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ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA “MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” BOLIVIA

PERFIL DE TRABAJO DE GRADO

DISEÑO DE LA PERFORACIÓN AL RESERVORIO HUAMAMPAMPA PROFUNDO MEDIANTE LA TÉCNICA MPD APLICADO AL POZO MARGARITA-X1001 HPHT

LUIS GERARDO MÁRQUEZ CHAVARRIA

SANTA CRUZ DE LA SIERRA, 2019

ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA “MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” BOLIVIA

PERFIL DE TRABAJO DE GRADO

DISEÑO DE LA PERFORACIÓN AL RESERVORIO HUAMAMPAMPA PROFUNDO MEDIANTE LA TÉCNICA MPD APLICADO AL POZO MARGARITA-X1001 HPHT

LUIS GERARDO MÁRQUEZ CHAVARRIA

Trabajo de Grado, presentado como requisito parcial para optar al título de Licenciado en Ingeniería Petrolera.

TUTOR: ING. GERARDO MÁRQUEZ SIFUENTES

SANTA CRUZ DE LA SIERRA, 2019

ÍNDICE DE CONTENIDO 1.

ANTECEDENTES ........................................................................................1

2.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...........................................................3

2.1.

IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ............................................................3

2.2.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ..............................................................3

3.

OBJETIVOS .................................................................................................5

3.1.

OBJETIVO GENERAL ..................................................................................5

3.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................5

4.

JUSTIFICACIÓN ..........................................................................................5

4.1.

JUSTIFICACIÓN TÉCNICA ..........................................................................5

4.2.

JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA....................................................................5

4.3.

JUSTIFICACIÓN PERSONAL ......................................................................6

5.

ALCANCE ....................................................................................................6

5.1.

ALCANCE TEMÁTICO .................................................................................6

5.2.

ALCANCE TEMPORAL ................................................................................6

5.3.

ALCANCE GEOGRÁFICO ...........................................................................6

6.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ...................................................................8

7.

MARCO METODOLÓGICO ..........................................................................9

7.1.

TIPO DE INVESTIGACIÓN ..........................................................................9

7.2.

PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN ......................9

7.3.

FUENTES DE INFORMACIÓN.....................................................................9

8.

TEMARIO TENTATIVO ..............................................................................10

9.

CRONOGRAMA DE DESARROLLO ..........................................................11

10.

PRESUPUESTO ........................................................................................12 I

11.

FUENTES DE CONSULTA ........................................................................13

II

ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1: MATRIZ CAUSA - EFECTO......................................................................4 FIGURA 2: LOCALIZACIÓN BLOQUE CAIPIPENDI. ..................................................7

III

ÍNDICE DE TABLAS TABLA 1: FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA. ................................................................8 TABLA 2: CRONOGRAMA DE DESARROLLO. .......................................................11 TABLA 3: PRESUPUESTO. ......................................................................................12

IV

1.

ANTECEDENTES

Contexto Internacional La técnica de Perforación con Manejo de Presiones (MPD, por sus siglas en inglés) es un proceso de perforación usado para controlar el perfil de presiones anulares a través de todo el pozo. Los objetivos son conocer los límites de presión de fondo y manejar el perfil hidráulico de presiones anulares adecuadamente. Además, la intención del MPD es evitar el influjo continuo de fluidos de la formación hacia la superficie. (International Association of Drilling Contractors (IADC) - SPE, 2011) El grupo de métodos conocidos bajo el nombre actual de Perforación con Manejo de Presión (MPD) no son completamente nuevos. Como elementos individuales, muchos de ellos han existido por varias décadas. Por ejemplo, los dispositivos de control rotatorio (un elemento indispensable para las operaciones de MPD actuales) fueron descritos en el catálogo de la compañía Shaffer Tool Company en 1937 y la Densidad Equivalente de Circulación (ECD) fue utilizada efectivamente en prácticas de control de pozo desarrolladas en 1970. La tecnología presente combina y formaliza los nuevos métodos con aquellos históricamente utilizados para tratar con algunos de los problemas más comunes de perforación, como las surgencias y las pérdidas de circulación. (BAUTISTA, 2010) En 1970, una compañía petrolera de Nueva Orleans perforó un pozo costa afuera en Luisiana, permitiendo y controlando pequeños flujos de la formación, con el objetivo de incrementar la ROP y evitar la pérdida de fluido de retorno, lo que puede considerarse un ejemplo claro de la implementación temprana de la MPD en el Golfo de México. (BAUTISTA, 2010) La mayoría de los enfoques de la industria han sido encaminados a desarrollar métodos de MPD para aplicaciones en aguas profundas. Muchos de estos métodos son aplicables para todas las operaciones de perforación costa afuera y un número importante de aplicaciones recientes de Perforación con Presión de Fondo de Pozo Constante (CBHP) han sido empleados en instalaciones modificadas en el Mar del Norte y en la parte estadounidense del Golfo de México. Al mismo tiempo, se

1

implementó la Perforación con Capa de Lodo Presurizada en plataformas de perforación costa afuera en el Sureste de Asia. (BAUTISTA, 2010) Contexto Nacional En Bolivia, esta técnica MPD ya fue utilizada en los bloques de la compañía Petrobras, en los campos San Alberto y San Antonio, para perforar reservorios depletados con el sistema de inyección de nitrógeno (MPD Bifásico). En el bloque Caipipendi la exploración del Huamampampa profundo (H3) solo fue alcanzado en los proyectos Margarita (MGR-7) y Huacaya (HCY-X2). En el proyecto MGR-7 el ingreso al H3 fue normal, sin registrar pérdidas severas de circulación. Sin embargo, en el proyecto HCY-X2 este ingreso al H3 fue con pérdidas parciales de circulación (70-80 bph) imposibilitando continuar con el programa de perforación para terminar de atravesar H3. Este último evento no permitió conseguir los objetivos, forzando a parar la perforación del proyecto exploratorio HCY-X2 con la finalidad de no dañar el reservorio. La utilización de la perforación MPD con la técnica presión de fondo controlada, fue realizado por primera vez en el proyecto Boyuy (BUY-X2) en el tramo de producción 6”, que inicio oficialmente el 30 de octubre 2018 en 7485m hasta alcanzar la máxima profundidad de 7963m, debido a que se observaron continuas pérdidas de circulación antes y después de ingresar al reservorio H3, obligando a reducir la densidad del fluido de perforación y controlando los ingresos de gas, bajo la premisa de mantener la estabilidad del tramo perforado, ejerciendo controles de pérdidas de circulación y gasificaciones simultáneas, haciendo uso del sistema MPD en su sistema monofásico (con fluido de perforación). La producción en el bloque Caipipendi de los tradicionales Huamampampa H1 y H2 se encuentran en franca declinación. Con la finalidad de incrementar la producción y descubrir nuevos reservorios se plantea realizar proyectos de perforación exploratoria para descubrir H3 utilizando la técnica MPD con fluidos de perforación.

2

2.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

2.1. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA En los pozos profundos de investigación al reservorio Huamampampa Profundo (H3) HCY-X2 y BUY-X2, se evidenciaron pérdidas severas de circulación (1370 Bbl en HCY-X2 y 2240 Bbl en BUY-X2), ambos en la fase de 6”, esto se produjo por el elevado gradiente hidrostático del fluido de perforación, necesario para perforar la formación Los Monos compuesta por lutitas, limolitas e intervalos de areniscas presurizadas en la parte basal, además, particularmente en el pozo BUY-X2, se observó eventos combinados de pérdidas severas de circulación con fuertes ingresos de gas al pozo, debido a la zona de transición de Los Monos hacia el cuerpo principal de la formación Huamampampa; por lo tanto; estos dos eventos combinados dificultan o imposibilitan la perforación al reservorio H3. 2.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ¿De qué manera será posible perforar el reservorio Huamampampa profundo en el pozo MGR-X1001 reduciendo la densidad del fluido de perforación, minimizando los eventos de pérdidas de circulación y controlando las fuertes gasificaciones, con la premisa de evitar la inestabilidad del agujero?

3

Matriz Causa - Efecto

FIGURA 1: MATRIZ CAUSA - EFECTO.

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

4

3.

OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL Diseñar la perforación al reservorio Huamampampa profundo (H3) en el pozo Margarita-X1001 (HP/HT) empleando la técnica Manejo de Presión durante la Perforación (MPD) resguardando la integridad del pozo y del equipamiento. 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Analizar la prognosis geológica del tramo de producción Los Monos – Huamampampa (H3) del pozo BUY-X2. 2. Realizar el diseño del fluido de perforación monofásico y plan de contingencia para control de pérdidas de circulación en el tramo Huamampampa profundo. 3. Diseñar la perforación MPD para atravesar el tramo de producción Huamampampa profundo en el pozo MGR-X1001 HP/HT. 4. Evaluar técnica y económicamente el presente proyecto. 4.

JUSTIFICACIÓN

4.1. JUSTIFICACIÓN TÉCNICA El presente proyecto de grado plantea minimizar los problemas de pérdidas de circulación en la zona de interés para el proyecto de perforación de avanzada Margarita Profundo (MGR-X1001), optimizando la densidad del fluido de perforación, que nos permita garantizar la integridad del pozo (problemas combinados de pérdidas de circulación, gasificación e inestabilidad del agujero) mediante el uso de la técnica MPD manteniendo la presión de fondo constante, con la que se logrará disminuir tiempos no productivos de perforación y menor daño a la formación. 4.2. JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA Mediante la aplicación de la técnica MPD, tomando en cuenta las características y dificultades que representa un pozo HP/HT como lo fue BUY-X2, se buscará minimizar el costo operacional total en el pozo MGR-X1001, ahorrando días de taladro, costo de volumen de fluidos de perforación perdidos, tratando de minimizar el daño al reservorio y que al final de las operaciones el mismo sea comercialmente rentable. 5

4.3. JUSTIFICACIÓN PERSONAL El presente trabajo de grado, me permitirá la obtención del título de licenciatura en ingeniería petrolera y además en este trabajo expondré todos los conocimientos adquiridos en mi formación profesional dentro de esta casa de estudios superiores. 5.

ALCANCE

5.1. ALCANCE TEMÁTICO El presente trabajo de grado abarcará las siguientes temáticas: 

Perforación Petrolera I, II, III y IV.



Fluidos de Perforación.



Geología del Petróleo.



Formulación y Evaluación de proyectos.

5.2. ALCANCE TEMPORAL El desarrollo del presente trabajo de grado se desarrollará en el semestre II/2019 al semestre I/2020. 5.3. ALCANCE GEOGRÁFICO La elaboración del trabajo de grado se desarrollará en el Sub-Andino sur de Bolivia, bloque Caipipendi, que se encuentra ubicado en la zona sur del país y abarca los departamentos Chuquisaca y Tarija. País:

Bolivia

Departamento:

Tarija

Provincia:

O´Connor

Municipio:

Caraparí

Bloque:

Caipipendi

Campo:

Margarita

Pozo de correlación:

Boyuy (BUY-X2)

Pozo de aplicación:

Margarita Profundo (MGR-X1001) 6

Formación Objetivo:

Huamampampa Profundo (H3)

Fase:

Sección 6” FIGURA 2: LOCALIZACIÓN BLOQUE CAIPIPENDI.

BLOQUE CAIPIPENDI

FUENTE: AGENCIA NACIONAL DE HIDROCARBUROS – REPSOL YPF BOLIVIA

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6.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA TABLA 1: FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

ACCIONES

1. Analizar la prognosis geológica del tramo de producción Los Monos – Huamampampa profundo del pozo BUYX2.

FUNDAMENTOS

1.1. Comparar y estudiar el pozo de correlación BUYX2. 1.2. Registrar gradientes de Geología del Petróleo. presiones del pozo BUYIngeniería de X2. Perforación. 1.3. Determinar y graficar la ventana operativa de presiones.

2. Realizar el diseño del 2.1. Calcular la densidad del fluido de perforación fluido de perforación. monofásico y plan de 2.2. Describir la reología y contingencia para control relación Aceite/Agua (O/W) Fluidos de Perforación. de pérdidas de del fluido de perforación. circulación en el tramo 2.3. Especificar los aditivos y Huamampampa concentraciones de baches profundo. LCM.

3. Diseñar la perforación MPD para atravesar el tramo de producción Huamampampa profundo en el pozo MGR-X1001 HP/HT.

4. Evaluar técnica económicamente presente proyecto.

y el

3.1. Identificar Equipos MPD. 3.2. Describir la sarta de perforación y arreglo de fondo (BHA) para operaciones MPD. 3.3. Calcular la hidráulica de perforación (ECD). 3.4. Establecer procedimientos operativos para operaciones con MPD en el tramo de producción del pozo MGR-X1001. 4.1. Analizar los costos que tendrá implementar la técnica MPD. 4.2. Efectuar una comparativa en función a los costos, entre una perforación convencional y una perforación con MPD.

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

8

Ingeniería de Perforación.

Formulación y evaluación de proyectos.

7.

MARCO METODOLÓGICO

7.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN El tipo de investigación que se realizará en el presente trabajo de grado será de tipo: Descriptiva, en el cual se buscará especificar el uso de la técnica MPD aplicado a pozos profundos de investigación a la formación Huamampampa 3 (H3). Analítica, porque se buscará interpretar de forma analítica los cálculos realizados en el desarrollo del presente trabajo de grado. No Experimental, debido a que la técnica MPD para pozos profundos no es nueva y ya fue desarrollada en otros proyectos. 7.2. PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN La recolección de la información se realizará mediante consultas a ingenieros especializados en la técnica MPD, geólogos con experiencia en el análisis del reservorio Huamampampa profundo del sub andino sur de Bolivia, revistas y artículos publicados en la web. 7.3. FUENTES DE INFORMACIÓN Primaria: Consulta realizada a ingenieros con experiencia en perforación petrolera y en el uso de la técnica MPD para pozos profundos (HP/HT). Secundaria: Manuales y presentaciones sobre el uso de la técnica MPD, fichas técnicas sobre equipo MPD de superficie y además fuentes extraídas de páginas web como ser papers, libros, artículos y revistas.

9

8.

TEMARIO TENTATIVO

CAPITULO 1: GENERALIDADES 1.1. ANTECEDENTES 1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.3. OBJETIVOS 1.4. JUSTIFICACIÓN 1.5. ALCANCE 1.6. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 1.7. MARCO METODOLÓGICO CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO 2.1. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA DEL SUB ANDINO SUR 2.2. FLUIDOS DE PERFORACIÓN 2.3. PERFORACIÓN CON MANEJO DE PRESIONES (MPD) 2.4. BASES DE DISEÑO Y CONSIDERACIONES GENERALES CAPÍTULO 3: MARCO PRÁCTICO 3.1. GRADIENTES DE PRESIÓN DE PORO Y FRACTURA 3.2. CONSIDERACIONES DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN PARA MPD 3.3. CONSIDERACIONES DE LA SARTA DE PERFORACIÓN Y ARREGLO DE FONDO (BHA) 3.4. CÁLCULOS HIDRÁULICOS Y PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS PARA PERFORACIÓN CON SISTEMA MPD 3.5. EVALUACIÓN Y EXPOSICIÓN DE RESULTADOS CAPITULO 4: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 4.1. CONCLUSIONES 4.2. RECOMENDACIONES GLOSARIO BIBLIOGRAFÍA ANEXOS

10

9.

CRONOGRAMA DE DESARROLLO

El cronograma de actividades de este proyecto fue elaborado en función a los semestres II-2019 y I-2020 de la Escuela Militar de Ingeniería. TABLA 2: CRONOGRAMA DE DESARROLLO.

FUENTE: ELABORADO EN BASE AL CORNOGRAMA DE LA ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA.

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10. PRESUPUESTO

TABLA 3: PRESUPUESTO.

DESCRIPCION

PRECIO UNITARIO CANTIDAD (Bs)

Material de escritorio Paquete de hojas carta 30 Tinta negra 150 Tinta a colores 165 Anillados 20 Empastados 30 Impresora 1.250 Puntero láser 90 Disco duro portátil 4TB 900 Administrativos Matricula 2.255 Mensualidad 1.822 Derecho de tesis 4.800 Formularios 18 Fotografías 10 Otros Pasajes 20 TOTAL

TOTAL (Bs)

10 4 4 20 7 1 1 1

300 600 660 400 210 1.250 90 900

2 10 1 7 6

4.510 18.220 4.800 126 60

150

3.000 35.126

FUENTE: ELABORADO EN BASE A LA GUÍA DE REALIZACIÓN DE TRABAJO DE GRADO - EMI

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11. FUENTES DE CONSULTA BIBLIOGRAFÍA

Blade Energy Partners. (2015). Perforación con Manejo de Presiones (MPD). Neiva, Colombia. Ing. Eduardo Durán y Lic. Alfredo Kaintz, W. (2011). Sistema MPD. Sistema MPD o cómo mantener el pozo bajo control sin fracturar las formaciones durante la perforación, 1-5. BAUTISTA, B. M. (2010). MÉTODOS DE PERFORACIÓN CON MANEJO DE PRESIÓN EN EL ESPACIO ANULAR (MPD) . México, DF. International Association of Drilling Contractors (IADC) - SPE. (2011). Managed Pressure Drilling . United States of America. . Medley, G. M. (2008). Simplifying MPD-Lessons Learned. SPE/IADC Managed Pressure Drilling and Underbalance Operations Conference and Exibition., 1-8. Society of Petroleum Engineers. (2011). Managed Pressure Drilling . Richardson, Texas, USA .

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