAJO BALANCE

El cañoneo bajo balance crea una condición, en el cual los fluidos de la formación fluyen inmediatamente hacia el interior del pozo.

En el instante del cañoneo, la presión diferencial causa un flujo de fluidos que ayuda a limpiar los residuos, la roca alterada y los gases de la detonación de las paredes del túnel.

La magnitud del bajo balance requerido depende del tipo de fluido de la formación y de la permeabilidad.

Para pozos de gas son requeridos mayores diferenciales, probablemente por el bajo coeficiente de arrastre del gas.

SEGURIDAD EN LOS BALEOS

La seguridad es de suma importancia, ya que en menor descuido de las practicas de seguridad pueden terminar en consecuencias devastadoras.El accidente a evitar en los baleos es la detonación de los cañones en la superficie lo provocaría serios daños y hasta muertes

Causas de estos incidentes:- Reglas de seguridad inadecuadas.- Un criterio inapropiado de las implementaciones de seguridad.- Equipamiento con diseño inapropiado.- Equipamiento con defecto o inapropiado mantenimiento.- Falta de supervisión o personal en entrenamiento.- Descuido para establecer los procedimientos de seguridad.

CONCLUSIONES El procedimiento se basa básicamente en hacer fracturar

las formaciones que contengas hidrocarburos mediante balas o chorro.

Se pueden clasificar en perforaciones con balas o a chorro, pero también se puede clasificar de acuerdo al tipo de operación que se realiza para bajar el baleo y puede ser mediante cableado o mediante una tubería TCP.

Todas los punzamientos que se realizan por balas siempre son armados en la superficie y luego bajados mediante cableado.

Las operaciones de perforación con tubería TCP son muy riesgosas ya que hay que tener un cuidado exhaustivo de la cantidad de presión a la que estamos mandando el fluido ya que podremos dañar seriamente a nuestra formación y así perder el control de fluidos que salen de superficie.

RECOMENDACIONES

Antes de realizar cualquier tipo de operación de baleo es necesario hacer un estudio exhaustivo sobre las formaciones las cuales vamos a balear, ya que como hemos dicho anteriormente un baleo con demasiada fuerza puede dañar gravemente a nuestra formación, pero también un baleo demasiado débil no podrá dañar nuestra formación y por consiguiente tendremos que realizar otro baleo.

A la hora de elegir un baleo es necesario hacer también un análisis del costo de cada uno en relación con la efectividad de cada uno con nuestra formación.

Se debe tener mucho cuidado con el manejo de los explosivos, desde su almacenamiento, transporte y sobre todo en el momento de la detonación de acuerdo al tipo de explosivo que vamos a usar.