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• Ariel Flores

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MODULO: PLANEACIÓN DE LA PERFORACIÓN

Evaluación de Geopresiones y Asentamiento de TR’s

OBJETIVO GENERAL



Proveer a los participantes los principios de los métodos para la evaluación de la presión de poro, fractura y sobrecarga, a partir de registros geofísicos y de información sísmica, para el proceso de planeación de la perforación, a través del manejo de software especializado; así como los conceptos básicos de Mecánica de Rocas relacionados.

OBJETIVOS PARTÍCULARES:

  



Revisar los conceptos de Geopresiones y su importancia en la Planeación de la Perforación. Conocer los métodos para la Evaluación de la Presión de Sobrecarga, Fractura y Formación. Adquirir la habilidad en el manejo de software especializado para la Evaluación de Geopresiones, a partir de registros geofísicos y de información sísmica. Adquirir los conceptos básicos de la Mecánica de Rocas para comprender su relación con los procesos de la Perforación y Terminación de Pozos.

TEMARIO



Introducción



Conceptos de Geopresiones



Taller de Software Especializado para la Evaluación de Geopresiones



Principios de Mecánica de Rocas



Propiedades Mecánicas de la Formación





Determinación de los de Esfuerzos In-Situ y Criterios de falla

Aplicaciones Evaluación

1. I N T R O D U C C I Ó N Problemas de flujo y descontrol, pegaduras por presión diferencial, pérdidas de circulación, colapsos de tuberías de revestimiento y derrumbes de formación, suelen incrementar considerablemente el costo de un pozo y el tiempo de perforación. Estos problemas son causados generalmente por una deficiente predicción de las presiones de sobrecarga, poro y fractura de las formaciones a perforar y cuyo conocimiento es básico para planear la perforación. Consecuentemente, es indispensable entender primero los principios físicos que originan estas presiones y segundo predecirlas con la mayor exactitud posible.

DEFINICIÓN





El Objetivo de la Planeación es la de formular un programa para perforar un pozo, el cual tenga las siguientes características:  Seguridad  Economía (Costo Mínimo)  Utilizable El éxito de un pozo esta determinado, primero, por el esfuerzo dedicado a la creación del mejor plan posible del pozo y segundo, por la competente supervisión mientras se esta perforando. Es decir, que exista una fuerte interrelación entre diseño y operación.

I. INTRODUCCIÓN

El conocimiento de las Geopresiones es la base para la Planeación de la Perforación. 1 2

PROCESO DE PLANEACIÓN Geometría del Pozo Recopilación de Información

Análisis de la Presión Análisis de la Presión de Formación de la Formación Predicción del Grad. de Fractura

Predicción del Grad. de Fractura Asentamiento de T.R.

Diseño de T.R. Planeación de la Terminación

Diseño de la Sarta de Perforación

Diseño del Fluido de Perforación Selección del Equipo de Perforación Diseño de la Cementación Estimación de Costos Programa de Barrenas

1 2

I. INTRODUCCIÓN

¿Para qué necesitamos conocer las Geopresiones? 







Seguridad en el pozo y disminución de riesgos al medio ambiente reduciendo el riesgo y severidad de brotes y reventones

Calidad del programa de perforación maximizando el ritmo de penetración al emplear el mínimo peso de circulación equivalente Eficiencia en la perforación, minimizando la tendencia de pegaduras por presión diferencial. Reducir el daño a las formaciones productoras, resultante por el uso de densidades de lodo excesivas e innecesarias



Conocimiento del área



Reducción de los costos del pozo, por ejemplo: Lodo Tubería de revestimiento

I. INTRODUCCIÓN

Terminología de Geopresiones

Las presiones de los fluidos en los espacios porosos de las rocas son críticas en varios aspectos de la exploración y producción del petróleo. Sin embargo, una comprensión general de algunos conceptos básicos han sido confundidos por una falta de consistencia en la terminología. Es necesario aclarar el significado de ciertos terminos que son considerados en muchas disciplinas, y de este modo comunicar efectiva y claramente lo referente a presión de poro. El aspecto de mayor confusión de la terminología de presiones proviene de mezclar los terminos de presión absoluta y gradientes de presión.

I. INTRODUCCIÓN



El cálculo de los gradientes de presión de formación y fractura, presiones normales y anormales, presión diferencial, factores de seguridad, márgenes por viaje, empuje, la densidad equivalente del fluido de perforación y cambios litológicos de la formación son elementales para definir la profundidad de asentamiento de las tuberías de revestimiento del pozo. En su correcta obtención asegurará el éxito de la planeación del pozo.

I. INTRODUCCIÓN

PRESIÓN HIDROSTÁTICA La presión hidrostática es la presión que ejerce una columna de fluido de una altura determinada sobre un área dada. PRESIÓN DE FORMACIÓN La presión de formación, también llamada presión de poro, es aquella presión que ejercen los fluidos confinados en el espacio poroso de la formación sobre la matriz de roca.

ZAAP 08 Densidad (g/cc)

PRESIÓN DE SOBRECARGA Esta presión se origina a partir del peso acumulativo de las rocas que sobreyacen en el subsuelo.

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

300

700 900 1100

2.5 3.0 Grad formación- GF Margen de viaje - GF

500

Profundidad (m)

PRESIÓN DE FRACTURA Es aquella presión a la cual la roca de una formación dada comienza a fracturarse, esto sucede después de haber vencido la resistencia a la compresión de la roca y la presión de formación, es decir, se provoca la deformación permanente del material que constituye la formación.

Etapa @600 m

DEC Margen empuje-GFR Grad fractura-GFR OBG

1300 1500 1700

Etapa @ 1650 m

1900 2100 2300 2500 2700 2900

Etapa @ 2650 m

PRESIÓN DE FORMACIÓN NORMAL La presión normal de poro es igual a la presión hidrostática que ejerce una columna de fluido nativo de la formación. Varían de agua dulce con densidad de 1 gr/cm3 (0.433 psi/pie) a agua salada con densidad de 1.074 gr/cm3 (0.465 psi/pie) con una salinidad de 80,000 ppm de NaCl a 25ºC.

PRESIÓN DE FORMACIÓN ANORMAL ALTA Cuando la presión de formación es mayor que la presión normal se dice que se tiene una presión anormalmente alta. Los gradientes de presiones anormales llegan a ser hasta de 1.0 psi/pie y se requieren para su control densidades de hasta de 2.4 gr/cc.

Presión de formación

P r o f u n d i d a d

Sobrecarga

Presiones anormalmente bajas

Presiones anormalmente altas

Tendencia normal de compactación

I. INTRODUCCIÓN

Terminología y Definiciones Todos los métodos de predicción de presión de sobrecarga, poro y fractura están basados en el principio de Terzaghi, el cual define como: SP

SP = PP + EVE (Ley de Terzaghi) PP

Matriz • Tipo • Forma

Poros

• Porosidad • Tipo Fluido

SP = Presión de Sobrecarga PP = Presión de Poro EVE = Esfuerzo Vertical Efectivo

EVE

Resistividad (ohm-m) 0.001 0

0.01

0.1

1

10

100

Tiempo de Tránsito (ms/pie) 1000

10000

100000

10

100

1000

0

Comportamiento de los Indicadores de Geopresiones 500

Cambio de Salinidad del Agua de Formación 1000

1000 1500

2000

Zona P. Anormal Baja

2000

Zona P. Anormal Alta

Profundidad (m)

Profundidad (m)

2500

3000

3000

3500

Zona de Presión Anormal Alta

4000

Tendencia Normal de Compactación 4500

4000 5000

5500

5000 6000

6500

6000

7000

Zona de Presión Anormal Baja

Porosidad (fracc.) 0.0

0.1

Densidad (g/cc) 1.0

1

0

500

Comportamiento de los Indicadores de Geopresiones…(continua) 500

1000

1500

1500

2000

2000

2500

2500

3000 Zona de Presión Anormal Alta

3500

4000

Profundidad (m)

Profundidad (m)

1000

0

3000

3500

4000

4500

4500

5000

5000

5500

Zona de Presión Anormal Baja

5500

6000

6000

6500

6500

7000

7000

10

I. INTRODUCCIÓN

Comportamiento de los Parámetros en Estudio para Determinar Geopresiones TENDENCIA NORMAL

P. ANORMAL ALTA

VELOCIDAD DE INTERVALO

Incrementa

Disminuye respecto a la tendencia normal

Incrementa respecto a la tendencia normal

TIEMPO DE TRÁNSITO

Disminuye

Incrementa respecto a la tendencia normal

Disminuye respecto a la tendencia normal

RESISTIVIDAD

Incrementa

Disminuye respecto a la tendencia normal

Incrementa respecto a la tendencia normal

CONDUCTIVIDAD

Disminuye

Incrementa respecto a la tendencia normal

Disminuye respecto a la tendencia normal

POROSIDAD

Disminuye

Incrementa respecto a la tendencia normal

Disminuye respecto a la tendencia normal

DENSIDAD

Incrementa

Disminuye respecto a la tendencia normal

Incrementa respecto a la tendencia normal

PÁRAMETRO

P. ANORMAL BAJA (Formaciones Densas)

I. INTRODUCCIÓN

Conceptos de Presión En la siguiente figura se ilustran varios conceptos: Presión

hidrostática (0.45-0.465 psi/ft)

Esfuerzo

de sobrecarga (1 psi/ft)

Sobrepresión

I. INTRODUCCIÓN

Indicadores de Presión Tendencias típicas de curvas de resistividad, velocidad sónica, y densidad. Las líneas azules muestran la tendencia normal de compactación.

I. INTRODUCCIÓN

Efecto de Empuje La diferencia de presión entre A y C es nuevamente debida al peso de los fluidos contenidos en los poros. Abajo del contacto HC/W, la presión de poro sigue una tendencia hidrostática. Arriba del contacto la presión sigue una pendiente que depende del HC (0.1-0.2 psi/ft para gas, 0.25-0.4 psi/ft para aceite)

I. INTRODUCCIÓN

Gradientes de Presión Debido a su simplicidad para algunas aplicaciones, la forma de expresar las presiones como gradientes, es la mas empleada. Sin embargo es necesario mantener presente la diferencia entre presiones absolutas y gradientes (cambios en presión). El gradiente de presión más utilizado es el Peso Equivalente de Lodo (EMW).

I. INTRODUCCIÓN

Gradientes de Presión Empleando la variación del peso de lodo vs profundidad se genera una gráfica preferida por los perforadores. De esta gráfica se pueden determinar los puntos de asentamiento y perfiles del lodo

I. INTRODUCCIÓN

Concepto de Centroide Debido a que la sobrepresión en una arena es constante, la presión de poro debe seguir un gradiente hidrostático. En cambio la lutita es diferente. La arena actua como un conducto para transferir las presiones hacía arriba. A una mayor profundidad la presión en la lutita excede la presión en la arena, pero en arenas someras esto se revierte. El centroide es la profundidad a la cual las presiones en la arena y lutita son iguales.

I. INTRODUCCIÓN

Presiones en 3D Si deseamos una completa comprensión de las presiones, debemos considerar lo que sucede en tres dimensiones. En los recientes años, al considerar las presiones en 3-D, se ha podido entender mejor los mecanismos de la presión de poro al nivel de una cuenca. Conceptos como centroide, subcompactación, represurización y transferencia lateral, han emergido como claves para la predicción de presiones. El concepto de centroide se refiere a la observación de que las presiones en lutitas y arenas deben seguir diferentes gradientes locales.

I. INTRODUCCIÓN

Conclusión La aplicación de los conceptos de presión a la exploración y explotación petrolera es el siguiente y mas interesante paso para comprender las presiones y su implicación en nuestro trabajo. La mayor parte de esta aplicación se ha limitado a la comprensión de las presiones para mejorar la seguridad en la perforación, para determinar la conectividad de los yacimientos, y para predecir el entrampamiento y migración de los hidrocarburos. Pero se requiere de más trabajo, y para esto es necesaria una

comunicación clara entre las diversas disciplinas involucradas.