Perforacion Bajo Balance 2

PERFORACIÓN BAJO BALANCE

Perforación Bajo Balance

INDICE

1. Definición.

2. Razones para utilizar el método de Bajo balance.

3. Información para planear el Bajo balance.

4. Equipo superficial y sub superficial.

5. Fluido de control.

6. Limitaciones.

7. Evaluación económica.

La perforación convencional.- Consiste en

perforar el yacimiento o zona productora,

utilizando un lodo de perforación cuya presión

hidrostática ejercida sobre el yacimiento o

formación perforada sea mayor que la presión

de poro de la formación.


La perforación bajo balance.- Consiste en

perforar el yacimiento o zona productora,

utilizando un lodo de perforación cuya presión

hidrostática ejercida sobre el yacimiento sea

ligeramente menor que la presión de poro de la

formación productora, permitiéndole fluir a

gastos controlados.

PyYac

PyYac

Ph

Py > Ph

PyYac

PyYac

Ph

Py < Ph

Convencional Bajo balance

En la perforación bajo balance, el control del pozo se realiza con equipo superficial.

1. Definición.


1. Mejorar la productividad del pozo.

2. Optimizar la perforación.

3. Disminuir costos.

1.- Mejorar la productividad.- Cuando se

mantiene una presión de yacimiento por arriba

de la presión hidrostática estamos asegurando

que el fluido de perforación no entrará a la

formación evitando así el daño a la misma por

invasión de fluidos y sólidos.

Py > Ph


2.- Optimizar la perforación.- Una forma de optimizar la perforación es, evitar los tiempos

perdidos por pegadura de tuberías originados por presión diferencial, mejorar los avances

en la velocidad de penetración y evitar la perdida de lodo. Con la perforación bajo balance

donde la presión diferencial es a favor de la formación nos permite obtener incrementos en

la velocidad de penetración y disminuye el efecto de pegaduras.


70

60

50

40

30

20

10

0-500 0 +500

Carbonato

Arcilla

Arena p

bPh

Vel

oci

dad

pen

etra

ció

n f

t/h

r

Presión diferencial PSI

PRESION DE LODO

PRESION DE PORO

FUERZA RESULTANTE

Py < Ph

Py


3.- Disminución de costos.- Al evitar el daño a la formación durante la perforación,

estaremos permitiendo una limpieza mas rápida del pozo sin la utilización de

estimulaciones o fracturamientos cuyo costo es muy alto.

La perforación bajo balance nos permite maximizar el uso del fluido de control (puede

representar del 15 al 20% del costo total del pozo) al disminuir o eliminar la perdida del

mismo.

Al utilizar presiones diferenciales a favor de la formación, nos permite utilizar

densidades del fluido de perforación mas bajas que las utilizadas en una perforación

normal. Es conocido que la densidad del fluido de perforación tiene un efecto

importante en el desempeño de las barrenas y cuanto mayor es la densidad, menor es

el rendimiento de la barrena.

Perforación Bajo Balance 2. Razones para utilizar el método de Bajo balance.


a.a. ObjetivoObjetivo

b.b. InformaciónInformación

3. Información para planear el Bajo balance.

a.- Objetivo.- El principal objetivo de la perforación bajo balance es la reducción de costos,

mediante la eliminación del daño a la formación durante la perforación y la optimización de

la perforación al evitar tiempos perdidos por pegaduras y perdida de fluidos.

b.- Información.- Para obtener una buena planeación es importante disponer de la

siguiente información:

• Geología

Plano de cimas y bases

Planos de correlación

Litología

Fallas

• Yacimientos

Presión de poro

Presión de fractura

Presión de sobrecarga

Contenido de fluidos

• Perforación

Fluido de perforación

Programa de barrenas

Equipo superficial

Programa direccional


a. Cabezas rotatorias.- Es el equipo utilizado para el control superficial de presión del

sistema.

4. Equipo superficial y sub superficial

IP 10001000 psi Operación

71002500 psi Operación


8000 / 9000500 psi Operación

IP 10001000 psi Operación



8000 / 9000500 psi Operación

Presión de Trabajo Rotando: 2,500 PSI

Presión Estática : 5,000 PSI

Capacidad del cuerpo : 10,000 PSI

Máxima Velocidad de operación:120 RPM

Temperatura de Operación:- 28 + 121 C -20

+ 250 F Capacidad para servicio en presencia de H2S

Cabeza Rotativa Modelo 7100


a. Cabezas rotatorias.- Es el equipo utilizado para el control superficial de presión del

sistema.


LAYOUT POZO CACTUS 1002

QUEMADERO

UNIDAD DE NITROGENO

ESTRANGULADOR DE PEMEX

LINEA A POOR BOY

LINEA DE SOLIDOS

LINEA DE LIQUIDOS

PLANCHADA

BOMBAS

TANQUES AUSTRALIANOS

LINEA DE INYECCION DE NITROGENO

LINEA DE ESTRANGULACION

LINEA DE ESTRANGULACION

TEMBLORINAS


b. Conexiones superficiales.- Es el equipo utilizado para realizar la mezcla e inyeccion

del fluido de control a utilizar.

4. Equipo superficial y subsuperficial

Ensambles de estrangulación

Bloque de presión de entrada de 4-1/16” o 7-1/16”, 5000 psi

5 válvulas de compuerta de 4-1/16” 5000 psi.

Estrangulador hidráulico de 4-1/16” 5000 psi y un estrangulador manual de 4-1/16” 5000 psi.

Cámara de amortiguación para interconectar con el separador y el árbol de estrangulación del equipo de perforación.


b. Conexiones superficiales.- Es el equipo utilizado para realizar la mezcla e inyeccion

del fluido de control a utilizar.


Separador Vertical 3FGas, líquido y sólidos

Máximo gasto de 350 galones por minuto y 30 MMPCD

Presión de trabajo de 130 lppc

Medidor de gas de platina de orificio de 6”

Medidor de líquido tipo turbina de 3” – Mirillas

Bombas centrifugas de transferencia (Misión 3x4R)

Bomba de cavidad progresiva para sólidos (Roper) y bomba de agitación.

Válvula de contrapresión en la salida de gas

Válvula de alivio Mercer de 3” x 2”.

Válvula de nivel de líquido mecánica flotante o neumática.


c. Separador.- Es el equipo utilizado para separar los fluidos en superficie


Válvula de contrapresión en la línea de gas.

Control de nivel de líquidos con actuadores y válvulas

Válvulas de alivio y disco de ruptura.

Bombas centrifugas para líquido y de cavidad progresiva para sólidos

La medición de los gases producidos a través de este separador se hace con un sistema de platina de orificio

Cada uno de los cuatro comparti-mientos está equipado con mirillas

Capacidad :

60MMPCD y 30000 BPD.

Presión de trabajo : 250 psi

Separador Horizontal


c. Separador.- Es el equipo utilizado para separar los fluidos en superficie


Sistemas de Inyección de Gas – A través de la TP

• Aplicación mas simple.

• No se requieren modificaciones sustanciales a los equipos convencionales

• Menores costos de aplicación

• Es difícil controlar la presión de fondo de pozo durante los viajes.

• Requiere el uso de herramientas de fondo no convencionales (Sistema por cable o Electromagnéticas)


d. Sistema de inyección al pozo.- Es el método y equipo utilizado para hacer llegar el

fluido al fondo del pozo


• Mayores costos de instalación.

• El control de la densidad efectiva de circulación (ECD) está limitado por la profundidad de la tubería (Punto de inyección de gas)

• Buen control de la presión de fondo de pozo durante los viajes.

• Permite el uso de herramientas convencionales por pulso de lodo.

Sistemas de Inyección de Gas – A través de Sarta Parásita

Línea de inyección

Sarta





• Instalación mas costosa.

• Tiempo adicional para instalar y recuperar el tie back

• El control de la ECD esta limitada por la profundidad del liner (Punto de inyección).

• Problemas para estabilizar presión de fondo durante la circulación.

• Buen Control de la presión de fondo de pozo durante los viajes.

• Permite el uso de herramientas convencionales por pulso de lodo.

Sistemas de Inyección de Gas – Por Anular concéntrico (Tie back o Scab Liner)





El “Gauge Carrier” aloja dos registradores electrónicos de presión y temperatura.

Se instala arriba del ensamble de fondo de pozo, recolecta datos en memorias que pueden ser descargados durante los viajes.

Sensores

Presión y Temperatura


d. Sensores.- Es el equipo utilizado para la toma de información mientras se esta

perforando


Información proporcionada

Perforación Bajo Balance 4. Equipo superficial y sub superficial

d. Sensores

Rango de Densidad Efectiva de Circulación

2.5 21

Perforación Bajo Balance 5. Fluido de control

Rango de Densidad para fluidos aereados


Gas y/o Aire Seco 100% Gas (El aire es el mas usado por economía).

Aplicado en general en formaciones muy duras.

Velocidad mínima para limpieza efectiva del pozo: 3000 pies/min ( 915 m/min).

Alta velocidad de penetración (20 – 30 m/hr).

Baja capacidad para desalojar flujos de agua de formación.

Se requiere secar totalmente el pozo antes de empezar a perforar.

Desgaste adicional de los componentes de la sarta por la fricción de los sólidos a alta velocidad.


Rocio (Niebla o Mist) Calidad (96 – 99.) % de Gas

Sistema bifásico muy fino, el aire es la fase continua.

Mayor volumen de aire requerido que en el caso de aire seco para efectiva limpieza anular.

Puede manejar volúmenes de flujos de agua de hasta 100 Bls/hr

El mecanismo de limpieza es combinado entre el arrastre de la fase discontinua del fluido (Gotas de líquido) y la velocidad anular.

Se complementa con agua y aditivos químicos (Polímeros, surfactantes, inhibidor de corrosión).

Riesgo de atrapamientos por formación de collares de lodo/sólidos en el tope de los lastrabarrenas


Espuma Calidad (55 – 99.5 %).

Sistema bifásico donde el aire es la fase discontinua.

Bajo volumen de aire requerido para efectiva limpieza anular.

Alta capacidad de acarreo de cortes y de soporte cuando se detiene la circulación.

Puede manejar volúmenes de influjo de agua de hasta 300 bpd.

El mecanismo de limpieza es la viscosidad del sistema de espuma .

Se emplean aditivos químicos (Polímeros, surfactantes, inhibidor de corrosión, antiespumante) para mejorar las propiedades de la espuma.


Fluido Gasificado Calidad (0 - 55 %).

La fase líquida es un lodo de perforación convencional.

Medio gasificante (Aire, Gas natural, Nitrógeno y/o gas de combustión).

Gradiente hidrostático regulado por la inyección de gas.

Bajo requerimiento de gas comparado con las otras técnicas.

La capacidad de acarreo de los cortes depende de la fase líquida.

Fácil separación de fases en superficie.


MEDIO GASIFICANTE

Máxima pureza 99.9%

Mayor costo de generación

No incremente la tasa de corrosión

Problemas de logística, disponibilidad y almacenamiento

Costo de transporte

Pureza 95-98%, 2 – 5% de Oxígeno

Menor costo

Requiere programa de control de corrosión por el contenido residual de Oxígeno

Disponibilidad 24 hr al día en la localización

Costo de movilización/desmo-vilización del paquete de equipos

Nitrógeno Criogénico Nitrógeno de Membrana


Fibra Polimérica ahuecada para Separación de Gases

Nitrógeno

Oxígeno

Vapor de agua

Aire

Nitrógeno

El Oxígeno y el Vapor de agua son gases “rápidos” que pasan a través de la membrana, quedando sólo el Nitrógeno que fluye hasta el final a través del centro de las fibras

Nitrógeno

Oxígeno

Vapor de agua

Aire

Nitrógeno

El Oxígeno y el Vapor de agua son gases “rápidos” que pasan a través de la membrana, quedando sólo el Nitrógeno que fluye hasta el final a través del centro de las fibras


Configuración Sistema de Producción de Nitrógeno por Membrana

Equipo dePerforación Booster Sistema de

Membrana

CompresorAlimentación

de Aire

Equipo dePerforación Booster Sistema de

Membrana

CompresorAlimentación

de Aire


Perforación Bajo Balance 6. Limitaciones

El método de perforación bajo balance tiene algunas limitaciones, sobre todo en

formaciones inestables.

a. Formaciones poco consolidadas.

b. Formaciones altamente presurizadas.

c. Intrusiones salinas.

d. Formaciones con flujos de agua.

e. Formaciones arcillosas plásticas.

7. Evaluación económica

Después de realizar el análisis técnico, así como revisar todos los requerimientos se realiza un análisis económico, el cual nos permitirá tomar la decisión si se realiza o no la perforación.

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