El artículo aborda en profundidad el fenómeno del atascamiento diferencial (Differential Sticking), una de las situaciones más complejas y costosas en las operaciones de perforación, donde la tubería de perforación (incluyendo Drill Pipe, HWDP o Drill Collar) queda inmovilizada sin posibilidad de movimiento vertical u horizontal. Este atascamiento ocurre cuando la presión hidrostática del lodo de perforación (Ph), que actúa sobre la pared exterior de la tubería, es significativamente mayor que la presión de poro de la formación (Pf), forzando a la tubería a incrustarse en la torta de lodo.
1. Causas, Mecanismo y Cálculo de la Fuerza de Atascamiento
El atascamiento diferencial es el resultado de la fuerza generada por el diferencial de presión (sobrebalance) que empuja la sarta de perforación contra la torta de lodo, especialmente en zonas de alta permeabilidad.
El "Triángulo del Atascamiento Diferencial"
Para que ocurra el atascamiento diferencial, deben existir simultáneamente cuatro condiciones, siendo la única bajo el control directo del perforador la siguiente:
- Formación permeable.
- Sobrebalance (Presión hidrostática > Presión de poro).
- Torta de lodo espesa (mala filtración).
- Falta de movimiento de la sarta (la más crítica, ya que al dejar la sarta estática, la torta se acumula y la tubería se incrusta).
Cálculo de la Fuerza de Liberación
La fuerza de atascamiento (o la fuerza necesaria para liberar la tubería, F_p) se calcula en función de los siguientes factores:
Fp = f * ΔP * Ac
Donde:
- ΔP: Presión diferencial u overbalance (diferencia entre P_h y P_f).
- f: Coeficiente de fricción, que depende del tipo de lodo (más alto para lodos base agua, más bajo para lodos base aceite).
- Ac: Área de contacto entre la sarta y la torta de lodo.
Los cálculos demuestran que las fuerzas requeridas para liberar una tubería atascada diferencialmente pueden alcanzar valores extremadamente altos (cientos de miles de libras) que a menudo superan los límites de resistencia de las tuberías de perforación estándar. Por ello, el artículo enfatiza que la prevención es el mejor remedio, ya que los métodos mecánicos de liberación suelen ser ineficaces.
Ejemplo De Cálculo
2. Factores que Afectan la Fuerza de Atascamiento
Los factores principales que aumentan la fuerza de atascamiento y disminuyen la probabilidad de éxito en el proceso de liberación son:
- Presión Diferencial Excesivamente Alta: Un sobrebalance innecesario o excesivo.
- Torta de Lodo Espesa: Indicativo de una alta pérdida de fluido hacia la formación.
- Baja Lubricidad de la Torta de Lodo: Resulta en un alto coeficiente de fricción.
- Longitud Excesiva de Tubería Atascada: Mayor área de contacto (A_c), a menudo causada por un tiempo de reacción o liberación prolongado.
- Diámetros del Pozo y de la Tubería.
- Inclinación del Pozo: Juega un papel en la fuerza lateral.
3. Prevención y Mitigación (Clave del Éxito)
La estrategia de prevención se divide entre el equipo de diseño del pozo y el equipo de perforación en la plataforma (rig team).
Medidas Generales de Prevención:
* Control de Pérdida de Fluido: Disminuir la pérdida de fluido del lodo de perforación (revisar la pérdida de fluido API y HPHT).
* Control de Sólidos: Disminuir los sólidos perforados para obtener una torta de pared más delgada.
* Peso del Lodo: Utilizar el menor peso de lodo posible para minimizar la presión hidrostática (sobrebalance).
* Lubricación: Añadir lubricantes al lodo para reducir el coeficiente de fricción y crear una torta de lodo suave.
* Minimizar Tiempo Estático: Reducir el tiempo de conexiones y mantener la rotación de la sarta en todo momento.
* Uso de Martillo de Perforación: Considerar el uso de un drilling jar/bumper en la sarta.
Puntos de Prevención del Equipo de Diseño:
* Tipo de Lodo: Preferir el Lodo Base Aceite (OBM) sobre el Lodo Base Agua (WBM), ya que reduce la pérdida de agua, proporciona una torta de filtración más fina y resistente, y disminuye el factor de fricción.
* Accesorios: Usar subs de bajo torque o separadores (stand-off subs) en BHA's y Drill Collars grandes.
* Gestión de Tiempos: Limitar el tiempo de sondeo direccional y acordar un plan de acción para mover la sarta si un sondeo inicial falla.
Puntos de Prevención del Equipo de Perforación (Rig Team):
* Mantra Operacional: "MANTENER LA SARTA EN MOVIMIENTO" ("KEEP THE STRING MOVING").
* Conocimiento de la Formación: Estar siempre conscientes de la ubicación de la sarta en zonas permeables.
* Conexiones Rápidas: Realizar las conexiones de la manera más rápida y segura posible.
* Planes de Contingencia: Acordar un plan de acción antes de que la sarta se atasque y tener planes de contingencia para fallas de energía.
4. Señales de Advertencia y Procedimientos de Liberación
Las señales de que el atascamiento diferencial es inminente incluyen un aumento del torque y el arrastre (Torque and Drag) y la incapacidad de rotar o reciprocar la sarta, todo mientras la circulación de lodo se mantiene normal o ininterrumpida.
Procedimientos de Liberación (Primeras Acciones)
Una vez que se confirma el atascamiento diferencial, la acción inmediata se centra en trabajar la tubería y preparar un agente de liberación:
* Circulación y Torque: Iniciar la circulación a la máxima tasa por aproximadamente 10 minutos. Si se usa Top Drive, aplicar torque sin tensión.
* Trabajar la Tubería: Reciprocar la tubería aplicando ciclos de slack-off (ceder peso) y overpull (sobretensión), combinado con torque hasta la profundidad de atascamiento.
* Jarreo (Jarring): Reducir la tasa de la bomba de lodo y comenzar a usar la jarra de perforación, primero jarreando hacia abajo con la máxima carga de disparo (trip load) para tratar de romper el vínculo del atascamiento.
* Secuencia de Jarreo: Mantener el torque y el peso hacia abajo hasta que el martillo 🔨 se dispare o por \approx 10 minutos. Jarrear hacia abajo unas 20 veces. Si no se libera, liberar el torque y jarrar hacia arriba unas 10 veces.
* Preparación de Píldora: Si el jarreo no funciona, preparar una píldora de liberación (pipe-free pill) sin detener el procedimiento de jarreo. Si el punto de atascamiento está cerca de la barrena, no se debe aplicar torque, solo jarrear hacia arriba.
Acciones Secundarias (Estrategias Clave)
Las dos estrategias principales para la liberación son la aplicación de agentes químicos y la reducción del diferencial de presión:
* Minimizar la Presión Hidrostática:
* Reducir el peso del lodo para disminuir la presión diferencial al mínimo valor posible.
* Advertencia: Esta reducción nunca debe comprometer el control del pozo (Well Control); la presión hidrostática no debe caer por debajo de la presión requerida para controlar el pozo.
* Esto se logra diluyendo el lodo con el fluido base o bombeando píldoras de bajo peso.
* Aplicación de Agentes de Liberación (Pipe Release Agents):
* Píldora de Liberación: Bombear una píldora formulada para atacar y descomponer la torta de lodo, reduciendo así la unión entre la tubería y la pared del pozo.
* Volumen: El volumen debe ser suficiente para cubrir la zona atascada, con un exceso de hasta el 100%.
* Tiempo de Remojo: La píldora puede dejarse en remojo hasta por 12 horas, mientras se continúa trabajando el torque y el jarreo (hacia arriba o hacia abajo, sin torque en la fase de remojo).
* Disolventes: Se pueden usar píldoras disueltas en aceite diésel o aceite base para "disolver" la torta de lodo, aunque este proceso puede tardar más de un día.
* Limpiezas con Ácido: Si la formación es soluble en ácido (por ejemplo, caliza), se puede usar ácido para remover la formación. Precaución: Esta reacción produce gas que podría reducir la columna hidrostática, creando riesgo de kick.
Fuente
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