Diseño y Perforación de Pozos Petroleros: Geopresiones, Cementación y Barrenas

Objetivo de la Perforación

El objetivo de la perforación es construir un pozo que nos permita comunicar los fluidos del yacimiento hacia la superficie.

Pasos de Diseño de PEMEX

1. Selección y correlación de pozos.
2. Predicción de las geopresiones a partir de registros geofísicos (RG).
3. Determinar el diámetro y asentar las tuberías de revestimiento (TRs).
4. Trayectoria del pozo.
5. Realizar el diseño de fluidos y densidades.
6. Aplicar programa de cementación.
7. Aplicar la geometría al pozo.
8. Realizar diseño de sarta.
9. Desarrollar programa hidráulico.
10. Selección de equipo dependiendo de las cargas y esfuerzos.
11. Tiempo y costos.

Metodología VCDSE

Visualización, Conceptualización, Desarrollo, Seguimiento y Evaluación.

Geopresiones

Presión Hidrostática

Presión ejercida por la columna de fluido en función de la densidad del fluido y la longitud.

Presión de Poro

Presión que ejercen los fluidos en los poros. Estas pueden ser:

• Normales: Son iguales a la presión hidrostática (Ph).
• Anormales: La presión de los fluidos de formación es mayor a la Ph.
• Subnormales: La presión de los fluidos de la formación es menor a la Ph.

Presión de Sobrecarga

Peso de la columna de roca más los fluidos contenidos en el espacio poroso a una profundidad determinada.

Presión de Fractura

Es la presión necesaria para deformar la estructura de la roca.

Principio de Terzaghi

La presión de sobrecarga es igual a la suma del esfuerzo vertical más la presión de poro: P_p + σ = S.

Consideraciones de la Geopresión

• Evaluación antes, durante y después de cada etapa.
• Incluir gráficas e informes.
• Información sísmica.

Predicción de Geopresiones

Métodos:

• Eaton.
• Hottman & Johnson.
• Matthews & Kelly.
• Foster y Whalen.
• Profundidades equivalentes.

Cementación

Colocar cemento en el espacio anular que existe entre la TR y la formación para proveer adherencia y sello permanente.

Cementación Primaria

Consiste en colocar una mezcla de cemento y agua para bombearla al pozo a través de la TR. Su objetivo es proveer un sello efectivo, respaldo contra presiones, colapso, etc., y aislar zonas de baja y alta presión.

Cementación Forzada

Se aplica presión hidráulica para ingresar la lechada a través de perforaciones o canales para que la lechada endurezca y provea un sello. Su objetivo es corregir cementaciones primarias deficientes, zonas no productivas, etc.

Tapones de Cemento

Consiste en colocar cierto volumen de cemento en el agujero. Su objetivo es abandonar el pozo, controlar pérdidas de circulación, entre otros.

Barrenas

Es una herramienta de corte que permite triturar la formación mediante esfuerzo de rotación y compresión localizado en el extremo inferior de la sarta.

Principio Físico de las Barrenas

Mediante la incrustación de sus dientes en la formación y realizar el corte por medio de cizallamiento de forma radial.

Clasificación

• Tricónicas:
  • Dientes de acero.
  • Dientes de carburo de tungsteno.
• Corte fijo:
  • PDC (Cortadores de Diamante Policristalino).
  • Diamante.
  • Saca núcleos.

Barrena Tricónica

Tiene tres conos dentados que, cuando se les carga peso, giran para triturar la formación.

Excentricidad (Offset)

Desplazamiento que existe entre los ejes de los conos y el eje real de la barrena.