Avances en el Manejo de la Presin de Perforacin de pozos con el
riesgo de mitigacin
Abstracto
Las sobrepresiones de Formacin han obligado a los operadores a
incrementar el peso en los sistemas de lodo con el fin de avanzar
en las operaciones de perforacin, mientras que prevn la invasin de
fluidos de formacin. Como resultado, la tasa de penetracin (ROP) se
reduce y los riesgos asociados con el reventn se incrementan.
Hoy en daen la perforacin presentan distintos desafos, como alta
temperatura / alta presin (HPHT) con prdidas de lodo. La deteccin
tarda de una afluencia puede resultar en algunos casos la
probabilidad de un incidente. El manejo inadecuado del peso del
lodo para controlar un reventn puede aumentar las prdidas de
presin. Esto har que el reventn y la prdida de circulacin de lodo
cuesten mas tiempo de equipo y millones de dlares.
El MPD puede ser la clave para mejorar la seguridad, mejorar la
eficiencia de la perforacin y para obtener una mejor perspectiva de
los campos.
Impacto de la presin diferencial en ROP
Hay varios factores que afectan la velocidad de penetracin
(ROP). Algunos de estos pueden ser el tipo de barrena, las
condiciones de operacin, las caractersticas de la formacin, las
propiedades de las rocas y el ms importante las propiedades del
fluido de perforacin.
Las propiedades del fluido de perforacin que afectan a la ROP
son sus propiedades reolgicas, el contenido de slidos, la
composicin qumica y la densidad. Un aumento en la densidad del
fluido de perforacin provoca un aumento en la presin del fondo del
pozo por debajo de la barrena y, por lo tanto, un incremento en el
diferencial de presin entre la presin de fluido de perforacin y la
presin del fluido de formacin. El diferencial de presin positivo se
llama sobrebalance.
La presin hidrosttica del fluido puede naturalmente ser menor
que la presin de la formacin o puede ser inducida por la reduccin
de su densidad. El estado inducido puede ser creado mediante la
adicin de gas natural, nitrgeno o aire a la fase lquida del fluido
de perforacin.
Experimento de perforacin sobrebalance en el yacimiento Indiana.
La reduccin de ROP es debida a que la presin diferencial aumenta.
El factor responsable de la reduccin en ROP se denomina chip
hold-down effect ". Esto es la capacidad de la diferencial de
presin entre las presiones del lodo y del poro para inhibir el
proceso de crecimiento de la zona de la grieta a la superficie
libre y la posterior elevacin de recortes de la parte inferior del
pozo. Mientras tanto, con aos de desarrollo del campo podemos ver
un aumento injustificada del peso del lodo.
Pag. 3 y 4Admistracion de la ECDDefinicion de la IADC: La
densidad equivalente de circulacion es la densidad efectiva de
circulacion del fluido en el agujero del pozo resultante de la suma
de la presion hidrostatica impuesta por la columna estatica del
fluido y la presion de friccion.La administracion de la densidad
equivalente de circulacion (ECD por sus siglas en ingles) es
fundamental para la administracion de los riesgos durante la
perforacion. Es critico para la estabilidad del agujero del pozo
navegar de manera exitosa sin el margen de perforacion para evitar
el riesgo de la perdida de fluidos, pegado de la tuberia, y la
inducion de peligros como el efecto ballooning.La ECD es afectada
principalmente por: La hidraulica Peso del lodo y la reologia
Diferencial del tamao del pozo Control de solidosSituaciones mas
complicadas podrian incluir: Perforar en un agujero pequeo
Fracturas de la formacion Depletacion parcial de los intervalosHay
diferente maneras para controlar la ECD:Perforacion con presion
controlada (MPD)Perforacion bajo balance (UBD)Gradiente doble de
perforacion (DGD)Capacidades del MPDDefinicin de la IADC: La MPD es
un proceso adaptado de perforacin usado para controlar de manera
precisa el perfil de presin anular a lo largo del agujero. Los
objetivos son los de controlar la presin del fondo del pozo y en
consecuencia gestionar los perfiles de presin. Cualquier accidente
con un influjo durante la operacin puede ser contenida usando el
proceso apropiado.La definicin de la IADC para MPD tambin incluye
algunas notas claves tcnicas: El proceso MPD emplea una coleccin de
herramientas y tcnicas que pueden mitigar el riesgo y costo
asociado a la perforacin de pozos que tienen lmites estrechos en el
fondo del pozo, mediante la gestin proactiva de los perfiles
hidrulicos de presin en el anular. El MPD puede incluir el control
de la contrapresin, densidad del fluido, reologia del fluido, nivel
del fluido en el anular, perdida de circulacin por friccin en el
anular, y geometra del agujero.
Se mencionan las 3 variaciones reconocidas del MPD:Presin de
Fondo de Pozo Constante: La ventana de presin de poro y el
gradiente de fractura presentan un peligro de perforacin. Cuando el
agujero est siendo perforado o circulado, la friccin de circulacin
adicional a la presin hidrosttica puede resultar en fracturar la
formacin. Cuando no hay circulacin, la presin hidrosttica permanece
por debajo de la presin de poro (Fig. 4). Esta variacin es
aplicable para evitar cambios en la densidad equivalente de
circulacin aplicando los niveles correctos de contrapresin
superficial, por lo que es una tcnica que mantiene constante la
presin en el fondo del pozo durante las operaciones de
perforacin.PONER FIGURA 4Capa de Lodo Presurizada: Esta variacin
del MPD permite al proceso de perforacin continuar sin tener que
sufrir las consecuencias de los grandes costos del fluido de
perforacin normalmente asociados con prdidas, mientras tambin se
reducen los riesgos en el control de pozos que resultan de la
dificultad de mantener una columna de fluido como primer
obstculo.Control del Flujo de Retorno: Al utilizar un sistema de
retorno de fluido abierto a la atmosfera cuando se perfora con
fluidos de perforacin riesgosos o formaciones en las cuales se
espera tener altas concentraciones de gases txicos, la salud, la
seguridad y el medio ambiente se ven afectados en diversos
escenarios. El uso de sistemas cerrados en la superficie y los
procesos correctos reducen el riesgo de incidentes en el personal,
en los equipos de perforacin y en el medio ambiente debido a la
perforacin y fluidos de formacin.Control y Mitigacin del MPDEl MPD
proporciona una respuesta flexible a las barreras de control y
mitigacin, mismas que son aplicadas en el avance para control de
pozos convencionales. El control proactivo de la presin anular
gestiona las variaciones en la presin de fondo del pozo,
previniendo de esta manera los influjos potenciales o perdidas. Si
ocurre un influjo, el sistema proporciona opciones de mitigacin
antes de tener que cambiar la densidad del fluido de perforacin o
tener que cerrar el BOP. Al detectarse una sola fraccin de barril,
el influjo es inmediatamente contrarrestado con un cambio en la
presin de fondo aplicando una contrapresin en el anular a travs del
estrangulador automatizado MPD en superficie.El MPD permite
realizar pruebas de goteo y pruebas de integridad de la formacin
para definir los lmites de presin de poro y presin de fractura.
Esto se les proporciona a los ingenieros con un nmero exacto a una
profundidad y tiempo real, para definir la ventana de perforacin
actual.
La filosofa conocida como Cierre de Emergencia (ESD), es un
sistema instalado en superficie que proporciona aislamiento
automtico del sistema de separacin en caso de que se sobre cargue.
El aspecto de seguridad de sistema ESD en un ambiente de Manejo de
la Presin se Perforacin (MPD), es que la mayora del espacio anular
puede estar constituido por fase lquida (lodo incompresible). Por
lo tanto, ninguna vlvula del sistema ESD se ha instalado de la lnea
de flujo primario al sistema de separacin, debido a que un
siniestro se puede crear si se cierra la vlvula de ESD con un
sistema de circulacin incompresible. El dao se le hara al
Dispositivo de Control de Rotacin (RCD). Si se instala
correctamente, el MPD produce una reduccin de los costos que
produce uno de los mayores logros en la perforacin. En un pozo
multi-pozo en Alberta, Canad, se redujo un 20% de los costos de
perforacin. La MPD es til tanto para perforacin bajo y sobre
balance. En un Proyecto de Perforacin con Retorno del Flujo
Controlado (HSE) se desarrolla un documento legal para asegurar que
todos conozcan las normas de seguridad, los roles del personal y
las responsabilidades. En caso de zonas de gas sobre presionadas,
si se est perforando con un lodo de bajo peso requiere regresar a
la perforacin sobre balance. De esta manera las prcticas de control
son complementadas con las instalaciones de MPD, donde equipo
especializado, los procedimientos son requeridos para una aplicacin
segura y econmica. Tcnicas de MPD, Servicios Perforacin SeguraLa
clave de la MPD son las instalaciones de separacin en superficie,
dispositivos de control de rotacin (RCD) y la interface con la
torre de perforacin. Un sistema de separacin de presin positiva fue
diseado para tasas altas de flujo para manejar el potencial de
produccin en eventos. En zonas sobre presionadas de gas, puede
fluir hidrocarburos a grandes tasas, seguido de una rpida cada de
presin. El sistema de separacin de superficie debe tener las
dimensiones adecuadas para manejar estos eventos de produccin y
permitir un flujo de tasa alta a una presin de que la TR pueda
manejar. Un separador positivo de presin permite esta respuesta
rpida y flexible. El sistema de separacin est diseado tambin para
manejar lasta tasas y volmenes de lquido. Ambas condiciones son
comunes en el MPD. En la mayora de los casos, el lquido se viene en
frente del gas, por lo que el reto de separacin es mayor. Por lo
que un sistema de presin positiva permite manejo de un manejo de
mayor de lquido que un sistema de separacin atmosfrica. La lnea de
flujo primaria del RCD al estrangulador MPD debe tener un rango
mayor que la presin esttica del RCD.
