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5/12/2018 FLUIDOS - slidepdf.com

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FLUIDOS INTELIGENTES PARA EMPAQUETAMIENTOS CON GRAVA

Mario Serrano, Halliburton Energy Services/SPE.

RESUMEN

El avance en la perforación horizontal ha traído como consecuencia la necesidad de procesos de

completación de los pozos en hueco abierto sin usar revestidores, lo que ha llevado al uso de mallas

de producción (ranuradas o expandibles) para el control de arena y a volver a los tradicionales

empaques de grava. La complejidad de las operaciones de empaquetamiento con grava, las

crecientes necesidades de proteger las formaciones productoras y el avance en la química de los

productos han permitido desarrollar fluidos inteligentes, que a diferentes condiciones de presión y

temperatura cambian su composición química, generando in-situ las características necesarias para

limpiar la cara del pozo y traerlo en producción durante el proceso de empaque de grava.

La amplia utilización de fluidos Dril-In, basados en polímeros y carbonatos de calcio sellantes, han

creado la necesidad de usar una serie de píldoras limpiadoras y removedores de revoque del lodo,

no solo incrementando los costos de la operación, sino haciéndola mas compleja. La utilización de

un fluido único, con el cual transportar la grava, y que este, en un tiempo determinado, dictado por

las condiciones de temperatura, se convierta en rompedor de los polímeros y posteriormente en

disolvente de los carbonatos de calcio presentes en el fluido Dril-In, simplificando notablemente la

tarea de limpieza de los residuos que el fluido de perforación deja en las paredes del pozo.

Experiencias de campo demuestran que no solo en pozos de producción sino también en pozos

inyectores la protección de la formación es necesaria para la optimización de recursos y, por ende,

los costos. Los fluidos inteligentes para empaquetamientos con grava “N-FLOW” han sido

probados ampliamente en América Latina superando ampliamente las expectativas y abriendo una

nueva opción a las completaciones en hueco abierto.



INTRODUCCIÓN

El éxito de un empaquetamiento de grava está dado por la capacidad de transportar la grava hasta el

fondo del intervalo, a que la pérdida de fluido exista permitiendo transportar la grava y a que el

pozo esté limpio y libre de sólidos que puedan taponar los espacios porosos de la grava o de las

mallas ranuradas. Para esto se acostumbra bombear una serie de fluidos, ácidos, oxidantes, de alta

viscosidad, lo que conlleva una serie de operaciones en los pozos que consumen tiempo y por el

carácter agresivo de los productos usados, se coloca en riesgo la salud de los operarios y la vida útil

de los tubulares.

Un fluido, que en una sola circulada, mezclado junto con el fluido de transporte de la grava y sin

riesgo en superficie de manejo de productos corrosivos, pueda generar en el fondo, en función de la

temperatura, primero un oxidante y posteriormente un ácido, que destruya todos los polímeros

presentes y posteriormente disuelva el contenido de carbonato de calcio, eliminado toda posibilidad

de taponamiento de la grava o las mallas, sería la solución a los principales problemas de un

empaque de grava exitoso.

ASUNTOS QUE PREOCUPAN LA INDUSTRIA DE LA TERMINACION DE POZOS

Diferentes situaciones causan preocupación durante las operaciones de terminación de un pozo: la

colocación de minerales ácidos en pozos horizontales, la remoción incompleta del revoque o torta

en pozos empaquetados con grava, la estimulación de redes de fracturas naturales, formaciones de

baja permeabilidad en pozos horizontales que crean caídas de presión más bajos, de manera que el

levantamiento del revoque o torta por la contrapresión es muy difícil de alcanzar. Y, por último, la

corrosión que afecta la zona productora generando daños de formación, hace que las operaciones

normales de empaquetamiento con grava tengan una opción que elimine todos estos factores de

riesgo.

Los trabajos de bombeo de ácidos son por lo general costosos, peligrosos, reaccionan muy rápido,

son corrosivos y requieren de equipo especial para poderlos bombear; adicionalmente, los

tratamientos de ácido crean el efecto de “GUSANO”, que no son más que la creación de túneles a

medida que el ácido penetra en el revoque y luego continua creándolos en la formación.



Figura 1. Efecto “GUSANO” generado por el ácido.

La remoción incompleta del revoque o torta (Figura 2) es otra de las causas de problemas en los

empaquetamientos con grava.

Figura 2. Remoción incompleta del revoque

POR QUÉ UN FLUIDO INTELIGENTE PARA EMPAQUE DE GRAVA

Un método para generar ácido en el fondo del pozo (in-situ), aseguraría que el ácido llegara a

cualquier parte donde el fluido esté presente, cubriendo excelentemente toda la zona deseada,

eliminando el problema de manejo de ácidos en superficie y que sea manejado para que se

desarrolle en un amplio rango de temperaturas, sería una solución inteligente a todos estos

interrogantes.

Este sistema, conocido como N-FLOW, incorpora todas las nuevas técnicas de manejo de ácidos y

polímeros, para que inteligentemente el fluido se transforme, in-situ, en oxidante y ácido y remueva

100% el revoque (Figura 3).



Figura 3. Revoque removido 1005 con N-FLOW

EL SISTEMA N-FLOWEs un proceso patentado que combina enzimas (catalizadores biológicos) con químicos específicos

para generar un ácido orgánico a una tasa controlada.

La mayor parte del ácido es producido después de colocar los rompedores en el sistema,

permitiendo una colocación eficiente en toda la zona objetivo, maximizando la rata de producción

del pozo, agregando valor para los operadores. La reacción química viene de usar un ácido

percusor, con la encima catalítica, generando un ácido más un alcohol (Figura 4).

Figura 4. Reacción generadora del ácido

La encima rompedora de polímero trabaja mejor en condiciones leves de acidez. N-FLOW crea

condiciones ideales de pH para obtener la actividad máxima de la enzima rompedora de polímero,

mientras que el ácido producido ataca el carbonato de calcio.

La cantidad de ácido producida es determinada por la concentración de Ester (ácido percusor) y la

velocidad de producción es determinada por la temperatura y la formulación en la que se usará el

sistema.



N-FLOW (Figura 5) puede ser incluido con el fluido de colocación del empaquetamiento con

grava. Esto permite el empaquetamiento y la pérdida de fluido hacia la formación, a un tiempo

especifico y previamente determinado; el ácido orgánico es liberado para disolver y remover el

revoque y el bloqueo causado por el carbonato de calcio en la cara del pozo, especialmente en

formaciones arenosas.

Figura 5. Animación del funcionamiento de N-FLOW

TIPOS DE N-FLOW

Tres diferentes tipos de N-FLOW han sido considerados y están basados en la aplicación específica

a cumplir:

• N-FLOW A - Producción de ácido controlada.

• N-FLOW AE – Producción de ácido controlada y enzima rompedora de polímeros.

• N-FLOW AO – Producción de ácido controlada y oxidante rompedor de polímeros.

INGENIERIA QUE CONTROLA EL PROCESO:

El control de todo el proceso está basado en temperatura y concentración de producto elegido. EL

equipo usado para la evaluación del N-FLOW es un equipo de filtración dinámica FANN 901,

Figura 6, modificado para circular el N-FLOW frente al revoque depositado. La utilización de este

equipo permite evaluar a cualquier condición de presión y temperatura y adicionalmente regular los

tiempos del proceso de filtración.



Figura 6. FANN 90 modificado

El principio de trabajo del FANN 90 es medir la velocidad de filtración con respecto al tiempo. A

medida que el revoque se forma, esta disminuye hasta que se hace constante. Filtrando a través de

núcleos cerámicos de permeabilidades conocidas (Figura 7) se genera el revoque.

Figura 7. Núcleos de cerámica del FANN 90

Cuando este revoque es removido, todo el proceso de filtración inicia de nuevo y se vuelven a

registrar variaciones altas en la velocidad de filtración, Figura 8. Esto se ve claramente expresado

en el sin número de pruebas realizadas evaluando rompedores de revoque (Figura 9).



Figura 8. Prueba de rompimiento de revoque

Figura 9. Variación de procesos de filtración por rompimiento del revoque.

Para poder estar seguros que una formulación especifica de N-FLOW desarrollará el ácido y la

enzima o el oxidante en el tiempo que debe hacerlo, se hacen pruebas de repetición (Figura 10), las

cuales confirman que el diseño es correcto.



Figura 10. Pruebas de repetición de FANN 90

Por último se busca dejar bien marcada la diferencia entre la generación de uno y otro, ácido y

enzima, para evitar que se desarrollen en tiempos similares. Figura 11.

Figura 11. Generación de ácido y oxidante controlada en diferentes tiempos

APLICACIONES PARA EL N-FLOW

Las aplicaciones de N-FLOW son variadas y puede ser ajustado para cada caso específico. Algunas

de ellas son:



• Rompedores de revoque (cuando el revoque contiene material soluble en ácido).

• Empaquetamientos de grava (aplicada con el fluido de transporte).

• Terminaciones en hueco abierto.

• Pozos Horizontales.

• Pozos inyectores.

• Estimulación de yacimientos maduros.

• Control de arena con mallas expandibles.

• Trabajos de reparación de pozos.

• Pozos inyectores.

CONCLUSIONES

N-FLOW es considerado un fluido inteligente por que se diseña para que se desarrolle sólo

en el momento preciso, sin retrasos en las operaciones de las terminaciones de pozos.

N-FLOW cubrirá todo el intervalo de interés, limpiando y removiendo el revoque en un

100%, si es usado como parte del fluido de transporte de la grava.

N-FLOW trae asociado disminución en los costos de equipo y la cantidad de los mismos en

las locaciones.

El uso de N-FLOW elimina la utilización de unidades de “Coiled Tubing” y unidades de

bombeo de alta presión.

N-FLOW es un sistema no dañino que minimiza el efecto SKIN.

N-FLOW aumenta la producción de los pozos y el valor presente neto de los pozos.

N-FLOW es ambientalmente aceptable, ya que no maneja ningún elemento corrosivo en

superficie.

N-FLOW disminuye los riesgos asociados con las operaciones de bombeo de ácido.

REFERENCIAS

1.

Todd, Brad; Murphy, Rob: “Laboratory Device for Testing of Delayed-Breaker Solutions onHorizontal Wellbore Filter Cakes”. Paper SPE # 68968.

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