Gradiente de presión para la presión hidrostática del fluido de perforación

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Hola amigos y amantes del contenido STEM.

En esta oportunidad quiero compartir con ustedes un capítulo dedicado a los cálculos matemáticos que se aplican en las operaciones de perforación, producción y rehabilitación de pozos de petróleo, para el caso de este post voy a tratar el tema relacionado al cálculo del gradiente de presión.

La conceptualización de gradiente se emplea en la ingeniería de petróleo para dar respuestas a las variaciones de una magnitud física en particular cuando otra magnitud también varía. Un ejemplo de esto lo tenemos cuando estamos perforando un pozo de petróleo, cuando se está atravesando los distintos estratos geológicos se tiene que la presión de formación aumenta a medida que se profundiza en el pozo.

Las presiones que se manejan en un pozo de petróleo son diversas, pero entre las que destacan están:

• Presión de formación.
• Presión hidrostática del fluido de perforación.

Los valores de presión de formación van a depender de factores geológicos, mientras que los valores de presión hidrostática van a depender de la densidad del fluido y de la profundidad del pozo. Todo esto nos lleva a concluir que para la presión hidrostática que ejerce el fluido de perforación sobre las paredes del pozo puede existir una interpretación en form de gradiente de presión mediante la siguiente fórmula:

Mediante esta fórmula, si calculamos el gradiente de presión que puede tener un fluido de perforación, es necesario saber que la presión del fluido de perforación es medible en las unidades del sistema inglés en Psi, mientras que la profundidad se va a medir en pie.

Las unidades en las que se mediría el gradiente de presión es en Psi/pie.

Como la presión que vamos a sustituir en esta fórmula de gradiente de presión es la de la presión hidrostática del fluido de perforación, vamos a realizar la sustitución de la presión hidrostática en la fórmula:

Esta deducción nos hace concluir que para conseguir el gradiente de presión del fluido de perforación (lodo de perforación) lo que hay es que multiplicar el factor de conversión de 0,052 por la densidad del lodo en libras/galón.

Ejercicio práctico bajo unas condiciones de perforación de pozos en las que se tiene la densidad del fluido de perforación

Se realiza el diseño de perforación de un pozo de petróleo, el cual para poder controlar las presiones de formación en un tramo de 12000 a 16000 pies se tiene un lodo de perforación con una densidad de 9,6 Libras/galón.

¿Calcule su gradiente de presión?

¿Qué presión hidrostática se ejercerá a la profundidad de 13000 pie?

Como solución del ejercicio simplemente calculamos el gradiente de presión del fluido de perforación multiplicando el factor de conversión de 0,052 por la densidad del fluido, tal y como sigue:

Esto significa que si voy a perforar un pozo de petróleo con un fluido de perforación que tiene como densidad 9,6 libras/galón, implica que por cada pie perforado se va a ejercer una presión de 0,4992 Psi.

Las presión que se va a tener a la profundidad de 13000 pie es:

Conclusión

Podemos concluir que el concepto de gradiente de presión puede aplicar para cualquier presión encontrada en la perforación de un pozo de petróleo, sin embargo tiene una especial utilidad para el cálculo de gradiente de presión del fluido de perforación, ya que si conocemos su densidad, simplemente multiplicamos su densidad en libras sobre galón por el factor de conversión de 0,052.

Ya con el gradiente de presión del fluido de perforación calculado simplemente podemos saber la presión hidrostática a cualquier profundidad del pozo, y de esta forma saber si estamos controlando las presiones de formación en una condición de sobre - balance.

Referencias recomendadas

• Drilling Manual, International Association of Drilling Contractors, Houston, Texas, 1982.

• Murchison, Bill, Murchison Drilling Schools Operations Drilling Technology and Well Control
  Manual, Albuquerque, Nuevo México.

• Oil-Well Cements and Cement Additives, API Specification 10A, Diciembre de 1979

Nota: Las imágenes empleadas para plasmar las ecuaciones, ejercicios y cálculos fueron elaboradas por el autor empleando las herramientas de inserción de ecuaciones del editor de Microsoft Word.