TECNICAS,HERRAMIENTAS E INNOVACIONES PARA EL CONTROL DE ARENA EN POZOS DE PETROLEO Y GAS

Transcripción

1 TECNICAS,HERRAMIENTAS E INNOVACIONES PARA EL CONTROL DE ARENA EN POZOS DE PETROLEO Y GAS

2 INTRODUCCION LA PRODUCCION DE ARENA DE FORMACION DENTRO DE UN POZO ES UNO DE LOS PROBLEMAS MAS VIEJOS DE LA INDUSTRIA DE PETROLEO Y GAS, AFECTANDO LA PRODUCTIVIDAD DE LOS POZOS Y LA DURACION DE LOS EQUIPOS. LO ANTERIOR ESTA ASOCIADO NORMALMENTE CON FORMACIONES JOVENES QUE TIENEN POCO O NADA DE CEMENTACION NATURAL, LO CUAL HACE QUE LOS GRANOS DE ARENA ESTEN SEPARADOS O SUELTOS.

3 COMO RESULTADO DE LO ANTERIOR, CUANDO LA PRESION DEL POZO(Pwf) ES MAS BAJA QUE LA DEL YACIMIENTO(Py), FUERZAS DE ARRASTRE SON APLICADAS A LAS ARENAS DE LA FORMACION COMO UNA CONSECUENCIA DE LA PRODUCCION DE FLUIDOS. Y, SI LAS FUERZAS DE RESTRICCION DE LA FORMACION SON EXCEDIDAS, LA ARENA SERA ARRASTRADA HASTA EL POZO Y LA MISMA TAPONARA EL POZO Y/O SERA PRODUCIDA.

4 LA ARENA PRODUCIDA, ESENCIALMENTE, NO TIENE VALOR ECONOMICO. POR EL CONTRARIO, NO SOLAMENTE PUEDE TAPONAR EL POZO PRODUCTOR, TAMBIEN EROSIONAR LOS EQUIPOS Y DAÑAR LAS VALVULAS DE SUPERFICIE. FIG. 1- MOVIMIENTO DE LOS GRANOS DE ARENA CAUSADO POR EL FLUJO DE FLUIDOS EL CONTROL DE ARENA ES COSTOSO Y ENVUELVE VARIAS TECNICAS QUE ANALIZAREMOS AQUI.

5 CAUSAS DE LA PRODUCCION DE ARENA CONSIDERANDO EL CONTROL DE ARENA, O CONTROL DE SÓLIDOS DE FORMACION, UNO TIENE QUE DIFERENCIAR ENTRE ARENA SÓLIDA Y PARTICULAS FINAS ( FINOS) QUE NO SON CONSIDERADOS USUALMENTE COMO UNA PARTE DE LA ESTRUCTURA MECANICA DE LA FORMACION. ALGUNOS FINOS SON PROBABLEMENTE PRODUCIDOS SIEMPRE CON LOS FLUIDOS DEL POZO, LO CUAL, DE HECHO, ES BENEFICIOSO. SI LOS FINOS SE MUEVEN LIBREMENTE A TRAVES DEL EMPAQUE CON GRAVA, ELLOS NO TAPONARAN ESTE.

6 CAUSAS DE LA PRODUCCION DE ARENA NUESTRO ESFUERZO DEBE CONCENTRARSE EN EL CONTROL DE LAS PARTES SOLIDAS DE LA FORMACION.

7 FLUJO DE FLUIDOS. EL MAYOR ESFUERZO QUE TIENDE A CAUSAR PRODUCCION DE ARENA USUALMENTE RESULTA DEL FLUJO DE FLUIDOS, EL CUAL ES PROPORCIONAL A LA CAIDA DE PRESION ENTRE EL POZO(Pwf) Y EL YACIMIENTO(Py). LA FUERZA DE ARRASTRE IMPARTIDA POR EL FLUJO DE FLUIDOS ESTA RELACIONADA CON EL PRODUCTO DE VELOCIDAD DE FLUIDO Y SU VISCOSIDAD.

8 FACTORES GEOLOGICOS Y GEOGRAFICOS. LA PRODUCCION DE ARENA HA SIDO EXPERIMENTADA EN CASI TODAS LAS AREAS EN EL MUNDO DONDE OCURRE PRODUCCION DE PETROLEO Y/O GAS DE YACIMIENTOS DE ARENISCAS. LA PRODUCCION DE ARENA ES MAS COMUN EN YACIMIENTOS DE ARENAS DE EDAD TERCIARIA. PORQUE ESTOS YACIMIENTOS SON GEOLOGICAMENTE JOVENES Y USUALMENTE ESTAN LOCALIZADOS A PROFUNDIDADES SOMERAS. TASA DE PRODUCCION. CUANDO LOS FLUIDOS SON PRODUCIDOS DE YACIMIENTOS DE ARENISCAS, ESFUERZOS SON IMPUESTOS SOBRE LOS GRANOS DE ARENA QUE TIENDEN A MOVERSE A LO LARGO DEL POZO CON LOS FLUIDOS PRODUCIDOS. ESTOS ESFUERZOS SON CAUSADOS POR DIFERENTES PRESIONES EN LA FORMACION, FUERZAS DE FRICCION DEL FLUIDO, Y EL PESO DE LOS ESTRATOS SUPERPUESTOS. CUANDO LA SUMA DE ESTOS ESFUERZOS EXCEDEN EL DE LA FORMACION LA ARENA SERA PRODUCIDA.

9 CONSOLIDACION NATURAL. OPUESTO A LAS FUERZAS DE LOS FLUIDOS SON LAS FUERZAS DE RESTRICCION QUE ACTUAN PARA MANTENER LOS GRANOS EN SITIO. ESTAS FUERZAS SE LEVANTAN DESDE LOS CUERPOS INTERGRANULARES(CONSOLIDACION NATURAL), FRICCION INTERGRANULAR, FUERZAS DE GRAVEDAD, Y FUERZAS CAPILARES. LA PRESION INTERNA DE LOS POROS ( PRESIÓN DEL YACIMIENTO) AYUDA A SOPORTAR EL PESO DE LOS ESTRATOS SUPERPUESTOS Y DE ESTA MANERA A PREVENIR LA PRODUCCION DE ARENA. EFECTOS TERMICOS.- EFECTOS TERMICOS PUDEN DESTRUIR LOS CUERPOS INTERGRANULARES E INFLUENCIAR EN LA PRODUCCION DE ARENA. LOS EFECTOS DE ALTAS TEMPERATURAS ASOCIADOS CON LA INYECCION DE VAPOR EN PROYECTOS DE RECUPERACION DE CRUDOS PESADOS HAN DEMOSTRADO QUE MUCHOS POZOS EXPERIMENTAN UNA ALTA PRODUCCION DE ARENA.

10 FLUJO MULTIFASICO. EN MUCHOS CASOS, LA PRODUCCION DE ARENA SE INCREMENTA SUSTANCIALMENTE CUANDO LOS POZOS COMIENZAN A PRODUCIR AGUA O GAS CON PETROLEO. ALGUNAS TEORIAS QUE PUEDEN EXPLICAR ESTE COMPORTAMIENTO LAS MENCIONAMOS A CONTINUACION: 1.- EL AGUA PRODUCIDA PUEDE DISOLVER PARTE DEL MATERIAL CEMENTANTE Y LA ARENA ES PRODUCIDA 2.- EL CAMBIO EN LA SATURACION DE AGUA REDUCE LA PRESION CAPILAR ( TENSIÓN INTERFACIAL) AL PUNTO QUE LOS GRANOS DE ARENA NO SE MANTENGAN JUNTOS POR ESAS FUERZAS, CAUSANDO EXCESIVA PRODUCCION DE ARENA. 3.- CUANDO UNA INTERFASE A TRAVES DE UN ESPACIO POROSO, SE CREA UN DISTURBIO DE PRESION. EL MOVIMIENTO DEL AGUA PUEDE TAMBIEN MOVILIZAR FINOS Y CAUSAR TAPONAMIENTO DE LOS POROS DE LA ESTRUCTURA.

11 CONSECUENCIAS DE LA PRODUCCION DE ARENA Varios problemas operacionales pueden presentarse si un pozo produce arena.todos estos problemas son sumamente costosos, pero el grado de severidad puede variar ampliamente. Probablemente los problemas menos severos son resueltos por remoción periódica de la arena de las facilidades de superficie como líneas de flujo, separaradores y múltiples de producción. Las consecuencias mas serias están relacionados con erosión de los equipos de superficie, daño a los revestidores y perdidas de productividad.

12 EQUIPOS DE SUPERFICIE REMOVER LA ARENA DE LOS EQUIPOS DE SUPERFICIE ES UNA PRACTICA COMUN EN REGIONES DONDE SE PRODUCE ARENA. PUEDEN EXISTIR PROBLEMAS PARA LA DISPOSICION DE LA ARENA, ESPECIALMENTE EN OPERACIONES COSTAFUERA. SI LA ENTRADA DE LA ARENA ES LLEVADA A ALTAS VELOCIDADES PUEDE SER SUFICIENTE PARA EROSIONAR LOS EQUIPOS DE SUPERFICIE, COMO VALVULAS Y REDUCTORES DE PRODUCCION, NECESITANDO PERIODICO REEMPLAZO DE ESTOS RENGLONES.

13 DAÑO A TUBULARES FALLAS EN LOS REVESTIDORES PUEDEN ACOMPAÑAR PRODUCCION DE ARENA DE FORMACION EN EL INTERVALO PRODUCTOR, SIGNIFICANDO LA PERDIDA DEL POZO LA PRODUCCION DE ARENA PUEDE CAUSAR DOBLEZ O TORCEDURA EN LOS CASING Fig. 2 doblez de revestidor causado por produccion de arena en un pozo costafuera de LOUISIANA

14 PERDIDA DE PRODUCTIVIDAD LA PRODUCTIVIDAD SE PIERDE CUANDO SE FORMAN PUENTES DE ARENA EN LA TUBERIA DE PRODUCCION. ESTA CONDICION DE ARENAMIENTO OCURRE CUANDO LA VELOCIDAD DEL FLUIDO ES INSUFICIENTE PARA SUSPENDER COMPLETAMENTE LA ARENA PRODUCIDA Y FLUIRLA A TRAVES DEL POZO. UN SIMPLE CALCULO CON LA ECUACION DE FLUJO DE DARCY INDICA QUE CON SOLAMENTE UNAS POCAS PULGADAS DE ARENA ES SUFICIENTE PARA REDUCIR LA TASA DE FLUJO SUBSTANCIALMENTE.

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16 EFECTOS DE LA PRODUCCION DE ARENA EN LA FORMACION UNA PREGUNTA QUE SIEMPRE HA GENERADO UN GRAN DEBATE ES, << QUE SUCEDE A LA FORMACION CUANDO LA ARENA ES PRODUCIDA?>>. ALGUNAS PERSONAS PIENSAN QUE SE FORMA UNA CAVIDAD OPUESTA A LAS PERFORACIONES. OTROS CREEN QUE LA ARENA, ES ESENCIALMENTE UN CUERPO INFINITO, EXPANDIENDOSE LIGERAMENTE CON UN INCREMENTO INFINITESIMAL EN POROSIDAD PARA PREVENIR LA FORMACION DE CAVIDADES. OTRA EXPLICACION ES QUE LOS ESTRATOS SUPERPUESTOS LLENARAN CUALQUIER REGION VACIA CREADA POR LA PRODUCCION DE ARENA.

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18 PODEMOS OBTENER DOS CONCLUSIONES IMPORTANTES DERIVADAS DE ALGUNOS ENSAYOS CON EL EQUIPO ANTERIOR: 1.- LOS ESFUERZOS CAUSADOS POR EL FLUJO DE FLUIDO PUEDE ORIGINAR PRODUCCION DE ARENA 2.- LAS CAVIDADES TIENDEN A FORMARSE FUERA DE LA PERFORACION CUANDO LA ARENA ES PRODUCIDA DE LA FORMACION CON ALGUN GRADO DE CONSOLIDACION NATURAL.

19 TECNICAS CONVENCIONALES DE CONTROL DE ARENA RETENCION MECANICA: REJILLAS O LINER RANURADOS. EMPAQUE CON GRAVA: ES EL MAS POPULAR DE LAS TECNICAS DE CONTROL DE ARENA Y HA SIDO USADO POR MUCHOS AÑOS EN LA INDUSTRIA DE PETROLEO Y GAS

20 OTRAS TECNICAS DE CONTROL DE ARENA

21 ALGUNAS TECNICAS DE CAÑONEO CON EXCELENTES RESULTADOS EN EL MAR DEL NORTE

22 ALGUNOS PROCESOS Y EQUIPOS FRACTURAMIENTO HIDRAULICO

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26 PRODUCTOS Y SERVICIOS La producción de arena y finos sólidos provenientes de las formaciones se encuentran entre los principales causantes de baja productividad de los pozos, además estas causan daños prematuros en los equipos de extracción y posibles perdidas del pozo, por esta razón, el uso de equipos especializados para el control de las arenas es un punto esencial a tomar en cuenta la hora de decidir lo que va a incluir en su completación. Servimeca, le ofrece una amplia gama de alternativas que se adaptan a las condiciones del yacimiento y a su presupuesto. Rejillas: Superflujo. Térmica. Preempacada. Preempacada Térmica Rejillas Premium Tubos: Ranurados. Perforados. Almacenamiento y Manejo de Inventarios

27 PRODUCTOS DE REJILLAS

28 Superflujo Beneficios: Aplicaciones: Perfiles precisos son soldados a cada punto de contacto entre el alambre envolvente y el alambre de soporte dándole una estructura sólida y fuerte a la rejilla, permitiéndole un mejor desenvolvimiento en su instalación y pesca. Los datos de torque, colapso y doblez de la rejilla, dependen del tubo base y/o la rosca. La continuidad de ranuras precisas y uniformes, proporcionan una mayor área abierta que reduce la velocidad de entrada y mejora la eficiencia hidráulica. Le permite controlar las arenas de los pozos verticales, horizontales y multilaterales, en condiciones normales y severas. Es fabricada en diferentes diámetros (desde 1 1/16 hasta 9 5/8 y longitudes hasta 40 pies. Disponibilidad de aleaciones especiales para condiciones de pozos especiales (13% Cr). Altos estándares de calidad le garantizan el producto que usted necesita.

29 Térmica Beneficios: Aplicaciones: La avanzada tecnología con que es soldado cada alambre envolvente al alambre de soporte, mantiene una estructura sólida con alta resistencia en los procesos de instalación y pesca. Altos controles de calidad en el proceso de manufactura que garantizan ranuras uniformes y precisas. Se fabrica en diferentes diámetros y hasta 40 pies de longitud con una amplia gama de materiales disponibles para su fabricación. Para las tuberías se utilizan; desde aceros al carbono con altos porcentajes de Cr. hasta aceros inoxidables, y para los alambres se utilizan; desde 316L a composiciones más altas en Cr. y altas en Níquel como Iconel 825. Posee un anillo de expansión que permite la flotación de la chaqueta sobre el tubo base, debido a los diferentes coeficientes de expansión del metal durante los ciclos de inyección de vapor a altas temperaturas del yacimiento. Este tipo de rejilla es de gran provecho en el control de arenas de los pozos verticales, horizontales y multilaterales, de inyección de vapor.

30 Preempacada Beneficios: Aplicaciones: La grava utilizada en el preempaque es sintética, permitiendo mayor permeabilidad y resistencia en condiciones severas. Esta grava es distribuida uniformemente a través de toda la rejilla con un sistema vibratorio que asegura un llenado consistente, compacto y flexible. Los alambres utilizados para la fabricación de la rejilla tienen tolerancias mínimas que garantizan ranuras mas uniformes y precisas. Estos alambres pueden ser desde 316L hasta composiciones más altas en Níquel como Iconel 825. La rejilla preempacada Servimeca, es una alternativa al tradicional método de empaque de grava. Este tipo de rejilla es de gran provecho en el control de arenas de los pozos verticales, horizontales y multilaterales, eliminando la necesidad de uso equipos especializados y mejorando así la eficiencia del pozo, como también ahorrando tiempo y dinero en la instalación. Es fabricadas con una mayor cantidad de alambres de soporte que a su vez son soldados a cada alambre envolvente, creando una estructura mucho mas fuerte y sólida para su uso en las condiciones más severas.

31 PREEMPACADA TERMICA Beneficios: Aplicaciones: La grava utilizada en el preempaque es sintética, y es distribuida uniformemente en toda la rejilla a través de un proceso vibratoria, eliminando procesos adicionales de cura del empaque y permitiendo mayor permeabilidad y resistencia. El alambre envolvente es triangular y soldado a cada alambre de soporte trapezoidal obteniendo una estructura mas redonda y sólida. Ranuras precisas y uniformes que le permiten un permanente control del área abierta. Una alternativa al tradicional método de empaque de grava, siendo de gran provecho en el control de arenas de los pozos verticales, horizontales y multilaterales, eliminando la necesidad de uso equipos especializados, ahorrando tiempo y dinero en la instalación. Es comúnmente utilizada en pozos que no requieran mas del 3.5% de área abierta. Para pozos térmicos y de inyección de vapor. Gran variedad de formas, tamaños y metalurgias en los alambres que le permiten adaptarse a las condiciones de su yacimiento.

32 PREMIUM Las Rejillas Premium son diseñadas para completaciones de pozos a hoyo abierto con o sin empaque con grava. El desarrollo y prueba de estas rejillas esta concentrado en la Robustez, la confiabilidad, la eficiencia del control de arena y la larga vida en los duros ambientes de producción. La rejillas Premium están disponibles para varios tamaños de poro y metalurgia logrando ajustarse a las necesidades especificas de cada aplicación.. La Rejilla Premium esta compuesta por: Un tubo base perforado un 10% de área de flujo para capitalizar en el área de alto flujo del material de Filtro-Malla. Una capa interior de drenaje para asegurar un balance uniforme entre el medio de filtración y el tubo base. Un cartucho de filtro laminado sinterizado para la retención de arena.. Un manto protector.

33 PREMIUM Aplicaciones: Beneficios: Empaque de grava a hueco abierto. Completaciones con la rejilla hueco abierto como Stand-alone. Otras aplicaciones en control de arena donde un método superflujo de retención de arena es deseado. Diseñado para varias condiciones de servicio. Segura y confiable. Larga vida en los duros ambientes de producción. Fácil y rápida instalación.

34 PRODUCTOS DE TUBERIAS

35 RANURADO Servimeca es la empresa con mayor capacidad de producción de tubería ranurada en el mundo, con más de 40 años satisfaciendo las necesidades de la industria petrolera nacional y ofreciéndoles una amplia gama de diseños bajo los más estrictos controles de calidad. Maquinas Ranuradoras multi-ejes especialmente diseñadas, son utilizadas en Servimeca para ranurar tubería con alta precisión y excepcional calidad, con capacidad para manipular tubería de producción y revestimiento que van desde 1.5 hasta 9 5/8 de diámetro y con una longitud de hasta 46. Dos tipos de ranuras son realizadas en Servimeca: La Ranura Recta: Corte paralelo que mantiene el mismo espesor a través de la pared del tubo, es el primer tipo de corte creado en tuberías y el comúnmente más utilizado, es el menos costoso y tiene mayor resistencia que la ranura cónica. La Ranura Cónica: Corte en ángulo de la pared del tubo, este tipo de ranura tiene un mecanismo auto filtrante de las arenas del pozo.

36 RANURADO Beneficios: De fácil pesca e instalación. Alta resistencia al colapso. Bajo costo y puede ser despachada en corto tiempo. Requiere poco mantenimiento. Usos: La tubería Ranurada es la manera más eficiente y eficaz de extraer petróleo pesado y extrapesado. Es comúnmente utilizada en pozos que no requieran mas del 3.5% de área abierta. Una buena opción para pozos de agua. La Tubería de Fibra de vidrio puede ser ranurada para ambientes muy corrosivos.

37 PERFORADO Beneficios: Aplicaciones: El tubo perforado le elimina la necesidad de herramientas y procesos adicionales de cañoneo. Amplia gama de tamaños y diseños de perforaciones bajo los más estrictos controles de calidad. Se puede usar como tubos lavadores. Excelente para insertar químicos en los procesos de estimulación de pozos. Ideal en formaciones de arenas consolidadas, dolomitas y carbonadas. El procesos de limpieza interna y externa que se le da al tubo después de perforado, le garantizan que no habrán residuos metálicas que puedan dañar alguna empacadura.