Perforacion Bajo Balance

DESARROLLO DE LA PERFORACIÓN BAJO BALANCE (pbb) EN MÉXICO

AUTORES: Juan Alfredo Ríos Jiménez, Héctor A. Mandujano Santiago, Jesús Martín Valenzuela Cázares, Héctor R. López Flores.

I.- Resumen

La perforación de pozos petroleros en México desde sus inicios, se venía realizando mediante técnicas convencionales de sobre balance para controlar presiones y estabilidad mecánica de las rocas de las diferentes formaciones productoras atravesadas durante la perforación, fue hasta 1995 cuando en Petróleos Mexicanos se implementó la técnica de perforación bajo balance (pbb) con el propósito fundamental de perforar yacimientos depresionados. Sin embargo, aprovechando las ventajas que ofrece dicha técnica, actualmente se ha orientado su utilización a la prevención del daño a la formación, al restablecimiento de la circulación en zonas de pérdida y al incremento de los ritmos de penetración, dentro de otras cualidades que benefician el proceso de la perforación. Este trabajo describe el desarrollo alcanzado por la Perforación Bajo Balance en México (pbb), desde sus inicios hasta su aplicación actual.

Dentro de las técnicas de pbb se han clasificado a todas aquellas en la que la columna hidrostática de fluidos es inferior a la presión de formación, empleando fluidos compresibles como aire o gases en una sola fase o fluidos con fase liquida combinados con gases para formar la mezcla multifásica utilizada como fluido de perforación. Un aspecto importante en el empleo de esta técnica es el relacionado a la planeación, en la cual se definen los diseños de tuberías, fluidos, sartas, barrenas, equipos, software, etc., que favorecen el adecuado desarrollo de la perforación.

En México la pbb, ha permitido la perforación de 103 pozos resolviendo diversos problemas en las distintas regiones en que la Unidad de Perforación y Mantenimiento de Pozos opera; tal es el caso de los pozos de la Región Sur, en los que se han logrado perforar yacimientos depresionados, se han atravesado formaciones de alta inestabilidad hidrodinámica y recientemente su uso se ha centralizado a la prevención del daño a la formación, teniendo en la Región Sur resultados satisfactorios en los campos: Tecominoacán, Jujo, Agave, Catedral, Escuintle, Luna, Puerto Ceiba, y Sen; del mismo modo en los campos Cantarell y Santa Agueda de las regiones Marina y Norte, respectivamente.

Es importante destacar que la rentabilidad en el empleo de la técnica de pbb está orientada al valor de la disminución del daño a la formación así como a la prevención de accidentes mecánicos durante el desarrollo de la perforación.

II. Introducción.

La técnica de pbb, originalmente fue diseñada para incrementar la velocidad de penetración y la vida de la barrena. En un principio se utilizó en áreas de buen control geológico para mejorar la perforabilidad de formaciones impermeables, reduciendo el esfuerzo de sobrecarga de la roca expuesta a la barrena. Sin embargo en sus inicios, la penetración vertical de formaciones permeables, no fue considerada como una aplicación de la pbb.

Tradicionalmente las formaciones permeables se han perforado con columnas hidrostáticas de ligero sobre balance, con el propósito de prevenir la condición de brote del pozo y evitar los riesgos inherentes al descontrol del mismo. Cuando un brote ocurre, el fluido invasor es circulado a través del árbol de estrangulación, controlando las presiones a la entrada y salida del sistema circulatorio e incrementando la densidad del fluido de control hasta la condición de equilibrio hidrodinámico. Con la técnica de pbb, generalmente la presión de poro de las formaciones es superior a la columna hidrostática impuesta por el fluido de control, requiriendo para su operación un adecuado sistema de manejo de presión en superficie, que permita rotar y reciprocar la sarta en condiciones seguras. Las primeras pruebas de pbb en carbonatos fracturados, se hicieron en pozos del Austin Chalk en Texas y después de alcanzar un conocimiento de la presión de poro más preciso y manejar mejor los riesgos, la técnica empezó a utilizarse en la perforación de pozos horizontales, evolucionando el nombre a perforación con flujo controlado.

En una condición de bajo balance, la densidad del fluido de control puede diseñarse intencionalmente para crear esta situación, requiriendo el empleo de Aire o Nitrógeno inyectado desde la superficie o utilizando una sarta parásita adyacente, que permita el influjo de gas al sistema. Los fluidos más comúnmente utilizados en pbb son: Aire, Nitrógeno, Espumas, Agua, Diesel, Crudo, etc., los cuales son analizados previamente, para determinar su compatibilidad con los fluidos de las formaciones expuestas y evitar de esta forma un posible daño al espacio poral perforado. Probablemente dentro de las mayores ventajas de esta técnica, hoy en día se encuentran incluidas las siguientes:

 Incrementar el ritmo de penetración y la vida de la barrena

 Reducir la posibilidad de pegaduras de la sarta en el agujero

 Minimizar las pérdidas de circulación mientras se perfora

 Mejorar la evaluación de las formaciones

 Incrementar la productividad del pozo

 Reducir o eliminar el requerimiento de tratamientos de estimulación

En México, la empresa encargada de realizar la perforación, terminación y mantenimiento de pozos es la Unidad de Perforación y Mantenimiento de Pozos de Pemex; cuya actividad se desarrolla en una extensa área geográfica, que es atendida por las Gerencias Divisionales Norte, Sur y Marina; las cuales enfrentan diferentes problemáticas operativas que incluyen: pozos con alta presión y alta temperatura, formaciones con presencia de fluidos amargos, pozos con brote y pérdida sucesivas, inestabilidad de las paredes del agujero, atrapamiento de la sarta, formaciones depresionadas, etc., (Figura 1) que han obligado a buscar y aplicar nuevas tecnologías, que permitan superar estas condiciones adversas y de esta forma poder alcanzar las formaciones productoras minimizando al máximo el daño a las mismas.

La pbb, ha sido la solución a muchos de los problemas encontrados en los campos depresionados. La División Sur es la zona en donde la técnica de pbb, se ha utilizado más intensamente.

III. Antecedentes

Históricamente la perforación con fluidos

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