Ejemplo de Cálculo de Lubricación y Purga

 

El siguiente ejemplo muestra los pasos a seguir para aplicar el método de control de pozos conocido como LUBRICACIÓN Y PURGA, con lo que se permitirá un buen entendimiento de los cálculos a realizar para la aplicación de este método .

Un influjo de gas puede migrar hasta la superficie por debajo de la BOP de manera segura cuando se aplica el Método Volumétrico de Control de Pozos. No es posible la circulación debido a que la sarta de perforación no está en el hoyo, por lo tanto se toma la decisión de ejecutar el método de Lubricación y Purga para controlar el pozo.


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Ejemplo de Cálculo del Metodo de Lubricación y Purga

El influjo de gas migra hasta dehablo de la BOP de manera segura por medio del método de Control de Pozo Volumetrico. La circulación no es posible debido a que la sarta esta afuera del pozo, por lo que se toma la decisión de aplicar el método de Lubricación y Purga.



La información del pozo es la siguiente

• Presión de Cierre en la Tuberia = 0 psi (sarta fuera del pozo)
• Presión de Cierre en el Casing = 1,000 psi sin incluir el factor de seguridad
• Gas está en la superficie, a la altura de la BOP
• Peso del Lodo actual  = 11,0 lpg
• Profundidad de la Zapata  = 6.000’ MD / 6.000’ TVD

• TD del pozo = 9.000’ MD/ 9.000’ TVD
• Diametro del Hoyo = 12,25”
• ID del Revestidor = 12.5”
• Diametro del Drill pipe = 5”, 19 ppf
• BHA consiste de drill collar de 6.5”
• Longitud del  BHA = 800 pies
• Promedio de longitud de cada pareja = 94 pies
• Rango del Cabezal del Pozo = 5000 psi
• Rango de la BOP = 10.000 psi
• Presión de Prueba en la zapata= 16.0 lpg
• Volumen de gas en BOP = 70 bbl
• Fondo estimado del gas = 549 pies

Figura 1 – Informacion del pozo

Nota: Antes de ir a los calculos detallados, es importante explicar que el metodo de Lubricacion y Purga puede matar el pozo o solo reducir la presión en superficie. No es en el 100% de los casos que el pozo pueda ser controlado, lo cual lo podrás ver en los siguientes calculos.  El concepto de este método es remover el gas cuando no se puede realizar una circulación. Con este metodola presión en fondo debe estar iempre constante. El lodo debe bombearse hacia el pozo para incrmentar la presión del fondo del pozo y luego el gas se purga para compensar la presión hidrostática que se agregó al sistema.


Cálculos de Lubricación y Purga.
Seleccionar Factor de Seguridad (SF) – se recomienda usar un factor de seguridad, que en este caso será de 50 psi.
Seleccionar Incremento de Presión (PI) –esta es la hidrostática del lodo planificada para lubricar el pozo. El incrmento de Presión (PI) debe ser pequeño y practico, por lo que para este caso tambien se elige 50 psi.  
Calcular el Incremento de Lubricación (LI)
Se obtiene por la siguiente ecuación

Donde;
LI = Incremento de Lubricación (MI), bbl
PI = Incremento de Presión (PI), psi
ACF = Factor de capacidadanular entre el revestidor y la sarta de perforación, bbl/ft, en superficie. >> ACF = (12.5² – 5²) ÷ 1029.4 = 0.1275 bbl/ft
MW = peso del lodo, lpg
Para este ejemplo se usara, 14-ppg
** Se sugiere usar una densidad de lodo la más alta y practica posible, debido al pequeño incremento de lubricación (LI)  y alto cambio para matar el pozo. .


Incremento de Lubricación (MI) = 8.8 bbl

Maxima Presión de Revestidor permisible en Superficie (MASCP)
Necesitamos saber las limitaciones superficiales antes de inyectar, de lo contrario podríamos ocasionar fallas en los equipos de superficie o fracturar la formación pozo abajo. Por esta situación la limitante sera la presión usada en la prueba de integridad (16 lpg). En algunos casos, si trabajas en un pozo viejo, el rango del revestidor es el que seria la limitante. Hay que tomar en cuenta ello, por lo que se podria asumir que el gas sea reemplazado con un peso de lodo igual a (14.0 ppg).

MASCP se calcula con la siguiente ecuación:
MASCP = Presión de Prueba– Presión Hidrostática
Presión Hidrostática = Presión Hidrostática con lodo 14 lpg + Presión Hidrostatica con lodo de uso (11 ppg)
Presión Hidrostática  = (0.052 × 14 × 549) + (0.052 × 14 x 5.451)
MASCP = (0.052 × 16 × 6,000) – [(0.052 × 14 × 549) + (0.052 × 14 x 5,451)]
MASCP = 4.992– 400 – 3.118
MASCP = 1.474 psi
Nota: No se calcula la MASCP con solo el lodoactual porque ello no representa el peor escenario.


Pasos de Lubricación y Purga

1. Determinar el Factor de Seguridad (SF), Incremento de Presión  (PI) e Incremento del Lodo (MI).
   • Factor de Seguridad (SF) = 50 psi
   • Incremento de Presion (PI) = 50 psi
   • Increment de Lubricación(LI) = 8.8 bbl
2. El Volumen de Lodo de Lubricación es igual al Incremento de Lubricidad (LI)

Para este paso, se añadirá el factor de seguridad al pozo, de cualquier forma, si la presión de revestidor en superficie tiene el factor de seguridad, los pasos #2 y #3 deben saltarse con el fin de prevenir excesivo factor de seguridad lo cual podría fracturar la zapata.

El volumen de gas se comprime con el lodo de lubricación
Volumen de gas = Volumen de gas en condiciones previas – Incremento de Lubricidad (LI)
Volumen de gas = 70 – 8.8 = 61.2 bbl

La Presión de Compresión del Gas esta determinada por la Ley de Boyld
P2 = (P1 × V1) ÷ V2
Donde;
P1 = Presión del gas en condiciones previas, psi
V1 = Volumen de gas en condiciones previas, bbl
V2 = Volumen de gas comprimido por el Lodo lubricado, bbl
P2 = Presión de gas comprimido por el Lodo lubricado, psi
Esta presión representa la presión de revestidor debida a la compresión del gas
P2 = (1000 × 70) ÷ 61.2 = 1.144 psi

Sobreblance de la Presión de Fondo
Sobrebalance= P2 + Presión Hidrostática debida al Lodo Lubricado (LI) – P1 + Factor de Seguridad
Donde;
P1 = Presión del gas en condiciones previas, psi
P2 = Presión de gas comprimido por el Lodo lubricado, psi
Presión Hidrostatica debida al lodo Lubricado (LI) = Incremento de Presión (PI)
Factor de Seguridad = 0 psi
Sobrebalance = 1.144 + 50 – 1000 + 0
Sobrebalance = 194 psi

Figura 2 – Tabla representando la Presión y Volumen del paso#2

Figura 3 – Diagram shows mud lubricated into the well

3. Purgar el gas con el estrangular hasta que la presión del revestidor alcance la presión inicial el paso #2

Este paso establecerá un Factor de Seguridad (SF) porque la presión de superficie es desahogada al valor original y la unica cosa que se añade al hoyo es la presión hidrostatica del incremento de lodo, que seria 50 psi para este ejemplo.

Sobrebalance de la Presión de Fondo 
Sobrebalance = Sobrebalance Usado en Paso#2 – (Presión de Revestidor antes de Lubricar– Presión de Revestidor después de Purgar)
Sobrebalance = 194 – (1,144 –1,000) = 50 psi

Figura 4 – Tabla que Representa la Presión y Volumen del paso#3

Figura 5 – Diagrama mostrando el gas desahogado hacia fuera del pozo

4. Lubricar el lodo hacia el pozo  igual al Incremento de Lubricidad (LI)

8.8 bbl de lodo son bombeados y eso dará un incremento de 50 psi en la presión hidrostatica.
El Volumen de Gas se comprimirá por 8,8 bls, por lo tanto el volumen del gas se reducirá de 61,2 bls a 52,4 bls (61.2-8.8 = 52.4).
Esta presión representa la del revestidor debido debido a la compresion del gas.

La presión de compresión del gas esta determinada por la Ley de BoylwdP2 = (P1 × V1) ÷ V2
P2 = (1000 × 61.2) ÷ 52.4 = 1,168 psi

Sobrebalance de la Presión de Fondo del Pozo
Sobrebalance = P2 + Presión Hidrostática del Incremento de Lubricidad (LI) – P1 + Factor de Seguridad

Factor de Seguridad = 50 psi  ** determinado en pozo step#2 y step#3.
Sobrebalance = 1.168 + 50 – 1000 + 50
Sobrebalance = 268 psi

Figura 6 – Tabla que Representa la Presión y Volumen del Paso#4

Figura 7 – Diagrama mostrando lodo lubricado hacia el pozo

5. DESAHOGAR  la presión del revestidor hasta que sea igual a la del paso #4 antes de lubricar menos el Incremento de Presión (PI)

Este paso reducirá intencionalmente la presión del revestidor que tiene el mismo valor que el Incremento de Presión (PI), que es 50 psi para este caso.
Presión del revestidor @ Paso#4 antes de lubricar = 1.000 psi
PI = 50 psi
Presión del revestidor después de purgar = 1000 – 50 = 950 psi


Sobrebalance de la Presión de Fondo
Sobrebalance = Sobrebalance en Paso#4 – (Presión del revestidor antes de Lubricar – Presión del revestidor después de purgar)
Sobrebalance = 268 – (1.168 –950) = 50 psi

Figura 8 – Tabla representando la Presión y Volumen purgados en paso#5

Figura 9 – Diagrama mostrando el gas purgado a la presión planeada.

6.  Repetir pasos # y #5 hasta que el gas salga del anular (pozo controlado o muerto) o la presión del revestidor incremente a la máxima permisible en superficie (MASCP)

La tabla (Figura 10) muestra todos los pasos requeridos para el procedimiento.

Figura 10 – Presión y Volumen purgados con el metodo Lubricate and Bleed

Una cosa que se debe notar es que en el ultimo paso, el volumen del gas que queda en hoyo es de 8,4 bls. Continuar este paso es imposible porque se necesita para lubricar un volumen de 8,8 bls y la presión del revestidor excedería la  MASCP. TPor lo tanto, la operación hay que pararla en este punto y se habra reducido la presión del revestidor de 1000 psi a 750psi con 50 psi de sobrebalance. 

Figura 11 –

PARA RECORDAR

• Lubricación y purga puede or no ser capáz de matar y/o controlar el pozo pero al menos puede reducir la presión superficial del revestidor de una manera controlada.
• El volumen de gas se hará pequeño debido a la purga por lo tanto puede alcanzar el punto que cuando se intente lubricar el lodo, creara una alta presión de revestidor en superficie debido a la Ley de Boyle. Esto puede tanto dañar los equipos de superficie o fracturar la formación en la zapata. Es muy importante hacer los calculos completamente con el fin de saber cuando no se es capaza de aplicar este metodo. Necesitas saber la maxima presión de revestidor permisible en superficie (MASCP) como tu maxima presión de lubricación.