Tema: Construcción de Pozos Geotérmicos

Transcripción

1 II Taller Regional sobre Geotérmia OPERACION Y OPTIMIZACIÓN DE CAMPOS GEOTÉRMICOS Tema: Construcción de Pozos Geotérmicos Nombre: Juan Polío Area: Ingenieria de Perforación Fecha: 05 de Septiembre de 2017

2 Temario 1. Ubicación de Pozos 2. Diseño y Terminación de Pozos 3. Equipo de Perforación y sus componentes 4. Fluidos de Perforación 5. Cementaciones 6. Perforación Direccional 7. Problemas durante la perforación

3 Aprovechamiento del Recurso Geotérmico

4 1. Ubicación de Pozos Estudios geocientíficos Geología: Geología estructural Mapeo geológico Geofísica: Campaña MT y TDEM Gravimetría Magnetometría Geoquímica -Muestreo de manifestaciones superficiales (aguas y gases) -Medición de gases difusos del suelo -Elaboración del modelo Geoquímico conceptual

5 2. Diseño y Terminación de Pozos Actividades del Diseño: Colectar, analizar, resumir y evaluar toda la información (Geofísica, geoquímica, geológica, etc.) Identificar los riesgos y problemas de perforación Definir el tipo de terminación requerida Diseñar la perforación del pozo (determinar profundidad, asentamiento de la tubería de revestimiento, tipos de tubería, definir requerimiento de cementaciones, seleccionar fluido de perforación, determinar sartas, seleccionar barrenas, definir tiempos, etc.) Definir los cabezales de pozos, válvulas requeridas Estimar tiempos y costos Elaborar documentos Plan de Pozo y Programa de Perforación Intervención de las áreas de Exploración, Reservorios, Producción, Geología, Perforación, etc.

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7 La construcción de un pozo geotérmico se efectúa de forma telescópica, en nuestro país se construyen en tres o cuatro etapas con diferentes diámetros de agujero y tubería de revestimiento. Los diseños típicos son los siguientes: Etapa Diametro de Agujero (pulg.) Diametro de Tuberia (pulg.) Profundidad (m) Función Obra Civil Estructural 1a. 2a. 3a. 4a /8 17 ½ 13 3/8 17 ½ 13 3/8 12 ¼ 9 5/8 12 ¼ 9 5/8 8 ½ 7 5/ Superficial Intermedia Anclaje / Producción Liner

8 Perfil pozo cuatro Etapas

9 0.0 m 150 m Tuberia 26 Agujero 32 Cemento G Tuberia 18 5/8 Agujero m Cemento G Tuberia 13 3/8 Agujero 17 1/ mt Tuberia ranurada 9 5/8 Cemento G Agujero 12 1/ mt RESERVORIO PERFIL ESQUEMATICO DE POZO GEOTERMICO

10 Arreglo de Cabezal

11 3. Equipo de perforación y sus componentes: a) Sistema de Rotación b) Sistema de elevación c) Sistema de circulación d) Sistema de potencia

12 a) Sistema de Rotación Cabeza de inyección (swivel) Kelly Mesa rotaria Sarta de perforación

13 Rotaria y Top Drive

14 Sarta de Perforación: 1. Tubería de perforación 2. Tubería de Perforación Heavy weight 3. Barras de peso 4. Estabilizadores 5. Barrena

15 b) Sistema de elevación El malacate Mástil y sub estructura Bloque de corona Bloque viajero - gancho Cable de perforación

16 Equipos de Izaje Malacate

17 c) Sistema de circulación Componentes Bombas de lodo Manguera rotaria Tanques de lodo Equipo de Separación de sólidos Temblorinas desarenadores desarcilladores Torre de enfriamiento

18 Circuito de Lodos

19 d) Sistema de Potencia Motores y generadores

20 Equipos de perforación

21 4. Fluidos de Perforación: Funciones: Traslada los recortes a superficie (limpieza y muestras para Geología) Enfría y lubrica la barrena y tubería de perforación Estabiliza las paredes del agujero perforado Mantiene en suspensión los recortes cuando se suspende la perforación (bombeo) Transmite potencia hidráulica a la barrena Enfriar el pozo luego de un reventón

22 5. Cementaciones Después de finalizar la perforación de cada etapa del pozo se corre una nueva sección de tubería de revestimiento, la cual es cementada en toda su longitud. La cementación de la tubería de revestimiento es uno de los puntos críticos durante la perforación debido a: Tiene que proporcionar la protección adecuada a la tubería ya que esta sometido a la expansión térmica (mala calidad de cementación puede provocar fallas) No debe de existir bolsas de agua entre el espacio anular (existente de entre tubos) ya que puede provocar un colapso debido a la expansión del agua atrapada la cual no tiene hacia donde salir El cemento debe bloquear cualquier infiltración de fluido de formación por el espacio anular

23 Las cementaciones se pueden clasificar en: La cementación de pérdidas de circulación consiste en: sellar grietas o cavernas naturales que se encuentran en formación durante la perforación y que no permiten la circulación de fluidos en superficie Cementación de tuberías de revestimiento. Consiste en la inyección de cemento en el espacio anular entre agujero y tubería y/o entre tuberías, el objetivo es dejar fija la tubería en el pozo y aislarla de zonas de formación no adecuadas.

24 Para la cementación de las tuberías en los pozos geotérmicos se pueden utilizar los métodos siguientes: Cementación por desplazamiento de tapones Cementación por Stab-in Cementación por etapas La mezcla de la lechada consiste en: Cemento clase H o G Harina de Sílice Retardador de fraguado para alta temperatura Reductores de fricción o dispersantes Reductor de filtrado Antiespumante Otros aditivos

25 Programa de cementación PROGRAMA DE CEMENTACION Fecha TUBERIA 18"5/8 27/07/04 Hoja POZO: TR 18A 1 PERFIL POZO DATOS TECNICOS 18"5/8 Agujero: 23" Tuberia: 24"1/2 Zapata [m] 60 Agujero : 23" Fondo pozo [m] 617 Zapata [m] 615 Tuberia: 18"5/8 Collar [m] 573 ø 23" Capacidad interna.[l/ 158 Capacidad espacio anular 24"1/2 18"5/8 [l/m] " 18"5/8 [l/m] 92 Zapata m. Densidad fluido de desplaciame[kg/l] 1 Densida lechada [kg/l] 1.9 Tipo de fluido en pozo: Fango Densidad fluido en pozo 1.09 Asorbimiento: assente Volumes geometricos Espacio anular agujero - tuberia 23" 18"5/ [mc] Espacio anular entre tuberias 24"1/2 18"5/8 6.2 [mc] Interno tuberia : (collar y zapata) 18"5/8 6.6 [mc] Volumen total teorico : 63.9 [mc] ø 23" 40% Volume exceso 23" 18"5/ [mc] volume lechada por bombear 84.4 [mc] 5.2 [mc] Collar m. 573 Zapata m. 615 F.P. m. 617

26 DISEÑO Y CALCULOS PARA CEMENTACION DE CASING Tabla No. 1 Datos generales del pozo DESCRIPCIÓN ESPECIFICACIONES Profundidad perforada 1, m Diametro agujero abierto 12 ¼ Profundidad zapata tubería de 13 3 / m Profundidad zapata tubería de 9 5 / 8 1, m Profundidad collar flotador de 9 5 / 8 1, Profundidad anclaje Liner de 13 3 / 8 x 9 5 / Condiciones de la circulación Parcial de m 3 /hr Tabla No. 2 Calculo requerimiento volumen de lechada DESCRIPCION m 3 VOLUMEN bbl Zapata 13 3 / m. Agujero 12 ¼ Zapata 9 5 / 8 1,327 m. TR 9 5 / 8 Fondo perforado 1,330 m. Vol. anular agujero descubierto ( m) Exceso 15 % de lechada en agujero descubierto Volumen entre casing de 13 3 / 8 y 9 5 / Vol. interior de dos tubos de 9 5 / 8 sobre zapata Vol. sobre Liner Hanger de 13 3 / 8 x 9 5 / VOLUMEN TOTAL

27 Equipos de Cementación

28 6. Perforación direccional La principal razón para la perforación direccional es la ambiental. Lo cual permite alcanzar los objetivos de perforación a pesar de las dificultades del terreno como montañas, valles, quebradas, etc. Además Mayor contacto entre el reservorio y tubería ranurada Se interceptan fallas verticales Se direccionan varios pozos desde una misma plataforma Reducción de costos en obras civiles Reducción del impacto ambiental

29 Ahora la mayoría de los pozos Geotérmicos se construyen de forma direccional, lo cual requiere de equipos y servicios especializados. Motores de Fondo MWD Otras herramientas y dispositivos direccionales

30 Plataforma con cuatro contrapozos

31 Vistas de plataformas

32 7. Problemas durante la perforación pozos Perdidas de Circulación Parcial o total (LCM o tapón de cemento) Atrapamiento de sarta Altas vibraciones en la sarta durante la perforación de lavas en fase superficial Formaciones inestables o arcillas hinchables (disminución del diámetro) Rotura de tubería de perforación. Pesca Perdida de avance en formaciones duras Cavidades provocadas por la circulación en formaciones suaves Dificultad para mantener la dirección y rumbo Uso prolongado de barrenas triconicas y la posibilidad de perder uno o más conos Formación de ojos de llaves

33 Problemas para obtener retorno de cemento durante la cementación de la tubería de revestimiento Derrumbes de las paredes del Pozo Reducción del diámetro del agujero Mala calidad de productos químicos y férricos Alto costo en herramientas y equipos especiales Presencia de zonas de alta presión (Fuerte arremetida del pozo) Deficiencia en el suministro de repuestos y servicios

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36 Expectativas Aplicación del Dewatering Utilización de barrenas PDC Equipos de monitoreo y control de parámetros Equipos de perforación automatizado Equipo navegable nueva generación

37 Gracias por su Atención (503)