Limpieza, desarrollo y estimulación de pozos de producción de agua

Transcripción

1 Limpieza, desarrollo y estimulación de pozos de producción de agua

2 Objetivos Lograr de la captación el máximo rendimiento posible, es decir, la mayor capacidad específica (Q/s) Desarrollo preliminar y primario en la etapa constructiva y de acabado Desarrollo secundario durante la etapa productiva del pozo Finalidades según el medio acuífero MEDIO NO CONSOLIDADO O POCO CONSOLIDADO Eliminar restos de lodo y detritus de la perforación Destaponar los tramos productores Eliminar finos en un entorno suficientemente grande alrededor de la rejilla creando un prefiltro natural Estabilizar naturalmente las formaciones granulares MEDIO CONSOLIDADO Ensanchar y limpiar las fisuras productivas Crear artificialmente nuevas fisuras productivas DESARROLLO SECUNDARIO Regeneración de pozos con rejilla incrustada u obturada

3 Desarrollo o limpieza preliminar Aplicación preferente en pozos construidos a rotación o percusión con lodos y en los que además se instala prefiltro Limpieza preliminar (todo tipo de pozos) Valvuleo cuchara normal o especial (de pistón) Inyección de agua (Circulación directa o inversa) Bombeo con aire comprimido Lavado a contracorriente (pozos con prefiltro) Chorro horizontal de agua a alta velocidad (jetting tool) Inyección de agua a presión mediante varillaje y obturador a profundidad variable en la rejilla (single flonged swab shawing) Inyecciones de agua a presión concentrada en un tramo de rejilla delimitado con dos obturadores, sin bypass (double flanged swab without bypass) o con bypass (double flanged swab with bypass) Pistoneo (todo tipo de pozos) Pistoneo sin válvula Pistoneo con válvula de limpieza (line swabbing) Doble pistón (uno fijo y otro móvil) y bombeo simultáneo con aire comprimido Pistoneo y bombeo simultáneo con aire comprimido (air piston plunge) Pistoneo y bombeo por aspiración simultáneo Limpieza hidráulica combinada con tratamiento químico (todo tipo de pozos) Sistemas de lavado a contracorriente o pistoneo con la inyección alterna de soluciones dispersantes de arcillas (polifosfatos, ácidos, bactericidas,..)

4 Desarrollo primario en medios no consolidados o poco consolidados Métodos unidireccionales. Acuífero pozo Autodesarrollo (Bombeo en recuperación) Bombeo intermitente Sobrebombeo (overpumping) CO 2 sólido (hielo seco) Bombeo con aire comprimido (air lift) Métodos bidireccionales Dispersos - Descargas de aire comprimido y bombeo alternativo Métodos a pozo abierto Métodos a pozo cerrado Bombeo air lift Bombeo con air lift alternado con presurización de la cámara de aireación Bombeo convencional - Pistoneo, especialmente fuera de rejilla y sin doble pistón Concentrados - Descargas de aire comprimido y bombeo alternativo Métodos a pozo abierto con doble obturador Sobrepresión a través de la tubería del aire Sobrepresión a través de la tubería del agua Métodos a pozo cerrado Dispositivos especiales al método español - Pistoneo, especialmente en rejilla y con doble pistón - Chorro horizontal de agua Chorro de alta velocidad (jetting tool) Idem con bombeo simultáneo Con bomba convencional Con air lift (con obturador o con doble obturador)

5 Pistoneo Se trata de provocar un flujo de doble entrada de agua que limpie la formación en el entorno de la captación. Se utiliza en acuíferos de materiales sueltos y para acondicionar sin filtro de gravas favoreciendo su asentamiento. Se comienza con un movimiento suave que se incrementa cuando no se produce descenso de grava y el agua comienza a aclararse. Agentes dispersantes El objetivo que se pretende es eliminar de la. formación acuífera los elementos arcillosos de la misma. Provocan además una disociación de los óxidos de Fe y Mn. Es especialmente interesante en lodo. la eliminación del "Cake" en sondeos perforados con Los más utilizados son los polifosfatos, y dentro de estos el Hexametafosfato sódico y el Tripolifosfato sódico. Su modo de empleo es el siguiente: Se prepara una disolución al 2% del producto y se introduce en el sondeo. A las 24 horas se realiza una limpieza de la captación

6 Nieve carbónica Es un sistema barato, aunque no muy usual; se basa en el efecto de sublimación del hielo seco (C0 2 ), por paso de sólido a gas. Al contacto con el agua a una cierta profundidad (41 metros óptima), el hielo seco provoca una reacción muy enérgica, generándose un gran volumen de gas, que da lugar a un efecto de succión en el sondeo. Normalmente se introduce 1 Kg. por m 3 de agua. Aire comprimido Se aplica con mayor frecuencia a materiales no consolidados. Se necesita un compresor, con una presión mínima de 73 Kg/m así como una tubería de descarga. La forma más común es la denominada 'a pozo abierto" en la que primero se inyecta aire por debajo de la tubería auxiliar (a la formación) y después se pasa a inyectar dentro de la tubería, con lo que se produce un efecto de succión.

7 Esquemas para bombeo con aire comprimido Aire Altura columna de agua emulsionada Aire + agua Sumergencia h γ Aire Aire + agua Nivel estático Nivel dinámico γ γ γ h = γ h γ = peso específico agua γ = peso específico emulsión γ H p = γ h p = γ h Si h > H + h, fluye la emulsión aire + agua por la tubería de descarga Tubo del aire exterior Tubo del aire interior

8 Sistemas de desarrollo de pozos con bombeo air-lift. Métodos bidireccionales Válvula Válvula de descompresión Válvula 3 vías Aire Agua + aire Agua + aire Descargas por encima del NE Aire Tubo del agua Tubo del agua Tubo del aire Tubo del aire Difusor Rejilla Método del pozo abierto Método del pozo cerrado

9 Desarrollo preliminar Agua + dispersantes de arcillas (polifosfatos) Lodo + arena + agua Tubería fija de alimentación de prefiltro Aire Tubos roscados superiores para poder desplazar el dispositivo a lo largo de la rejilla Objetivos Eliminar o desagregar el lodo y el cake Limpiar el prefiltro Destaponar formaciones productoras Tubo del aire Tubo del agua Dispositivo Air - lift Pistón Emulsor Aire-fluido Inyección de agua y dispersantes con circulación directa con ayuda de pistón y bombeo air-lift single flanged swab shawing con air-lift En pozos construidos con el uso de lodos de perforación y con instalación de prefiltro

10 Desarrollo en medios no consolidados Métodos unidireccionales Acuífero Pozo Métodos bidireccionales Acuífero Pozo Se forman puentes. El material de granulometría gruesa bloquea la eliminación de los finos La inversión periódica del sentido del flujo esponja el material granular, destruyendo puentes y favoreciendo la posterior eliminación de finos hacia el pozo La limpieza de un filtro siempre se realiza mejor por las dos caras

11 Desarrollo y estimulación de pozos en medios consolidados Objetivos Aumentar la sección de entrada creando nuevas fisuras o ensanchando las ya existentes Lograr mejores capacidades específicas En acuíferos costeros con drenaje al mar, reducción de descensos como lucha contra la salinización Regenerar pozos que se han incrustado A) HIDRÁULICOS Bombeo escalonado, intermitente Sobrebombeo Bombeo air lift CO 2 sólido B) MECÁNICO HIDRÁULICOS Pistoneo Fracturación hidráulica Fracturación con explosivos (en pozo cerrado o en pozo abierto) B) QUIMICOS. En rocas atacables por los ácidos Calizas y dolomías HCl Areniscas silíceas NH 2 HSO 3 C) MIXTOS Combinación de los anteriores

12 Procedimientos mecánicos Fracturación hidráulica Explosivos Objetivos Crear nuevas fisuras radialmente al pozo Conectar el pozo con fisuras productoras

13 Objetivos Fracturación mecánica con explosivos Aumentar el diámetro físico del pozo Crear nuevas fracturas radialmente Aumentar el radio efectivo del pozo Factores a tener en cuenta Aplicabilidad y garantías de éxito del método Tipo de explosivo a utilizar Situación adecuada de las cargas Kgs. de explosivo a utilizar Medidas de seguridad tanto en la colocación como en la voladura Limpieza del relleno producido después de la explosión Bombeo de limpieza Algunos datos Volumen de la zona fracturada = 2000 a 6000 veces el volumen del petardo Ejemplo: 75 kg de goma pura, de densidad 1,5 Volumen petardo = 75 / 1,5 = 50 l. Volumen zona fracturada = m 3 Radio de la zona fracturada = 2,8 4,1 m Radio de fracturación posible = 1,5 R

14 Desarrollo o estimulación con ácido Aspectos hidrológicos Decisión de la conveniencia o no de desarrollar el pozo, en función de: - - rendimiento del pozo - valoración de las pérdidas de carga Aspectos técnicos Naturaleza química de la roca y tipo de permeabilidad que presenta la formación acuífera Tramos contribuyentes Capacidad específica Acabado del pozo Aspectos económicos Hasta 300 metros, una acidificación representa un costo del 10 al 20% del precio del pozo No se trata tan sólo de desarrollar pozos de muy baja capacidad específica (los más difíciles) sino también pozos de capacidad media y alta

15 Aditivos Inhibidor de corrosión Proteger rejilla, entubación y maquinaria utilizada Fosfatos, polifosfatos, tiofenoles, poliaminas Dosis: 0.6% del HCl Retardador del ataque Retraso de la reacción para permitir la máxima penetración del ácido CaCl 2 Dosis: 0.1% del HCl Antiespumante Evitar la formación de espumas en la mezcla de los restantes aditivos y en el interior del pozo cuando se desprende CO 2 Alcohol amílico Dosis: 0-02% del HCl Estabilizador Complejar las sales de hierro procedentes de la disolución ácida, evitando su precipitación en medios ya cercanos a la neutralziación Acido cítrico Dosis: 1% del HCl

16 Acidificación por vertido gravitacional Agua Ácido Piezómetro Ácido Brida Agua Tapa Tubería de seguridad Cemento Nm Cemento Nm Ni Ni Pozo abierto En acuíferos libres con nivel profundo Pozo cerrado En acuíferos libres o confinados

17 Acidificación mediante inyección con bomba Tubería de seguridad Agua Ácido o agua Ácido Tubería de seguridad Agua Cemento Ni Ni Obturadores Inyección con bomba y moderada presión en cabeza Sin obturadores En acuíferos libres y confinados Inyección con bomba y moderada presión en cabeza Con obturadores En acuíferos confinados

18 Reacciones de la acidificación Acción del ácido clorhídrico 2HCl + CaCO 3 CaCl 2 + H 2 O + CO 2 1 m 3 de HCl al 15% disuelve 221 kg de CaCO 3, dando lugar a 245 kg de CaCl 2, 40 l de H20 y 49.5 m 3 de CO 2. 4 HCl + Mg,Ca (CO 3 ) 2 CaCl 2 + MgCl 2 + 2H 2 O + 2CO 2 1 m 3 de HCl al 15% disuelve 203 kg de Mg,Ca (CO 3 ) 2, dando lugar a 122 kg de CaCl 2, 105 kg de MgCl 2, 37.7 l de H 2 0 y 50 m 3 de CO 2. Acción del ácido sulfámico 2 NH 2 SO 3 + CaCO 3 + H 2 O Ca(NH 2 SO 3 ) + CO 2 + 2H 2 O

19 INSTALACION DE LA TUBERIA DE INYECCION DE ACIDO

20 INYECCION DE ACIDO

21 DESPLAZAMIENTO DEL ACIDO POR DESCARGA DE AGUA

22 DETALLE DE LA POSICION DE LAS VALVULAS