Tecnicas De Control De Arenas

TÉCNICAS DE CONTROL DE ARENA.

A.-. REJILLAS O “LINERS” RANURADOS

Las rejillas o "liners" ranurados sin empaques con grava, constituyen la manera más sencilla de controlar la producción de arena en pozos horizontales dependiendo lógicamente del grado de consolidación de la arena a producir. Este mecanismo debe emplearse, sólo si se tiene una arena bien distribuida y limpia, con un tamaño de grano grande, porque de lo contrario la rejilla o forro terminará taponándose. Las rejillas y "liners" actúan como filtros de superficie entre la formación y el pozo, puesto que el material de la formación establece un “puenteo” mecánico (fig 1-b) a la entrada del “liner”. Las rejillas y los "liners" ranurados previenen la producción de arena basados en el ancho de las ranuras o aperturas para el flujo, denominado también calibre, creando así un filtro que permite la producción de petróleo.

Existen varios criterios para diseñar las aberturas del "liner" ranurado, en algunos casos, se dimensionan de manera que su tamaño duplique el diámetro del grano de arena de formación en el percentil cincuenta de la arena (D50), en otros casos, se diseñan para que su tamaño triplique el percentil diez más pequeño de la arena (D10). Estos criterios de dimensionamiento se derivan de varios estudios, en los cuales se determinó que un grano de arena de formación forma un puente en la abertura de una ranura cuyo tamaño sea dos o tres veces el diámetro del grano, siempre y cuando dos partículas traten de entrar en la ranura al mismo tiempo. Evidentemente, la formación de estos puentes requiere que haya una concentración suficiente de arena de Formación que trate de penetrar la rejilla o "liner" al mismo tiempo.

En otras palabras funcionan como filtros de superficie, puesto que el material de la formación se puentea en su superficie. Las rejillas y “liners” ranurados previenen la producción de arena basados en el ancho de las ranuras[10]. La Fig.1a presenta una rejilla típica de control de arena.

Fig 1-a. Fig 1-b

Limitaciones de las Rejillas y “Liners” Ranurados.

Uno de las limitaciones más rápidamente identificables de las rejillas solas y “liner” ranurados como una técnica de control de arena, es la corrosión de las ranuras antes de que ocurra el puenteo.

Si los puentes que se han formado no son estables, pueden romperse cuando cambie la tasa de producción o cuando se cierre el pozo. Ahora bien, debido a que los puentes pueden romperse, es posible que la arena de la Formación se reorganice, lo cual, con el tiempo, tiende a ocasionar la obstrucción de la rejilla . Por tanto, cuando se utilice esta técnica para controlar arena de formación, el diámetro de la rejilla debe ser lo más grande posible, con el fin de minimizar la magnitud de la reorganización de los granos que pueda ocurrir. Para que una rejilla o “liner” ranurado sean eficaces, deberán utilizarse exclusivamente en formaciones de permeabilidad relativamente elevada, que contengan poca o ninguna arcilla y cuyos granos de arena sean grandes y estén bien distribuidos. Si la formación presenta suficiente arena arcillosa, los puentes de arena que se forman en la rejilla o en el “liner” podrían obstruirse. Si el rango de tamaño de las partículas de arena es amplio y/o diverso, es posible que la rejilla se obstruya con granos de arena.

Los pozos de petróleo y/o gas con arenas bastantes sucias y con tamaños de granos pequeños, son normalmente formaciones no-uniforme. Esto no permitirá un apropiado puenteo de la arena de la formación sobre la rejilla o “liner”. En la mayoría de los casos algún puenteo ocurrirá pero con una reducción de la producción debido a la invasión de las partículas más pequeñas en las aberturas de las rejillas de alambre enrollado. Esto en efecto limita el uso de rejilla sola o “liner” como una técnica para controlar la arena de la formación.

Otro factor sería el tipo de formación (friable, parcialmente consolidada ó no consolidada). Las formaciones friables posiblemente nunca colapsaran alrededor de la rejilla o “liner”, pero producirán cantidades pequeñas de arena durante la producción del fluido. Las arenas parcialmente consolidadas y las arena no consolidadas se derrumbarán y llenaran las perforaciones y el espacio entre el revestidor y la rejilla con la subsecuente reducción de la permeabilidad en las perforaciones y en el espacio del revestimiento/rejilla. La experiencia indica que las completaciones con rejillas solas en hoyo abierto, la formación rara vez colapsa totalmente sobre la rejilla, lo que pueda permitir el transporte de material taponante a la superficie de la misma.

La productividad inicial de las completaciones con rejillas solas es generalmente buena, pero la declinación de producción subsecuente es típica. Las rejillas suelen no ser muy exitosas en muchos pozos consecuencia del taponamiento de las ranuras de la rejilla y posterior declinación de la producción.

La selección entre rejilla y “liner” ranurado se basa fundamentalmente en factores económicos. El “liner” ranurado es menos costoso, pero presenta limitaciones de anchura de las ranuras y, por lo general, tiene menos área de flujo disponible. Por su parte, las rejillas pueden tener aberturas mucho más grandes y un área de flujo mayor, pero resultan más costosas.

Patrones típicos de revestidores o liners ranurados

Los revestidotes pueden tener ranuras horizontales o verticales ( las mas comunes) de diferentes longitud, ancho y geometría. Por ejemplo, la figura siguiente identificada con la letras A y B muestra un patrón Escalonado de diferentes longitudes, el patrón de la figura C muestra ranuras Alineadas, mientras que la figura D muestra un patrón llamado Múltiple y alineado.

Las ranuras de los “liners” pueden ser Rectas o Cónicas, donde las rectas tienen igual ancho a lo largo del tubo, mientras que las cónicas se fresan mas anchas en el interior del tubo y angostas hacia la parte externa.

El número de ranuras requeridos en el revestidor se basa principalmente del porcentaje del área abierta de la superficie del tubo, oscilando generalmente ésta entre 1% y 3.5%. Por ejemplo, para un liner de diámetro externo = 4,5”, ranura de 0,020” , 1,5” de long y 3% de área abierta, el número de ranuras por pie es igual a 172.

Fig 1-c : patrones de ranuras

Ventajas de las rejillas solas o “liners” ranurados.

 Fáciles de correr.

 Pueden ofrecer un control de arena razonablemente bueno en condiciones adecuadas.

Desventajas de las rejillas solas o “liners” ranurados.

 Si el puente que se ha formado no es estable, y se rompe, el “liner” o rejilla puede obstruirse con el tiempo debido a la reorganización de la arena de Formación.

 En pozos de alta tasa hay la posibilidad de que ocurra una falla del “liner” o rejilla por erosión antes de que se forme el puenteo.

 Adecuados únicamente para formaciones de granos grandes y bien distribuidos, alta permeabilidad y poca o ninguna arcilla.

A continuación la Tabla presenta los diámetros máximos y óptimos de rejillas para los distintos tamaños de revestidor:

Tabla de Diámetros Recomendados de Rejillas para el Interior del Revestidor.

B.- REJILLAS PRE-EMPACADAS.

Las rejillas pre-empacadas son un filtro de dos-etapas con las envolturas externas e internas de la rejilla que entrampan el medio filtrante. El medio filtrante (típicamente grava) no deja pasar los granos de la Formación más pequeños, esta arena actúa como agente puenteante cuando se produce arena de Formación mientras que la envoltura exterior de la rejilla filtra los granos de la Formación más grandes, las rejillas pre-empacadas se aplican en zonas donde la utilización del empaque con grava es difícil (zonas largas, pozos muy desviados, pozos horizontales y Formaciones heterogéneas). Las ventajas y desventajas de usar rejillas pre–empacadas son:

Ventajas del método:

 A pesar de ser pre-empacadas no se aumenta el radio externo de las rejillas.

 En algunos casos son menos costosas que las tuberías ranuras de gran diámetro.

 Poseen mayor capacidad de flujo por pie.

Desventajas del método:

 Es muy propensa a daños físicos durante su asentamiento en el pozo.

 La grava consolidada es poco resistente a la erosión.

 La grava consolidada al igual que los sistemas de consolidación plástica son poco resistentes a la acción de ácidos, vapor, etc.

 Productividad de los pozos se reduce cuando las aberturas se taponan.

La utilización de las rejillas pre-empacadas implica tener presente dos posibles problemas:

a) Taponamiento: si la rejilla no se encuentra protegida es muy probable que la misma se tapone con finos de la Formación durante el proceso de formación del puente arena.

b) Daños de la grava pre-empacada: si el pozo es demasiado inclinado, o las rejillas se colocan en pozos horizontales de radio corto se generan fracturas en la grava

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