INTRODUCCION AL COMPLETAMIENTO DE POZOS
1. INTRODUCCIN
1.1 INGENIERA DE COMPLETAMIENTO Y SERVICIO A POZOS
1.2 COMPONENTES DEL SISTEMA DE PRODUCCIN DE PETRLEO
1.3 FACTORES QUE AFECTAN EL DISEO DEL COMPLETAMIENTO DE POZOS
1.4 CAPACIDAD DE FLUJO DEL POZO
1.5 CONFIGURACIONES DE COMPLETAMIENTO
Despus de realizar cuidadosamente el
estudio o evaluacin de las formaciones y
considerar las pruebas hechas en estas,
la compaa operadora decide si se debe
sellar y abandonar el pozo bien sea
porque est seco o porque no es capaz
de producir petrleo o gas en cantidades
significativas, o determinan si se debe
instalar la tubera de produccin y
terminarlo.
Introduccin
Ingeniera de completamiento y
servicio a pozos
Componentes del sistema de
produccin de petrleo
Factores que afectan el diseo
del completamiento de pozos
Capacidad de flujo del pozo
Configuraciones de completamiento
Ingeniera de Completamiento y
Servicio a pozos
Introduccin
Componentes del sistema de
produccin de petrleo
Factores que afectan el diseo
del completamiento de pozos
Capacidad de flujo del pozo
Configuraciones de completamiento
Definicin:
Son las operaciones
realizadas en un pozo con
el fin de ponerlo a producir
para obtener la mayor
cantidad del hidrocarburo
original en sitio o para
usarlo como pozo de
inyeccin, utilizando para
ello las tcnicas ms
adecuadas al menor costo
posible, lo que conlleva a
pensar que de un buen
completamiento se puede
esperar una buena
produccin de
hidrocarburos.
Ingeniera de Completamiento y
Servicio a pozos
Introduccin
Componentes del sistema de
produccin de petrleo
Factores que afectan el diseo
del completamiento de pozos
Capacidad de flujo del pozo
Configuraciones de completamiento
FAC
TOR
ES Q
UE
AFE
CTA
N L
A S
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CI
N D
EL
TIP
O D
E C
OM
PLE
TAM
IEN
TO
Produccin de uno o ms yacimientos.
Tipo y volumen del fluido que va a ser producido.
Tamao del revestimiento de produccin.
Tamao y longitud de la tubera de produccin.
Consolidacin de la formacin.
Profundidad del pozo.
Tipo de empaque.
Estimulacin requerida.
Caractersticas y propiedades del yacimiento
Tcnicas de caoneo.
Requerimientos de levantamiento artificial.
Presencia de contaminacin: H2S, CO2, etc.
Normas de seguridad y regulaciones.
Aspectos econmicos.
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Factores que afectan el diseo
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Configuraciones de completamiento
Componentes del sistema de
produccin de petrleo
Conocido tambin como
rehabilitacin, reacondicionamiento
o reparacin de pozos, es todo
procedimiento o trabajo de
mantenimiento realizado en un
pozo de petrleo o gas despus
de que se ha completado el pozo y
ha comenzado la produccin del
yacimiento, esto con la finalidad de
restaurar o incrementar la
produccin o inyeccin.
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Configuraciones de completamiento
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RAZONES POR LAS CUALES ES NECESARIO INTERVENIR CON UN
TRABAJO DE WORKOVER O REACONDICIONAMIENTO
Reparar daos
mecnicos
Estimular
completamientos
existentes
Completamiento de
yacimientos
mltiples
Recompletamiento
de una zona
existente
Controlar la
produccin de
agua y gas
Reparacin de
trabajos de
cementacin
Prevenir
conificacin de
agua
Incrementar la
produccin
Aislar y reparar
zonas con
cementacin
remedial
Controlar
problemas de
produccin de arena
Desviar o perforar
direccionalmente
Convertir un pozo de
productor a inyector
Limpiar el pozo
Realizar operaciones
de estimulacin de
pozos
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produccin de petrleo
Las tres etapas de flujo
en que se puede dividir
el sistema completo de
produccin de un pozo
son:
Etapa de flujo delyacimiento al pozo a
travs del intervalo
ya terminado.
El flujo de los fluidosdel fondo del pozo a
la superficie.
El flujo de la cabezadel pozo al
separador a travs
de la lnea de flujo
superficial.
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Componentes del sistema de
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COMPONENTES DEL SISTEMA DE PRODUCCIN DE PETRLEO
1) YACIMIENTO: Unidad geolgica de volumen limitado, poroso y permeable que contiene hidrocarburos en estado lquido y/o gaseoso. Para tener un yacimiento de hidrocarburos bsicamente se debe contar con una fuente, un camino migratorio, una trampa, porosidad/almacenaje y permeabilidad.
- Porosidad: la porosidad se define como la relacin entre el volumen poroso y el volumen total de la roca, y es usualmente expresada en porcentaje.
- Permeabilidad: medida de la facilidad con que el fluido pasa a travs de una roca porosa, bajo condiciones de flujo no turbulento y est en funcin del grado de interconexin entre los poros y su unidad practica es el milidarcy (md).
- Fluidos: el aceite y el gas nunca se encuentran disponibles solos saturando el espacio poroso, el agua siempre est presente.
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2) EL POZO: compuesto por las siguientes partes.
- Hueco (hole): La zona circundante al pozo es importante. Primero, todaactividad intrusiva tal como perforacin, cementacin y completamiento delpozo alteran la condicin del yacimiento.
- Revestimiento: es una seccin armada de tubera de acero yconfigurada para adecuarse a un pozo especfico, se coloca paraproteger o aislar las formaciones adyacentes al pozo.
- Cemento: las operaciones de cementacin pueden llevarse a cabo parasellar el espacio anular despus de bajar una sarta de revestimiento, sellaruna zona de perdida de circulacin, colocar un tapn en un pozo, entreotras.
- Caoneos: son la distribucin radial de cargas explosivas sucesivasalrededor del eje del can, se hacen con el fin de perforar la tubera derevestimiento, el cemento y la formacin para alcanzar la zona de intersy permitir el flujo de los fluidos a producir.
- Tubing: serie de tubos sin soldadura que bajan al pozo enroscndose unoal otro hasta llegar a la profundidad deseada, conduciendo a superficie elfluido producido por la formacin.
- Empaque: asegura el sellado entre el tubing y el casing para prevenir elmovimiento del fluido al anular.
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3) SUPERFICIE: se encuentran las siguientes componentes.
- Cabeza de pozo: es un punto del sistema en el que seproduce el cambio de direccin de flujo vertical a horizontal.
- Lnea de flujo: este componente es el que comunica lacabeza de pozo con el separador y donde el fluido presentaun comportamiento que obedece a las condiciones adoptadaspara el sistema de produccin de petrleo.
- Choke: controla la produccin del pozo con el cual se puedeaumentar o disminuir el caudal de produccin.
- Entrada al separador: cuando el fluido entra al separador,empieza una etapa de separacin y tratamiento para que seaposible llevarlos a los terminales de embarque con lasespecificaciones requeridas por el cliente o ser llevados a lasrefineras.
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Factores que afectan el diseo del
completamiento de pozos
El completamiento ideal de un pozo es aquel que represente la ms baja inversin, esto
considerando los costos de operacin y aquel que satisfaga o cumpla con las funciones que este
debe cumplir la mayor parte de su vida.
Entre los factores que afectan el completamiento de un pozo, se examinarn los principales
agrupados en seis categoras que son: 1) Propsito del pozo, 2) Medio ambiente, 3) Perforacin,
4) Yacimiento, 5) Produccin y 6) Tcnicas de completamiento
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completamiento de pozos
FACTORES RELACIONADOS A LOS PROPSITOS DEL POZO
Pozos de exploracin: el objetivo principal de estetipo de pozos es determinar la naturaleza ycaractersticas del fluido en el yacimiento, ya seaagua, aceite o gas, as mismo obtener datos comopresin inicial, temperatura, permeabilidad, entreotros.
Pozos de desarrollo: el propsito principal deestos pozos es poner el campo en funcionamiento,es importante probar este tipo de pozosevaluando la condicin del pozo y chequeandoque tan efectivo ha sido el completamiento, y deser necesario obtener ms informacin acerca delyacimiento.
Pozos de apreciacin o confirmacin: elpropsito de estos es completar y mejorar ladata obtenida de los pozos de exploracin; laspruebas son realizadas por un periodo detiempo ms largo que los pozos de exploracinya que es necesario determinar lascaractersticas del yacimiento.
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Factores que afectan el diseo del
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FACTORES RELACIONADOS AL MEDIO AMBIENTE
Pueden haber limitaciones sobre lasoperaciones debido al pas o el sitio dondeel pozo est ubicado, ya sea en tierra ocosta afuera.
Las limitaciones pueden involucrar dificultadespara la obtencin de suministros, el espaciodisponible, la disponibilidad de los serviciospblicos, las reglas de seguridad que se debenaplicar, as como las condiciones meteorolgicas yoceanogrficas que tambin deben tenerse encuenta..
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FACTORES RELACIONADOS A LA PERFORACIN
Tipo de torre de perforacin usada: se deben tener en cuenta lascaractersticas de la torre, el tipo de equipo disponible en esta yunidades adicionales como la de cementacin, es mejor elegir la torrede perforacin desde el principio con las debidas consideracionesdadas para satisfacer los requerimientos del completamiento.
Cementacin del revestimiento deproduccin: un buen sello proporcionadopor la cubierta de cemento entre laformacin y el revestimiento de produccines un parmetro muy importante,principalmente por el rendimiento delyacimiento.
Perfil del pozo: hace referencia a ladesviacin de este, lo que puede limitaro incluso descartar la eleccin dealgunos equipos o tcnicas usadas paratrabajar en el pozo.
Programa de perforacin yrevestimiento: para el desarrollo deun pozo, lo ms importante es tenerun hueco con un dimetro suficientepara acomodar el equipo que serinstalado.
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FACTORES RELACIONADOS AL YACIMIENTO
Presin del yacimiento y sus cambios: el parmetro msimportante para empezar es la presin inicial delyacimiento, que es la clave en la capacidad de flujo naturaldel pozo. El cambio de esta presin esta fsicamenterelacionada a la produccin acumulada y al mecanismo deempuje involucrado.
Caractersticas de la roca y tipo defluido: estas influirn directamente en elcompletamiento, especialmente las queestn relacionadas a la capacidad deflujo del pozo, el tipo de tratamientos dela formacin que y los problemas deproduccin.
Nmero de niveles a producir:cuando hay varias formaciones paradesarrollar, puede ser deseableperforar un pozo que pueda producirvarias de ellas en lugar de una sola,ya sea el caso que se permita laproduccin mezclada o no.
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FACTORES RELACIONADOS A LA PRODUCCIN
Flujo natural o levantamiento artificial: la conveniencia delevantamiento artificial en el futuro debe ser bienexaminada desde el principio, debido a eso, es necesariohacerse un intento para determinar el proceso que puedeser usado efectivamente.
Operaciones de medicin previstas,mantenimiento o workover: durante lavida del pozo deben hacerse medicionespara asegurar la produccin y monitorearla forma en la que el yacimiento se estcomportando.
Condiciones de operacin:adicionalmente a la presin deseparacin tambin debe tenerse encuenta el espacio disponible,problemas operacionalesrelacionados al tipo de fluido,temperatura, operaciones a llevar acabo en el pozo.
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Capacidad de flujo del pozo
La tasa de flujo del pozo depende de la diferencia de presin que existe entre la presin del
yacimiento (PR) y la contrapresin ejercida por el fondo del pozo (Pwf), y de los parmetros
que involucran el tipo de yacimiento y los fluidos presentes en l.
- POZOS DE ACEITE
Se asume que no hay
gas libre, que el flujo
puede ser considerado
del tipo cilndrico
radial en estado
estable y que la
velocidad del fluido no
es tan grande en la
vecindad del wellbore.
Donde:
J= el ndice de productividad y depende principalmente de la
viscosidad del fluido, la permeabilidad de la formacin, las
alteraciones en la vecindad del wellbore y el espesor del
yacimiento.
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Capacidad de flujo del pozo
La eficiencia de flujo (EF) se define como la relacin entre la tasa de flujo real y la tasa de
flujo terica que los pozos ideales tendran en las mismas condiciones de presin de fondo de
pozo.
Un factor de dao de 7 a 8 nos indicara que la capacidad de flujo ha sido reducida a la
mitad, un dao del doble, es decir de 14 a 16 nos indicara una reduccin a una tercera parte
de lo esperado; por otro lado, un dao negativo, es decir, aquel que es posible obtener luego
de un trabajo de estimulacin con valores de -3,5 a -4 indicaran que la capacidad de flujo ha
aumentado al doble.
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Capacidad de flujo del pozo
Sfp: debido al taponamiento de la formacin.
Sp: debido a los agujeros caoneados.
St: debido al efecto de turbulencia que se genera en la vecindad del wellbore
donde vara la tasa de flujo.
Spp: debido al efecto de penetracin parcial cuando la formacin no ha sido
caoneada en todo su espesor.
Sd: debido al efecto de desviacin, que por lo general es despreciable a menos
que el pozo sea desviado u horizontal, cabe sealar que Sd
es cero o negativo mejorando el flujo.
El factor dao es a menudo considerado como el efecto de taponamiento en
la vecindad del wellbore, y se puede presentar debido a diversos factores:
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Capacidad de flujo del pozo
- POZOS DE GAS
En este caso la creacin de las ecuaciones para modelar el flujo es ms complejo, las
siguientes ecuaciones empricas son las ms usadas.
Donde:
Qg, es la tasa de flujo de gas en condiciones estndar.
C, depende principalmente de la viscosidad del fluido, la permeabilidad media y el espesor del yacimiento.
n, hace referencia al rgimen de flujo, donde un valor de 1 indica rgimen laminar y un valor de 0.5 indica
rgimen totalmente turbulento.
Donde:
a, hace referencia al comportamiento laminar y depende principalmente de la viscosidad del
fluido, la permeabilidad media y el espesor del
yacimiento.
b, hace referencia al comportamiento turbulento.
Para cuando existen bajas presiones (P < 2000psi)
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Configuraciones de completamiento
Para los completamientos de pozos se conjugan dos configuraciones: 1. la forma del revestimiento del hoyo2. La disposicin del equipo de produccin, dependiendo del nmero de zonas productoras.
Las configuraciones fundamentales y las configuraciones especiales para completar un pozo son:
COMPLETAMIENTO A HUECO
ABIERTO
En este se asienta y se cementa
el revestimiento por encima de la
zona productora, luego se
contina con la perforacin del
resto de la zona de inters
usando un fluido (lodo) que no la
daa, esta se deja sin
revestimiento.
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VENTAJAS
-El peso del lodo y su composicin qumicapueden ser controlados para minimizar eldao de la formacin dentro de la zona deinters.
-La eliminacin del costo del caoneo.
-La interpretacin de los registros no escrtica.
-Todo el dimetro del hoyo est disponiblepara el flujo.
-El hoyo se puede profundizar fcilmente.
-Reduce el costo del revestimiento.
DESVENTAJAS
-La dificultad de controlar la produccinexcesiva de gas o de agua.
-La seccin de hoyo desnudo puede requerirtrabajos continuos de limpieza, si laformacin no es compacta.
-No puede ser estimulado selectivamente
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Configuraciones de completamiento
Este completamiento consiste en colocar un forro
con o sin malla a lo largo de la seccin de la
zona de inters, este forro puede ser empacado
con grava para impedir el arrastre de la arena
de la formacin con la produccin.
Completamiento a hueco abierto con forro no cementado VENTAJAS
-Se reduce al mnimo el dao a la formacin.
-No existen costos por caoneo.
-La interpretacin de los registros no es crtica.
-Se adapta fcilmente a tcnicas especiales para el
control de arena.
-El pozo puede ser fcilmente profundizable.
DESVENTAJAS
-Dificulta las futuras reparaciones.
-No se puede estimular selectivamente.
-La produccin de agua y gas es difcil de controlar.
-Existe un dimetro reducido frente a la zona o
intervalo de produccin.
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En este caso se instala un forro a lo largo de la
seccin de la zona de inters, el forro se cementa
y se caonea selectivamente la zona productora.
Completamiento a hueco abierto con forro cementado
VENTAJAS
-La produccin de agua y gas es fcil de controlar.
-La formacin puede ser estimulada selectivamente.
-El pozo puede ser fcilmente profundizable.
-El forro se adapta fcilmente a cualquier tcnica
especial para el control de arena.
DESVENTAJAS
-La interpretacin de registros o perfiles de produccin
es crtica.
-Requiere buenos trabajos de cementacin.
-Presenta algunos costos adicionales como la
cementacin, caoneo, taladro, etc.
-El dimetro del pozo a travs del intervalo de
produccin es muy restringido.
-Es ms susceptible al dao a la formacin.
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Configuraciones de completamiento
Este completamiento se utiliza por lo
general en pozos con arenas no
consolidadas como un mtodo de control de
arena, para producir sin problemas los
fluidos del yacimiento.
Completamiento a hueco abierto empacado con grava VENTAJAS
-Bajas cadas de presin en la cara de la arena y alta
productividad.
-Alta eficiencia.
-No hay gastos asociados con tubera de revestimiento
o caoneo.
-Menos restricciones debido a la falta de tneles de
perforacin.
DESVENTAJAS
-Es difcil excluir fluidos no deseables como agua y
gas.
-No es fcil realizar esta tcnica en formaciones no
consolidadas.
-Requiere fluidos especiales para perforar la seccin
de hoyo abierto.
-Las rejillas pueden ser difciles de remover para
futuros recompletamientos.
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COMPLETAMIENTO A HUECO
REVESTIDO
En este caso la zona de inters es
revestida y cementada,
posteriormente esta zona es
perforada de manera selectiva
mediante una operacin de
caoneo.
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VENTAJAS
-La facilidad de controlar la produccin degas o agua durante la vida productiva delpozo.
-La posibilidad de profundizar el pozo.
-La posibilidad de controlar la produccinde arena utilizando camisas ranuradas yempaques con grava.
-La disponibilidad de registros que ayudana decidir acerca de asentar elrevestimiento.
-La adaptabilidad a las configuraciones decompletamientos mltiples.
DESVENTAJAS
- El costo de perforacin de arenas de granespesor puede ser apreciablemente mayorque cuando se usa un completamiento ahueco abierto.
-La interpretacin de los registros deformacin es crtica.
-El dao a la zona productora puede sermayor.
-La necesidad de una buena cementacin enlos intervalos de produccin.
-El dimetro efectivo del pozo y laproductividad pueden disminuir.
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Configuraciones de completamiento
Se emplea muy frecuentemente en pozos
profundos. Prcticamente equivale a
completar la parte baja del pozo con un
revestimiento de menor dimetro, donde
ambos revestimientos son cementados
Completamiento con un forro cementado y caoneado
VENTAJAS
-La minimizacin del dao a la formacin mientras se
perfora la zona productora.
-La interpretacin de los registros no es crtica.
-La adaptabilidad a tcnicas especiales de control de
arena.
DESVENTAJAS
-El revestimiento de produccin es asentado antes de
perforarse o caonearse la zona productora.
-La reduccin del dimetro a travs de la zona
productora.
-La dificultad para profundizar el pozo.
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COMPLETAMIENTO SENCILLO Y MLTIPLE
Es aquel que tiene como objetivo
fundamental producir de un solo yacimiento
o una sola formacin, presentando como
ventajas un ahorro en gastos de tubera, un
mayor control al cementar el revestimiento
superior primero y el resto de ventajas y
desventajas son similares a las descritas en
el completamiento a hueco revestido.
De acuerdo con el nmero de zonas productoras, los completamientos pueden ser
sencillos y mltiples.
Existen cuatro combinaciones entre ellas:
1. La sencilla simple
2. La sencilla selectiva
3. La mltiple simple
4. La mltiple selectiva
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Es aquel que tiene como objetivofundamental producir una solaformacin, este se subdivide en:
1. Completamiento sencillo sin empaque: no se
coloca ningn tipo de empaque con el fin
de permitir el flujo en la tubera de
produccin y el revestimiento.
2. Completamiento sencillo con empaque: es
aquel donde se coloca un empaque para
impedir el flujo a travs del espacio anular.
3. Completamiento sencillo selectivo: se
denominan as a los completamientos con
una sola sarta de produccin y con ms de
dos empaques.
COMPLETAMIENTO SENCILLO SIMPLE
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Es aquel que tiene como objetivo poner a
producir dos o ms yacimientos en el
mismo pozo sin que se mezclen los fluidos
de las diferentes formaciones.
COMPLETAMIENTO MLTIPLE SIMPLE
VENTAJAS
-Se obtienen tasas de produccin ms altas y menores
tiempos de retorno.
-Separa zonas que poseen distintos ndices de
productividad, con el fin de evitar que la zona de alta
productividad inyecte petrleo en la zona de baja
productividad.
DESVENTAJAS
-Inversin inicial alta para la tubera de produccin,
empaques, guaya, etc.
-Posibilidades de fugas a travs de la tubera de
produccin, empaques y sellos de los mimos.
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ARREGLOS DE TUBERA REVESTIMIENTO, APLICADOS EN DIVERSOS COMPLETAMIENTOS.
1. COMPLETAMIENTOS SENCILLOS DE UNA SOLA SARTA Y DE FLUJO NATURAL
Completamiento sencillo, de una sola sarta y sin empaque
Permite producir simultneamentetanto por el espacio anular comopor la tubera de produccin.
Completamiento sencillo, de una sola sarta y con empaque
El equipo que se usa para llevar a cabo este tipode completacin consta de un empaquerecuperable, un niple de asiento, una camisa decirculacin.
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ARREGLOS DE TUBERA REVESTIMIENTO, APLICADOS EN DIVERSOS COMPLETAMIENTOS.
Completamiento de dos zonas, con dos sartas, dos empaques y flujo natural
En este caso se utilizan dos tuberas deproduccin y dos empaques: unasencilla, que es de tipo permanente yotra que es dual hidrulica, la cual puedeser convencional o de asentamientoselectivo. Cualquiera de las zonas puedeser adaptada para producir porlevantamiento artificial, este diseo sepuede complementar con mtodos paracontrol de arena.
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ARREGLOS DE TUBERA REVESTIMIENTO, APLICADOS EN DIVERSOS COMPLETAMIENTOS.
Completamiento de tres zonas con dos sartas, tres empaques y flujo natural
En este tipo la zona inferior se puedeponer a producir simultneamente con lazona intermedia o con la zona superior,esto quiere decir que se pueden poner aproducir las zonas de una maneraselectiva. Entre las razones por las cualesse usa este tipo de completamiento seencuentran: la tasa de produccin alta encada una de las zonas y la produccinsimultnea de dos yacimientos.
VIDEOS DE AYUDA.
https://www.youtube.com/watch?t=73&v=jBty_TqyXcQ
https://www.youtube.com/watch?v=XqmrAvdFPeg
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