PERFORACIÓN BAJO BALANCE
Perforación Bajo Balance
INDICE
1. Definición.
2. Razones para utilizar el método de Bajo balance.
3. Información para planear el Bajo balance.
4. Equipo superficial y sub superficial.
5. Fluido de control.
6. Limitaciones.
7. Evaluación económica.
La perforación convencional.- Consiste en
perforar el yacimiento o zona productora,
utilizando un lodo de perforación cuya presión
hidrostática ejercida sobre el yacimiento o
formación perforada sea mayor que la presión
de poro de la formación.
Perforación Bajo Balance
La perforación bajo balance.- Consiste en
perforar el yacimiento o zona productora,
utilizando un lodo de perforación cuya presión
hidrostática ejercida sobre el yacimiento sea
ligeramente menor que la presión de poro de la
formación productora, permitiéndole fluir a
gastos controlados.
PyYac
PyYac
Ph
Py > Ph
PyYac
PyYac
Ph
Py < Ph
Convencional Bajo balance
En la perforación bajo balance, el control del pozo se realiza con equipo superficial.
1. Definición.
Perforación Bajo Balance
1. Mejorar la productividad del pozo.
2. Optimizar la perforación.
3. Disminuir costos.
1.- Mejorar la productividad.- Cuando se
mantiene una presión de yacimiento por arriba
de la presión hidrostática estamos asegurando
que el fluido de perforación no entrará a la
formación evitando así el daño a la misma por
invasión de fluidos y sólidos.
Py > Ph
2. Razones para utilizar el método de Bajo balance.
2.- Optimizar la perforación.- Una forma de optimizar la perforación es, evitar los tiempos
perdidos por pegadura de tuberías originados por presión diferencial, mejorar los avances
en la velocidad de penetración y evitar la perdida de lodo. Con la perforación bajo balance
donde la presión diferencial es a favor de la formación nos permite obtener incrementos en
la velocidad de penetración y disminuye el efecto de pegaduras.
Perforación Bajo Balance
70
60
50
40
30
20
10
0-500 0 +500
Carbonato
Arcilla
Arena p
bPh
Vel
oci
dad
pen
etra
ció
n f
t/h
r
Presión diferencial PSI
PRESION DE LODO
PRESION DE PORO
FUERZA RESULTANTE
Py < Ph
Py
2. Razones para utilizar el método de Bajo balance.
3.- Disminución de costos.- Al evitar el daño a la formación durante la perforación,
estaremos permitiendo una limpieza mas rápida del pozo sin la utilización de
estimulaciones o fracturamientos cuyo costo es muy alto.
La perforación bajo balance nos permite maximizar el uso del fluido de control (puede
representar del 15 al 20% del costo total del pozo) al disminuir o eliminar la perdida del
mismo.
Al utilizar presiones diferenciales a favor de la formación, nos permite utilizar
densidades del fluido de perforación mas bajas que las utilizadas en una perforación
normal. Es conocido que la densidad del fluido de perforación tiene un efecto
importante en el desempeño de las barrenas y cuanto mayor es la densidad, menor es
el rendimiento de la barrena.
Perforación Bajo Balance 2. Razones para utilizar el método de Bajo balance.
Perforación Bajo Balance
a.a. ObjetivoObjetivo
b.b. InformaciónInformación
3. Información para planear el Bajo balance.
a.- Objetivo.- El principal objetivo de la perforación bajo balance es la reducción de costos,
mediante la eliminación del daño a la formación durante la perforación y la optimización de
la perforación al evitar tiempos perdidos por pegaduras y perdida de fluidos.
b.- Información.- Para obtener una buena planeación es importante disponer de la
siguiente información:
• Geología
Plano de cimas y bases
Planos de correlación
Litología
Fallas
• Yacimientos
Presión de poro
Presión de fractura
Presión de sobrecarga
Contenido de fluidos
• Perforación
Fluido de perforación
Programa de barrenas
Equipo superficial
Programa direccional
Perforación Bajo Balance
a. Cabezas rotatorias.- Es el equipo utilizado para el control superficial de presión del
sistema.
4. Equipo superficial y sub superficial
IP 10001000 psi Operación
71002500 psi Operación
70001500 psi Operación
8000 / 9000500 psi Operación
IP 10001000 psi Operación
71002500 psi Operación
70001500 psi Operación
8000 / 9000500 psi Operación
Presión de Trabajo Rotando: 2,500 PSI
Presión Estática : 5,000 PSI
Capacidad del cuerpo : 10,000 PSI
Máxima Velocidad de operación:120 RPM
Temperatura de Operación:- 28 + 121 C -20
+ 250 F Capacidad para servicio en presencia de H2S
Cabeza Rotativa Modelo 7100
Perforación Bajo Balance
a. Cabezas rotatorias.- Es el equipo utilizado para el control superficial de presión del
sistema.
4. Equipo superficial y sub superficial
LAYOUT POZO CACTUS 1002
QUEMADERO
UNIDAD DE NITROGENO
ESTRANGULADOR DE PEMEX
LINEA A POOR BOY
LINEA DE SOLIDOS
LINEA DE LIQUIDOS
PLANCHADA
BOMBAS
TANQUES AUSTRALIANOS
LINEA DE INYECCION DE NITROGENO
LINEA DE ESTRANGULACION
LINEA DE ESTRANGULACION
TEMBLORINAS
Perforación Bajo Balance
b. Conexiones superficiales.- Es el equipo utilizado para realizar la mezcla e inyeccion
del fluido de control a utilizar.
4. Equipo superficial y subsuperficial
Ensambles de estrangulación
Bloque de presión de entrada de 4-1/16” o 7-1/16”, 5000 psi
5 válvulas de compuerta de 4-1/16” 5000 psi.
Estrangulador hidráulico de 4-1/16” 5000 psi y un estrangulador manual de 4-1/16” 5000 psi.
Cámara de amortiguación para interconectar con el separador y el árbol de estrangulación del equipo de perforación.
Perforación Bajo Balance
b. Conexiones superficiales.- Es el equipo utilizado para realizar la mezcla e inyeccion
del fluido de control a utilizar.
4. Equipo superficial y sub superficial
Separador Vertical 3FGas, líquido y sólidos
Máximo gasto de 350 galones por minuto y 30 MMPCD
Presión de trabajo de 130 lppc
Medidor de gas de platina de orificio de 6”
Medidor de líquido tipo turbina de 3” – Mirillas
Bombas centrifugas de transferencia (Misión 3x4R)
Bomba de cavidad progresiva para sólidos (Roper) y bomba de agitación.
Válvula de contrapresión en la salida de gas
Válvula de alivio Mercer de 3” x 2”.
Válvula de nivel de líquido mecánica flotante o neumática.
Perforación Bajo Balance
c. Separador.- Es el equipo utilizado para separar los fluidos en superficie
4. Equipo superficial y sub superficial
Válvula de contrapresión en la línea de gas.
Control de nivel de líquidos con actuadores y válvulas
Válvulas de alivio y disco de ruptura.
Bombas centrifugas para líquido y de cavidad progresiva para sólidos
La medición de los gases producidos a través de este separador se hace con un sistema de platina de orificio
Cada uno de los cuatro comparti-mientos está equipado con mirillas
Capacidad :
60MMPCD y 30000 BPD.
Presión de trabajo : 250 psi
Separador Horizontal
Perforación Bajo Balance
c. Separador.- Es el equipo utilizado para separar los fluidos en superficie
4. Equipo superficial y sub superficial
Sistemas de Inyección de Gas – A través de la TP
• Aplicación mas simple.
• No se requieren modificaciones sustanciales a los equipos convencionales
• Menores costos de aplicación
• Es difícil controlar la presión de fondo de pozo durante los viajes.
• Requiere el uso de herramientas de fondo no convencionales (Sistema por cable o Electromagnéticas)
Perforación Bajo Balance
d. Sistema de inyección al pozo.- Es el método y equipo utilizado para hacer llegar el
fluido al fondo del pozo
4. Equipo superficial y sub superficial
• Mayores costos de instalación.
• El control de la densidad efectiva de circulación (ECD) está limitado por la profundidad de la tubería (Punto de inyección de gas)
• Buen control de la presión de fondo de pozo durante los viajes.
• Permite el uso de herramientas convencionales por pulso de lodo.
Sistemas de Inyección de Gas – A través de Sarta Parásita
Línea de inyección
Sarta
Perforación Bajo Balance
d. Sistema de inyección al pozo.- Es el método y equipo utilizado para hacer llegar el
fluido al fondo del pozo
4. Equipo superficial y sub superficial
• Instalación mas costosa.
• Tiempo adicional para instalar y recuperar el tie back
• El control de la ECD esta limitada por la profundidad del liner (Punto de inyección).
• Problemas para estabilizar presión de fondo durante la circulación.
• Buen Control de la presión de fondo de pozo durante los viajes.
• Permite el uso de herramientas convencionales por pulso de lodo.
Sistemas de Inyección de Gas – Por Anular concéntrico (Tie back o Scab Liner)
Perforación Bajo Balance
d. Sistema de inyección al pozo.- Es el método y equipo utilizado para hacer llegar el
fluido al fondo del pozo
4. Equipo superficial y sub superficial
El “Gauge Carrier” aloja dos registradores electrónicos de presión y temperatura.
Se instala arriba del ensamble de fondo de pozo, recolecta datos en memorias que pueden ser descargados durante los viajes.
Sensores
Presión y Temperatura
Perforación Bajo Balance
d. Sensores.- Es el equipo utilizado para la toma de información mientras se esta
perforando
4. Equipo superficial y sub superficial
Información proporcionada
Perforación Bajo Balance 4. Equipo superficial y sub superficial
d. Sensores
Rango de Densidad Efectiva de Circulación
2.5 21
Perforación Bajo Balance 5. Fluido de control
Rango de Densidad para fluidos aereados
Perforación Bajo Balance 5. Fluido de control
Gas y/o Aire Seco 100% Gas (El aire es el mas usado por economía).
Aplicado en general en formaciones muy duras.
Velocidad mínima para limpieza efectiva del pozo: 3000 pies/min ( 915 m/min).
Alta velocidad de penetración (20 – 30 m/hr).
Baja capacidad para desalojar flujos de agua de formación.
Se requiere secar totalmente el pozo antes de empezar a perforar.
Desgaste adicional de los componentes de la sarta por la fricción de los sólidos a alta velocidad.
Perforación Bajo Balance 5. Fluido de control
Rocio (Niebla o Mist) Calidad (96 – 99.) % de Gas
Sistema bifásico muy fino, el aire es la fase continua.
Mayor volumen de aire requerido que en el caso de aire seco para efectiva limpieza anular.
Puede manejar volúmenes de flujos de agua de hasta 100 Bls/hr
El mecanismo de limpieza es combinado entre el arrastre de la fase discontinua del fluido (Gotas de líquido) y la velocidad anular.
Se complementa con agua y aditivos químicos (Polímeros, surfactantes, inhibidor de corrosión).
Riesgo de atrapamientos por formación de collares de lodo/sólidos en el tope de los lastrabarrenas
Perforación Bajo Balance 5. Fluido de control
Espuma Calidad (55 – 99.5 %).
Sistema bifásico donde el aire es la fase discontinua.
Bajo volumen de aire requerido para efectiva limpieza anular.
Alta capacidad de acarreo de cortes y de soporte cuando se detiene la circulación.
Puede manejar volúmenes de influjo de agua de hasta 300 bpd.
El mecanismo de limpieza es la viscosidad del sistema de espuma .
Se emplean aditivos químicos (Polímeros, surfactantes, inhibidor de corrosión, antiespumante) para mejorar las propiedades de la espuma.
Perforación Bajo Balance 5. Fluido de control
Fluido Gasificado Calidad (0 - 55 %).
La fase líquida es un lodo de perforación convencional.
Medio gasificante (Aire, Gas natural, Nitrógeno y/o gas de combustión).
Gradiente hidrostático regulado por la inyección de gas.
Bajo requerimiento de gas comparado con las otras técnicas.
La capacidad de acarreo de los cortes depende de la fase líquida.
Fácil separación de fases en superficie.
Perforación Bajo Balance 5. Fluido de control
MEDIO GASIFICANTE
Máxima pureza 99.9%
Mayor costo de generación
No incremente la tasa de corrosión
Problemas de logística, disponibilidad y almacenamiento
Costo de transporte
Pureza 95-98%, 2 – 5% de Oxígeno
Menor costo
Requiere programa de control de corrosión por el contenido residual de Oxígeno
Disponibilidad 24 hr al día en la localización
Costo de movilización/desmo-vilización del paquete de equipos
Nitrógeno Criogénico Nitrógeno de Membrana
Perforación Bajo Balance 5. Fluido de control
Fibra Polimérica ahuecada para Separación de Gases
Nitrógeno
Oxígeno
Vapor de agua
Aire
Nitrógeno
El Oxígeno y el Vapor de agua son gases “rápidos” que pasan a través de la membrana, quedando sólo el Nitrógeno que fluye hasta el final a través del centro de las fibras
Nitrógeno
Oxígeno
Vapor de agua
Aire
Nitrógeno
El Oxígeno y el Vapor de agua son gases “rápidos” que pasan a través de la membrana, quedando sólo el Nitrógeno que fluye hasta el final a través del centro de las fibras
Perforación Bajo Balance 5. Fluido de control
Configuración Sistema de Producción de Nitrógeno por Membrana
Equipo dePerforación Booster Sistema de
Membrana
CompresorAlimentación
de Aire
Equipo dePerforación Booster Sistema de
Membrana
CompresorAlimentación
de Aire
Perforación Bajo Balance 5. Fluido de control
Perforación Bajo Balance 6. Limitaciones
El método de perforación bajo balance tiene algunas limitaciones, sobre todo en
formaciones inestables.
a. Formaciones poco consolidadas.
b. Formaciones altamente presurizadas.
c. Intrusiones salinas.
d. Formaciones con flujos de agua.
e. Formaciones arcillosas plásticas.
7. Evaluación económica
Después de realizar el análisis técnico, así como revisar todos los requerimientos se realiza un análisis económico, el cual nos permitirá tomar la decisión si se realiza o no la perforación.