Post on 11-Jul-2016
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Factores que Influyen en la Tasa de Penetración (ROP)
• Tipo de formación geológica:
– tipo de roca y grado de alteración mineral; – Fractura de roca, poca estabilidad del agujero:
• Diámetro y profundidad del agujero.
• Peso sobre broca: – use hasta 1 tonelada por 1” de diámetro;
Éste es, y con mucho, el parámetro más importante.
• Rotación: – por lo general se mantiene entre 60 y 80 rpm.
• Tipo de broca de perforación: – introduzca brocas para formaciones blandas, medias y duras comunes.
• Fluido de perforación y circulación: – Velocidad anular mínima requerida para limpiar bien
Tasa de Penetración (ROP)
Una tira gráfica del geológrafo registra la tasa de penetración.
La pluma se desvía cada vez que la broca ha avanzado otros 25
cm.
Cada cuatro marcas se hace una marca más larga y ancha para
indicar que se ha perforado otro metro. Puesto que la tira
gráfica se mueve a una velocidad constante, cuando se mide la
distancia (mm) entre las marcas también se logra calcular la
ROP.
La profundidad real (m) aparece en la gráfica a intervalos regulares
y se basa en la gráfica de control de la tubería de perforación.
P
rof. (
m)
Sistema de Instrumentación de la Perforadora
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
Arriba:
Sobrepresión durante operación de apagar.
1800
1900
Losses Cable de perf. : 4 1/2" DP
Pressión de bomba
(bar) Línea de flujo
(l/s)
Prod. bomba (l/s)
Temp. de línea de flujo (°C)
Izquierda: La diferencia entre la línea azul y verde
es la pérdida. Se observaron aumentos
repentinos en pérdidas a 1,525 m y 1,680
m, lo cual indica que hay fracturas. 2000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Sistema de Información sobre la Perforación
Importantes Parámetros de Perforación
1. Peso sobre broca (PSB), del indicador de peso. 2. Rotación de la broca (RPM). Indicador y visual. 3. Tasa de penetración (m/h). Indicador. 4. Tasa de bombeo (TB). Indicador y visual. 5. Flujo de contracorr iente (L/s). 6. Temperatura exterior e interior (°C). 7. Tors ión de sarta de perforación (daN). 8. Presión de bomba (bar). 9. Vibración. Observación personal.
Pérdida de circulación - Indicaciones
Como monitorear:
1. Medición d irecta de tasa de bombeo (carreras por
minuto) y retornos (flujometro magnético). La diferencia es la
pérdida (l/s). 2. Mediciones volumétricas en los tanques de lodo. 3. Indicaciones visuales de la contracorriente sobre los
agitadores (l/s).
4. Reducción de la temperatura de retorno (°C). 5. Reducción de la presión de bomba (bar).
Hay que estar siempre atento a:
1. Tasa de penetración (m/h). “Prueba de tiempo” - decidir la tasa y ajustar PSB y RPM.
2. Pérdida de f luido (l/s). Pérdidas significativas
conllevan a problemas en la perforación y requieren de
otras estrategias. Monitorear el llenado. Utilizar píldoras
de alta visibilidad.
3. Presión de bomba (bar). Bajón indica que hay colapsos, pérdidas y hoyos en la tubería.
4. Vibración. Ajuste los parámetros para lograr una
perforación uniforme. Instalar sistema de absorción de
choques.
Tasa de Penetración – Rotatorio
• Planifique un ritmo de 100-150 m/día.
• Una perforación demasiado rápida (ROP >10 m/h)
puede resultar en deficiente limpieza y llenado del
agujero al añadir un nuevo tubo de perforación, o bien
en atascamiento.
• Una perforación lenta (ROP <3 m/h) normalmente se puede aligerar al colocar más peso sobre la broca.
Nota: Típicamente la rotación de la broca en el fondo sólo
toma un 30 a 40% del total del tiempo de perforación.
Tasa de Penetración – Motor de Lodo
Los motores pueden doblar el ROP. • Planifique una tasa de perforación de 200-250 m/día. • Una perforación demasiado rápida (ROP >20 m/h)
puede resultar en deficiente limpieza y llenado del
agujero al añadir un nuevo tubo de perforación, o bien
en atascamiento.
• El costo adicional del alquiler de un motor de lodo y
del personal debe ser compensado al lograr un mejor
ROP.
Pro
f. (
m)
Avance de la Perforación – Días vs. Profundidad Perforación real. Curvas de avance.
Días 0 10 20 30 40 50 60 70
0 Mov. de Perf.
Perforación
Nota:
500
1000
21-1/2"
Anclaje del revestimiento y cementación
Perforación
17-1/2"
Revestimiento de producción y cementación 13-3/8"
incl. 5 days waiting
Se duplica el ROP al
perforar con un motor de
lodo.
Perforación libre de
problemas. for csg. shipment Broca nueva
1500
2000
2500
Perforación
12-1/4" No rev.
ag. abierto rev.
ranurado.
estimula-
Pocos cambios de broca.
3000
Conventional rotary drilling
Drilling with mud motor to TD
Sverrir 03.05.2004
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Días desde el inicio de la perforación
Tasa de Penetración Óptima
Para determinar la mejor combinación de peso y rotación de la
broca, se puede realizar una prueba de perforación mientras se
perfora el pozo.
1. Seleccionar el RPM inicial de la broca (típico).
2. Colocar el peso práctico máximo sobre la broca.
3. Cierre el freno.
4. Apunte el tiempo que toma reducir peso en incrementos
de 1 tonelada. El incremento de tiempo más corto
indicará el peso óptimo para esta velocidad rotativa.
5. Cambie la velocidad rotativa y repita la prueba.
tun
gste
n
inse
rt
mill
ed
tooth
Tipos de Broca – Código IADC
Código IADC 517 Normalmente se utiliza el
código de broca 617.
Número de serie:
1. Formación blanda 2. Formación media
3. Formación dura
5. Formación blanda
6. Formación media
7. Formación dura
Num. de tipo: 1 a 4
Núm. de características:
1. Estándar
2. Broca de aire
3. Protección de calibrador
4. Cojinete de rodillos
5. Protección de
cojinete y calibrador
6. Cojinete del cigüeñal
7. Diario y calibrador
Nota: Encontrará las siglas IADC en todas cajas
IADC: Asociación Internacional Contratistas de Perforación
8. Direccional
9. Otros
“Optimización”
• L a p lanificación es esencial – ¿Qué se hará mañana? • P ersonas clave: supervisor de perforadora, ing. de perforación (mantenimiento). • Utilice tubo de perforación y collares inspeccionados y no viejos. • Inspeccione las roscas del collar con ultrasonido al sacarlo. • Mantenga tasa de bombeo (TB) y observe los cambios de presión. • M a n t e n g a l a s a r t a e s t a b l e y el agujero recto. • Utilice broca de vida larga, no obstante su costo (IADC 617). • Mantenga una tasa de perforación estable y no se detenga para medir o tomar registros, a no ser que sea esencial.
Cálculo de Punto Libre
En base a mediciones de estiramiento (mm) de una sarta de
perforación atascada por sobretensión (en toneladas) en la sarta, es
posible calcular la longitud total de la sarta libre.
2.675*W L
F
* l Donde:
L=longitud de cable libre (m)
W=peso de la tubería de perf.
(Kg/m)
l=estiramiento total de sarta (mm)
F=sobretensión (103daN) Ejemplo:
Tubería de perforación de 4 1/2” (31.5 kg/m) está estirada por 350 mm por una
sobretensión de 30 ton. =29.4*103 daN. Esto significa que el punto fijo
(atascamiento de la sarta de perforación debido a colapsos, etc.) está a 1,000 m de
profundidad.
Principales Razones para Cementar
• Cementación del revestimiento:
Mantiene el revestimiento dentro del pozo.
Evita una emigración del fluido fuera del revestimiento.
Protege contra la corrosión. • Condiciones del agujero:
Para sellar la pérdida de zonas de circulación.
Para estabilizar zonas débiles (socavones, colapsos).
Para taponar un pozo al abandonarlo o repararlo.
Para iniciar una perforación desviada causada por un agujero abierto o chatarra de trabajos anteriores.
Para taponar un pozo temporalmente antes de que se vuelva a revestir.
Principales Métodos de Cementación de Revestimiento
Normalmente para pozos geotérmicos se utiliza el método de cementación de sarta interna.
Nota:
Tiempo de bombeo más corto.
Puede bombear hasta que
se obtenga retornos de
cemento.
Es particularmente útil
para cementaciones de
revestimiento de diámetro
amplio y sartas largas.
Cementación del revestimiento – zona de pérdidas
Es un problema común que el
cemento no retorna a la
superficie.
Si una zona de pérdida se encuentra
en la parte superior del cemento, es
posible realizar un “trabajo de tope”.
Cementación – Sarta “Fideo”
Si la parte superior del cemento se
encuentra en el anillo entre dos
sartas de revestimiento, se baja un
tubo pequeño por el cual se introduce
cemento con el fin de llenar el anillo.
Cementación en 2 Etapas
2. Etapa
Puertos abiertos / cerrados
Ref.: Halliburton
1. Etapa
Se ejerce menos presión
hidrostática contra la
formación, y la presión
de colapso sobre el
revestimiento es menor.
Política de Pérdida de Circulación (Agujero Cementado)
1. A menudo las pérdidas al perforar para colocar
revestimiento se subsanan por si solas mientras se perfora.
2. Pérdida de material de circulación añadido al lodo, ejem.: escamas de mica, escamas de plástico, virutas, etc.
3. Zonas de pérdidas considerables >10 l/s se cementan
después de la perforación de un hueco de conexión de ~30 m, si no mejoran.
4. La cementación de la zona de pérdidas se realiza por
medio del tubo de perforación y recarga hasta que esté
cubierto.
5. Si las zonas de pérdidas son extensivas, es necesario
cementarlas con arena y cemento de un camión
hormigonero, desde el cual se introduce el cemento
utilizando bombas de concreto (principalmente pozos de
baja temperatura).
Política de Pérdida de Circulación (Agujero Abierto)
1. Es deseable encontrar la pérdida de circulación en la
parte de agujero abierto – ¡Éxito!
2. Siga perforando con agua solamente ( o agua
aireada), e introduzca una píldora de alta viscosidad
antes de añadir una nueva junta o aún una ½ junta si
hay mucho que rellenar.
3. Siga perforando en condiciones de pérdida total,
pero verifique si hay relleno cada 1-3 juntas. Si el
relleno se encuentra a >2-5 m, intente removerlo al
volver a triturar y con el uso de píldoras de alta
viscosidad.
Cemento AT (1 de 2)
E l cemento normal exhibe retrogresión de fuerza.
– Añada 30%-40% de harina de sílice (-325 cuarzo malla).
– Use cemento de alta temperatura para pozos (API G o H).
– L a s d i s t i n t a s m a r c a s d e c e m e n t o Portland son
adecuadas.
Composición de la mezcla de cemento AT:
Cemento (API G y H, marcas locales probadas) 100 Kg
Harina de sílice, es resistente a temperaturas altas. 40 Kg
Perlita expandida, p/ baja densidad, taponeo 2 Kg
Bentonita, para contener la perlita, bombeable 2 Kg
Retardante, para mayor tiempo de bombeo 0.5 Kg
AT Cemento (2 de 2)
La formulación anterior con harina de sílice ha sido
utilizada por décadas en perforaciones geotérmicas a
nivel mundial, al igual que la perlita, que reduce la
densidad y taponea pequeñas fisuras.
Algunas empresas de cemento también añaden
reductores de filtrado a su mezcla, microesferas de sílice
(muy caro), espumantes o reductores de fricción.
Otra práctica común es la usar una mezcla extra gruesa
de los últimos 4 m3 del lechado de lodo que va al pozo, para asegurar que el segmento alrededor de la zapata de entubación esté bueno.
Herramientas de Revestimiento para Cementación
Cabeza de cementación con rosca de diente de sierra y válvula.
T a p o n a r e l contenedor para liberar empaques de hule.
Z a p a t a d e e n t u b a c i ó n – z a p a t a f l o t a n t e (con válvula de no retorno). C ollar flotador para cementación con sarta interna (con
válvula de no retorno). Adaptador para el collar flotador.
Centralizadores de revestimiento.
Collar de cementación de 2 etapas, para sartas largas de revestimiento.
Se requiere para sartas de más de 600 - 1000 m, debido a
que la alta presión fractura la formación.
Cementación del Revestimiento
• Calcule el volumen del anillo a ser cementado, preferentemente en base a registros de calibradores. Añada algo para compensar las pérdidas. Si no están disponibles registros, utilice un volumen teórico * 2.2 (120% exceso).
• Calcule los requerimientos materiales y determine
rendimiento, densidad del lechado de cemento y tiempo de
espesamiento.
• Planifique la operación de cementación, tiempo de colocación y volumen de desplazamiento. • Circule periódicamente durante el revestimiento y en el fondo
para limpiar y enfriar el agujero.
Consideraciones sobre la Cementación
• En muchos países las obras de cementación son llevadas a cabo por empresas cementeras especializadas. Al añadir tanques de cemento, sistemas de transporte neumáticos y tanques receptores al equipo de perforación, la mezcla de cemento puede ser preparada in situ. Con una supervisión adecuada, el personal de la perforadora puede completar la obra de cementación al utilizar las bombas de ésta y un mezclador a chorro. • Mantenga tasas de bombeo altas (ritmo de cementación 1
tonelada/min) y planifique < 60-80 minutos del tiempo total de
bombeo (cementación + desplazamiento).
• N o s e r e q u i e r e n n e c e s a r i a m e n t e t a p o n e s d e h u l e o e s p a c i a d o r e s .
Registros de Ligamiento del Cemento (RLC)
Luego de cementar el revestimiento surgirán las siguientes
preguntas:
– ¿ Dónde se encuentra la parte superior del cemento
(PSC), si el cemento no sube a la superficie (no retorna)? – ¿ C u á l e s l a c a l i d a d d e l cemento? – ¿ El cemento rodea completamente el revestimiento? – ¿ E s t á e l revestimiento ligado a la tubería? – ¿ E s t á e l cemento ligado a la formación? Estas preguntas se pueden responder en parte al llevar un registro de ligamiento del cemento.
Ref. B. Steingrímsson
Registros de Calibración
Los registros de calibración son tomados por herramientas de
3-4 dedos que miden el diámetro del pozo a medida que se extrae
por el hoyo con el fin de determinar lo siguiente:
1. Cavidades en el pozo:
– Ubicación de cavidades o socavones (formaciones blandas)
– Determinar el éxito de las cavidades de cementación.
– Calcular la cantidad (m3
) para la cementación del revestimiento.
– Determinar la ubicación de los obturadores. 2. Investigación de daños al revestimiento.
3. Deposiciones (escamación) en los pozos. Ref.: B. Steingrímsson UNU lect.
Prueba de Pozo con Perforadora en el Lugar
Información sobre la productividad esperada del pozo.
– Pruebas de inyección de flujo escalonado se llevan a cabo al bombear agua fresca al pozo y monitorear la presión en la principal zona de alimentación, con el fin de determinar el índice de inyectividad. Cada paso toma 1.5 - 3 hr., v.g.
@ 20, 40 y 60 l/s.
– Las pruebas de declive miden la caída en presión en el fondo
del pozo cuando se deja de bombear repentinamente, usualmente
al final de la prueba de inyección de flujo escalonado. Duración
0.5-3 hr.
– Estimulación al alternar la inyección hidráulica de agua fría
y el bombeo de aire comprimido.
Unidad de Registro de Temperatura Portátil
Herramientas T + P Mecánicas Kuster/Amerada
2. Bajando la Sonda
1. Línea base
3. Punto de Medición
4. Elevación de la Sonda
Reloj
Movimiento de
una espiral
El gráfico de la grabación
Pluma que registra
los cambios
Sensor de temperatura
Gráfico de Grabación
Diseño Esquemático: Unidad de Registro
REGISTRO DE RESISTIVIDAD
Configuración normal
V I M
Electrodos de
corriente
A y B
Electrodos de voltaje
M y 16” o 64”
Revestimiento
B
64”
16”
A
Ley de Ohms
Ra =K*V/I
Estudios de Reservorio y Registros
Superficie Reservorio
geotérmico
Pozo
¿Qué queremos saber acerca del
reservorio?? • Tamaño - Volumen • Propiedades químicas y físicas
de las rocas (, k)
• Propiedades químicas y
físicas de los fluidos
(T+P+TDS)
¿Qué información podemos lograr del registro de
pozos?
Parámetros Derivados de los Registros Geofísicos
Temperatura del reservorio: T(x,y,z) usualmente T(z) o T(z,t)
Presión del reservorio: P(x,y,z) usualmente P(z) o P(z,t)
Porosidad: (x,y,z) usualmente (z)
Densidad total: (x,y,z) usualmente (z) Permeabilidad: k(x,y,z) A menudo lo que se
determina es k*h (transmisividad)
Resistencia de la formación: R(x,y,z) Usualmente R(z)
Velocidad sónica: V(x,y,z) Usualmente V(z)
Radioactividad natural:
Uso de la Información Recopilada
Temperatura
Gradiente de temperatura (flujo de calor)
Ubicación de los acuíferos
Formación y temperatura del fluido
Condiciones físicas del reservorio (ebullición/líquido/vapor)
Distribución de la temperatura en el reservorio
Variaciones temporales (monitoreo y gestión de los
reservorios geotérmicos)
Uso de la Información Recopilada
Presión
Densidad del fluido
Condiciones físicas del reservorio (ebullición/líquido/vapor)
Direcciones de flujo del fluido
Permeabilidad (transmisividad), barreras, rutas de flujo
Distribución de la presión
Variaciones en el tiempo (monitoreo y gestión de los
reservorios geotérmicos)
Uso de la Información Recopilada
Registros Geológicos
Rayos gamma naturales Tipo de roca (basáltica vs. ácidas)
Gamma-gamma Densidad de la roca
Neutrón-neutrón Porosidad de la roca (densidad de protones)
Resistividad Reg.
Porosidad de la roca y salinidad del
Fluido de poros y temperatura
Reg. de calib.
Diámetro del pozo, cavidades, escamación
Reg. sónico
calibradores
Densidad de la formación, porosidad y
Distribución de la fractura. Ligamiento con
cemento de los revestimientos. ement cemento de los revestimientos.
Cámara
Dirección de las fracturas (rumbo)
Pozo Nesjavellir
NJ-20
Ejemplo de trazados de datos
• Sección geológica basada
en registros de cortes (detritos de
perforación). • Registros de pozo y tasa de
perforación. Note que no hay cortes
a profundidad mayor de
1,200 m debido a la
pérdida total de circulación.
PROPÓSITOS DE POZOS DE PERFILAJE
Mediciones u operaciones especiales referentes al diseño de
pozo, su geometría y terminación. A menudo se lleva a cabo
durante la perforación o durante la vida útil del pozo.
Ejemplos: Registro de adhesión del cemento, calibraciones, perforaciones, y de puntos libres.
Las mediciones se realizan con el fin de obtener información acerca de la estructura y las propiedades físicas del sistema geotérmico, tanto sobre las características de las formaciones rocosas (porosidad, permeabilidad y resistividad) como sobre el fluido geotérmico (temperatura, presión y salinidad).
REGISTROS DE CALIBRACIÓN
Se utilizan para averiguar:
1. Cavidades en los pozos – Ubicación de cavidades (formaciones blandas) – Evaluar la cementación de cavidades – Estimar la cantidad de cemento necesario para el revestimiento – Encontrar una buena ubicación para los obturadores 2. Daños al revestimiento 3. Depósitos en los pozos (escamación con calcita o sílice)
Herramientas de Calibración
Sondas electrónicas con varios brazos
activados (3 o 4 brazos son lo más
común)
Barras perforadoras o canastas con
cable de acero de diferentes
diámetros (raspatubos)
Cable de registro
Prueba de
calibración
3 brazos móviles
Paredes del pozo
Esquemática de Pozo - Diámetro
• Tamaños de broca • Revestimiento
• Registro de calibración
Note que el diámetro del
pozo es considerablemente
mayor que el tamaño de la
broca.
Circulación del Fluido
Ganancia de Circulación Pérdida de Circulación
Sarta de Perforación
Capa intermedia
Registro de Calibración Prof. Diámetro en pulgadas
Registros de calibración
que muestran:
• Cavidades en un pozo
antes de la cementación
• Cementación exitosa de
las cavidades
Anterior a
cementación
Posterior a
cementación
Escamación
Revest. 9 5/8”
Dibujo esquemático de
depósito de calcita en el
pozo SV-5 en Svartsengi
(en base a registro de
calibración)
Forro 7 5/8”
REGISTRO DE RAYOS GAMMA NATURALES
Propósito: Medir en un pozo la cantidad total de rayos gamma que se
emiten por segundo desde la formación que circunda el pozo.
En roca natural existen isótopos de tres elementos que emiten rayos
gamma: uranio (U), torio (Th) y potasio (K)
En la industria petrolera la unidad que se utiliza es:
API GU (Unidad de rayo gamma del Instituto Americano del Petróleo)
Hace referencia a un pozo de sondeo especial en la Universidad de Houston.
Análisis de los Registros de Temperatura Durante la Perforación
Registros de temperatura en un pozo “frío” durante la perforación dan información valiosa sobre condiciones del pozo:
1. Ubicación de acuíferos. Sin embargo, su temperatura difícilmente puede ser determinada durante la perforación. 2. Flujo cruzado entre acuíferos.
3. Determinación de la temperatura en el fondo del pozo (TFP).
4. Estimado del enfriamiento durante la inyección de agua fría
(evaluación del riesgo de un reventón).
5. Monitoreo de la recuperación de temperatura posterior de la
perforación.
Perfiles T
Perfiles esquematizados de temperatura en un pozo poco tiempo después de la perforación: Acuíferos en a y b
• El perfil 1 es la temperatura de la formación. • El perfil 2 es la temperatura del pozo. Las flechas indican los puntos de entrada o salida de agua.
Temperatura de la Formación y Medición de
Temperatura en un Pozo
¿¿La temperatura medida en un pozo corresponde a la temperatura de la formación??
No necesariamente
1. La circulación durante la perforación enfría el pozo. Después de
la perforación las temperaturas del pozo se recuperan y con el tiempo se corresponden con las de la formación.
2. El flujo en el pozo influirá en las condiciones de la formación y
harán que sea difícil o hasta imposible determinar la temperatura
de la formación.
Recuperación Termal Posterior a la Perforación
Recuperación de la Temperatura en el Pozo KJ-21 en Krafla
KJ-21 Después de la perforación
1 Durante la inyección
2 Luego de 2 horas
3 Luego de 30 horas
4 Luego de 52 horas
5 Luego de 96 horas
6 Luego de 242 horas
7 Luego de 556 horas
8 Temperatura estimada
de la roca
3 2 1 4 5 6 7 8
Determinación de la Temperatura de la Formación
¿Qué hacer si Ud. necesita saber la temperatura de la formación durante la perforación?
Deje de enfriar el pozo.
Baje un termómetro a la
profundidad en la que quiere medir
la temperatura de la formación
(normalmente el fondo).
Observe la recuperación de la
temperatura por un período de
tiempo (12-48 horas).
Intente extrapolar la curva de
recuperación de calor a tiempo
infinito.
Perfiles de Temperatura de la Formación
Perfiles lineales de temperatura: (Conducción,
gradiente termal).
Perfiles isotermales: (Pozos con flujo, convexión fluida en las
formaciones).
Inversión en los perfiles de temperatura. Efectos debido a
ebullición.
Distribución de la temperatura en los reservorios
geotérmicos.
Varios Tipos de
Perfiles de
Temperatura
de la
Formación
Perfiles Lineales de Temperatura de Formación
Formaciones de roca con permeabilidad vertical baja.
Perfiles de temperatura típicos mostrando
transferencia conductiva de calor. Flujo de
calor hacia la superficie es regida por la
ecuación de conductividad del calor:
Donde:
Q = K* T/Z
Q = flujo de calor (W/m2)
T = Temperatura (°C)
Z = profundidad (m)
K= conductividad termal (W/m°C)
Los valores de K para las formaciones de roca están por el orden de 1.5 - 4. Típico alrededor de unos 2 W/m°C
Para Encontrar el Gradiente Utilizando Perfiles de Pozo
D1 = 0 m
T1 = 4 °C
Problema: encuentre la gradiente geotérmica
en base al gráfico.
Solución:
T/Z = (T2 - T1)/(D2 - D1)
= ( 25 - 4 )/(76 - 0 )
= 0.32 °C/m
o 320°C/Km
D2 = 76 m T2 = 25 °C
Resumen - Interpretación de las
Temperaturas en la Formación
Perfiles lineales de temperatura:
Formación de baja permeabilidad (vertical). Transferencia de calor dominada por la conducción de calor. Gradiente térmico, flujo de calor y mapas de gradiente térmico.
Perfiles de temperaturas isotérmicas:
Formaciones de roca permeables. Transferencia de calor dominado por convección de fluidos. Perfiles típicos para un sistema geotérmico altamente permeable con temperatura no muy alta (Tres < 250°C)
Inversión en los perfiles de temperatura
Formación de rocas permeables. Flujo lateral o inclinado en la formación (flujo de fractura horizontal/inclinado, área de desagüe de un sistema geotérmico)
Resumen - Interpretación de las Temperaturas
en la Formación (cont.)
Temperatura en el punto de ebullición / perfiles de profundidad Formaciones de roca permeables. Transferencia de calor
dominada por la convección de fluidos y una convección
dimensional vapor/condensado. Común en reservorios de alta
temperatura (Tres >200°C). Zonas de flujo ascendente. Distribución de temperatura en los reservorios geotérmicos
1) Secciones cruzadas de temperatura
2) Mapas de temperatura a diferentes niveles de profundidad
Prueba de Flujo: Flujo en Masa y Entalpía
1. Método de presión de labio (R. James): La presión se mide
en el tubo labial crítico (bar en Pc). El flujo de agua se
mide en la caja de vertedero V (l/s). Flujo (kg/s) y
entalpía (kJ/Kg).
2. Lo mismo que 1, arriba, pero se añaden mediciones de flujo
de vapor después del separador. Una alternativa es medir el
vapor y el agua después de la separación.
3. Trazador de mediciones de flujo de las etapas de vapor
y agua. Se añaden químicos por medio de una bomba
reguladora – dilución al 1:8000 o 1:10000.
Prueba de Flujo: Equipo Russel-James
1. Cabeza de pozo T-e y una válvula de estrangulación
en la línea de flujo. La cabeza de pozo permite la
entrada de herramientas de registro y muestreo de
fluido. Mida PCP (bar) y a veces también TCP (°C).
2. Tubo labial de diámetro fijo con una llave de presión de ¼" para Pc (bar) a ¼" del labio.
3. Silenciador / separador para captar el agua que sale del
labio crítico + caja V-vertedero para las mediciones de
flujo de agua. Se requieren las mediciones de flujo de
agua para calcular la entalpía.
Prueba de Flujo: Cálculo Russel - James
Para calcular el flujo total de la masa (kg/s), cuando se conoce la
entalpía:
Qtotal = K*A*Pc 0,96 / H 1,102
Qtotal =1839000*Dia^2*PI()/4*(Pc^0.96)/(H^1.102)
K- Constante, depende de las unidades utilizadas.
A- Área de tubo crítico (m2). Dia, i.d. de tubo. Pc- presión de
labio crítico (bar-a)
H- Entalpía, total para vapor + agua (kJ/Kg)
Nota: La entalpía se encuentra por iteración con conocimiento de la tasa de flujo del agua.
Prueba de Flujo: Vertedero con Entalla en V para Flujo
Nivel V (cm) Flujo (l/s)
Aquí se mide el nivel de agua
Q=1.365*h2.5
Q= flujo en (l/s)
h= nivel en (m)
Ref: Water Wells and Boreholes 1988, Water Well Technology 1989
Flujo de un Tubo Lleno (l/s)
Dia. tubo D (mm) Dia. tubo D (mm)
A H
Ejemplo: D=150 mm y A mide 250 mm. L a t a s a d e f l u j o e n t o n c e s e s d e 19 l/s)
Para mediciones aproximadas de tasa de flujo en el campo.
Ref: Water Wells and Boreholes 1988
Entalpía: Otros Métodos
1. Medición de temperatura en un pozo productivo, justo
antes del inicio de centelleo (°C) en la parte alta del pozo
y entalpía de las tablas de vapor para agua (kJ/Kg).
2. Geotermómetro de s í l ice (SiO2 mg/Kg – equilibrio
de cuarzo) relacionado con la temperatura y luego la entalpía.
3. Gradiente de presión en un pozo productivo
relacionado con la entalpía.
4. Método de pulso de presión. Velocidad sónica /vacío.
Prueba de Flujo: Registros T y P al Fondo del Pozo
1. Mediciones estáticas, con el pozo cerrado.
2. Mediciones dinámicas, con el pozo productivo, v.g.
40 kg/s.
3. Instrumento de registro se mantiene a una profundidad fija
de 5 - 7 horas, para medir los cambios de presión en la
formación más productiva durante las pruebas de flujo
escalonado (ejemplo: 20 kg/s, 40 kg/s, 60 kg/s) así como
durante la recuperación una vez esté cerrado el pozo.
4. Permite la determinación del índice de productividad (IP), el
nivel de intermitente (flasheo), etc.
Conclusiones
La perforación geotérmica es similar a la petrolera, pero en condiciones geológicas y de temperatura distintas.
La cementación y perforación en pérdida total es el desafío más grande.
Todos los pozos geotérmicos “se parecen”. Hay dos programas
de revestimiento que son los más utilizados.
Los contratos suelen ser “por día” o “por metro”.
Los pozos geotérmicos se perforan a una profundidad de 2 Km en 30-60 días.
Después de perforar los primeros pozos en un área nueva, los resultados en la producción y los días que toma la perforación
suelen repetirse. Un pozo de cada 5 puede dar problemas.