DENSIDAD EQUIVALENTE DE CIRCULACION

Densidad equivalente de circulación.- Para un fluido circulante, la densidad equivalente de circulación, en lb/gal, es igual a la presión hidrostática (psi) más la pérdida total de presión en el anular (psi), dividida por la profundidad vertical (en pies) y por 0,052.

FACTORES A CONSIDERAR EN LA SIMULACION AVANZADA DE HIDRAULICA

La complejidad de los pozos ha incrementado con el tiempo y por ende los factores a considerar al

momento de modelar un cálculo de hidráulico. Estos factores a considerar son:

• Geometría de Hidráulica

• Perfil Térmico

• Trayectoria del pozo

• Fluido Base / Propiedades

• Limitaciones de Equipo

• Factores de Formación

• Excentricidad

• Carga de Recortes en el anular

• Efectos de Baches de Barrido

• Viajes

Geometría de Hidráulica: Tuberías, Revestimientos, longitudes de secciones, etc. Fueron siempre involucradas en la determinación de las perdidas de presión en un pozo, sin embargo el uso de tuberías mas grandes de perforación (6 5/8” y 5 7/8”) han cambiado estos conceptos por el notable aumento en el área interna de circulación y por la disminución en el diámetro hidráulico, siendo este ultimo altamente influenciado por la presencia de las uniones de cada tubo de perforación, los cuales hasta la fecha eran voluntariamente ignorados.

El volumen del pozo y los tiempos de circulación son también grandes protagonistas de los análisis de hidráulica, Pequeñas variaciones en los diámetros de los pozos, representan grandísimas variaciones en los volúmenes de fluido en el pozo, Pozos inestables o alargados. Que no son tenidos en cuenta para los cálculos, afectan notablemente las perdidas de presión en el anular.

Perfil Térmico: El avance en aguas profundas, perforación en zonas de permafrost (Formaciones congeladas), zonas de alta presión y temperatura, ambientes hostiles donde la temperatura ambiente es extrema y la gran diferencia entre las condiciones de estático y dinámico, a la cual esta sometido un fluido de perforación han cambiando la forma de cómo ver y analizar un fluido desde el punto de vista térmico y su tremendo efecto sobre las propiedades del fluido y la incidencia en los cálculos de hidráulica.

En pozos horizontales de largo alcance, donde la relación del desplazamiento horizontal con respecto a la vertical es superiores a 4, se presenta un nuevo perfil de temperatura, que afecta de una forma diferente la reología del sistema de fluidos en uso4. En general los diferentes perfiles térmicos o variaciones de gradiente a tener en cuenta al calcular la hidráulica son: Normal, Geotérmico, Permafrost, aguas profundas y anormales.

La temperatura de superficie no es menos importante que los gradientes de temperatura. El volumen y el tiempo de retención en superficie del fluido circulante asociado con la temperatura ambiente, son determinantes en la recuperación de las propiedades del sistema, afectando la perdida de presión en el pozo por variaciones en la reología. Estudios de mecánica de rocas han demostrado que la falta de enfriamiento del sistema de lodos en superficie puede causar inestabilidad de pozo o más aun inducir influjos o pérdidas de circulación.

Trayectoria del Pozo: Los diferentes tipos de pozos: Verticales, desviados, horizontales o en forma de “S”. La

complejidad de los pozos determina los puntos requeridos para describir la trayectoria del pozo, cada punto se describe por TVD y MD y de el dependerán las fuerzas que actúen sobre los recortes al momento de caer dentro del fluido y el pozo. Así mismo, la trayectoria definirá los puntos de excentricidad, que se discutirá mas adelante.

Fluido Base / Propiedades: Los cambios en regulaciones ambientales y el compromiso interno de compañías operadoras y de servicios han llevado a diseñar fluidos con productos especiales y aceites bases de diferentes propiedades físicas, de bajas densidades y altas viscosidades cinemáticas, que terminan afectando el comportamiento del lodo en el pozo por efectos de temperatura y presión. Por esto es necesario tener en cuenta los efectos de Presión, Volumen y Temperatura “PVT” en la densidad, los cuales han causados masivas perdidas de circulación en aquellos pozos donde si hicieron las primeras pruebas de fluidos sintéticos. El volumen del lodo tendera a cambiar hacia arriba o hacia abajo a medida que el sistema de fluidos se ecualiza con las temperaturas del pozo o de superficie. Estos cambios serán de valores considerables, cuando se usen aceites bases sintéticos. Cada medición de volumen debe hacerse referenciada a un valor de temperatura.

El efecto en la reología, que gracias a equipos de medición avanzados, hoy podemos conocerla a cualquier condición de presión y temperatura. Y especialmente el modelo hidráulico o reológico elegido para hacer los cálculos y los análisis de hidráulica. Por mas de 40 o 50 años el modelo reológico de Bingham a sido aceptado como el modelo de análisis de la reología de los sistemas de lodos e interpreta que sucede con el mismo cuando las fuerzas de corte que lo mueven desaparecen. Bingham asume el comportamiento lineal del fluido basado en dos de sus lecturas de reología, asimilándolo con el agua; generando un parámetro, el PUNTO CEDENTE, que hoy, aun, continua definiendo en la industria de la perforación las condiciones de limpieza de los pozos, y que con la aplicación de los nuevos modelos y la utilización de nuevos productos y sistemas de lodos se ha demostrado que en la mayoría de los casos esta errado. Por otro lado, el modelo de Herschel & Bulkley1, el cual, ayudado por el poder de calculo de las computadoras y basado en un mínimo de tres valores reológicos, determina la verdadera ecuación de la curva que rige el comportamiento del fluido a diferentes tazas de corte, y define la valor Tau Zero “To” como el punto exacto donde el esfuerzo de corte se hace cero, o el verdadero punto cedente. Desafortunadamente, en el mundo computarizado donde hoy vivimos, y a la dificultad de poner de acuerdo a los seres humanos, hoy no ha sido posible tener al modelo de Herschel & Bulkley como un Standard para la industria de la perforación. Estudios demuestran como la exactitud del modelo Herschel & Bulkley al usarse en los cálculos de hidráulica, puede ser corroborada al compararse con lecturas obtenidas de herramientas como el Pressure While Drilling “PWD”.

Limitaciones de Equipo: La hidráulica del pozo y su principal componente, el caudal de bombeo, son función directa del equipo de superficie. Lamentablemente, normalmente se sacrifica capacidad de limpieza del pozo y se recargan las funciones del sistema de lodos, por limitaciones en las bombas del equipo, la capacidad de los tanques de lodo, la capacidad de las zarandas, el stock de mallas o el tiempo de vida del stand pipe. Aspectos de Seguridad Operacional, son mas importantes que la vida del pozo, en resumen: la limpieza del pozo, el manejo de las presiones, la facilidad para maniobrar dentro del pozo, y todo aquello que decide la vida y la calidad del pozo que producirá el petróleo o gas, depende de los limites específicos del equipo de superficie. “Se diseña la hidráulica del pozo para compensar las deficiencias de los equipos y no para asegurar el éxito del pozo”.

Factores de Formación: Los factores de formación que afectan el cálculo de la hidráulica, la estabilidad y la capacidad de limpieza, están ligados directamente a Presiones. Presión de poro, presión de fractura, presión de propagación, capacidad de contener presión del pozo. Para todo esto realizamos pruebas de integridad de presión, de infección, conocemos datos de registros eléctricos para definir gradiente de fractura, etc. Si toda esta información no esta involucrada en el calculo de hidráulico, entonces estamos ignorando la vida misma del pozo. Las velocidades de penetración, la limpieza del pozo y los viajes dependerán de que conozcamos realmente que sucede en el pozo con respecto a las presiones y como todo esto se ve reflejado en el único valor de presión que conocemos en superficie (sin recurrir al PWD) que es la presión de la bomba; la cual leen los manómetros, pero solo puede ser verificada con los cálculos de hidráulica. Cualquier cálculo de hidráulica que parta de la presión de la bomba como un dato de alimentación del mismo, no pude ser considerado muy confiable. La verdadera hidráulica moderna, involucrando todos los parámetros acá enunciados y por enunciar

debe calcular la presión de la bomba como resultado final, para ser comparada con la registrada en superficie. Esta característica del sistema de cálculo de la Hidráulica avanzada de perforación, lo hace único e inigualable.

Carga de Recortes en el anular: La carga de recortes en el anular hace referencia a que porcentaje de los recortes perforados, puedo dejar en el anular, sin que representen un peligro y pongan en riesgo la vida del pozo por una deficiente limpieza del hueco. Este valor esta basado en velocidades de penetración, capacidad de

arrastre del lodo, velocidades de ascenso y descenso de las partículas, tamaño, forma y densidad de los recortes y de la excentricidad y de la geometría del pozo. La experiencia ha mostrado que un promedio máximo de 3% de recortes, (para todo el pozo) debe permanecer en el anular. Por cada intervalo (sección de diámetro) un máximo de 10% puede ser manejado sin comprometer la limpieza del pozo. Muestra las diferentes formas como se depositan los recortes, de acuerdo con el diseño del pozo.

Esta acumulación de recortes, como dijimos antes, se refleja directamente en las presiones dentro del pozo

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