2.1. Relación entre las presiones durante la perforación de un pozo Presión normal, anormal, subnormal, hidrostática, de poro poro y de sobrecarga La Presión Hidrostática es la presión ejercida por la columna de fuidos y es igual en todas las direcciones. Dado que el peso de una columna vertical de fuidos en un punto de la misma, es unción nicamente de su densidad y altura, puede concluirse que la presión hidrostática en un punto cualquiera de una columna de fuido, es la presión ejercida por el espesor vertical de dicha columna en unción de la densidad del fuido. La presión de poros, tambi!n conocida como presión de ormación, a la presión soportada por los fuidos con"nados dentro de los poros. #s la presión ejercida por la columna columna de fuidos fuidos presentes presentes en el sistema poroso en un punto cualquiera cualquiera de ella. ella. #n condiciones normales de compactación, la presión de poros es e$actamente igual a la presión hidrostática y por lo tanto su cuanti"cación es id!ntica %uan %uando do la pres presió ión n de poro poros s no es igua iguall a la pres presió ión n hidr hidros ostá táti tica ca,, se habl habla a de geopresiones, presiones anormales o ormaciones sobrepresuri&adas. sobrepresuri&adas. 'i e$ist e$isten en actor actores es e$ter e$ternos nos actua actuando ndo sobre sobre la column columna a de fuidos fuidos,, como como por ejemplo, compresión dierencial dierencial de la misma, la presión de fuidos será dierente a la presión hidráulica en una magnitud proporcional a la del eecto de perturbación ()costa, *++-. #l objetivo undamental del análisis de presiones de poros, es el de predecir el per"l de presiones a esperar en la trayectoria a seguir durante la peroración de una locali&ación dada, de tal orma de garanti&ar su peroración y completación óptima, mediante la plani"cación adecuada de las propiedades hidráulicas y reológicas a usar. La presión de sobrecarga, es el esuer&o vertical ejercido ejercido por el peso de la columna de sedimentos y sus fuidos saturantes. ambi!n se conoce como carga litostática o geostática. Las ormac ormacion iones es de presión normal generalmente poseen una presión de poro equi equiva vale lent nte e a la pres presió ión n hidr hidros ostá táti tica ca del del agua agua inte inters rsti tici cial al.. #n las las cuen cuenca cas s sedimentarias, el agua intersticial normalmente posee una densidad de ,+/0 1g2m0 34.56 lbm2galón americano7, lo que establece un gradiente de presión normal de +.896 lpc2pie 3+.6 1Pa2m7. La desviación signi"cativa con respecto a esta presión hidrostática normal se conoce como presión anormal. #n muchos muchos yacimiento yacimientos s productor productores es de hidrocarb hidrocarburos uros se observan observan geopresion geopresiones es anormales, por encima o por debajo del gradiente normal. 'i bien el origen de estas presiones no se conoce en orma e$haustiva, el desarrollo de la presión anormal se atribuye normalmente a los eectos de la compactación, la actividad diagen!tica, la densidad dierencial y la migración de los fuidos. La presión anormal implica el
desarrollo tanto de acciones :sicas como de acciones qu:micas en el interior de la ierra. Las presiones superiores o ineriores al gradiente normal pueden ser perjudiciales para el proceso de peroración. Las presiones subnormales, es decir aquellas aquellas presiones presiones que se encuentran encuentran por debajo debajo del gradiente gradiente normal, normal, pueden producir problemas de p!rdida de circulación en los po&os perorados con lodo de per peror orac ació ión n l:qu l:quid ido o. Las Las cond condic icio ione nes s de pres presió ión n subn subnor orma male les s se gene genera ran n recuentemente cuando la cota de super"cie de un po&o es mucho más elevada que la capa reática reática del subsuelo o el nivel del mar. mar. #sto se observa cuando se peroran po&os en serran:as o en &onas monta;osas, pero tambi!n puede ocurrir en regiones áridas donde es posible que la capa reática tenga más de 0+6 m 3,+++ pies7 de proundidad. Las presi presione ones s anorma anormalme lmente nte bajas bajas tambi! tambi!n n se observ observan an con recu recuenc encia ia en los yaci yacimi mient entos os agot agotad ados os.. 'e trat trata a de yaci yacimi mien ento tos s cuya cuya pres presió ión n orig origin inal al ha sido sido reduc educid ida a como como resul esulta tado do de la prod produc ucci ción ón o de p!rd p!rdid idas as.. #l enó enóme meno no de agotamiento no es inusual en los yacimientos maduros en los que se han producido volmenes signi"cativos de petróleo y gas sin la implementación de programas de inyección de agua o de mantenimiento de la presión. Por el contrario, las presiones anormalmente altas son caracter:sticas de la mayor:a de las regiones regiones producto productoras ras de petróleo petróleo.. Las sobrepre sobrepresione siones s anormales anormales siempre involucran una &ona particular que se sella o a:sla. La magnitud de la sobrepresión depend depende e de la estruc estructura tura,, el ambien ambiente te sedime sedimenta ntario rio y los proce procesos sos y tasa tasa de sedimentación.
2.2. Prueba de integridad de presión (PIP) ambi!n ambi!n llamada prueba de admisión, es una prueba que sirve para determinar la resistencia o la presión de racturamiento de la ormación abierta, que en general se eecta inmediatamente despu!s de perorar por debajo de una nueva &apata de la tuber:a de revestimiento. Durante la prueba, el po&o se cierra y se bombea fuido en su interior para incrementar la presión que e$perimenta la ormación. )lcan&ada cierta presión, el fuido ingresará o se perderá en la ormación, movi!ndose a trav!s de los trayectos permeables de la roca o bien creando un espacio mediante la racturación de la roca. Los resultados de la prueba de admisión determinan el valor má$imo de presión o de peso del lodo que puede aplicarse en el po&o durante las
operaciones de peroración. Para mantener un actor de seguridad peque;o que permit permita a la ejecuc ejecución ión de operac operacion iones es de contr control ol de po&o po&o segura seguras, s, la presi presión ón de oper operac ació ión n má$i má$ima ma suele suele ser ser leve leveme ment nte e ine ineri rior or al resu result ltad ado o de la prue prueba ba de admisión. La prueba de integridad de presión es un procedimiento operacional que se reali&a apro$imadamente entre die& (+- y cincuenta (6+- pies por debajo de la &apata del ltimo revestidor que ha sido colocado.
=ra"ca de integridad de presión.
*.*.. Procedimiento =eneral #l proc proced edim imie ient nto o oper operac acio iona nall que que se debe debe segu seguir ir para para real reali& i&ar ar la prue prueba ba de integridad de presión es el siguiente> > ?ajar la sarta de peroración con mecha hasta el tope del cuello fotador. *> @eali&ar una prueba volum!trica al revestidor para veri"car la resistencia al estallido del mismo o posibles ugas en las cone$iones. 0> Perorar el cuello fotador y el tapón de cemento hasta + pies por encima de la &apata. @epetir la prueba volum!trica.
8> Perorar el resto del cemento y la &apata del revestidor hasta apro$imadamente unos die& o veinte pies de ormación nueva. 6> %ircular hasta obtener retornos limpios y acondicionar el fuido de peroración. 9> Levantar la sarta de peroración hasta colocar la mecha a nivel de la &apata. /> %errar un impide reventón (ariete de tuber:a o anular-. 4> veri"car ugas en el po&o. 5> ?ombear el fuido lentamente al po&o (28 a 2* de barril-. Abservar la presión al terminar de bombear bombear el volumen seleccionado. seleccionado. 'e puede esperar que la presión presión se estabilice despu!s del bombeo (dos minutos apro$imadamente-. apro$imadamente-. +> %ontinuar bombeando y registrar la presión y el volumen bombeado acumulado hasta que se alcance el l:mite de la prueba (l:mite PBP-. #sto será cuando el po&o comi comien enc ce a tomar omar fuid fuido o, caus causa ando ndo una una desvi esviac ació ión n de la tend endenc encia de proporcionalidad proporcionalidad entre la presión y el volumen bombeado. > Parar el bombeo y esperar unos die& minutos hasta que la presión se estabilice.
*.*.* %alculo de la presión de ractura de la ormación. La ractura implica el rompimiento de un sólido, causado por el deterioro de la estructura interna que lo conorma y las uer&as de cohesión que actan dentro de !l, actores que dependen a su ve& de los esuer&os normales y de ci&alla.
'e de"ne presión de ractura como aquella presión a la cual una roca empie&a a perder cohesión entre sus granos y2o dentro de ellos (=on&ále&, *++*-. La presión de ractura se puede e$presar como> f C
0x E y F
s
Donde σx y σy son los esuer&os en las direcciones “x” y “y”; s es el esuer&o t!nsil #l gradiente de ractura es la variación de la presión de ractura por unidad de proundidad. 'e e$presa como> P F P FG = Z
Donde F es la presión de ractura y la proundidad . *.*.0. Bnterpretación de grá"cos de prueba de integridad de presión Durante la prueba de integridad de presión se obtienen grá"cos del comportamiento de la presión en unción de los barriles de fuido de peroración bombeados. #l conocimiento de estos valores de presión es de gran importancia para determinar la densidad má$ima del fuido de peroración requerida para perorar el pró$imo hoyo, y as: evitar problemas de p!rdida de circulación o arremetidas por usar un fuido de peroración de densidad inadecuada. in adecuada. ambi!n ambi!n es necesario conocer la presión de ractura para determinar la Gá$ima Presión )nular Permisible en la 'uper"cie (GP)P'-.La interpretación incorrecta de una una PBP PBP pued puede e llev llevar ar a trab trabaj ajos os inne innece cesa sari rios os de ceme cement ntac ació ión n secu secund ndar aria ia,, asen asenta tami mien ento tos s prem premat atur uros os de @eves evesti tido dore res, s, p!rd p!rdid ida a de circ circula ulaci ción ón u otro otros s prob proble lema mas s costo costoso sos s que que pudi pudiera eran n retra retrasa sarr el prog progre reso so de la per peror orac ació ión. n. Por ejemplo, si se obtiene un valor bajo de la PBP, puede interpretarse como un canal de cemento y el operador puede eectuar un trabajo de cementación secundaria para incrementar el l:mite de la PBP. Por el contrario si la PBP es interpretada como un bajo gradiente de ractura cuando es causada por un canal de cemento el operador puede usar un valor irreal como l:mite superior para la densidad del fuido de peroración. 'i la PBP es mal interpretada, es decir, muestra un valor más alto del l:mite PBP en lugar del valor correcto, el operador puede usar un valor irreal alto como gu:a para elaborar la densidad del fuido de peroración y esto puede generar problemas de p!rdida de circulación.
La orma orma del grá"co grá"co de la PBP y la presió presión n l:mite l:mite de la prueba son gobern gobernada adas s principalmente por los esuer&os locales en las paredes del hoyo. Las uer&as de la ormac ormación ión se rigen rigen princi principa palme lmente nte por los esuer& esuer&os os natura naturales les de compr compresi esión ón ejercidos por la sobrecarga. #l mismo procedimiento básico es usado en todas las prue prueba bas s de PBP> PBP> las las válv válvul ulas as impi impide de reven evento tone nes s son son cerr cerrad adas as y el fuid fuido o es lentamente bombeado al hoyo. ) cierta presión las bombas son paradas. La presión de cierre es monitoreada por un corto tiempo para chequear "ltraciones, luego es liberada la presión. Los datos son gra"cados e interpretados para determinar la integridad de a presión de la ormación. Las operaciones de peroración continan si la prueba es aceptable. #n la Higura se muestra un grá"co t:pico de prueba de integridad de presión.
#n el Punto ), hay una peque;a desviación de la l:nea recta producto del llenado del hoyo. Luego el tramo lineal del grá"co representa la compresión del fuido de peroración y la e$pansión elástica del hoyo> igual volumen bombeado causa un incremento constante en la presión.
Peque;as p!rdidas de "ltrado a la ormación pueden ocurrir durante este tiempo pero estas son normalment normalmente e peque;as peque;as y a una tasa relativam relativamente ente constante y por lo tanto no aecta la linealidad del grá"co.
#l punto de "ltración o l:mite PBP (?- es el punto donde los datos se desv:an de la l:nea recta y tienden a inclinarse hacia la derecha. #n este punto, ha ocurrido una ractura peque;a y estable en la ormación. %uando se abre la ractura el fuido se pierde en dos v:as> el fuido entra a la ractura y el "ltrado se pierde en las caras permeables de la ormación. #sta p!rdida de fuido lleva a menores incrementos en la pres presió ión n mien mientra tras s más más fuid fuido o es bomb bombea eado do lo cual cual llev lleva a a un camb cambio io en la pendiente del grá"co. La "gura muestra el incremento en la presión de la bomba constantemente entre los puntos ? y %. #ste incremento de presión indica un crecimiento estable de la ractura, lo cual es normal en la mayor:a de las PBP. #l incremento estable de la ractura ocurre debido a la presión y las p!rdidas de fuido a lo largo de las racturas crecientes. #n esencia la presión y el tipo de ractura permanecen cercanos a la presión m:nima de propagación de ractura a pesar de la presión creciente de las bombas en la super"cie.
Los grá"cos que se presentan a continuación son grá"cos teóricos de pruebas de integridad de presión (PBP-. #n ellos se ilustra una prueba incompleta, una prueba comple completa, ta, una prueba prueba enmascara enmascarada da y una prueba prueba donde e$ist e$iste e una trabaj trabajo o de cemento deectuoso alrededor de la &apata del revestidor. revestidor.
Prueba Incompleta
#n la Higura se observa que no se alcan&ó el l:mite de la prueba de integridad, a pesar de que la presión de prueba estuvo por encima de la presión de ractura estimada. De all: que no es posible estimar de esta prueba la presión de ractura real.
Prueba Completa #n la "gura se muestra una prueba totalmente completa. ) pesar de tener una reerencia de la presión de ractura estimada, podemos observar que la misma ue ligeramente superada en la prueba, hasta obtener la desviación de la tendencia de proporcionalidad.
Prueba nmascarada 'i durante la prueba, la curva aparece por debajo de la presión de ractura estimada, es recomendable parar la bomba por varios minutos, aumentar la tasa de bombeo y continuar la prueba hasta observar el pandeo de la curva nuevamente. 'i se observa un comportamiento similar a la Higura, se puede a"rmar que el pandeo inicial ue una alsa alarma.
!allas en la Cementación 'i despu!s de observar algunos minutos y repetir la prueba, el comportamiento es el observado en orma similar a la Higura IJ6 y además, no es posible alcan&ar el l:mite PBP estimado a pesar de que se aumente la tasa de fujo, podemos a"rmar que e$iste una alla en la cementación alrededor de la &apata.
