Peforacion Bajo Balance

PERFORACIÓN EN BAJO BALANCE

1.- INTRODUCCION

La perforación bajo balance (Underbalanced drilling) está definida como la perforación intencional de una formación cuya presión excede la presión hidrostática ejercida por la columna de lodo. El fluido de perforación puede ser lodo base agua o lodo base aceite, lodo aireado o espuma, o gas como aire, nitrógeno o metano.

La perforación bajo balance se usa para mejorar la ROP, elimina los riesgos potenciales de pega diferencial y perdida de circulación, y protege las formaciones productoras. La perforación bajo balance también tiene como objetivo reducir el costo total de perforar un pozo y hacer producir un reservorio. su principal ventaja de la perforación Bajo Balance es la de minimizar el daño a la formación y, por lo tanto, al yacimiento. Con este método se permite que los fluidos de la formación fluyan hacia el pozo, razón por la cual es mínima la invasión del Lodo hacia la formación. Por lo tanto la producción de hidrocarburos en pozos perforados con esta técnica es más alta que la de los pozos normales. Contrariamente, perforar con el método convencional (sobre balance) se ocasionan daños alrededor del hoyo del pozo, los cuales afectan la producción de hidrocarburos.

La perforación bajo balance se aplicada a menudo en la construcción de secciones horizontales, para evitar que a lo largo del yacimiento horizontal este sea dañado por el fluido de perforación. Solo unas cuantas pulgadas de daño alrededor del hoyo del pozo en una sección horizontal pueden reducir drásticamente el desarrollo del yacimiento.

2.- OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

• Desarrollar una investigación donde se dará a conocer técnicas y los sistemas empleados en la perforación bajo balance.

• Prevenir daños en la formación además de reducir los problemas durante la perforación e incrementar la fiabilidad de la información obtenida acerca del reservorio.

2.2.1. OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Describir y diferenciar los lodos de perforación que se pueden usar durante una perforación bajo balance.

• Nombrar y comparar las ventajas y desventajas de una perforación bajo balance.

• Definir el concepto y características de la perforación bajo balance utilizando Gas con niebla.

• Definir el concepto y características de perforación bajo balance utilizando espuma con gas.

• Definir el concepto y características de perforación bajo balance utilizando lodo base agua o aceite aireados.

• Conocer las funciones y propiedades de los fluidos usados en la perforación de bajo balance.

3. MARCO TEÓRICO

3.1. Presión Bajo Balance

La Perforación Bajo balance se da cuando la presión efectiva de circulación en el fondo del pozo, la cual es igual a la presión hidrostática de la columna de fluido más las pérdidas de fricción en el anular, es menor que la presión de poro de la formación.

La perforación bajo balance es definida como la operación de perforación donde la presión hidrostática del fluido es intencionalmente diseñada para ser menor que la presión del yacimiento que está siendo perforado. La presión hidrostática del fluido de perforación puede ser por sí sola menor que la presión de la formación, o puede ser inducida por medio de la inyección de aire, gas natural o Nitrógeno dentro de la fase líquida del fluido de perforación de cualquier manera en que se alcance la condición bajo balance, el resultado es un influjo de fluidos de formación los cuales deben ser circulados desde el fondo del pozo y controlados en superficie.

Esto puede ser representado de la siguiente manera:

Perforación BB → Py ˃ P del fondo del hoyo= P Hidrostática + P de fricción + P de choke

Teniendo un concepto de lo que es la PBB podemos nombrar las ventajas y desventajas del proceso:

Ventajas Desventajas

Disminución de daños de formación Posibles problemas de estabilidad del hueco

Eliminación de riesgo de pega de tubería por presión diferencial Incremento de costos de perforación

Reducción del riesgo de pérdida de circulación Riesgos generales más altos con más problemas inherentes

Incremento de ROP Posible incremente de torque y arrastre

Mejoramiento de la vida de la broca Sistema más complejo de perforación

Caracterización del Yacimiento Se requiere más personal

Clasificación de los sistemas de fluidos.-

En la perforación bajo balance existen 5 sistemas de fluidos de perforación:

1. Sistemas de Gas

2. Sistemas de Niebla

3. Espumas

4. Líquidos Gasificados

5. Líquidos o fluidos de una sola fase

Estos fluidos tienen tres funciones principales:

• Limpieza del hoyo.- transporte de sólidos líquidos y gases.

• Lubricación.- Lubricación de la broca y de la sarta de perforación

• Refrigeración.- Especialmente la refrigeración de la broca.

Además los objetivos y funciones del fluido base para perforación de bajo balance se pueden dividir en otras categorías:

 Fluidos no dañinos.

 No costosos.

 Buena limpieza del hoyo.

 Lubricación.

 Control reológico- viscosidad y fricción.

 De fácil separación y medición en superficie.

FIGURA 1

A continuación se mostrará una gráfica donde se indica las diferentes combinaciones que se puede tener para obtener las presiones de fondo del pozo requeridas asociadas con el sistema de fluido empleado en pozos donde se aplicó la PBB.

Fuente: Manual de Introducción a la Perforación Bajo Balance

A pesar de que se tienen 5 sistemas en el presente trabajo solo se describirá los sistemas de fluidos de Gas con niebla, espuma con gas, lodo base agua o aceite aireados.

3.2. Gas con Niebla

La perforación con niebla es normalmente utilizada cuando las formaciones empiezan a producir pequeños volúmenes de agua (10 a 100 bbls por hora) durante operaciones de aire/gas.

Los volúmenes de aire o gas son incrementados y una “Mist Pump”, que es una bomba, es utilizada para inyectar pequeñas cantidades de agua y agente espumante. Mediante esta operación la solución que se forma atrapa el influjo de agua y permite que la fase de aire levante los cortes y los influjos a superficie

La perforación con niebla solo debe ser usada en aplicaciones especiales ya que la limpieza del hoyo se dificulta con este sistema de perforación.

Las características principales de la perforación con niebla son:

• Es similar a una perforación con aire pero con adición de líquido

• El mecanismo de limpieza es la velocidad de flujo en el anular

• Reduce el riesgo de formación de anillos de lodo

• Se requiere altos volúmenes de aire/gas (30 a 40 % más que en la perforación con aire seco)

• Las presiones son generalmente más altas que en la perforación con aire seco

• La relación incorrecta de aire/gas produce incremento en la presión de inyección

FIGURA 2

Retorno a superficie de un sistema de niebla a través de la línea de retorno.

Fuente: Manual de Introducción a la Perforación Bajo Balance

3.3. Espuma con Gas

Perforar con espuma es atrayente debido a las bajas densidades hidrostáticas que pueden ser generadas además se sus propiedades de transportes de cortes. El hecho que la espuma tenga una viscosidad natural inherente además del control de pérdida de fluido, elimina las pérdidas de fluido y brinda estabilidad en el fondo de pozo.

La espuma es una fase líquida acuosa, que forma una estructura celular que rodea y atrapa el gas donde la viscosidad es muy alta y es mayor que la del líquido y el gas que contiene. Durante la perforación los volúmenes de líquido y gas inyectados son cuidadosamente controlados de manera que la espuma se forme cuando el líquido entre a la corriente de gas en la superficie, el fluido de perforación se mantiene espumoso a lo largo de toda la circulación.

Al adicionar surfactante a un líquido y mezclarlo con gas genera la espuma, la cual tiene gran capacidad de acarreo y baja densidad con la desventaja que es muy estable, lo que causa problemas en el taladro si esta no se rompe lo suficientemente rápido. Hoy en día los sistemas de espuma son más fáciles de romper por los métodos desarrollados que pueden ser químicos o de aumento o disminución del pH. La calidad de la espuma es de 80% a 95% gas y el resto en líquido, pero fondo de pozo debido a la presión hidrostática esto valores de 50 a 60 % son aceptables.

Las densidades de fluido de la espuma están en un rango de 1.6 lpg a 6.95 lpg. La densidad es ajustada durante la generación de espuma mediante el ajuste de la fracción volumétrica de líquido (LVF.- Liquid Volume Fraction) a través de la inyección de líquido y gas y ajustando la contrapresión de pozo. La contrapresión ajusta la presión en el fondo y reduce las velocidades anulares.

Características de la perforación con espuma:

• Mayor proporción de líquido en el sistema genera menor drawdown y reduce el influjo de agua de formación.

• Capacidad de arrastre muy alta

• Tasas de bombeo reducidas por la capacidad mejorada de arrastre

• La estabilidad reduce tendencias de incremento en la presión de inyección

• Mejor

...