Conversatorio con Stem-Espanol | Ingeniería detrás del control de pozos de petróleo

avatar

conversatorio.jpg

Saludos amigos de hive.

En esta ocasión quiero compartir con todos ustedes un resumen acerca del conversatorio académico y educativo que compartí con la comunidad de Stem-Espanol el jueves 03 de septiembre del presente año.

Ya hace un buen tiempo atrás había dictado 2 conversatorios con la comunidad Stem-Espanol, el primero referido a el proceso de exploración y producción de los hidrocarburos, el segundo de ellos referido a los parámetros de perforación involucrados en la perforación de pozos, para esta ocasión estuve pensando en un tema que pudiera ser de gran interés por parte de los usuarios de la comunidad, y que mejor tema que poderles explicar toda la ingeniería que está detrás del control de pozos de petróleo, sobre todo tomando en cuenta que todo el conocimiento que abarca esta temática es para resguardar la vida humana de los que operan en las operaciones de perforación y rehabilitación de pozos.

Antes de iniciar con el resumen acerca del conversatorio, me gustaría que pudieran apreciar el siguiente vídeo introductorio en el que básicamente doy un repaso de los puntos que se abordaron previamente, a continuación les presento el vídeo introductorio y de resumen:


Ver en Youtube por @carlos84


[1] Principios fundamentales en las operaciones de control de pozos

Básicamente los principios fundamentales que debe aprender cualquier persona que decide iniciar un curso de control de pozos de petróleo son muy diversos y amplios, pasando desde las teorías que explican la formación y origen del petróleo hasta explicar a profundidad todas las presiones que están involucradas en la perforación de pozos.

De manera de poder resumir estos principios fundamentales quise abordar el tema de las presiones que influyen en la perforación de un pozo haciendo un resumen basado en el siguiente esquema:

image.png

De este esquema se puede deducir que básicamente 5 presiones que son influyentes y que se deben controlar para que la perforación del pozo se pueda ejecutar de la mejor manera.

[1] La presión hidrostática debe ser mayor a la presión en la que se encuentran entrampados los fluidos (petróleo y gas) en la formación , en caso contrario entonces los fluidos como gas y petróleo pueden migrar desde el fondo del pozo hasta la superficie pudiendo así ocasionar una arremetida de estos fluidos hasta que llegue hacer reventón superficial.

[2] La presión hidrostática debe ser menor a la presión de sobrecarga y menor a la presión de fractura porque de ser contrario a esta condición la presión que ejerce el fluido de perforación fractura a la formación, haciendo que todo el lodo de perforación se pierda hacia la formación, esto trae como consecuencia que se pierda presión hidrostática hasta el punto que la presión de formación supera a la presión hidrostática haciéndonos devolver hasta la primera condición ya explicada.

[3] La condición en la que la presión de sobrecarga debe ser mayor que la presión de formación ya es una condición que no depende del personal que labora en el taladro, ya que esta condición lo que permite es que si la presión de sobrecarga de los estratos es mayor que la presión de formación entonces es una condición que influye en que el pozo pueda producir una vez se ponga a producir el pozo.

Las presión que ejercen las perdidas por presión cuando las bombas del lodo esta prendidas y el lodo está en circulación genera un presión denominada presión de circulación, y es una presión ligeramente más grande que la presión hidrostática (Ph), por ejemplo si las bombas están apagadas y el lodo de perforación bajo una densidad determinada genera una presión de 4000 psi, cuando se prende las bombas puede generar unos 100 a 200 psi más, todo depende de la densidad del lodo y la profundidad vertical verdadera del pozo.

¿Cuál es la diferencia entre una arremetida o surgencia y un reventón?

Analicemos las siguientes definiciones:

Definición de una arremetida: Es un flujo de fluidos no deseados desde la formación a las vecindades del pozo, esta es una invasión de fluidos como el petróleo y gas que pueden llegar hasta superficie.

Definición de reventón: Es un flujo incontrolado de fluidos no deseados desde el fondo del pozo hasta la superficie, esta condición se debe a errores cometidos por el personal o a fallas de equipos.

Como se puede apreciar en la lectura de las dos definiciones la diferencia esta es en que la arremetida es un flujo de fluidos indeseados pero que se pueden controlar, sea cerrando el pozo y aplicar posteriormente un método de control, mientras que por el contrario ya el reventón es un flujo de fluidos no deseados desde el fondo del pozo hasta la superficie en el que ya se ha perdido todo el control del pozo.

A continuación les presento una imagen de dominio público en la que se puede apreciar claramente que está ocurriendo un reventón en aguas marítimas:

image.png
Fuente de imagen

[2] Prevención de una arremetida

Claramente según lo expuesto hasta los momentos el poder prevenir una arremetida tiene una importancia grandísima, recuerdo que el profesor que nos dictó el curso de control de pozos cuando estuve en PDVSA nos decía: El que mejor controla un pozo ante una arremetida no es el que logra cerrar el pozo y lo controla, el que más tiene éxito en el control de pozos es el que hace todo lo posible por evitar que ocurra una arremetida.

Quizás muchos se pregunten y cómo se logra prevenir las arremetidas, pues fácil realizando las operaciones bajo una supervisión cuyas actividades no pongan en riesgo de que se viole la siguiente condición:

Ph>Pf, es decir logrando que siempre se cumpla que la presión hidrostática sea mayor en todo momento a la presión de formación, y esto se logra manteniendo la densidad del lodo de perforación dentro de lo que indica el programa de perforación, realizando un correcto llenado del pozo cada vez que se esté metiendo tubería al pozo, no suabear o estimular al pozo cuando estemos sacando tubería, no ejercer el efecto pistón cuando se está introduciendo tubería en el hoyo, ya que puede fracturar la formación y perderse todo el lodo de perforación.

Otra de las causas que pueden inducir una arremetida, es dejar que ocurra una pérdida de circulación, sea porque fracturemos la formación por no saber controlar las presiones en el fondo o porque mientras estamos perforando estemos atravesando una formación permeable que haga que todo el lodo de perforación se pierda.

Por último se debe estar preparado para cuando se decide perforar en una zona en la que se tenga certeza nos podemos encontrar con presiones anormales.

Cómo seres humanos estamos propensos a cometer errores sobre todo en un área tan compleja como la industria petrolera, con esto lo que quiero decir es que si se comete una de los errores mencionados anteriormente y ocurre una arremetida siempre vamos a tener una oportunidad, y esa es la de saber leer las reacciones que tiene el pozo ante una arremetida, para ello los invito a que analicemos cada una de ellas:
Una de las cosas que ocurre cuando está entrando gas y petróleo de la formación hacia el pozo es que existe circulación de fluido desde el fondo del pozo hasta la superficie estando las bombas apagadas, lo otro es que mientras el perforador está perforando debe ver un aumento en el nivel de los tanques y un amento el porcentaje de retorno que lo puede leer el flo - sho, entonces lo que implica es que todavía bajo el error de dejar entrar una arremetida al pozo, todavía tenemos la opción de darnos cuenta, por lo que uno de los síntomas ante una arremetida es el aumento el porcentaje de retorno y el aumento en el nivel de los tanques, tal y como se puede observar en la siguiente imagen:

image.png

En forma general si el perforador está activo y pendiente de las operaciones, debe estar seguro de saber identificar las consecuencias que origina una arremetida entre las que están:

  • Aumento de la velocidad de perforación (ROP).

  • Disminución de la presión de bombeo del lodo de perforación.

  • Fluido de perforación cortado por agua o gas.

  • Que el pozo fluya estando las bombas de lodo apagadas.

[3] Equipos de seguridad involucrados

Tal y como se los presente en el conversatorio el equipo de seguridad está conformado por un arreglo de válvulas denominadas conjunto de válvulas impidereventones (BOP) más otros equipos como la unidad acumuladora de presión, el choke manifold (conjunto de válvulas manuales), y el super choke (estrangulador remoto), sin embargo a modo de resumen y para no hacer tan largo el post, voy a presentar un esquema de arreglo BOP y explicar alguna de sus funciones:

[1] BOP esférico anular:

image.png
Fuente de imagen

Este tipo de válvulas impidereventones se caracteriza porque puede cerrar el pozo a cualquier diámetro de tubería de perforación. Es importante realizar pruebas de presión para verificar su integridad y funcionalidad.

[2] Preventor de válvulas tipo Rams:

image.png
Fuente de imagen

Esta válvula se caracteriza por cerrar el pozo a un solo diámetro de tubería, por lo que se recomienda utilizar solo si se está seguro de que tipo de tubería de perforación se tiene en el pozo o si por si falla el BOP esférico anular, en caso contrario la recomendación es a accionar el BOP esférico anular.

[4] Cierre del pozo

Ya el cierre del pozo es eminente una vez que el perforador o cualquier miembro del personal del taladro se asesora de que está ocurriendo una arremetida en el pozo, por lo que se aconseja seguir los siguientes pasos para efectuar un cierre suave que es el recomendable para cuando estamos perforando, ya que no fracturamos la formación:

image.png

Para poder levantar la sarta hasta lograr colocar las cuñas tenemos que parar la rotación de la sarta, para ello apagamos el top drive que es elemento que hace girar la sarta, para saber si el pozo fluye con las bombas apagadas se procede a apagar las bombas de lodo.

Es necesario desviar el flujo de fluidos que viene del pozo al tanque de viaje para poder apreciar correctamente si el pozo fluye con las bombas apagadas. En caso de que el pozo fluya con las bombas apagadas, el perforador puede alinear el flujo desde el panel de control remoto hacia el múltiple de estranguladores (chock manifold).

Para que el fluido que viene desde el fondo del pozo puede fluir hasta el chock manifold, es necesario abrir la válvula HCR, no es hasta ese momento que vamos a cerrar el pozo mediante el cierre de la válvula esférica anular.

Para terminar de cerrar el pozo por completo debemos cerrar el estrangulador hidráulico, pero esto debe ser lentamente, choqueando la válvula de manera tal que la presión no sea menor con la que está entrando el influjo no deseado al pozo, pero al mismo que no supere la máxima presión anular (MASP) y de esta manera no fracturar la formación a la altura de la zapata del revestidor.

Finalmente cuando se cierra el pozo, se anotan las presiones de cierre. Estas presiones de cierre son las que quedan entrampadas en la tubería de revestimiento, llamada Presión de cierre de revestidor (PCR) y la presión de cierre de la tubería de perforación, también es importante que anotemos el volumen de influjo ganado en los tanques al momento del cierre.

Respondiendo algunas preguntas de interacción del conversatorio

Para esta ocasión voy a responder algunas preguntas que por lo extenso del conversatorio y dada la gran interacción era imposible responder, inicio con el compañero profesor @lupafilotaxia:

image.png

Cuando se utiliza el término formación es para hacerse referencia al yacimiento o reservorio en donde se encuentran almacenados los fluidos como petróleo y/o gas en el subsuelo.

image.png

Para este caso la profesora @sandracarrascal nos pregunta de qué forma se puede estimar la presión de fractura.

Para calcular la presión de fractura debemos utilizar la siguiente ecuación: Pfract = gradiente de fractura x profundidad. Ahora la pregunta sería y ¿cómo se calcula el gradiente de fractura?

El gradiente de fractura se puede estimar mediante la prueba de integridad de presión (LOT) la cual fue explicada en el conversatorio.

image.png

Para este caso el profesor @iamphysical nos pregunta:

El reventón ocurre cuando se pierde el control de un pozo?

El reventón ocurre cuando el personal del taladro (ingenieros, supervisores, perforador y obreros) no pueden controlar la arremetida mediante el cierre del pozo y sucesivo control del pozo.

¿Las diferentes presiones de un pozo se pueden determinar previos a la perforación?

La presión de yacimiento llamada también presión de formación es una presión que se estima antes de la perforación del pozo, cuando iniciamos a perforar un pozo ajustamos la densidad del fluido para generar una contra presión con la presión hidrostática (ph) y aguantar los fluidos de la formación.

La presión de sobre carga de los estratos y la de fractura también se estima antes de empezar a perforar un pozo, la única presión que es variable y se debe estar calculando a medida que profundizamos el pozo es la presión hidrostática, porque esa presión no depende de las condiciones del yacimiento sino que depende de la profundidad del hoyo y de la densidad del fluido de perforación.

image.png

El profesor @newton666 nos pregunta:

¿Para qué es la prueba de integridad de presión a la formación (LOT)?

Mediante esta prueba se puede estimar el valor de presión máximo que puede soportar la formación si se somete a altas presiones en el fondo del hoyo.

image.png

El profesor @madridbg nos pregunta: ¿El diámetro de la tubería de perforación es influyente en la variación de presiones en el fondo del pozo?

El diámetro de tubería de perforación varía de acuerdo a la hidráulica que se desee tener en el pozo, ya que si el diámetro es mayor va a existir menos espacio anular y va a influir en la velocidad de circulación del fluido de perforación, pero en lo que concierne a las presiones que se trataron en el conversatorio el diámetro de tubería de perforación no es influyente.

image.png

Nuestra amiga @chaodietas nos pregunta:

¿Cómo controlar el fluido de perforación cuando hay gas?

Es una excelente pregunta, cuando el gas entra al pozo corta al lodo de perforación, esto hace que la densidad del lodo disminuya por lo tanto la presión hidrostática disminuye, esto es muy peligroso porque si la Ph<Pf ocurre una arremetida y un posible reventón.

El lodo cortado por gas es fácil de identificar porque el personal de fluido de perforación en el taladro debe estar midiendo la densidad al lodo cada cierto tiempo, y si la densidad está disminuyendo hay que aumentar la densidad del lodo de perforación agregando una arcilla llamada barita, claro está para hacer esto hay que sacar algunas cuentas matemáticas para saber cuántos sacos de barita hay que agregar para aumentar la densidad a lo requerido por el pozo.

Bueno amigos espero que este resumen del conversatorio pueda servir como un segundo capítulo del conversatorio original, sobre todo para los que no pudieron asistir.

Referencias recomendadas

Control de pozos

¿Qué es el control de pozos?

Conceptos generales del control de pozos


Hasta una próxima entrega de tu amigo @carlos84.



0
0
0.000
12 comments
avatar

Thanks for your contribution to the STEMsocial community. Feel free to join us on discord to get to know the rest of us!

Please consider supporting our funding proposal, approving our witness (@stem.witness) or delegating to the @stemsocial account (for some ROI).

Thanks for using the STEMsocial app and including @stemsocial as a beneficiary, which give you stronger support. 
 

0
0
0.000
avatar

Saludos y un sincero agradecimiento al equipo de Stemsocial.

0
0
0.000
avatar

Congratulations @carlos84! You have completed the following achievement on the Hive blockchain and have been rewarded with new badge(s) :

Your post has been really appreciated and was the most upvoted of the day

You can view your badges on your board and compare yourself to others in the Ranking
If you no longer want to receive notifications, reply to this comment with the word STOP

To support your work, I also upvoted your post!

Do not miss the last post from @hivebuzz:

HiveBuzz supports meetups of the Hive UK Community
Feedback from the September 1st Hive Power Up Day
0
0
0.000
avatar

Mi estimado amigo @clarlos84 excelente conversatorio, nos diste una clase magistral te felicito se muestra la experiencia que tienes en el área.

Seguimos en comunicación hermano, que tengas un excelente inicio de semana, bendiciones para ti y tu familia !

0
0
0.000
avatar

Hola mi hermano @amestyj.

Para mi es un honor compartir con todos ustedes mis conocimientos de ingeniería. Saludos y éxitos

0
0
0.000
avatar

Muchísimas gracias @carlos84 por este resumen, fantástico conversatorio 😄

Posted using Dapplr

0
0
0.000
avatar

Hola mi estimada amiga @chaodietas.

Muchas gracias a ti por tu iniciativa y buena participación con preguntas muy pertinentes. Saludos y un fuerte abrazo.

0
0
0.000
avatar

Saludos estimado amigo @carlos84, un excelente material complementario a tu clases magistral en el conversatorio, gracias por tu gran dedicación y entrega en todos tus contenidos, nos seguimos leyendo. Éxitos hermano.

0
0
0.000