Control de Pozos

Control de Pozos

Universidad Nacional Autónoma de MéxicoFacultad de Ingeniería

Chávez Jaramillo ÁngelGarcía Contreras Luis Alejandro

López Arroyo Juan CarlosLópez Jiménez Bruno Armando

Ingeniería de Perforación de PozosIng. Pilar Amieva

Índice

Definiciones.Causas y origen de un brote.Indicadores que anticipan un brote.Estadística de brotes.Equipos y sistemas artificiales de seguridad y control.Sistema de control del conjunto de preventores.Bomba Koomye.Antecedentes de control de pozos.Responsabilidades.Procedimientos de cierre.Métodos de control de un brote.Hoja de control de brotes.Bibliografía.

Definiciones

Brote.- Es la entrada de fluidos provenientes de la formación al pozo, tales como aceite, gas, agua, o una mezcla de éstos.

Al ocurrir un brote, el pozo desaloja una gran cantidad de lodo de perforación, y si dicho brote no es detectado, ni corregido a tiempo, se produce un reventón o descontrol.

Descontrol.- Un brote de fluidos que no puede manejarse a voluntad.

Definiciones

Presión de formación.- Es la presión de los fluidos contenidos dentro de los espacios porosos de una roca. También se le denomina presión de poro.

Para cálculos prácticos de control de pozos la Pf puede calcularse con la presión de cierre en la TP y la presión hidrostática en el fondo del pozo. (Pf= PCTP+Ph).

También puede calcularse sumando la presión de cierre en la TR y la presión hidrostática de los fluidos dentro del pozo.

Presión de fractura.- Es la que propicia una falla mecánica en una formación.

Causas y origen de un brote

Durante las operaciones de perforación, se conserva una presión hidrostática ligeramente mayor a la de formación. De esta forma se previene el riesgo de que ocurra un brote. Sin embargo en ocasiones, la presión de formación excederá la hidrostática y ocurrirá un brote, esto se puede originar por lo siguiente:

Densidad insuficiente de lodo. Llenado insuficiente durante los viajes.Sondeo del pozo al sacar tubería rápidamente.Contaminación del lodo.Pérdidas de circulación.

Causas y origen de un brote

Densidad insuficiente del lodo

Esta es una de las causas predominantes que originan los brotes. En la actualidad se ha enfatizado en perforar con densidades de lodos mínimas necesarias de control de presión de formación, con el objeto de optimizar las velocidades de perforación. Pero se deberáde tener especial cuidado cuando se perforen zonas permeables ya que, los fluidos de formación pueden alcanzar el pozo y producir un brote.

Los brotes causados por densidades insuficientes de lodo pudieran parecer fáciles de controlar con solo incrementar la densidad del lodo de perforación.

Causas y origen de un brote

Densidad insuficiente del lodo

Por las siguientes razones el incrementar la densidad del lodo de perforación es lo menos adecuado:

Se puede exceder el gradiente de fractura.Se incrementa el riesgo de tener pegaduras por presión diferencial.Se reduce significativamente la velocidad de penetración.

Causas y origen de un broteLLenado insuficiente durante los viajes

Esta es otra de las causas predominantes de brotes. A medida quela tubería se saca del pozo, el volumen del lodo disminuye por el volumen que desplaza el acero en el interior del pozo. Conforme se extrae tubería y el pozo no se llena con lodo, el nivel del mismo decrece y por consecuencia también la presión hidrostática. Esto se torna critico cuando se saca la herramienta de mayor desplazamiento como lo son: los lastrabarrenas y la tubería pesada de perforación( Heavy Weight).

De acuerdo con las normas API-16D y API-RP59, al estar sacando tubería, debe llenarse el espacio anular con lodo antes de que la presión hidrostática de la columna de lodo acuse una disminución de 5 (Kg/cm2) 71 (lb/pg2), en términos prácticos cada cinco lingadas de tubería de perforación.

Causas y origen de un broteSuaveo del pozo al sacar la tubería rápidamente

El efecto de suaveo se refiere a la acción que ejerce la sarta de perforación dentro del pozo, cuando se mueve hacia arriba a una velocidad mayor que la del lodo, máxime cuando se “embola” la herramienta con sólidos de la formación. Esto origina que el efecto sea mucho mayor. Si esta reducción de presión es lo suficientemente grande como para disminuir la presión hidrostática efectiva a un valor por debajo de la formación, dará origen a un desequilibrio que causará un brote.

Causas y origen de un broteSuaveo del pozo al sacar la tubería rápidamente

Entre las variables que influyen en el efecto de suaveo se tienen las siguientes:

Velocidad de extracción de la tubería.Reología del pozo.Geometría del pozo.Estabilizadores en la sarta.

Causas y origen de un brote

Contaminación del lodo con gas

Los brotes también se pueden originar por una reducción en la densidad del lodo a causa a la presencia del gas en la roca cortada por la barrena. Al perforar demasiado rápido, el gas contenido en los recortes, se libera ocasionando la reducción en la densidad del lodo, eso reduce la presión hidrostática en el pozo, permitiendo que una cantidad considerable de gas entre al pozo. El gas se detecta en la superficie bajo la forma de lodo “cortado” y una pequeña cantidad de gas en el fondo representa un gran volumen en la superficie.

Causas y origen de un brote

Contaminación del lodo con gas

Los brotes que ocurren por esta causa, terminan transformándose en reventones por lo que al detectar este brote se recomiendan las siguientes prácticas:

Reducir el ritmo de penetración.Aumentar el gasto de circulación.Circular el tiempo necesario para desgasificar el lodo.

Causas y origen de un brote

Pérdidas de circulación

Son unos de los problemas más comunes durante la perforación. Se clasifican en dos tipos:

Pérdidas naturales o intrínsecas.Pérdidas mecánicas o inducidas.

Si la pérdida de circulación se presenta durante el proceso de la perforación, se corre el riesgo de tener un brote y éste se incrementa al estar en zonas de alta presión o en el yacimiento, en pozos delimitadores o exploratorios. Al perder la columna de lodo, la presión hidrostática disminuye al punto de permitir la entrada de fluidos de la formación al pozo ocasionando un brote.

Causas y origen de un brote

Pérdidas de circulación

Para reducir las pérdidas de circulación se recomiendan las siguientes prácticas:

Emplear la densidad mínima que permita mantener un mínimo de sólidos en el pozo.Mantener la reología del lodo en condiciones óptimas.Reducir las pérdidas de presión en el espacio anular.Evitar incrementos bruscos de presión.Reducir la velocidad al introducir la sarta.

Indicadores que anticipan un brote

Al momento de ocurrir un brote, el lodo en primera instancia es desplazado fuera del pozo. Si el brote no es detectado ni corregido a tiempo, el problema se puede complicar hasta llegar a producirun reventón. Con una detección oportuna las estadísticas demuestran que se tiene un 98% de probabilidad de controlarlo.

Los indicadores de que el lodo fluye fuera del pozo durante la perforación son:

Al perforar. Al sacar o meter tubería de perforación.Al sacar o meter herramientas.Sin tubería dentro del pozo.

Indicadores que anticipan un brote

Al perforar

Aumento en la velocidad de perforación.- La velocidad de perforación esta en función de varios factores como son peso sobre barrena, velocidad de rotación, densidad del lodo e hidráulica. Pero también se determina por la por la presión diferencial entre la presión hidrostática del lodo y la presión de formación. Es decir, que si la presión de formación es mayor, aumentara considerablemente la velocidad de penetración en la barrena. Cuando esto ocurra y no se tenga ningún cambio en los parámetros, se debe de tener precaución si se están perforando zonas de presión anormal o el yacimiento es un pozo exploratorio.

Indicadores que anticipan un brote

Al perforar

Disminución de la presión de bombeo y aumento de emboladas.- Cuando se esta perforando y ocurre un brote, los fluidos debido al brote se ubican únicamente en el espacio anular y estos tienen una densidad menor a la del lodo, por lo que la presión hidrostática dentro del tubería será mayor, propiciando que el lodo dentro de la sarta de perforación fluya mas rápido hacia el espacio anular, con la consecuente disminución de bombeo y el aceleramiento de la bomba de lodo que manifiesta un aumento del numero de emboladas por minuto.

Indicadores que anticipan un brote

Al perforar

Sin embargo es importante tener en cuenta que una disminución en la presión de bombeo también se puede tener por las siguientes causas:

Reducción del gasto de circulación.Rotura o fisura en la TP.Desprendimiento de una tobera de la barrena.Cambio en las propiedades del lodo.

Indicadores que anticipan un brote

Al perforar

Lodo contaminado por gas, cloruros, cambios en las propiedades geológicas.- La presencia de lodo contaminado con gas puede deberse al fluido contenido en los recortes o al flujo de fluido de la formación al pozo que circula a la superficie. Conforme el gas se expande al acercarse a la superficie se provoca una disminución en la presión hidrostática que puede causar un brote.

La detección de un aumento de cloruros y el porcentaje de agua son indicadores de que los fluidos de formación entran al pozo. Debe tenerse especial cuidado ya que esto también indica la perforación de una sección salina.

Indicadores que anticipan un brote

Al perforar

Las propiedades geológicas también son indicadores de la presencia de fluidos extraños en el lodo de perforación. Esto se manifiesta en cambios en la viscosidad, relación agua-aceite y la precipitación de sólidos.

Indicadores que anticipan un brote

Al perforar

Cuando se tienen sospechas de un brote, las acciones que deberán seguirse son:

Si las bombas de lodo están paradas y el pozo se encuentra fluyendo, es indicativo, generalmente de que un brote esta en camino; a esta acción se le conoce “ OBSERVAR EL POZO”. Al efectuar esto se, recomienda revisar el nivel de presas y las presiones en los manómetros en TP y TR y como practica subir la sarta de perforación de manera que la flecha se encuentra arriba de la mesa rotaria.Por otro lado si el gasto de salida se incrementa mientras se esta circulando con un gasto constante, también es indicador de un brote.

Indicadores que anticipan un brote

Al sacar o meter tubería

Aumento de volumen en presas.Flujo sin circulación.El pozo toma menos volumen o desplaza mayor volumen.

El volumen requerido para llenar el pozo, debe ser igual al volumen de acero de la tubería que ha sido extraída.

Si la cantidad necesaria de lodo para llenar el pozo es mayor, se tiene una perdida y esta trae consigo el riesgo de tener un brote.

En caso de introducir tubería, el volumen desplazado deberá ser igual al volumen de acero introducido en el pozo.

Indicadores que anticipan un brote

Al sacar o meter herramientas

Los mismos indicadores de viajes de tuberías se tienen para los lastrabarrenas, la diferencia estriba principalmente en el mayor volumen de lodo desplazado por esta herramienta.

Indicadores que anticipan un brote

Sin tubería dentro del pozo

Se tienen dos indicadores para esta situación:

Aumento de volumen en presas.Flujo sin bombeo.

Estadística de brotes

La mayoría de los brotes ocurren durante los viajes de tubería y se vuelve más crítica cuando ésta se saca.

Equipos y sistemas artificiales de seguridad y control

Al presentarse una manifestación de un brote, se debe de tener lo necesario para poder actuar y evitar problemas graves. Algunas de ellas son:

Un sistema superficial de control.Técnico y perforador adiestrados.

Ellas son esenciales para el funcionamiento y operación de los sistemas superficiales de control y saber interpretar los indicadores de la presencia de un brote.

Sistema superficial de control Componentes

Cabezal de tubería de revestimiento.- Este forma parte de la instalación permanente del pozo y puede ser de tipo roscable , soldable, bridado o integrado. Su función principal es la de anclar y sellar la tubería de revestimiento e instalar el conjunto de preventores. El cabezal tiene salidas laterales en las que pueden instalarse líneas auxiliares de control.

• Preventor anular.- Es también conocido como esférico. Se instala en la parte superior de los preventores de arietes . Es el primero en cerrarse cuando se presenta un brote. El tamaño y capacidad deberá ser igual a los de arietes.

Consta en su parte interior de un elemento de hule sintético que sirve como elemento empacador al momento del cierre, alrededor de la tubería.

Sistema superficial de control Preventor anular

Sistema superficial de control Preventor anular Varco/Shaffer, Modelo esférico

Sistema superficial de control Preventor anular

La mayoría de los preventores anulares utilizados en la actualidad son fabricados por:

Hydrill:

MSP, GK, GL Y GX (el GL principalmente diseñado para operaciones submarinas)

Varco/Shaffer

EsféricoCameron

Modelo D

GK

GL

GX

Sistema superficial de control Preventores anulares Hydril

Sistema superficial de control Preventor de arietes

Tiene como característica principal poder utilizar diferentes tipos y medidas de arietes de acuerdo a los arreglos de preventoreselegidos. Las características principales de estos preventores son:

El cuerpo del preventor se fabrica como una unidad sencilla o doble.Puede instalarse en pozos terrestres o marinos.La presión del pozo ayuda a mantener cerrados los arietes.Tiene un sistema secundario para cerrar manualmente.Los arietes de corte sirven para cortar tubería y cerrar completamente el pozo.

Sistema superficial de control Preventor de arietes

Los arietes son de acero fundido y tienen un conjunto de sello diseñado para resistir la compresión, estos pueden ser de los siguientes tipos:

Arietes para tubería.Arietes variables (tubería y flecha).Arietes de corte.

Los arietes variables son similares a los de tubería siendo la característica distintiva la de cerrar sobre un rango de diámetros de tubería , así como medidas variables de la flecha.

Las presiones de trabajo de los preventores son de 3000, 5000, 10000 y 15 000 lb/pg^2.

Sistema superficial de control Arietes

Sistema superficial de control Tipos de arietes

De tubería.- Se han diseñado para centralizar y lograr un sello de empaque alrededor de un tamaño especifico de tubería de perforación o de revestimiento.

De diámetro inferior variable (VBRs).- Son diseñados para sellar en un rango de tamaños de tubería. La capacidad para sostener la tubería se puede ver disminuida según la capacidad y el tipo.

Ciegos/cortadores.- Son diseñados para sellar en hueco abierto. Los arietes ciegos / cortadores están diseñados para cortar algunos tamaño de tubería y pueden proveer sello sobre un hueco abierto.

De revestimiento.- Están diseñados para proporcionar sello en el anular del revestimiento y hueco abierto mientras se baja el revestimiento. Los arietes de corte para revestimiento también están disponibles pero requiere un accesorio adicional llamado booster o presiones de cierre mas altas para asegurar que el corte sea efectivo en ciertos tamaños de revestimiento.

Sistema superficial de control Tipos de arietes

Sistema superficial de control Preventor de arietes doble

Sistema superficial de control Preventor de arietes doble

Sistema superficial de control Arreglo de preventores

Se deben considerar:

La magnitud de las presiones a las cuales estará expuesto.El grado de protección requerido.Si existen presiones normales o anormales.Dependerá también de las áreas donde se esté trabajando.

La clasificación típica de la API para conjunto de preventores API-RP-53 es la adecuada para operar con 2000, 3000, 5000, 10 000 y 15000 lb/pg^2.

Sistema superficial de control Arreglo de preventores

Sistema superficial de control Arreglos API para 2000 psi

Sistema superficial de control Arreglos API para 3000-3500 psi

Sistema superficial de control Arreglos API para 10000-15000 psi

Sistema superficial de control Arreglo de preventores

Sistema superficial de control Ejercicio

Determinar la capacidad del arreglo de preventores dadas las siguientes condiciones:

Dens. Max lodo= 1.26 gr/cm^3Profundidad= 3200 mDens. Del fluido invasor (gas)=0.3 gr/cm^3

Considerando la condición más crítica cuando el pozo está lleno del fluido invasor:

Ps max= Ph – Pg (presión hidrostática del lodo-presión del gas)Ps max= 403.2-96Ps max=307.2 kg/cm^2 =4368 lb/pg^2

Sistema superficial de control Ejercicio

Con el valor obtenido, se procede a elegir el conjunto de preventores de un valor de presión de trabajo inmediato superior a la solución, lo cual se consigue con los de 5000 lb/pg^2.

Pero se deben de considerar:

La presión interna de la TR (con un factor de seguridad del 80%) deberá ser mayor que la presión superficial máxima calculada.Tener cuidado al manejar distintos factores de seguridad, esto si la TR a estado sometida a diferentes desgastes y a algunos fluidos corrosivos.Las presiones de fractura de las formaciones expuestas debajo de la zapata.

Sistema superficial de control Múltiple de estrangulación

Se forma por un conjunto de válvulas, crucetas y “ts”, estranguladores y líneas. Se utilizan para controlar el flujo de lodo y los fluidos invasores durante la perforación y el proceso de control de un pozo.

Un sistema de control superficial de preventores se conecta a través de líneas metálicas (de matar o de inyección) para proporcionar alternativas a la dirección de flujo.

Al igual que los preventores, el múltiple de estrangulación se estandariza de acuerdo a la norma API 16C y las prácticas recomendadas API 53C.

Múltiple de estragulaciónPresión de trabajo de 2000 y 3000 psi

Múltiple de estragulaciónPresión de trabajo de 5000 psi

Sistema superficial de control Múltiple de estrangulación

Cuando se diseña el múltiple de estrangulación deben de tomarse en cuenta los siguientes factores:

Establecer la presión máxima de trabajo.Los métodos de control a utilizar para incluir el equipo necesario.El entorno ecológico.La composición, abrasividad y toxicidad de los fluidos congénitos y volumen a manejar.

Sistema superficial de control Líneas de matar

Estas conectan las bombas del equipo con las salidas laterales del carrete de control, para llevar a cabo las operaciones de control cuando no pueden efectuarse directamente por la tubería de perforación.

Sistema superficial de control Línea de matar para 5, 10 y 15 kpsi

Sistema superficial de control Estranguladores variables

Son accesorios diseñados para restringir el paso de los fluidos en las operaciones de control. Con esto generan una contrapresión en la tubería de revestimiento con el fin de mantener la presión de fondo igual o ligeramente mayor a la del yacimiento. Esto facilita la correcta aplicación de los métodos de control.

Los estranguladores pueden ser de tipo manual e hidráulico, siendo este ultimo mejor debido a una abertura y cierre a mayor velocidad.

Sistema superficial de control Estrangulador variable manual

Sistema superficial de control Estrangulador variable hidráulico

Sistema superficial de control Válvula de seguridad de TP

Se debe disponer en diámetro y tipo de rosca igual a la tubería de perforación y su ubicación debe de ser de fácil acceso a la cuadrilla en el piso de perforación, para que pueda colocarse raídamente cuando se tiene un brote por la tubería de perforación.

Sistema superficial de control Válvula de seguridad de TP

Sistema de control del conjunto de preventores

Permite aplicar la presión necesaria para operar todos los preventores y válvulas hidráulicas instaladas. Los elementos básicos de un sistema de control son:

Depósito almacenador de fluidos y acumuladores.Fuente de energía – Unidades de cierre.Consola de control remoto.Válvula de control para operar los preventores.

Todo equipo de perforación, terrestre o marino deberá estar equipado con el numero de tableros de control suficientes, y ubicados estratégicamente a donde el perforador pueda llegar con rapidez y operar el conjunto de preventores.

Sistema de control del conjunto de preventores

Asimismo deberán siempre efectuarse las pruebas de aperturas y cierre desde la unidad de cierre y posteriormente de cada uno delos tableros de control remoto para verificar el funcionamiento del sistema.

Sistema de control del conjunto de preventoresBomba para operar preventores

Sistema de control del conjunto de preventoresBomba para operar preventores

El sistema de control del acumulador proporciona un medio para cerrar y abrir individualmente cada preventor y cada válvula de manera conveniente, rápida, repetidamente y a la presión de operación correcta.

Sistema de control del conjunto de preventoresBomba para operar preventores

Sistema de control del conjunto de preventoresTablero de control para operar preventores

Sistema de control del conjunto de preventoresTablero de control para operar preventores

Bomba KoomyeBomba o acumulador

Acumulador.- Son varios recipientes en forma de botella o esféricos que están localizados en la unidad de operaciones y es allí donde se guarda el fluido hidráulico. Posee líneas de alta presión que llevan el fluido hidráulico a los preventores y cuando las válvulas se activan, el fluido causa que los preventores actúen.

Ya que los preventores se deben poder sellar rápidamente cuado es necesario, el fluido hidráulico se tiene que poner bajo 1.500 a 3.000 psi de presión utilizando el gas nitrógeno contenido en los recipientes.

Bomba Koomye

Bomba Koomye

Sistema BOP

Árbol Estrangulación

Bomba Koomye

Bomba Koomye

Antecedentes de control de pozos

El personal

a. Entrenado en control de pozos mediante la participación en simulacros de control de pozos.

b. Deberán conocer las señales de advertencia de un brote.

c. Monitorear todo el tiempo el elcomportamiento del pozo.

d. Mantener una comunicación efectiva con todo el equipo.

e. Conocer y acatar sus responsabilidades y asignaciones de acuerdo al plan de contingencia.

Antecedentes de control de pozos

Para las instalaciones

a. Todo el sistema de preventores se debe de clasificar de acuerdo con la máxima presión anticipada en superficie.

b. El equipo deberá ser probado periódicamente.

c. El sistema de detección debe estar siempre en buenas condiciones de operación.

Antecedentes de control de pozos

Condiciones del pozo

a. En el pozo se debe deberá mantener siempre el peso de lodo adecuado para mantener la hidrostática.

b. La presión de estallido del revestimiento se debe dar a conocer y registrarse en la mesa de perforación.

c. La presión de formación se debe de monitorear siempre para ajustar los pesos de lodo.

Responsabilidades

Perforador.- Debe detectar el brote y cerrar el pozo. Es responsable de supervisar a la cuadrilla durante las operaciones de control del pozo. Miembros de la cuadrilla.- Estar alertas a cualquier señal de brote. Reportarse en el puesto asignado durante las operaciones de control.Ingeniero de lodo.- Mantener las propiedades del lodo de acuerdo con el programa. Suministrar información del pozo durante las operaciones de control.Mud Logger.- Informar sobre los indicadores de aumento a la presión de formación. Monitorear y llevar registro del sistema de circulación durante las operaciones de control.

Responsabilidades

Jefe de equipo.- Asegura que el perforador y la cuadrilla se coloquen correctamente. Está presente en la mesa rotaria durante las operaciones de matar el pozo.

Supervisor de la compañía operadora.- Es responsable totalmente por el control del pozo. Asegura que todo el personal conozca sus responsabilidades. Mantiene siempre comunicación con todo el equipo laborando. Da a conocer al equipo las operaciones planeadas para el control del pozo.

ResponsabilidadesAmago costa afuera

1. Ocurre un amago...2. Reunión antes de matar el pozo

Supervisor Perforación

Jefe de equipo

Capitán de la barcaza

Ingeniero de lodos3. Asignar responsabilidades:

Jefe de equipo

Ing. lodos Cap. Barcaza

Cuadrilla de

descanso Perforador

Cuadrilla de perforación

Encargado de la bomba

Oficiales Personal contratista

Base contratista en tierra

Procedimientos de cierreConsideraciones importantes

Espaciar la sarta para el cierre de preventores y tener acceso fácilmente a la válvula de seguridad. Primero se debe de asegurar la sarta de perforación o de trabajo pues ésta es el camino mas rápido del brote a superficie.Después de cerrado el pozo, verificar que el flujo ha cesado.

Procedimientos de cierreTipos de cierre

Cierre suave.- El choque está abierto durante el proceso de cierre y se cierra después de cerrar los BOP.

Cierre duro.- El choque está cerrado durante el proceso de cierre de tal forma que la presión del pozo está contenida por el cierre del BOP.

Procedimientos de cierreAl perforar (cierre duro)

Parar la rotaria, levantar la flecha para que su conexión inferior esté arriba de la mesa rotaria.Parar el bombeo de lodo.Cerrar el preventor de arietes superior o el anular.Abrir la válvula de la línea de estrangulación.Colocar yugos o candados (preventor de arietes).Verificar que el pozo esté cerrado.Medir el incremento de volumen y de presión. Observar que los preventores no tengan fugas.Registrar presión en TP y TR.

Procedimientos de cierreAl perforar (cierre duro)

Cerrar preventoranular superior2

Abrir válvula estrangulador3

1 Choque cerrado

Procedimientos de cierreAl perforar (cierre suave)

Parar la rotaria, levantar la flecha para que su conexión inferior esté arriba de la mesa rotaria.Parar el bombeo de lodo.Observar el pozo y mantener la sarta suspendida.Abrir la válvula de la línea de estrangulación.Cerrar el preventor de arietes superior o el anular.Cerrar el choque remoto.Medir el incremento en el nivel de presas.Anotar las presiones de cierre de TP y TR durante cada minuto hasta la estabilización y posteriormente cada cinco minutos sin rebasar la presión máxima permisible.Observar que los preventores no tengan fugas.Verificar la presión en los acumuladores.

Procedimientos de cierreAl perforar (cierre suave)

Abrir válvula estrangulador1

Cerrar preventoranular superior2

Reduce el golpe de ariete y la onda de presión en la tubería y las conexiones superficiales.

3 Cerrar choque

Procedimientos de cierreAl viajar con TP (cierre duro)

Suspender el viaje dejando una junta sobre la mesa rotaria. Sentar la TP sobre sus cuñas. Instalar la válvula de seguridad abierta.Cerrar la válvula de seguridad de la sarta (con la llave).Cerrar el preventor designado (anular o arietes). Abrir la válvula de la línea de estrangulación.Verificar que el choque esté cerrado.Anotar presiones TP y TR. Medir el incremento de volumen en las presas de lodo. Observar que los preventores no tengan fugas.

Procedimientos de cierreAl viajar con TP (cierre duro)

Instalar la válvula de seguridad abierta

1

2cerrar la válvula de seguridad

3Cerrar preventoranular o arietes

Abrir válvula estrangulador4

Procedimientos de cierreAl viajar con TP (cierre suave)

Suspender el viaje dejando una junta sobre la mesa rotaria. Sentar la TP sobre sus cuñas. Instalar la válvula de seguridad abierta.Cerrar la válvula de seguridad de la sarta (con la llave).Abrir la válvula de la línea de estrangulación.Cerrar el preventor designado (anular o arietes). Cerrar el choque remoto.Anotar presiones TP y TR. Medir el incremento de volumen en las presas de lodo. Observar que los preventores no tengan fugas.

Procedimientos de cierreAl viajar con TP (cierre suave)

Instalar la válvula de seguridad abierta

1

2cerrar la válvula de seguridad

4Cerrar preventoranular o arietes

Abrir válvula estrangulador3

5 Cerrar choque remoto

Procedimientos de cierreSin tubería en el pozo

Abrir la válvula de estrangulación.Cerrar el preventor de arietes ciegos o de corte. Colocar yugos o candados. Cerrar la válvula del estrangulador cuidando las presiones máximas permisibles.Registrar las presiones cada minuto hasta estabilizarse, después cada cinco minutos.Cerrar el preventor designado (anular o arietes).Cerrar el choque remoto.Anotar presiones de TP y TR.Medir el incremento de volumen en las presas de lodo.Observar que los preventores no tengan fugas.

Métodos de control de un broteObjetivos

Evacuar el brote con seguridad.Reestablecer el control primario.Evitar brotes adicionales.Evitar exceso en la presión de superficie y fondo del pozo a fin de no inducir un reventón subterráneo.

Métodos de control de un brotePrincipios

Al cierre del pozo, se para la entrada de fluidos de la formación al pozo, al igualarse la presión de fondo con la de la formación.Al evacuar el brote, se mantiene presión suficiente con el estrangulador para que la presión de fondo sea igual o ligeramente mayor que la presión de formación.Un efectivo control de pozo se consigue cuando el extremo de la sarta está en el fondo.

Métodos de control de un broteCon presión constante en el fondo del pozo

Métodos de control de un brote

Los métodos de control de pozos manteniendo constante la presión de fondo más utilizados en la industria petrolera son:

De esperar y pesar.Del perforador.

Métodos de control de un brote

De esperar y pesar

Presenta un tiempo de espera mientras se aumenta el peso del lodo antes de circular el influjo fuera del pozo, y es únicamente aplicable en caso de amagos que resultan del subbalance del peso del lodo con respecto a la presión de formación.

Debido a que sólo se recomienda un peso de lodo que equilibre la presión de formación, se requiere un tiempo de circulación adicional para aumentar el peso del lodo previo al reinicio de las operaciones normales; aun cuando el pozo puede matarse en una circulación completa.

De esperar y pesarVentajas

Las presiones ejercidas sobre el pozo y el equipo de control de presión son menores que las del método del perforador. Esto es más evidente en influjos de gas y en amagos de gran intensidad.La máxima presión ejercida en la zapata será menor si se emplea este método, ya que el lodo para matar comienza a subir por el espacio anular antes de que la parte superior del influjo alcanza la zapata.El pozo está bajo presión por menor tiempo.

De esperar y pesarProcedimiento (pozos verticales)

Llevar la bomba hasta la velocidad para matar el pozo de acuerdo con el procedimiento de arranque de la bomba.Comparar la presión de circulación real con la calculada. Corregir el programa de presión si es necesario.Ajustar el choque, si es necesario, para controlar presión de la TP. Continuar hasta que el lodo para matar retorne a la superficie. Si se sospecha de la presencia de un problema, para la bomba y cerrar el pozo.Parar la bomba y el choque. La presión de cierre de la TP (SIDP) y la de la TR (SICP) deben ser casi o iguales a cero. Si es así, abrir el choque y verificar si existe flujo. Si no es así, arrancar la bomba nuevamente y circular el pozo a través del choque para un mayor acondicionamiento del lodo.

De esperar y pesarCálculos (pozos verticales)

Tasa de circulación adecuada

El límite superior de esta tasa se fija de acuerdo con la tasa máxima a la que se puede mezclar la barita en el lodo para mantener el aumento de peso de lodo requerido.

Peso del lodo para matar (KMW)

Peso del lodo requerido para lograr un equilibrio de la presión en la zona de amago.

[ ][ ]

[ ]bllbMWaumentarpararequeridaBarita

lbbaritadeovertimientdeTasabmpncirculaciódemáximaTasa

____min____

___ =

[ ][ ]ftTVD

psiSIDPlododeloriginalPesogallbKMW

⋅+=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡

052.0___

De esperar y pesarCálculos (pozos verticales)

Volúmenes de la sarta de perforación y del espacio anular

Indispensable para determinar el punto en que se encuentra el influjo y el peso del lodo para matar en la trayectoria de circulación. Estos datos se obtienen de la hoja de matar.

Estroques de superficie a barrena

[ ] [ ]stksblbombaladeentoDesplazami

sartaladetotalVolumenstksbarrenaaerficiedeEstroques___

______sup__ =

De esperar y pesarCálculos (pozos verticales)

Presión inicial de circulación (ICP)

Aquélla que se requerirá para mantener una presión constante en el fondo del pozo al inicio de la circulación.

Presión final de circulación (FCP)

A medida que se desplaza la TP con el KMW, se reducirá la presión de circulación del standpipe. Una vez que se haya desplazado completamente la TP con el KMW, la presión estática de la TP debe ser cero. La presión de circulación en el standpipe en este punto es la presión lenta de circulación (SCR) ajustada en el KMW.

[ ] [ ] [ ]psiSIDPpsincirculaciódelentaesiónpsiICP += ___Pr

[ ] [ ]⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

=

gallblododeloriginalPeso

gallbKMW

psincirculaciódelentaesiónpsiFCP___

___Pr

De esperar y pesarCálculos (pozos verticales)

Tabla de circulación de la TP vs. estroques de bomba (programa de presión de circulación de la TP)

El operador del choque operará la manija de control de choque para elaborar el programa de presión de circulación de la TP (necesario para mantener constante la presión en el fondo del pozo) vs. los estroques acumulados de la bomba durante la operación de matar el pozo.

De esperar y pesarCálculos (pozos verticales)

Tabla de circulación de la TP vs. estroques de bomba (programa de presión de circulación de la TP)

De esperar y pesarCálculos adicionales (horizontales)

Se requiere calcular presiones de circulación en los puntos de desvío (KOP_Kick-Off-Point ) y su correspondiente final de ángulo (EOB_End-Of_buidl), ya que cada uno de éstos representan un cambio en la relación de linealidad de la presión de circulación frente a la profundidad o los estroques de la bomba desde la presión inicial hasta la final de circulación.

[ ] [ ] [ ] [ ][ ]

[ ] [ ][ ] ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−=

ftTVDftKOPpsiSIDP

ftTMDftKOPpsiSSPFCP

psiICPpsiKOP VDMDCP

))(()()((

[ ] [ ] [ ] [ ][ ]

[ ] [ ][ ] ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−=

ftTVDftEOBpsiSIDP

ftTMDftEOBpsiSSPFCP

psiICPpsiEOB VDMDCP

))(()()((

De esperar y pesarCálculos adicionales (horizontales)

KOPCP_ Presión de circulación cuando el KMW alcanza el punto de desviación de interés.EOBCP_ Presión de circulación cuando el KMW alcanza el final del ángulo para el KOP correspondiente. KOPMD_ Profundidad medida del punto de desviación.KOPVD_ Profundidad vertical del punto de desviación.EOBMD_ Profundidad medida del final del ángulo.EOBVD_ Profundidad vertical del final del ángulo.SSP_ Presión lenta de bombeo.TMD_ Profundidad medida total del pozo.TVD_ Profundidad vertical total del pozo.ICP_ Presión inicial de circulación.FCP_ Presión final de circulación.SIDP_ Presión de cierre de la TP.

Del perforadorAspectos importantes

El influjo se circula fuera del pozo con el peso del lodo original.La ICP se mantiene constante durante la primera circulación.Para amagos por subbalance se necesita una segunda circulación, usando un lodo para matar y un programa de presión para la TP (como en el método de esperar y pesar).Para amagos inducidos mecánicamente no se requiere aumentar el peso del lodo en una segunda circulación.

Del perforador Ventajas y Desventajas

Ventajas• La circulación inicia inmediatamente.• No se necesita adicionar barita para iniciar el

procedimiento (en la primera circulación).

Desventajas• Un tiempo más prolongado en el choque (si se necesitan

las dos circulaciones).• Presiones más latas en las superficie que el método de

esperar y pesar.• La presión en la zapata puede ser más alta.

Del perforador Procedimiento general

Llevar la bomba hasta la velocidad para matar de acuerdo con el procedimiento de arranque de la bomba.Comparar la ICP real con la calculada. Si la ICP real excede la ICP calculada, corregir la hoja de matar y usar la ICP real. Si la ICP real es menor que la calculada, parar la bomba y cerrar el pozo para determinar si existe un problema en el sistema de circulación.Ajustar el choque según se requiera para mantener la presión de la TP constante hasta que se circule todo el influjo fuera del pozo. Si se sospecha de un problema, parar la bomba y cerrar el pozo.Parar la bomba y cerrar el choque. La SIDP y la SICP deben ser casi o iguales. Si esto es así, entonces matar el pozo utilizando el método de esperar y pesar. De lo contrario, iniciar la bomba y circular por el choque hasta acondicionar los fluidos del pozo.

Del perforador Primera y segunda circulación

Primera circulación.- Se lleva a cabo para evacuar el brote utilizando la densidad original, generando seguridad en el pozo mas no el control del mismo.

Segunda circulación.- Se lleva a cabo para efectuar el control total del pozo utilizando la densidad de equilibrio o ladensidad de control para continuar las operaciones.

Del perforador Primera circulación (sin PRC)

Registrar presiones estabilizadas de cierre en TP y TR.Lentamente iniciar el bombeo y abrir el estrangulador, para alcanzar el régimen reducido y la presión de cierre en TR.Registrar la presión en la TP.Mantener esta presión constante en TP manipulando el estrangulador hasta evacuar el brote (margen de seguridad: 100 a 150 [psi]).Después de evacuar el brote, cerrar el pozo. Simultáneamente, cerrar el estrangulador y parar la bomba. El pozo deberá quedar con presiones iguales en TP y TR y el valor como mínimo corresponderá al observado en el cierre de TP.

Del perforador Primera circulación (con PRC)

Registrar presiones estabilizadas de cierre en TP y TR.Lentamente iniciar el bombeo y abrir el estrangulador, para alcanzar el régimen reducido y la presión de cierre en TP (presión de cierre estabilizada en TP+presión reducida de circulación).Obtenido lo anterior, mantener esta presión constante en TP manipulando el estrangulador hasta evacuar el brote (margen de seguridad: 100 a 150 [psi]).Después de evacuar el brote, cerrar el pozo. Simultáneamente, cerrar el estrangulador y parar la bomba. El pozo deberá quedar con presiones iguales en TP y TR y el valor como mínimo corresponderá al observado en el cierre de TP.

Del perforador Primera circulación

El pozo está bajo control, pero no está muerto. Es importante señalar, que no se debe cambiar el régimen de bombeo durante la operación de evacuación del brote.

Del perforador Segunda circulación (con densidad de control, sin hoja de ocntrol de brotes)

Las presiones en TP y TR deben ser iguales (mínima presión, la registrada de cierre estabilizada en TP).Lentamente iniciar el bombeo y abrir el estrangulador, para alcanzar el régimen reducido y la presión observada en TR, mantener esta situación hasta que el lodo nuevo llegue a la barrena, operando el estrangulador.Al llegar el lodo con densidad de control a la barrena, registrar la presión en TP. Ahora esta presión de la TP es la que se debe controlar hasta que el lodo nueve llegue a la superficie. Parar la bomba e inspeccionar flujo.Si no hay flujo, el pozo ha sido controlado.

Del perforador Segunda circulación (con densidad de control, con hoja de ocntrol de brotes)

Elaborar la cédula de control y obtener la nueva densidad.Lentamente iniciar el bombeo y abrir el estrangulador, para alcanzar el régimen reducido y la presión registrada en la cédula de control, manipulando el estrangulador.Operando el estrangulador, controlar la presión en la TP, tomando en cuenta el tiempo de respuesta, el margen de seguridad, y el tipo de fluidos por descargar.Después de llenar la sarta con la nueva densidad, la presión final de circulación en la TP se debe controlar hasta llenar el pozo, operando el estrangulador.Lleno el pozo con la nueva densidad, parar la bomba e inspeccionar flujo.Si no hay flujo, el pozo ha sido controlado.

Del perforador Segunda circulación

Es importante señalar, que no se debe cambiar el régimen reducido de bombeo durante el control del pozo.

Hoja de control de brotes

Información del pozo (peso original del lodo, profundidad vertical total, profundidad medida total, profundidad vertical KOP, profundidad medida KOP, profundidad vertical EOB, profundidad medida EOB, estroques a KOP, estroques a EOB, presión lenta de bombeo, tasa lenta de circulación).Información pre-registrada de la sarta de perforación (longitud de la TP, de la HW, lastrabarrenas).Información pre-registrada sobre el anular.Volumen de la sarta de perforación.Volumen de las sarta hasta KOPs y EOBs.Volumen del anular.Información sobre el amago (SIDP, SICP, ganancia en superficie).

Hoja de control de brotes

Cálculos (KMW, ICP, FCP, presión de circulación de desviación KOPs y finales de ángulos EOBs).Selección del método de control de brotes.Programa de presión de circulación de la TP.Salida de la bomba y estroques totales para matar el pozo.Procedimiento para el inicio de la bomba (preventores en superficie o submarinos).

Bibliografía

“Un Siglo de la Perforación en México”Tomo XIII: Control de brotesPágs.: 3-15

“Apuntes de Control de Pozos”Randy Smith Training Solutions