Practica De Presiones En Pozos Petroleros

PRÁCTICA: Presiones en el pozo.

UNIDAD I

HORAS DE INVESTIGACIÓN: 5 horas.

OBJETIVO: Implantar una metodología para usar los programas de cómputo para predecir las presiones normales, anormales, subnormales, sobrecarga, poro y fractura con un alto grado de exactitud. Primero se presenta, en forma práctica y sencilla, mediantes los principios físicos que dan origen a las presiones de sobrecarga, poro y fractura. Para posteriormente, presentar los métodos de predicción más utilizados.

1. INTRODUCCIÓN: Problemas de flujo y descontrol, pegaduras por presión diferencial, pérdidas de circulación, colapsos de tuberías de revestimiento y derrumbes de formación suelen incrementar considerablemente el costo de un pozo y el tiempo de perforación del mismo. Estos problemas son causados generalmente por una deficiente predicción de las presiones de sobrecarga, poro y fractura de las formaciones a perforar, y cuyo conocimiento es básico para planear la perforación. Consecuentemente, es indispensable entender primero los principios físicos que originan estas presiones y, segundo, predecirlas con la mayor exactitud posible.

2. MARCO TEÓRICO:

Presión: es una magnitud física que mide como la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie (esa magnitud es escalar), y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. (1)

Gradiente: se asigna a cada punto del espacio una presión (P), entonces el vector gradiente en un punto genérico del espacio indicará la dirección en la cual la presión cambiará más rápidamente. (1)

Densidad: es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. (1)

Poro: es una medida de espacios vacíos en un material, y es una fracción del volumen de huecos sobre el volumen total, entre 0-1, o como un porcentaje entre 0-100%. (2)

Hidrostática: es la rama de la mecánica de fluidos o de la hidráulica, que estudia los fluidos en estado de equilibrio, es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición. (2)

n D = Profundidad leída sobre la tendencia normal (m). (3)

N = Velocidad de la rotaria (RPM). (3)

FR p = Presión de fractura (kg/cm2). (3)

p p = Presión de poro (kg/cm2). (3)

S = Presión de sobrecarga (kg/cm2). (3)

on R = Resistividad en lutitas limpias (tendencia normal) (Ohm-m). (3)

C t = Tiempo de tránsito compresional (μs pie). (3)

S t = Tiempo de tránsito de corte (μs pie). (3)

V = Velocidad (m/seg). (3)

BIBLIOGRAFIA:

1. Manual de perforación – procedimientos y operaciones en el pozo. (1)

2. Perforación y mantenimiento de pozos. (2)

3. Yoshida, C., Ikeda, S., and Eaton, B. A.: An Investigative Study of Recent Technologies Used for Prediction, Detection, and Evaluation of Abnormal Formation Pressure and Fracture Pressure in North and South America, IADC/SPE 36381, 1996. (4)

3. DESARROLLO:

Presión Normal o Hidrostática: Estas presiones son las causadas primordialmente por el peso de la columna de agua. El gradiente de las presiones normales decimos que es 0.433 psi/ft. Este gradiente se muestra en la gráfica como: Presión Hidrostática.

El gradiente de presión normal es solamente un gradiente de referencia que se usa con el propósito de comparar. En cualquier área las aguas de la formación van a contener solidos disueltos, por lo tanto la presión va a ser igual al peso de la columna de agua más el peso de los sólidos disueltos.

En general decimos que las presiones son normales para tal profundidad si caen o están localizadas cerca del gradiente de presión normal o sea que en la práctica decimos que si tienen un gradiente que oscila entre 0.40 y 0.50 psi/ft decimos que la presión es normal.

Presiones Anormales o Geopresiones: Se denominan presiones anormales aquellas que son significativamente altas para la profundidad en consideración. Estas presiones siempre van a caer o estar graficadas a la derecha de lo que se considera presiones normales o hidrostáticas. También las podemos definir como aquellas presiones que se expresan en un gradiente de más de 0.50 psi/ft.

Las presiones anormales ocurren cuando la matriz de la roca se compacta y los fluidos de los poros no pueden escapar o cuando los gases y fluidos dentro de los poros se expanden y la matriz de la roca no lo permite en cualquiera de los casos el resultado que se tiene es que la permeabilidad disminuye y los gases/ fluíos no pueden salir.

Las presiones anormales son supremamente comunes en muchas cuencas sedimentarias alrededor del mundo. Se encuentran u ocurren a diversas profundidades y en formaciones de diferentes edades geológicas. Podemos decir que se encuentran mayormente asociadas a secuencias clásticas de granos finos o grandes masas de arcilla.

Presiones subnormales: son aquellas que se encuentran por debajo del gradiente teórico de la presión "Hidrostática" o sea de 0.433 psi/ft. Cuando se construyen mapas usando los datos de los pesos de los lodos hay que tener en cuenta que el peso del lodo generalmente es más alto que el que se requeriría para controlar la presión de poro en cada punto determinado.

Figura 1. Proceso de sedimentación

y compactación.

La presión de sobrecarga (S) es el peso de la columna de roca más los fluidos contenidos en el espacio poroso que soporta una formación a una determinada profundidad (Figura 2).

La presión de poro (pp) es la presión natural, originada por los procesos geológicos de depositación y compactación, a la que se encuentran sometidos los fluidos contenidos en los espacios porosos (porosidad) de la formación (Figura 2).

El esfuerzo efectivo o de matriz () es el esfuerzo generado por el contacto grano a grano de la matriz de roca, el cual está en función de la sobrecarga a la profundidad de interés (Figura 2).

Figura 2. Presión de sobrecarga,

Presión de Poro y esfuerzo efectivo.

Las propiedades de la lutita medidas por los registros geofísicos (tiempo de tránsito, resistividad, densidad, temperatura y presión), así como la velocidad sísmica,

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