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• Kevin Guarderas

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Parámetros de Cañoneo y Aplicaciones Mayo 2011

© 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.

Factores que afectan el desempeño del cañoneo

© 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.

Factores que Afectan la Producción Que necesitamos estudiar?

Que se puede controlar?

Que impacta la Producción? Parametros de Pozo

Caracteristicas del Túnel

Parámetros de Completación

Parametros de Reservorio

Parametros de Producción

Geometría del Pozo

DOP

Densidad de Disparos

Porosidad

Wellbore Presión

Daño de Perforación

Forma

Fase

Surface Finish

Presión

Debris

Daño Mecánico Invasión de Fluidos

Diseño de la carga

Volumen de cañón

Permeabilidad Rock Strength Fluidos y Saturaciones Esfuerzos Presiones

Mecanica de la roca

Litología y Mineralogía

Geología

Tamaño de Grano Evaluación de Formación

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Core scale Well scale

Factores que Afectan el Flujo

hi

re

Geométricos

ap h

kd rw

kc(WFE)

pw

Ko µ

Físicas / Ambientales

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rd

Variables de los Sistemas de Cañoneo • Diametro Externo
Mayor OD para minimizar

clearance, maximizar desempeño
Mayor OD de cañon posible

que permita recuperarlo del pozo.

• Densidad de Disparos
SPF or SPM

• Fase • Standoff (espacio de Aire ) • Clearance (espacio de Fluido) © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.

Cañoneo para Completación Natural • Orden de Importancia:
Profundidad
Densidad
Fases

de Penetración

de disparo Efectiva

del cañon


Diámetro

de hoyo de la carga

• La penetración debe ir mas alla de la zona dañada en la zona virgen • Típicamente 4 a 6 SPF • Fase debe ser de 45°a 90° • Well Evaluation Model (WEM) © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.

Productividad vs Penetración 1.4

re = 660 ft. rw = 0.25 ft. d = 0.5 in.

Productivity Ratio

1.2

Qp Qr

1.0

Shots per foot 4 2

0.8

1

0.6 0.4

After Harris

0.2 0 0

2

4

6

8

10

12

Perforation Penetration - (Inches) © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.

14

Cañoneo para Empaque de Grava • Orden de importancia:
Densidad de disparo efectiva
Diámetro de entrada de la carga
Fase
Profundidad de penetración • Se requiere gran cantidad de hoyos de gran diametro para minimizar la caída de presión para evitar producción de arena • Diámetros de hoyo mayores para facilitar la ubicación de la mezcla de grava • Mayor densidad de disparo posible para compensar cualquier

taponamiento en las perforaciones • Se requiere“Muchos hoyos y de gran tamaño!” © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.

Gravel Packed Perforation Flujo Lineal Perforación

Screen

Formación arena

Flujo de Fluido

Grava

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Casing

Cemento

“Túnel”

Diametro de Hoyo vs Caída de Presión 7 6

Flow Rate, BPM

5 4 3 2 1

50

100

200

500

1000

Differential Pressure, PSI

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2000

3000

Cañoneo para Fractura • Orden de importancia:
Diámetro de hoyo de la carga
Densidad de Disparo Efectiva
Fase
Profundidad de Penetración • El Diámetro de hoyo de la carga es 8-10 veces mas grande que el diámetro promedio del apuntalante • En última instancia, la densidad de disparo y el diámetro de orificio

de entrada se rigen por la tasa deseada de la inyección y presión • Algunas veces los cañones son orientados para alinear los disparos con el plano preferencial de la fractura.

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Limpieza (Clean-up) de las Perforaciones

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El Túnel de Perforación Conecta el pozo con el reservorio Túnel de perforación Ideal

Túnel de perforación real

Causada por el viaje del jet a 22000 fps y una estimada presion de 5,000,000 psi © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.

Evento de Perforación • Material alrededor del túnel de perforación es compactado en las paredes. • La zona Compactada es creada


Mas de ½” de espesor




80% reducción en permeabilidad

• Residuos (Debris) de óon creados


Fragmentos de acero de la carcasa no son solubles con ácido




Copper slug (carrot) es formado

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Como un Cañoneo afecta la Permeabilidad • Usando la Sección IV de las pruebas API en núcleos de Berea sandstone, han probado que la permeabilidad post cañoneo puede ser tan pequeña como el 10% de la permeabilidad virgen del reservorio. • Esto significa que una formación virgen con 1mD de permeabilidad antes de ser perforado y completado termina con 0.10 mD de permeabilidad después de esos eventos • Esto es causado por:
Migracion de Finos durante las operaciones de perforación y cementación causa daños (skin)
Aglomerados y zonas compactadas alrededor del túnel de perforación.
Residuos asociados al cañoneo en el túnel

• Todos los anteriores incrementan la tortuosidad e impiden el

flujo del reservorio.

• El túnel de perforación se convierte en un choque en lugar de

un conducto para el flujo de Hidrocarburo.

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Túnel de Perforación Real

Crushed or Compacted zone

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Zona de Perforación Dañada

Crushed Zone

Undisturbed Zone

2-7/8” OD Predator XP Berea Sandstone Core © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.

Realidad

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Factores que influencian la limpieza (Clean’up) de la perforación. • Tipe de formación • Calidad de la carga • Presión Diferencial • Dirección de la presión Diferencial • Tiempo de Flujo • Tipo de fluido de completación

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Restauración de la conectividad Acidificación Limpieza o Remoción del daño

Washing Cañoneo con desbalance estático Cañoneo con desbalance dinámico Back Surging Fracturamiento Hidraulico / Acid

Bypas del Daño Cañoneo con Extremo Sobrebalance StimGun/ Propelentes

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Acidficación • Packer asentado sobre las perforaciones • Acido es forzado en las perdoraciones • Acido disuelve materiales que son solubles • Consideraciones:
Tipo de ácido
Volume de ácido
Tratamiento uniforme de las perforaciones • Acido mas común: HCl

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Cañoneo con desbalance

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Cañoneo Desbalanceado • Desbalance Presion Hodrostática es menor que la Presión de Formación
Creada usando una camara con presión atmosférica atrapada.
Creada usando una columna con fluido liviano


• Perforaciones son creadas e inmediatamente expuestas al desbalance. • Desbalance expulsa los debris o residuos del cañoneo y la zona compactada de las perforaciones al pozo. • TCP expone el completo intervalo al mismo desbalance, Altamente eficiente significa la limpieza de las perforaciones pero tiene riesgos especialmente en formaciones no consolidadas.

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Residuos (Debris) del Cañoneo

Crushed Zone created after the perforating event

Pressure relieves to the wellbore, expelling debris and crushed rock

Clean perforation tunnel © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.

Animación de desbalance Estatico

Underbalance

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Cuanto desbalance es necesario? • Depende de la Aplicación y del reservorio • En formaciones consolidadas el límite superior sera el colapso de los elementos de la completación. • En formaciones blandas el limite superior de desbalance es especifica para cada sitio debido a problemas operativos como pega de cañones por un posible arenamiento.

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Típicos rangos de Desbalance Desbalance por Tipo de Reservorio Formación Líquido (Petróleo y agua)

Gas

Alta Permeabilidad (> 100 mD)

200 - 500 psi

1,000 – 2,000 psi

Baja Permeabilidad (< 100 mD)

1,000 - 2,000 psi

2,000 - 5,000 psi

Valores de campo definidos empiricamente

PELIGRO! El conocimiento de las propiedades de formación es requerido para prevenir el influjo de arena o daño de los elementos de la completación Rule of Thumb: 500 psi for oil, 1,000 psi for gas

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Qué es Tubing Conveyed Perforating (TCP)?

• Los cañones se colocan en la zona de interés por medio

de tubería. • La rigidez de la tubería permite ubicar los cañones en zonas cualquier desviación e incluso en pozos horizontales. • La resistencia mecánica de la sarta permite cañonear grandes intervalos o varios intervalos en una sola corrida.

Ventajas deTCP SE PUEDE • Cañonear cualquier longitud del intervalo • Cañonear cualquier número de intervalos • Cañonear todos los intervalos con desbalance • Controlar el pozo packer y tubulares • Correlacionar para determinar la profundidad correcta • Disminuir costos en largos intervalos de cañoneo • Cañonear cualquier desviación de pozo • Combinarse con ensambles de DST o de empaque de grava • Tener Mayor seguridad con manejo de explosivos • Orientar planos de perforación • Espaciar entre diferentes zonas

Desventajas deTCP

• Más tiempo y dinero por intervalos cortos. • Largas secciones en blanco entre dos secciones cargadas puede

resultar caro. • Explosivos de alta temperatura puede ser necesario para los pozos de alta temperatura o mayor tiempo de exposición. • Se Requiere equipo de perforación para bajar los cañones.

CAÑONEO T.C.P. Niple R/A

Pup Joint Martillo hidraúlico

Junta de Seguridad Válvula recirculación reversa

Empacadura Recuperable Marca radiactiva Dos Sensores de P / T @ 7600’ Niple de desbalance Cabeza de Disparo Mecánica Cañones 3-3/8” x 6 tpp

Efficiency….Data accuracy….Peopleoriented service

Cabeza de DisparoHidráulica

5/20/2011

32 © 2010 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.

Cañoneo con Sobrebalance Extremo

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Que se logra con el Cañoneo con Sobrebalance? • Propaga fracturas sobrepasando el daño.
Fluido inyectado por el tubing y dentro del anular bajo un packer de producción con una columna de nitrógeno a alta presión. • Abilita la limpieza de del túnel de perforación donde las técnicas de desbalance no son una opción. • Mejora la comunicación con fracturas naturales • Mejora tratamientos de ácido.

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Cañoneo asistido con Propelente

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StimGun™ - Cañoneo asistido con Propelente

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StimGun™

StimGun™ Demostración

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StimGun™ • Propelente StimGun™ hecho de Perclorato de Potasio y resina • Es un Oxidante seguro para el almacenaje y transporte. • Requiere contención para iniciar la apropiada secuencia de consumo (burn)
Una debil llama amarilla se produce cuando se inicia al aire libre. • El propelente se quema y crea ondas de gas a alta presion que producen microfracturas despues del túnel de perforación. • Estas ondas de gas a alta presión siguen el tren de detonación permaneciendo perpendiculares al pozo.
Este evento “Dinamico” excede la presión de fractura de la formación pero no aplasta o colapsa la formación.
Las ondas de gas rompen y alejan la zona compactada de la perforacion antes de que esta acarree los debris por el tunel de perforación


Provee conectividad entre el pozo y la zona virgen

• Fracturas son creadas pasando el daño formado durante el proceso de perforación del pozo lleva a tener menores daños.

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Camisa de StimGun™ • Consiste de 2 principales componentes
Cañón Estandar
Camisa de propelente • Es el unico producto que puede situarse directamente sobre el intervalo a cañonear. • Conforme las cargas penetran el cañon, el propelente es quemado. Multiples puntos de Ignición. • una rápida acumulación de gas CO2 de alta presión induce los fluidos del pozo dentro de los túneles de perforación. • La velocidad a la que se produce el evento impide el crecimiento vertical de las fracturas recién formadas

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Mecanismo General • El cañon y propelente son posicionados y disparados a través del intervalo. • Conforme el propelente se

quema produce una tensión por debajo de resistencia a la compresión de la roca.

Mecanismo General • A media que el propelente se continua quemando la Presion y Estres incrementa hasta exceder la resistencia de la roca • En este punto la fractura ocurre perpendicular al pozo.

Mecanismo General • La longitud de la fractura incrementa conforme continua la generación de gas despues de la fractura inicial • La zona compactada es removida

de la pared del túnel y junto con los restos (debris) de la perforación son barridos fuera de la formacion • Duración promedio de quemado 100 milisegundos

Formaciones Aplicables • Arenas- permeabilidades variadas


Prevención de propagación de fractura en agua subyacente.




Probado en arenas reservorio apretadas como pretratamiento de la fracturas hidraulicas.




Capacidad de ir más allá de túneles de perforación y zona invadida dentro de la zona virgen.

• Carbonatos - baja permeabilidad


Extremadamente largas fracturas se pueden alcanzar usando propelentes.




Mayor capacidad para establecer niveles de entrada para los tratamientos de ácido




Se utiliza principalmente como tratamiento de las fracturas hidráulicas.

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StimGun™ Aplicaciones • Pre-Frac – • Mejora el cañoneo con desbalance y sobrebalance. • Aumenta conectividad para altos caudales en pozos inyectores • Ayuda en operaciones de fracturamiento hidraulico. • Establece conectividad in pozos con alto daño de formación.

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StimGun™ Familia de Productos • StimGun™ • StimTube™ • Horizontal Stimulation Tool (HST™)

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StimTube™ Before

After

HST™ - Horizontal Stimulation Tool

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Consideraciones • EL pozo debe tener tuberia en buenas condiciones • Tubulares utilizados cuando porpelentes son usados con TCP • Significado de contencion usado para iniciar la secuencia de quemado. • Tipo de fluido en el pozo • Ubicación de tapones en el pozo en relación a la localización del intérvalo perforado. • Herramientas previamente ubicadas en el pozo bajo la zona de interés.

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PulsFrac™ • Pre-Job Usando softwares Probados






Optimiza resultados Reduccion de riesgos para tubulares y quipo de fondo Seleccionar tipo, tamañoy ubicación de herramienta para mejores resultados de fractura. Optimiza tipo y nivel de fluido Evitar excesiva carga y movimiento en el equipo.

• La calidad de los resultados calculados no es mejor que la calidad de la data proveida. • Nosotros no usamos este producto a menos que sea benficiso para el pozo y no dañe el equipo y tubulares.


Para asegurar esto; Data precisa del pozo y un buen modelaje es esencial.

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PulsFrac™ Simulación

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StimGun™ Reflecciones

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The Customer • Customer Problem Statement
“The wells haven’t performed as they should have.” • Explanation
This could very well be a perforation clean-up problem. Poorly cleaned up perforations can substantially decrease production.
How was the well perforated – was there proper underbalance for every interval?
Has a pressure build been done to estimate skin factor. (A positive skin factor indicates damage restricting flow. A moderate high skin would be around 4+.) • Application
Some BHI solutions may be: proper underbalance or StimGun/StimTube, PulsFrac™ modeling

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The Customer • Customer Problem Statement
“I did a pressure build up on a well, and my skin factor was really high.” • Explanation
A high skin factor can drastically effect production. The skin factor usually represents the amount of damage around the wellbore that is restricting communication to the rest of the reservoir.


How was the well perforated – was there proper underbalance for every interval?

• Application
Some BHI solutions may be: proper underbalance or StimGun/StimTube, and PulsFrac™ modeling

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Desbalance Dinámico

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Cañoneo con desbalance Dinámico • Técnica de cañoneo que provee perforaciones con daños cercanos a cero. • Proceso de dos Pasos: Fractura de la zona compactada / Surgencia • Utiliza la dinámica del evento de cañoneo para crear temporalmente una condicion de desbalance dinámica. • El diseño para un trabajo con desbalance dinámico requiere la remocion de los debris y la zona dañada sin afectar las propiedades intactas de la roca. • El diferencial de presión requerido para la limpieza debe :
No fallar la roca, pero debe ser suficiente para desalojar la zona dañada (mecanica)
Remover el material dañado/compactado y debris fuera del tunel de perforación (flujo)

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Paso 1: Falla o fractura de la zona compactada

Pressure

Idealized Underbalance Curve

Underbalance (Failure of Crushed Zone)

Time

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Wellbore Formation

Paso 2: Surgencia o desalojo

Pressure

Idealized Underbalance Curve

Wellbore Formation

Surge Flow Time

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Baker Hughes ofrece - DUO™ • Un Proceso de análisis para personalizar el perfil de desbalance y duración. • Dos etapas de limpieza:
Separar el daño de perforación de la inalterada matriz
Desalojar los debris del tunel • Logrado con Ingenieria pre-trabajo y diseño de BHA
Inter-Gun Pressure Valves (IGPV)
Cámaras de vacío
Verificación efectiva del trabajo con data de presión de alta velocidad.

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Applicaciones • Wireline, Slickline, Tractor, and Tubing Conveyed Perforating • Verticales, Desviados y Pozos horizontales • Intervalos Grandes y Cañoneo Orientado

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Beneficios • Maximizar el flujo en perforaciones de producción • Mejorar la Inyectividad • Reduccion de Daño de perforacion y debris • Previene arenamiento • Simplifica la preparacion del pozo eliminando la necesidad de grandes presiones de desbalance estático.

Beneficios de DUO™ • Modelaje de BHA para optimo desempeño • Diseños de programas personalizados para cada intervalo. • Verificacion del desempeño del cañoneo con data de Presión de alta velocidad.

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DUO Process

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Modelaje del Cañoneo

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Softwares • GEM – Gun Evaluation Modelling • WEM – Well Evaluation Modelling • Pulsfrac – Dynamic Response Simulator • Deployment Risk Management – Cerberus Modelling • Torque & Drag – TCP DP Conveyance Modelling

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GEM

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Well Evaluation Model (WEM) • Análisis Nodal • Evaluación de Cañoneo


Incluye desempeño del cañoneo a condiciones de pozo

• Aceptado por la Industros


Compañías de Servicios




Operadoras

• BHI establece acceso a través del servidor.

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Predator XP vs Predator - WEM

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Dinámica de Pozo • Servicios de Modelaje
Desbalance dinámico diseño-monitoreo
Transitorios de Presión
Cargas mecanicas

• PulsFrac Software
Modelaje basado en Física
Originalmente desarollado para completaciones asistidas con propelente StimGunTM
Probado usando sensores de Presión de alta velocidad.
Optimiza futuras carreras

• Usado inclusive con todos los servicios

de TCP


iPerf DUOSM optimización de cañoneo
iPerf SHOCKSM Manejor del riesgo operativo © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.

MUCHAS GRACIAS

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