DRILLING FORMULAS
Objetivos del Diseño de Revestimiento
Los siguientes ítems son objetivos de diseño para construcción de pozos que se deben de tomar en cuenta .
- El diseño debe involucrar estrategias de producción .
- El diseño debe proveer integridad mecánica basada en casos anticipados de carga que se encontrarán durante la vida útil del pozo.
- El costo del pozo debe ser económico
- Se debe preveer maneras de instalar tapones y abandonar el pozo al final de su vida productiva.
Estos objetivos son generales, asi que los pozos deben tener objetivos adicionales basados en los requerimientos y necesidades del negocio.
Datos Requeridos para Diseño de Revestidores
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Información de Producción
o Tipo de fluido de empaque
o Densidad del fluido de empaque
o Tipo de fluidos en el yacimiento
o Tasa de flujo, presión y temperatura del pozo estimadas.
o Presencia de gases amargos (H2S, CO2)
o Caso de carga máxima de producción
o Estrategias de completación
o Densidad del fluido de empaque
o Tipo de fluidos en el yacimiento
o Tasa de flujo, presión y temperatura del pozo estimadas.
o Presencia de gases amargos (H2S, CO2)
o Caso de carga máxima de producción
o Estrategias de completación
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Datos Geológicos
o Presión de Poro
o Presión de Fractura
o Temperatura de la formación
o Tipo de formación y estructura
o Plan para programas de corrida de registros
o Localización de zonas problematicas como puntos de pérdida, zonas alta permeabilidad, inestables, de gas superficial, zonas de agua fresca, zonas de gases amargos (H2S, CO2), etc
o Presión de Fractura
o Temperatura de la formación
o Tipo de formación y estructura
o Plan para programas de corrida de registros
o Localización de zonas problematicas como puntos de pérdida, zonas alta permeabilidad, inestables, de gas superficial, zonas de agua fresca, zonas de gases amargos (H2S, CO2), etc
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Datos Direccionales
o Objetivos geológicos
o Locación en superficie
o Condiciones de anti colisión
o Locación en superficie
o Condiciones de anti colisión
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Plan de Producción
o Tamaño del revestidor y tubería que cumplan con la tasa de producción requerida.
o Equipos de completación (Empacaduras, SCSSV, válvulas de gas lift, BCP, BES etc) que se planean bajar al pozo.
o Equipos de completación (Empacaduras, SCSSV, válvulas de gas lift, BCP, BES etc) que se planean bajar al pozo.
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Regulaciones Gubernamentales
o Cada país tiene diferentes requerimientos para la perforacion de pozos petroleros.
-
Logistica y Suministro de Equipos
o Surtidores locales o internacionales de equipos y materiales
o Logistica e impuestos para los equipos
Fases del Diseño
Hay dos fases de diseño. La primera es un diseño preliminar y la siguiente es de diseño detallado.
Fase de Diseño Preliminar
Despues de obtener la información requerida, se realiza la primera fase
de diseño. Esta fase preliminar dará todos los alcances del proyecto
(plan de construcción del pozo). Los siguientes alcances son los que han
de resultar de esta primera fase:
- Profundidad de asentamiento del revestidor y número de juntas – Los siguientes son los factores usados para determinar la profundidad de asentamiento del revestidor:
o Presión de Poro y Gradiente de Fractura – Basado en estos
datos se determina la cantidad de sartas y donde cada una necesita
asentarse. Hay dos tipos de enfoque para el diseño: desde superficie
hacia abajo y del fondo hacia arriba.
o Zonas de Pega Diferencial – Se deben revestir las zonas alto riesgo de pega diferencial antes de continuar avanzando en la profundidad, ya que cuán mayor sea esta requerirá mayor peso de lodo y ello representa un alto riesgo de pega de tubería.
o Estabilidad del Hoyo – Es igual de preocupante que las zonas de pega diferencial. El empleo de correctos tipo y pesos del lodo minimizaran este riesgo.
o Presión de Formación / Predicción incorrecta del Gradiente de Fractura – Perforar en áreas desconocidas tiene una gran cantidad de incertidumbre en cuanto a la estimación de la presión de poro y el gradiente de fractura. Por lo tanto, se debe considerar co rreruna sarta adicional de revestimiento como contingencia.
o Concernimiento Direccional – Por lo general el revestidor se asienta después de la sección de construcción del pozo con el propósito de reducir situaciones de llaveteros mientras se perfora a mayor profundidad.
o Zonas de Pega Diferencial – Se deben revestir las zonas alto riesgo de pega diferencial antes de continuar avanzando en la profundidad, ya que cuán mayor sea esta requerirá mayor peso de lodo y ello representa un alto riesgo de pega de tubería.
o Estabilidad del Hoyo – Es igual de preocupante que las zonas de pega diferencial. El empleo de correctos tipo y pesos del lodo minimizaran este riesgo.
o Presión de Formación / Predicción incorrecta del Gradiente de Fractura – Perforar en áreas desconocidas tiene una gran cantidad de incertidumbre en cuanto a la estimación de la presión de poro y el gradiente de fractura. Por lo tanto, se debe considerar co rreruna sarta adicional de revestimiento como contingencia.
o Concernimiento Direccional – Por lo general el revestidor se asienta después de la sección de construcción del pozo con el propósito de reducir situaciones de llaveteros mientras se perfora a mayor profundidad.
- Programa de Fluido de Perforación –
El peso del fluido es el factor más crítico en el diseño de
revestimiento. Esta densidad del lodo deberá ser lo suficientemente
necesaria para perforar hasta la profundidad estimada sin fracturar la
formación a las profundidas más someras. Por otra parte, el fluido de
perforación para cada sección necesita alcanzar los objetivos de
perforación en cuanto a limpieza de hoyo, estabilidad de las paredes del
pozo, evaluación de la formación, minimizar el daño a la formación,
etc.
- Equipos necesarios de perforación – este es uno de los factores que hay que tomar en cuenta de manera cuidadosa. Hay que hacerse las siguientes preguntas en cuanto al equipo:
o Cuál es la especificación del Taladro de perforación?
o Puede trabajar el taladro con el plan de revestimiento?
o El Taladro tiene suficiente potencia para proveer fuerza hidráulica para bajar la herramienta al hoyo, limpiar el pozo, etc?
o Se tiene el equipo de control de pozos instalado para la operación?
o Qué tamaño de herramienta de fondo se necesita para perforar el pozo?
- Equipo de Producción – Los equipos requeridos para la producción del pozo mencionados abajo, son los que se requiere considerar:
oTipo, tamaño, grado, etc de la tubería de producción.
oEquipo de completación como válvulas de seguridad en superficie, válvulas de gas lift, bomba electrosumergible, válvula de control inferior, etc
o Empaque con grava y empaque de fractura.
Especialmente hoy en dia, algunas compañías tienden a correr una completación inteligente con el propósito de prolongar la vida del pozo y optimizar la producción del mismo. Esto requerirá una cantidad de espacio entre la sarta de completación y el tubing de producción, afectando también el tamaño del revestidor requiriendo bajar uno mas grande.
oEquipo de completación como válvulas de seguridad en superficie, válvulas de gas lift, bomba electrosumergible, válvula de control inferior, etc
o Empaque con grava y empaque de fractura.
Especialmente hoy en dia, algunas compañías tienden a correr una completación inteligente con el propósito de prolongar la vida del pozo y optimizar la producción del mismo. Esto requerirá una cantidad de espacio entre la sarta de completación y el tubing de producción, afectando también el tamaño del revestidor requiriendo bajar uno mas grande.
- Evaluación de la Formación – está relacionado con el tamaño de las herramientas y fluido de perforación usados en una sección en la cual se necesita evaluar el yacimiento.
- Tope del Cemento (TOC) – El TOC (Top of Cement) afectará el diseño de carga sobre el revestimiento y por lo general se basa en los siguientes criterios:
o Requerimientos regulatorios
o Zonas de aislamiento
o Resistencia de la formación
o Pandeo (Buckling)
o Acumulación de presión en el anular.
o Zonas de aislamiento
o Resistencia de la formación
o Pandeo (Buckling)
o Acumulación de presión en el anular.
Fase de Diseño Detallado
En esta fase los ingenieros se concentran en cálculos detallados con el
propósito de seleccionar el revestidor y tubería (tamaño, grado, rosca
de conexión) para todas las sartas contempladas en el diseño preliminar.
Los ingenieros diseñarán cada sarta de tubos usando los criterios de
diseño de los factores y casos de esfuerzo y carga.
Los Casos de esfuerzo para diseño de revestimiento son los siguientes:
Los Casos de esfuerzo para diseño de revestimiento son los siguientes:
- Esfuerzo de estallido
- Esfuerzo de colapso
- Esfuerzo de producción
- Esfuerzo de perforación
- Esfuerzo de bajada del revestidor y cementación del mismo
- Esfuerzo Tri axial
