Universidad de Aquino Bolivia

UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA EN GAS Y PETROLEO

PROPUESTA DE DISEÑO DE LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO PARA MINIMIZAR LA CARGA MÁXIMA DE ASENTAMIENTO DEL POZO (ITG-X3) DEL CAMPO ITAGUAZURENDA

PROYECTO DE GRADO

Previo a la Obtención del Título de:

LICENCIATURA EN INGENIERIA EN GAS Y PETROLEO

POSTULANTE: Michael David Ajno Soria DOCENTE REVISOR: Ing. Norma Zulema Rodriguez Aramayo

ORURO –  BOLIVIA  BOLIVIA 2015

AGRADECIMIENTO A Dios todo poderoso por haber brindado la oportunidad de seguir realizando mis sueños. Agradezco a la Universidad de Aquino Bolivia y en especial a la Facultad de Ciencias y Tecnología, por haberme abierto sus puertas durante estos años y  brindarme la oportunidad para desarrollarme como  profesional y prepararme para pa ra enfrentar nuevos retos. Al Ing. Norma Zulema Rodriguez Aramayo y al Ing. Edwin Mancilla Gomez, por ser excelentes docentes y personas, quienes brindaron su conocimiento y dedicación en beneficio de este proyecto.

DEDICATORIA A mis padres Alejandro y Maribel, porque siempre se preocuparon por formarme como un hombre de  bien, dejando grabado en mi mente sus consejos, ejemplos y la muestra de su gran amor hacia mi  persona. A mis hermanos Mabel y Jeanette que siempre han estado conmigo en los buenos y malos momentos,  por haberme brindado su cariño durante toda mi trayectoria de mis estudios. A todos mis familiares, quienes han contribuido incondicionalmente en mi formación como ser humano.

RESUMEN

La propuesta del diseño de la tubería de revestimiento para minimizar la carga máxima de asentamiento del pozo (ITG-X3) del campo Itaguazurenda, se basa en la aplicación de un nuevo método de diseño de tuberías de revestimiento el cual se utilizó en el pozo ESPOL-XD6, con la finalidad de reducir el costo de la tubería de revestimiento. Este se llama método de Ensayo y Error, para utilizar este método primero debemos encontrar las profundidades de asentamiento por el cual debemos contar con los datos como la presión de formación, presión hidrostática, presión de fractura y presión del gas. Después de haber encontrado las profundidades de asentamiento, realizamos la corrección por pega diferencial, para ver si las profundidades de asentamiento son óptimas para realizar el diseño de la tubería de revestimiento, al finalizar la corrección  por pega diferencial se procede a la selección de diámetros de la cañería de revestimiento. Ya con todos los pasos realizados anteriormente, procedemos a aplicar el método de Ensayo y Error, este método también es conocido como prueba y error, consiste en  probar una alternativa y verificar si funciona. Si es así se tiene una solución, en caso contrario si resulta erróneo se intenta una alternativa diferente.

ÍNDICE CAPITULO I

Pág.

1.1 INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 2 1.2 ANTECEDENTES. ..................................................................................................... 3 1.2.1 ANTECEDENTES DE APLICACIÓN A NIVEL LATINOAMERICANO ....... 5 1.2.1.1 INFORMACIÓN GENERAL DEL POZO ESPOL-XD6 .............................. 5 1.2.1.2 DISEÑO DE REVESTIMIENTO DEL POZO ESPOL X6-D ....................... 6 1.2.2 ANTECEDENTES DEL POZO EXPLORATORIO ITAGUAZURENDA-X3 (ITG-X3) ........................................................................................................................ 7 1.2.3 PERFORACIÓN DEL POZO ITG-X3 ................................................................. 7 1.3 PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA....................................................................... 9 1.3.1 IDENTIFICACION DEL PROBLEMA ............................................................... 9 1.3.2 FORMULACION DEL PROBLEMA ................................................................ 10 1.4 OBJETIVOS .............................................................................................................. 11 1.4.1 OBJETIVO GENERAL ...................................................................................... 11 1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 11 1.5 JUSTIFICACIÓN ...................................................................................................... 13 1.6 ALCANCES Y LIMITES .......................................................................................... 14 CAPITULO II 2.1 DEFINICIÓN Y FUNCIONES DE LAS CAÑERÍAS DE REVESTIMIENTO ...... 18 2.2 CLASIFICACIÓN DE LAS TUBERIAS.................................................................. 18 2.3 ASPECTOS DE MATERIALES Y CONEXIONES DE LOS TUBULARES ......... 23 2.3.6.1 LOS SELLOS. .............................................................................................. 27 2.3.6.2 EL REBORDE. ............................................................................................. 27 2.3.6.3. LAS ROSCAS. ............................................................................................ 28 i

2.4 LAS JUNTAS APROBADAS POR PDVSA ............................................................ 30 2.5 FACTORES DETERMINANTES DEL ASENTAMIENTO DE LAS CAÑERÍAS REVESTIDORAS ........................................................................................................... 34 2.6 CONSIDERACIONES GEOLOGICAS, PRESION DE FRACTURA Y PRESIÓN DE FORMACIÓN ........................................................................................................... 37 2.6.4 PRESIÓN DE FORMACIÓN ............................................................................. 42 2.7 PROCEDIMIENTO DE SELECCIÓN DE PROFUNDIDADES ............................. 42 2.8. PEGA DIFERENCIAL ............................................................................................. 43 2.9 SELECCIÓN DEL DIÁMETRO DEL AGUJERO................................................... 44 2.10 ROCAS Y SUS PROPIEDADES ............................................................................ 46 2.11 ESFUERZOS SOBRE EL REVESTIMIENTO ...................................................... 47 2.11.2. ESTALLIDO: ................................................................................................... 48 2.11.3. TENSIÓN:........................................................................................................ 49 2.10.4 EFECTO COMBINADO DE LA RESISTENCIA ........................................... 49 2.13. PROCEDIMIENTO GENERAL DE DISEÑO ...................................................... 50 2.14. MÉTODO DE DISEÑO ENSAYO Y ERROR. ..................................................... 52 2.15 PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE LA TUBERIA DE REVESTIMIENTO CON EL MÉTODO DE DISEÑO ENSAYO Y ERROR: ............. 53 2.16 FALLAS POSIBLES A OCURRIR EN LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO .. 58 2.17 PRESENCIA DE ACIDO SULFHÍDRICO (H2S) Y DIÓXIDO DE CARBONO

) ............................................................................................................................... 59

(

CAPITULO III 3.1 MARCO METODOLOGICO .................................................................................... 62 3.2 MÉTODO DE ANALISIS ......................................................................................... 62 3.3 MÉTODO HEURÍSTICO.......................................................................................... 62

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3.3 TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS ............................................. ............................................................................ ............................... 62 3.4 MATRIZ DEL MARCO LOGICO............................................. ............................................................................ ............................... 63 CAPITULO IV 4.1. POZO EXPLORATORIO ITAGUAZURENDA-X3 IT AGUAZURENDA-X3 BLOQUE ALTO .................. 66 4.2. ACCESO .................................................. ..................................................................................................... ................................................................. .............. 66 4.3. CORTE ESTRUCTURAL, ESTRUCTURA L, ESTRATIGRAFÍA ...................................................... ................................................. ..... 68 4.3.1.1. FORMACIÓN CHACO INFERIOR ............................................. ........................................................... .............. 70 4.3.1.2. FORMACIÓN YECUA ......................................................................... ..................... ......................................................... ..... 71 4.3.1.3. FORMACIÓN PETACA .............................................. ............................................................................. ............................... 71 4.3.2.1. FORMACIÓN ICHOA .......................................................................... ...................... ......................................................... ..... 72 4.3.2.2. FORMACIÓN CASTELLÓN ............................................... ..................................................................... ...................... 72 4.3.2.3. FORMACIÓN TAPECUA .................................................... .......................................................................... ...................... 72 4.3.3.1. FORMACIÓN ESCARPMENT ...................................................... .................................................................. ............ 73 4.3.3.2. FORMACIÓN ITACUAMÍ (T-2) ( T-2) ................................................... ............................................................... ............ 73 4.3.3.3. FORMACIÓN TUPAMBI .......................................................................... 74 4.3.3.4. FORMACIÓN ITACUA (T-3) .............................................. .................................................................... ...................... 74 4.3.4.1. FORMACIÓN IQUIRI ................................................. ................................................................................ ............................... 74 CAPITULO V 5.1 ASENTAMIENTO DE LA CAÑERÍA DE REVESTIMIENTO ............................. ...... ....................... 77 5.2 CORRECCIÓN POR PEGA DIFERENCIAL .......................................................... ..................................................... ..... 80 5.3 DESCRIPCIÓN DEL DE L DISEÑO PROGRAMADO ................................................... ..................................... .............. 87 5.4 DISEÑO DE LA SARTA DE REVESTIMIENTO .............................................. ................................................... ..... 89 CAPITULO VI 6.1 COSTOS .................................................................................................................. ..................................................................................... ............................. 123

iii

6.2 PRESUPUESTO DE INVERSIONES REALIZADO POR YPFB Y PFB ......................... 123 6.2.1 CÁLCULOS DE COSTOS SEGÚN SE GÚN DISEÑO DE OPERADORA YPFB CASA MATRIZ ................................................ ................................................................................................... ........................................................................ ..................... 123 6.3 CÁLCULOS DE COSTOS SEGÚN DISEÑO ENSAYO Y ERROR. ................... 127 CAPITULO VII 7.1 CONCLUSIONES ................................................................................................... ...................................................................... ............................. 134 7.2 RECOMENDACIONES ...................................................... .......................................................................................... .................................... 135 7.3 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... ....................................................... .............................................. 136 ANEXOS ....................................................................................................................... ............................................................................................ ........................... 137

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INDICE DE FIGURAS

Pág.

Figura Nº 1: 1 : Ubicación geográfica del pozo Itaguazurenda-X3 ...................................... 15 Figura Nº 2 Tipos de tubería de revestimiento ................................................................ 19 Figura Nº 3Tubería 3Tube ría Conductor o Guía. ............................................. ............................................................................ ............................... 20 Figura Nº 4 Tuberia Superficial. Supe rficial. .............................................. ...................................................................................... ........................................ 21 Figura Nº 5 Tuberia Intermedia. ...................................................................................... 22 Figura Nº 6 Tubería Tuber ía de producción ................................................... .................................................................................. ............................... 23 Figura Nº 7 Junta acoplada vs. Junta integral .................................................................. 26 Figura Nº 8 Perfiles de rosca API .................................................................................... 27 Figura Nº 9 Conexiones API............................................................................................ 33 Figura Nº 10 Árbol de decisiones para la selección de juntas para tubería de revestimiento. .................................................. ..................................................................................................... ................................................................. .............. 34 Figura Nº 11 Diagramas esquemáticos de presión vs. Profundidad y “ gradiente de  presión” vs. Profundidad.................................................. ................................................................................................. ................................................ 36

Figura Nº 12 Relación entre la profundidad de asentamiento del revestidor, poros de la formación, gradiente de presión y gradiente de fractura. ................................................ 37 Figura Nº 13 Trampas Estructurales E structurales ................................................. ................................................................................ ............................... 39 Figura Nº 14 Trampas Trampa s Estratigraficas. .............................................. ............................................................................. ............................... 40 Figura Nº 15 Yacimientos de trampas combinadas. ........................................................ 41 Figura Nº 16 Roca fracturada .......................................................................................... 41 Figura Nº 17 Metodo para determinar la profundidad de asentamiento. ......................... 45 Figura Nº 18 Selección de diámetros de cañerías de revestimiento ................................ 46 Figura Nº 19 Presion de Colapso. ............................................ .................................................................................... ........................................ 48 Figura Nº 20 Estallido ...................................................... ...................................................................................................... ................................................ 49 Figura Nº 21 Efecto combinado de las resistencias ......................................................... 50 Figura Nº 22 Fallas posibles p osibles a ocurrir en e n la tubería de revestimiento ............................. 58

 ........................... 60 Figura Nº 24 Fenómeno de la corrosión de acido sulfhídrico () .............................. 60 Figura Nº 23 Fenómeno de la corrosión por dióxido de carbono

v

Figura Nº 25 Ubicación del pozo Itaguazurenda X3 ....................................................... 67 Figura Nº 26 Mapa de ubicación del pozo. ...................................................................... 68 Figura Nº 27Corte estructural .......................................................................................... 69 Figura Nº 28 Profundidad de asentamiento de la cañería de revestimiento realizado por YPFB Casa Matriz ........................................................................................................... 77 Figura Nº 29 Asentamientode la tuberia de revestimiento .............................................. 79 Figura Nº 30 Arreglo Final pozo ITG-X3 ...................................................................... 121

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INDICE DE TABLAS

Pág.

Tabla 1: Caudales promedio optenidos. ............................................................................. 4 Tabla 2: Reservas de hidrocarburos del anticlinal Itaguazurenda. .................................... 4 Tabla 3 Revestimiento del pozo ESPOL X6-D ................................................................. 7 Tabla 4: Descripción General del Pozo ITG-X3. .............................................................. 8 Tabla 5: Costo de las tuberías de revestimiento............................................................... 10 Tabla 6: Diagrama Causa Efecto ..................................................................................... 10 Tabla 7: Objetivos especificos y actividades ................................................................... 11 Tabla 8: Grado de la tubería de revestimiento. ................................................................ 25 Tabla 9: Escala y longitud de las cañerías de revestimiento. ........................................... 25 Tabla 10: Clasificación de las formas de roscas y la progresión a conexiones API normalizadas .................................................................................................................... 31 Tabla 11 Matriz del Marco Logico .................................................................................. 63 Tabla 12 Distancia del Camino de acceso desde el norte al Pozo ITG-X3. .................... 66 Tabla 13 Distancia y Vías de Acceso desde el sur al Pozo ITG-X3. ............................... 66 Tabla 14 Secuencia estratigrafica .................................................................................... 70 Tabla 15 Arreglo final del pozo Itaguazurenda X-3. ....................................................... 87 Tabla 16 Programa de la sarta de cañería Guía. .............................................................. 92 Tabla 17 Programa de la sarta de Cañería Superficial ................................................... 101 Tabla 18 Programa de la sarta de cañería Intermedia. ................................................... 109 Tabla 19 Programa de sarta de Cañería de Producción ................................................. 117 Tabla 20 Arreglo Final pozo ITG-X3 ............................................................................ 118 Tabla 21 Peso de la tubería con el método de Ensayo y Error ...................................... 119 Tabla 22 Peso de la tubería de revestimiento ................................................................ 119 Tabla 23 Costo Total de Cañerías presentado por YPFB .............................................. 127 Tabla 24 Costo de la tubería utilizando método de Ensayo y Error .............................. 132

vii

GLOSARIO DE VARIABLES Y ABREVIATURAS SIMBOLOGIA mbbp PF Prof PH Pc Pr Pf Pfract Prt Pct T W Wt Ap RT BPD Dp Dsp E R % Recp ID OD Gl Gfrac Gf Gc Pced Dl Df

CONCEPTO UNIDADES Metros Bajo Boca de Pozo mts Profundidad Final mts Profundidad de Pozo mts Presión Hidrostática psi Presión al Colapso psi Presión de Reventamiento psi Presión de Formación psi Presión de Fractura psi Presión al Reventamiento, lectura de  psi tabla Presión al Colapso, lectura de tabla psi Tensión, lectura de tabla lbs peso de la Cañería lbs/pie Peso total de la Cañería lbs Área Plana pulg2 Resistencia a la Tensión lbs Barriles por Día bbl/dia Profundidad base para el ensayo pies profundidad para el ensayo pies esfuerzo psi Relación de esfuerzos adimensional porcentaje de resistencia efectiva resistencia efectiva al colapso psi Diámetro Externo pulg Diámetro Interno pulg Gradiente de Lodo psi/pie Gradiente de Fractura psi/pie Gradiente de Formación psi/pie Gradiente al Colapso psi/pie Punto Cedente psi Densidad del lodo Lb/gal Densidad de formación Lb/gal

viii

ABREVIATURA YPFB

Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos Instituto Americano del Petróleo Metros Bajo Boca de Pozo Metros Sobre el Nivel del Mar Universal Transversa Mercator Pies Cúbicos por Día Kilómetros Libra/pulgada Libra/pulgada cuadrada Metros Pulgada Pulgada Cuadrada Cuadrada Itacuami Itacua Factor de Seguridad al Colapso Factor de Seguridad al Reventamiento Factor de Seguridad a la Tensión conexión acoplada para revestidor con acople corto conexión acoplada para revestidor con acople largo Conexión Buttress conexión (8 hilos en una pulgada) conexión (10 hilos en una  pulgada)

API Mbbp Msnm UTM PCD Km Psi m Pulg  pulg² T-2 T-3 Fc Fr Ft STC LTC BTC 8RD 10RD

TERMINO Casing Tubing Diameter STC LTC DST BOP drilling Hole Ft (feet)

Cañería de Revestimiento Tubería Diámetro Short Thread Connector Long Thread Connector Drill Stem Testing Botton Ole Pump Perforacion Pozo pie

ix

CAPITULO I MARCO INTRODUCTIVO

1

1.1 INTRODUCCIÓN La siguiente propuesta tiene la finalidad de reducir el costo de la tubería de revestimiento, utilizando el método método de Ensayo y Error. La aplicación de este método es  planteada en el pozo exploratorio Itaguazurenda X3 (ITG-X3), donde se realiza los cálculos para encontrar las profundidades de asentamientos de las cañerías de revestimiento, como también la selección de las cañerías de revestimiento de cada uno de las sartas, Guía, Superficial, Intermedia y de producción. La razón que hace importante al proyecto, es minimizar el peso de la carga máxima de asentamiento, para el cual se deberá realizar un mejor diseño de la tubería de revestimiento. Lo que se espera es aplicar una nueva técnica, para optimizar el diseño de la tubería de revestimiento el cual pueda minimizar el peso de la carga máxima de asentamiento del  pozo como también reducir red ucir el costo de la tubería, esto se logrará aplicando los principios  básicos de perforación combinados con la geología del pozo, los cuales ayudarán a determinar dónde deben asentarse las tuberías de revestimiento para asegurar que la  perforación puede hacerse hace rse con mínimas dificultades. El proyecto demuestra la reducción del costo de la tubería, la minimización del peso de la carga máxima de asentamiento, utilizando el método de diseño de Ensayo y Error. Dentro de las limitaciones del presente trabajo no se encuentra contemplada la cementación del pozo ITG-X3, no se tomara en cuenta costos como: en trasporte, en manipulación, en operación y varios.

2

1.2 ANTECEDENTES. El petróleo en nuestro país ha sufrido un gran cambio debido a la nueva cuantificación de las reservas, es necesario reactivar la exploración hidrocarburífera, y obtener resultados a corto plazo, el mismo que motiva a una nuevas inversiones para descubrir nuevas zonas productoras de hidrocarburos, es la “Zona Tradicional Petrolera de Bolivia”, franja considerada madura debido a la abundante Información petrolera y su

importante producción de gas y petróleo. Debemos tomar los datos de años atrás de las exploraciones de hidrocarburos, como ser resultados de la perforación de pozo exploratorios y registros sísmicos para encontrar  posibles zonas que contengan hidrocarburos en cantidades comerciales. Lo que lleva a la selección del área Boyuibe con la perforación del tercer pozo exploratorio Itaguazurenda -X3. Esta nueva perforación del pozo exploratorio Itaguazurenda se sostiene en dos pilares fundamentales, el análisis de la Geología de Subsuelo, consistente en los resultados de la perforación de dos pozos Exploratorios, denominados: Pozo Itaguazurenda-X1 (ITG-X1) e Itaguazurenda- X2, (ITG-X2), con claras evidencias de contener hidrocarburos en el sector de la perforación y la reinterpretación de una malla de líneas sísmicas del tipo 2D, adquiridas por YPFB y otras empresas privadas. Dicho proyecto se basa en la valiosa información geológica, resultados obtenidos en la  perforación de los pozos exploratorios ITG-X1 e ITG-X2,  para proseguir con las investigaciones enfocadas en descubrir nuevas reservas de hidrocarburos. En estos pozos en la secuencia sedimentaria, ubicada tanto en el bloque alto y bajo de la falla Mandeyapecua, YPFB Casa Matriz realizo pruebas de formación, muy significativas para determinar la presencia de hidrocarburos que se encuentra en la

3

estructura de Itaguazurenda. Un resultado muy importante es la prueba de producción realizada en el pozo ITG-X2. Los caudales promedios obtenidos para un orificio óptimo 24/64, son los siguientes:

Tabla 1: Caudales promedio optenidos. Condensado: 12,8 BPD De 57º API a una temperatura de 60º C

Gas Seco: 1511 MPCD Agua: 10,2 BPD Presión de Surgencia: 575 Psi. Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

El reservorio es de dimensiones limitadas gasífero, con presencia de condensado y agua.

Tabla 2: Reservas de hidrocarburos del anticlinal Itaguazurenda. Reservorio

Categoría

Petróleo/cond.

Gas

MBbl

MMMPC

Iquiri1

Prob + Prob

480

56,6

Iquiri 1A

Probable

720,2

84,9

Chorro

Probable

53300

53,3

Tupambi

Probable

50300

50,3

Castellón

Probable

8500

859,6

113300,2

1104,7

Total

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

4

1.2.1 ANTECEDENTES DE APLICACIÓN A NIVEL LATINOAMERICANO La aplicación del diseño de la tubería de revestimiento utilizando el método de Ensayo y Error fue aplicado en el pozo del Oriente Ecuatoriano ESPOL-XD6.

1.2.1.1 INFORMACIÓN GENERAL DEL POZO ESPOL-XD6 Coordenadas de Superficie (UTM):  Norte: 9'948,774.962 m Este: 301,967.340 m Objetivos: Arena U Inferior Principal TVD: 9540.817 ft.  Norte: 9'949,830.00 m Este: 301,960.250 m Tolerancia del Objetivo: 50 pies de radio Objetivos secundarios: Arena T Inferior TVD: 9819.817'TVD norte: 9'949,850.664•Este: 301,959.358 m

Este: 301,959.358 m Tolerancia: 50 pies de radio Arena Hollín Inferior TVD: 10054.817'TVD  Norte: 9'949,864.622 m Este: 301,958.756 m Tolerancia del Objetivo: 50 pies de radio

5

1.2.1.2 DISEÑO DE REVESTIMIENTO DEL POZO ESPOL X6-D

El diseño del revestimiento para este pozo se aplica en base a los criterios del Método de Ensayo y Error para las tres secciones que lo constituyen, es decir, la superficial, la intermedia y la de producción. Como parámetro principal, las tuberías seleccionadas deben cumplir con los tres esfuerzos antes mencionados para poder ser parte del revestimiento de cada sección. Como limitación para nuestro diseño solo se puede usar un tipo de tubería para cada sección; conociendo esto y habiendo aplicado las fórmulas requeridas por el método de ensayo y error cada sección queda revestida de la siguiente manera.

1.2.1.2.1 REVESTIMIENTO SUPERFICIAL

La profundidad de asentamiento de este revestimiento fue a 5990’. Luego de comprobar

su resistencia a los esfuerzos de colapso, tensión y estallido se seleccionó la tubería C95, que tiene un peso de 72 lb/ft.

1.2.1.2.2 REVESTIMIENTO INTERMEDIO

Este revestimiento fue asentado a 8675’. Luego de comprobar su resistencia a los

esfuerzos de colapso, tensión y estallido se seleccionó la tubería N-80, que tiene un peso de 53.5 lb/ft.

1.2.1.2.3 REVESTIMIENTO DE PRODUCCIÓN (LINER)

Este revestimiento fue asentado hasta la profundidad total del pozo (10875’) como es debido y su colgador a 8475’ de profundidad. Luego de comprobar su resistencia a los

6

esfuerzos de colapso, tensión y estallido se seleccionó la tubería N-80, que tiene un peso de 29 lb/ft.

Tabla 3 Revestimiento del pozo ESPOL X6-D Intervalo (ft)

Grado

Peso

 Numero de

Longitud

(lb/ft)

tubos

(ft)

Superficial

0-5990

C.95

72

150

5990

Intermedio

0-8675

N-80

53.5

217

8675

Liner

8475-10875

N-80

29

60

2400

Fuente: (Diseño de Revestimiento y Cementacion de pozos en el Oriente Ecuatoriano, 2009)

El diseño de la tubería de revestimiento utilizando el método de Ensayo y Error logra  buenos resultados, en el pozo ESPOL-XD6 la minimización del peso de la carga máxima fue de 2,2% y la reducción del costo fue de un 1,01 % solo en el costo de tuberías. (Diseño de Revestimiento y Cementacion de pozos en el Oriente Ecuatoriano, 2009)

1.2.2 ANTECEDENTES DEL POZO EXPLORATORIO ITAGUAZURENDA-X3 (ITG-X3) El pozo (ITG-X3) se encuentra ubicado en la parte central de la Llanura Chaqueña, conformando el lineamiento estructural Espino-Mandeyapecua adyacente al este de la zona meridional de la serranía de Charagua y en la vecindad Oriental del campo Cambeiti, en la Provincia Cordillera del Departamento de Santa Cruz. Ver tabla Nº4.

1.2.3 PERFORACIÓN DEL POZO ITG-X3 El pozo ITG X3, pretende investigar y confirmar la producción que presentan las Areniscas de la Formación Iquiri del Sistema Devónico y como objetivo secundario  probar la existencia de hidrocarburos en las areniscas de las Formación Tupambi 7

correspondientes al Sistema Carbonífero. Este pozo es clasificado inicialmente como un Pozo Exploratorio A –  3.  3. Es de importancia recalcar que es tercer pozo exploratorio que se perfora en este campo con el propósito de Producir gas y petróleo de reservorios Iquiri, Chorro y Tupambi a una profundidad final de 4000 m.

Tabla 4: Descripción General del Pozo ITG-X3. Pozo

(ITG-X3)

Áreas

Boyuibe

Estructura

Itaguazurenda

Empresa Operadora

YPFB

Clasificación

Pozo Exploratorio de Nuevo Campo (A3) Departamento de Santa Cruz

Ubicación Geográfica

Provincia Cordillera Zona de culminación del anticlinal

Ubicación Geológica

Próximo al eje de la estructura X= 488,584

Coordenadas

Y= 7,782,708 Z= 630 msnm

Profundidad Propuesta

4000 mbbp

Tiempo Total de Perforación

128 días

Terminación

30 días

Total Perforación + Terminación

158 días

Equipo

2000 HP perforación Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria exploratoria pozo p ozo Itaguazurenda-X3 Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

8

1.3 PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA 1.3.1 IDENTIFICACION DEL PROBLEMA Durante la construcción de un pozo de petróleo los procesos de revestimiento y cementación son de vital importancia para el mismo, dado que una deficiente selección y fallas en los cálculos traerían drásticas consecuencias; tales como: Incremento de los costos, Riesgo de pérdida del pozo, Riesgos hacia el ambiente y a la seguridad, que están entre las más importantes. Encontrar la profundidad de asentamiento, y el diseño de un revestidor se asegura en la selección adecuada y económica de tuberías revestidoras, así como su duración y capacidad de resistencia a las condiciones a encontrar durante la perforación y vida útil del pozo. Es importante recalcar que en la perforación de pozos de petroleros no se mantiene un rango de seguridad exacto, ya que muchos de los pozos suelen resultar con cantidades de hidrocarburos no comerciales, lo que implica perdida de cantidades valiosas de dinero,  por lo cual disminuir costos al momento de perforar un pozo petrolero es imprescindible tomar en cuenta. El costo total de la perforación del pozo exploratorio Itaguazurenda X3 (ITG-X3) es de 15 millones de dólares americanos, el costo solamente en tuberías de revestimiento por  parte de la empresa operadora es del 9,929% esto implica un costo de 1,4 millones de dólares americanos. En cuanto a los precios estimados de las cañerías de revestimiento del proyecto planteado por la empresa YPFB Casa Matriz los costos estiman según lo mostrado.

9

Tabla 5: Costo de las tuberías de revestimiento. Cañería

Grado

Peso

Longitud

Costo

Costo

Costo

(lb/pie)

(pie)

($/pie)

($us)

(Bs)

Guía

N-40

94

295

65

19175

133458

Superficial

J-55

61

2802

46

128892

891932,64

Intermedio

N-80

43,5

7871

55

608885

 N-80

53,5

2933

60

C-95

32

8310

55

P-110

35

4748

58

Producción

Costo

4237839,6

732434

5097740,64

1489386

10360970,88

Total= Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

Tabla 6: Diagrama Causa Efecto CAUSA

PROBLEMAS

EFECTO

Profundidad de

Mala selección de tuberías

Alto costo en el diseño de

asentamiento inadecuado,

la tubería de revestimiento.

Un mal diseño de la tubería

Sobre peso en la tubería de

de revestimiento.

revestimiento. Fuente: Elaboración Propia

1.3.2 FORMULACION DEL PROBLEMA ¿Cómo minimizar el peso de la carga máxima de asentamiento en el pozo (ITG-X3), el cual contribuya a reducir el costo en tuberías de revestimiento? 10

1.4 OBJETIVOS 1.4.1 OBJETIVO GENERAL

Proponer el diseño de la tubería de revestimiento con el método de ensayo y error en el  pozo (ITG-X3) del campo Itaguazurenda, para minimizar la carga máxima de asentamiento como también reducir el costo en cañerías de revestimiento.

1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS



Evaluar la información geológica con la finalidad de ubicar la profundidad de asentamiento de la cañería de revestimiento.



Analizar los parámetros y variables que influyen en el diseño de la tubería de revestimiento aplicando el método de Ensayo y Error.





Desarrollar cálculos adecuados para el diseño de la tubería de revestimiento. Demostrar la viabilidad técnico-económica del método de Ensayo y Error.

Tabla 7: OBJETIVOS ESPECIFICOS Y ACTIVIDADES OBJETIVOS ESPECIFICOS

ACTIVIDADES

Evaluar la información geológica con la Reunir la información litológica de las finalidad de ubicar la profundidad de formaciones del pozo Itaguazurenda-X3 asentamiento

de

revestimiento óptimo.

la

cañería

de (ITG-X3). Recopilar datos geológicos como: la  presión de formación y gradiente de fractura. Analizar las características geológicas del  pozo.

11

OBJETIVOS ESPECIFICOS

ACTIVIDADES

Analizar los parámetros y variables que Recopilar información del procedimiento influyen en el diseño de la tubería de general de diseño de tuberías de revestimiento aplicando el método de revestimiento. Ensayo y Error.

Investigar los parámetros y variables que se necesitan para aplicar el método de Ensayo y Error. Reunir la información de todos los factores que intervienen en el diseño al aplicar este método.

Desarrollar cálculos adecuados para el Diseñar el asentamiento de la tubería de diseño de la tubería de revestimiento.

revestimiento. Realizar los cálculos Microsoft Office Excel para mantener mayor precisión con los resultados. Analizar las características de tipo y grado de la tubería.

Demostrar

la

viabilidad

técnico- Realizar el arreglo final del pozo

económica del método de Ensayo y Error. Comprobar la disminución del peso de la tubería Verificar la reducción del costo de la tubería de revestimiento Fuente: Elaboración propia

12

1.5 JUSTIFICACIÓN 1.5.1 GENERAL El costo de las cañerías de revestimiento es elevado, aproximadamente tiene un costo del 9,92 % del total de la perforación, por lo que motiva encontrar nuevas técnicas de selección y diseño en cuanto a las cañerías de revestimiento para disminuir los costos.

1.5.2 TÉCNICA La aplicación del método de Ensayo y Error ofrecerá la solución adecuada para minimizar el peso como también reducir costo de la tubería de revestimiento. Las tuberías de revestimiento usadas para el diseño de la misma, deberá cumplir las normas API 5CT, las cuales aseguraran condiciones adecuadas del pozo para resistir los diferentes esfuerzos que estará sometida, las características del tipo y grado de la tubería que se usará al introducirla en el pozo es muy importante, porque estará sometida a tres esfuerzos simultáneamente que son: Tensión, Colapso y Estallido las mismas están regularizadas mediante la Norma Venezolana COVENIN 2541:1999 ( ANSI / API 5CT).

1.5.3 ECONOMICA Al implementar la técnica de Ensayo y Error se minimiza el peso de la carga máxima de asentamiento y al mismo tiempo se reducirá el costo de la tubería de revestimiento, evitando un costo elevado en la perforación del pozo.

13

1.5.4 SOCIO-AMBIENTAL Se reduciría el costo de la tubería de revestimiento del pozo, en el cual se beneficiará la empresa operadora. La cantidad de dinero ahorrado aplicando esta nueva técnica de diseño de tuberías de revestimiento podría utilizarse para la reforestación, ayudando de esta forma al medio ambiente.

1.5.5 OPERACIONAL  No existen barreras para la realización del proyecto, ya que el área de aplicación geográfica del pozo ITG-X3 no es un área protegida, sino por el contrario es un área catalogada como zona tradicional en la industria hidrocarburifera.

1.6 ALCANCES Y LIMITES

1.6.1 ALCANCE TEMATICO Lo que se espera es aplicar una nueva técnica, para optimizar el diseño de la tubería de revestimiento, aplicando los principios básicos de perforación combinados con la geología del pozo (ITG-X3).

1.6.2 ALCANCE GEOGRAFICO El presente proyecto se lleva a cabo: En el pozo Itaguazurenda-X3 ubicado geográficamente en el país de Bolivia, en el departamento de Santa Cruz, provincia cordillera, las coordenadas UTM X= 488.584 m, Y= 7.782.708 m y Z= 630 msnm.

14

Figura Nº 1: Ubicación geográfica del pozo Itaguazurenda-X3 UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE BOLIVIA EN SUDAMERICA

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VENEZUELA G     U     Y     A     N     SURINAN A    

COLOMBIA

UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LOS DPTOS SANTA CRUZ - CHUQUISACA

GUAYANA FRANCESA

0

ECUADOR

P     E     R     Ú     

BRASIL

Cobija

10

Trinidad

La Paz

     E      L      I      H          C

P   A   R   A   G   U    A  Y   

Cochabamba

20

Santa Cruz Oruro Sucre

             A        N        I        T        N        E              G        R              A

Potosi 30

URUGUAY

Tarija

40

50

90

80

70

40

30

20

AREA OVAÍ

ESTRUCTURA ITAGUAZURENDA Santa Cruz

Sucre

AREA BOYUIBE

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

15

1.6.3 ALCANCE TEMPORAL El proyecto se realizara en un tiempo aproximado de 150 días calendario, el cual muestra el tiempo de perforación del pozo. (Ver tiempo de perforación del pozo anexo A-8).

1.6.4 LIMITES Dentro de las limitaciones del presente trabajo no se encuentra contemplada la cementación del pozo ITG-X3, no se tomara en cuenta costos como: en transporte, en manipulación, en operación y varios.

16

CAPITULO II MARCO TEORICO

17

2.1 DEFINICIÓN Y FUNCIONES DE LAS CAÑERÍAS DE REVESTIMIENTO En general, se puede definir como tubería de revestimiento a la que se utiliza para recubrir las paredes del pozo, con el propósito principal de proteger las paredes del mismo. Usualmente está constituida por secciones de diferentes diámetros, espesores y materiales, dependiendo de las condiciones de profundidad, presión, temperatura, etc. reinantes en cada zona. (Diseño de Revestimiento y Cementacion de pozos en el Oriente Ecuatoriano, 2009).

2.2 CLASIFICACIÓN DE LAS TUBERIAS Cuántas sartas deben ir en el hoyo es cuestión que sólo la naturaleza de las formaciones y la profundidad del hoyo final pueden determinar. La experiencia es factor importante que complementa la decisión. El número de sartas de revestimiento que pueden introducirse en un pozo depende de las  presiones que se esperan en el subsuelo. Generalmente se usan de tres a cuatro tipos de revestimiento. (Diseño de Revestimiento y Cementacion de pozos en el Oriente Ecuatoriano, 2009), a estas tuberías se les conoce como: Tubería Guía o Conductor. Tubería Superficial. Tubería Intermedia. Tubería de Producción.

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Figura Nº 2 Tipos de tubería de revestimiento

Fuente: Escuela Superior de Ingeniería Petrolera, (ULISSES, 2013)

2.2.1 TUBERÍA CONDUCTOR O GUÍA Reduce al mínimo la pérdida de circulación a poca profundidad. Conducto por donde el lodo regresa a la superficie al comienzo de la perforación. Minimiza la erosión de sedimentos superficiales debajo del trépano. Protege de la erosión las cañerías de revestimiento subsiguientes. Sirve de soporte para el sistema desviador en caso de afluencia inesperada a poca  profundidad. (Diseño de Revestimiento y Cementacion de pozos en el Oriente Ecuatoriano, 2009) (R., 2013)

19

Figura Nº 3Tubería Conductor o Guía.

Fuente: Escuela Superior de Ingeniería Petrolera, (ULISSES, 2013)

2.2.2 TUBERÍA SUPERFICIAL Soporta y protege de la corrosión cualquier tramo de cañería de revestimiento subsiguiente. Previene los derrumbes de los sedimentos no consolidados, más debilitados, que se hallan próximos a la superficie. Protege de la contaminación las arenas someras que contienen agua dulce. Proporciona resistencia a las arremetidas para poder perforar a mayor profundidad. Sirve de apoyo primario para los impide reventones. (Diseño de Revestimiento y Cementacion de pozos en el Oriente Ecuatoriano, 2009) (R., 2013)

20

Figura Nº 4 Tuberia Superficial.

Fuente: Escuela Superior de Ingeniería Petrolera, (ULISSES, 2013)

2.2.3 TUBERÍA INTERMEDIA Permite cargar grandes pesos de lodo sin amenazar las formaciones someras. Controla las zonas de sal, y las lutitas desmoronables de fácil desprendimiento. Aísla zonas donde pueda existir una pérdida de fluido hacia la formación. (R., 2013) (Diseño de Revestimiento y Cementacion de pozos en el Oriente Ecuatoriano, 2009)

21

Figura Nº 5 Tuberia Intermedia.

Fuente: Escuela Superior de Ingeniería Petrolera, (ULISSES, 2013)

2.2.4 TUBERÍA DE PRODUCCIÓN Constituye el conducto por donde fluye el fluido en la fase de producción. Sirve para controlar la presión del yacimiento. Permite estimular el yacimiento. (Diseño de Revestimiento y Cementacion de pozos en el Oriente Ecuatoriano, 2009) (R., 2013)

22

Figura Nº 6 Tubería de producción

Fuente: Escuela Superior de Ingeniería Petrolera, (ULISSES, 2013)

2.3 ASPECTOS DE MATERIALES Y CONEXIONES DE LOS TUBULARES Para efectos de diseño, y en cierta medida para clasificar las cañerías; los tubulares que se utilizan como revestidor y tubería de producción, se identifican según cinco (5)  parámetros: diámetro, peso nominal, grado, longitud y las conexiones de los tubulares. (P.D.V.S.A, 1998)

2.3.1. DIÁMETRO NOMINAL Los revestidores están definidos como cañerías cuyos diámetros externos varían entre 4 ½ pulg a 20 pulg. para cumplir con las especificaciones de la API. Diámetro externo (OD) en pulgadas (pulg.) Tolerancia: - 0.5%, + 1.0% para diámetros ≥ 4 1/2 pulgadas ± 0.031 pulg. para diámetr os ≤ 4 pulgadas

23

2.3.2. PESO NOMINAL Al referirse al peso de los revestidores, generalmente se trata del peso nominal unitario (en lb/pie), el cual puede explicarse de la siguiente manera: “El peso nominal, expresado

en lb/pie, se usa junto con la tubería de revestimiento que tiene acabados en los extremos tales como roscas y acoples, reforzamiento en los extremos, principalmente con el  propósito de identificación en las órdenes de compra. El diámetro interno mínimo es controlado por un diámetro espec ífico (“drift diameter”), que no es más que el diámetro mínimo de un mandril que debe pasar libremente (sin sufrir obstrucción) con su propio peso, por el interior de la tubería. La relación diámetro/peso determina el diámetro de paso del cuerpo de la tubería y de las conexiones roscadas y acopladas en pulg. (P.D.V.S.A, 1998)

2.3.3 GRADO DE LA TUBERIA El grado del acero establece las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión del  producto. Consiste de una letra seguida de un número, el cual designa la mínima resistencia a la fluencia del acero (en miles de psi). (Diseño de Revestimiento y Cementacion de pozos en el Oriente Ecuatoriano, 2009) (R., 2013). Ver tabla Nº 8.

2.3.4 LONGITUD La longitud individual de las tuberías no afecta directamente las propiedades, pero el acabado final, puede afectar el peso total de la sarta y, por ende, el factor de diseño de tensión, DFT. La longitud de las cañerías debe especificarse en la orden de compra, como designación de Rango. (API 5CT, 1998). Ver tabla Nº 9.

24

Tabla 8: Grado de la tubería de revestimiento. STANDARD

ALTA RESISTENCIA

H-40 I-55

C-95

K-55

P-105

C-75

P-110

N-80

Q-125

L-80 Fuente: Manual de Diseño de Revestidores (P.D.V.S.A, 1998)

Tabla 9: Escala y longitud de las cañerías de revestimiento. Nro.

Longitud

longitud

pies

Metros

Escala 1

16 - 25

4,87 - 7,62

Escala 2

25 - 34

7.62 - 10.36

Escala 3

34 a 48

10.36 - 14.63

Fuente: Manual de Diseño de Revestidores (P.D.V.S.A, 1998)

2.3.4 CONEXIONES DE LOS TUBULARES La conexión o junta es el dispositivo mecánico que se utiliza para unir tramos de tubería, equipos de fondo y/o accesorios para formar una sarta de tubería de características geométricas y funcionales específicas. Más del 90% de las fallas que sufren las sartas de tubería se originan en las conexiones. Las conexiones representan entre 10% y el 50% de costo total del tubular (la cifra era muy superior en el pasado).

25

En general, las conexiones son clasificadas en dos grandes grupos en función de la geometría. Hay varias características genéricas que permiten clasificar las juntas en diferentes categorías. La primera es si la junta es acoplada o integral, es decir, si la caja (hembra) se construye de un tubo aparte o es parte de la misma tubería, tal como se muestra en la Fig. Nº 7. La junta integral tiene una ventaja evidente con respecto a la acoplada en el sentido de que hay una sola rosca por junta, mientras que en la acoplada hay dos. Sin embargo, para la junta integral hay que hacer un recalcado (ensanchamiento del tubo) para darle espacio a la rosca, lo que con lleva un trabajo adicional.

Figura Nº 7 Junta acoplada vs. Junta integral

Fuente: Informe Técnico (P.D.V.S.A, 1998)

2.3.5 CONEXIONES API Las roscas y conexiones API para revestidores pueden clasificarse de acuerdo a la forma de la rosca, con variaciones que obedecen al diámetro de la cañería, el espesor de las  paredes, el grado y la longitud básica de la rosca. Ver figura Nº 8.

2.3.6 ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE LA JUNTA Para lograr las características deseadas de geometría y desempeño, el diseñador de la conexión selecciona varias opciones para los tres (3) elementos estructurales principales

26

que conforman una conexión, a saber: Sello (s), Reborde (s), Rosca (s). (P.D.V.S.A, 1998) Si bien los sellos, rebordes y roscas cumplen funciones diferentes, no son completamente independientes. De hecho, mientras mayor es la transparencia geométrica de la conexión, mayor es la interrelación entre estos tres (3) elementos.

Figura Nº 8 Perfiles de rosca API

Fuente: Conexiones API de tubulares (Schulmberger) 2.3.6.1 LOS SELLOS. Son la parte encargada de mantener la estanqueidad de la junta. Especialmente los de metal-metal, son energizados por la fuerza normal que empuja a los sellos entre sí. El área de sello, el acabado de la superficie y el posicionamiento relativo son los factores determinantes en el trabajo efectivo del sello.

2.3.6.2 EL REBORDE. Es la parte de la junta que limita el movimiento de enrosque. Constituye un tope positivo  para el movimiento relativo de las partes de la conexión. El apriete se hace de manera mucho más consistente con un reborde de torque. El reborde suele proporcionar gran  parte de la resistencia a la compresión de la conexión.

27

2.3.6.3. LAS ROSCAS. Es la estructura de agarre de una parte a la otra de la junta. Pueden ofrecer, adicionalmente un mecanismo de sellado y resistencia a la tensión y compresión. Mantienen a los miembros de la conexión en su posición relativa adecuada para que los sellos puedan cumplir su función correctamente. Además de las características deseadas de desempeño y geometría, el diseñador y el usuario de la conexión deberán tener presente también otros aspectos fundamentales como: Fabricación - preparación final, fresado, calibración, preparación de la superficie. Sensibilidad a los problemas de manipulación y transporte - vida de almacenamiento,  posibilidad de inspección, posibilidad de prestar servicio y reparar en el campo. Características

del

montaje

en

el

campo

-

enroscado,

desalineación,

ensamblaje/desconexión repetidos.

2.3.6.3.1 ROSCA REDONDA Son roscas cortadas con un ángulo de inclinación de 600 con crestas y raíces redondeadas, presentan un ahusamiento de 3/4 pulg. por pie, sobre el diámetro para todos los tamaños. Debido a que las roscas son construidas en una forma ahusada, el esfuerzo aumenta rápidamente a medida que se va enroscando la conexión. Las roscas pueden ser espaciadas para dar ocho roscas por pulgada (8R) o diez roscas  por pulgada (10R). Cuando se realiza la conexión, quedan pequeños espacios entre las raíces y las crestas de cada rosca. Se debe utilizar una grasa especial que contiene metales en forma de polvo, para reducir las fuerzas de fricción y para proporcionar material que ayude a taponar cualquier espacio vacío y obtener un sello. Esta conexión no está diseñada para efectuar un sello

28

de alta presión confiable y seguro cuando se manejan gases, o líquidos libres de sólidos y de baja viscosidad. Este tipo de rosca se presenta en las conexiones API: IJ. (INTEGRAL JOINT): Conexión de junta integral de rosca redonda para tuberías de  producción, en la cual el diámetro interno y externo de la tubería varían un poco, para realizar el maquinado de la rosca.  NUE. (NON-UPSET TUBING THREAD): Conexión acoplada sin upset (recalque o ensanchamiento) exterior para tuberías de producción, en ella el diámetro exterior y el diámetro interior del tubo permanecen constantes. EUE. (EXTERNAL-UPSET TUBING THREAD). Conexión acoplada con upset exterior para tuberías de producción, en ella el diámetro exterior de la tubería aumenta y el diámetro interior del tubo permanece constante. STC. (SHORT THREAD CONNECTOR): Conexión acoplada para revestidores con acople corto. LTC. (LONG THREAD CONNECTOR): Conexión acoplada para revestidores con acople largo. Las conexiones STC y LTC, tienen el mismo diseño básico de junta y rosca. La única diferencia es que la longitud de la rosca y el acople son más largos en la LTC, por lo cual proporciona una mayor resistencia.

2.3.6.3.2 ROSCA TRAPEZOIDAL Son roscas cuadradas que presentan un mecanismo de sello y un diseño similar a la rosca API redonda, presentan un ahusamiento de 3/4 pulg. por pie sobre el diámetro para revestidores de 4 1/2 a 13 3/8 pulg. de diámetro y un ahusamiento de 1 pulg. por pie sobre el diámetro para revestidores de 16 a 20 pulg. de diámetro. Este tipo de rosca se utiliza en las conexiones denominadas BTC (BUTTRESS THREAD CONNECTOR). La BTC es una conexión acoplada para revestidores. El 29

acople tiene mayor longitud que las conexiones de rosca redonda API, y su forma cuadrada contribuye a disminuir el deslizamiento de las roscas y proporciona una alta resistencia a esfuerzos de tensión. Esta conexión es 100% eficiente en la mayoría de los casos.

2.3.6.3.3 EXTREME - LINE Son roscas cuadradas, que presentan un ahusamiento de 1 1/2 pulg. por pie sobre el diámetro para revestidos de 5 a 7 5/8 pulg. de diámetro y un ahusamiento de 1 1/4 pulg.  por pie sobre el diámetro para revestidos de 8 5/8 a 10 3/4 pulg. de diámetro. Este tipo de rosca es utilizada en las conexiones XL. Está instalada sobre la junta de revestimiento de forma integral; pueden soportar cualquier requerimiento de tensión que soporte la tubería. Difiere de las otras conexiones API para revestidores en que revestidor, para proporcionar el metal necesario para maquinar una conexión más fuerte. El mecanismo de sellado de este tipo de conexión es un sello metal-metal entre el pin y la caja. Este conector no depende de la grasa para realizar su sello, aunque la grasa simple se usa para lubricación. La Fig. Nº 9 muestran las conexiones API descritas anteriormente y en la tabla 10 se  presenta una clasificación de las formas de roscas y la progresión a conexiones API normalizadas.

2.4 LAS JUNTAS APROBADAS POR PDVSA Con el fin de reducir los costos de adquisición, así como aumentar la disponibilidad debido a la posibilidad de intercambio, PDVSA decidió normalizar las juntas, así como el proceso de selección a fin de mantener en un mínimo el número de tipos de juntas utilizadas. Por otra parte, para cada tipo de junta propietaria se tomaron en cuenta dos fabricantes distintos para mantener una sana competividad en cuanto a nivel de precios.

30

En la Fig. Nº 10. Se ha representado un árbol de decisiones para la selección de juntas aprobadas por el Comité de Racionalización de Revestidores para el primer trimestre de 1998.

Tabla 10: Clasificación de las formas de roscas y la progresión a conexiones API normalizadas ROSCA

CONEXIÓN

RASGOS DISTINTIVOS

IJ

Tubería de Producción de 1,315” a 2,063” De.

Longitudes de rosca en función del diámetro. Tubería de Producción de

NUE 10RD

1,050” a 3-1/2” De.

Longitudes de rosca en función del diámetro. Tubería de Producción de

EUE

1,050” a 1,900” De.

Longitudes de rosca en función del diámetro. Tubería de Producción de

NUE

4” y 4-1/2” De.

Longitudes de rosca en función del diámetro.

8RD

Tubería de Producción de

EUE

2-3/8” a 4-1/2” De. Longitudes de rosca en función del diámetro

31

ROSCA

CONEXIÓN

RASGOS DISTINTIVOS

STC

Revestidor de 4-1/2” a 20” De. Longitudes de rosca en función del diámetro y del espesor de las paredes. Apriete en función del

8RD

grado. Revestidor de 4-1/2” a 20”

LTC

De. Longitud de rosca en función del diámetro. Apriete en función del grado Revestidor de 4-1/2” De.

BTC

Apriete, longitud de rosca. Revestidor de 5” a 7-5/8”

BTC

De. Longitud de rosca en función del diámetro.

Trapezoidal

Revestidor de 8-5/8” a 13-

BTC

3/8” De.

BTC

Revestidor de 16” a 20”

De. Forma de rosca, diámetro  principal, ahusamiento.

32

ROSCA

CONEXIÓN

RASGOS DISTINTIVOS

XL

Revestidor de 5” a 7-5/8”

De. Paso restrictivo en paredes livianas, configuración de sello metal-metal.

Extreme-Line

Revestidor de 8-5/8” a 10-

XL

3/4” De.

Paso restrictivo en paredes liviana, configuración de sello metal a metal Fuente: Manual de diseño para tubulares de revestimiento (P.D.V.S.A)

Figura Nº 9 Conexiones API

Fuente: Manual de diseño para tubulares de revestimiento (P.D.V.S.A)

33

Figura Nº 10 Árbol de decisiones para la selección de juntas para tubería de revestimiento.

Fuente: Procedimientos de diseño para tuberías de revestimientos y producción (P.D.V.S.A)

2.5 FACTORES DETERMINANTES DEL ASENTAMIENTO DE LAS CAÑERÍAS REVESTIDORAS Las profundidades a las cuales se asienta la tubería de revestimiento deben adaptarse a las condiciones geológicas y la función que debe cumplir el revestidor. En los pozos  profundos, generalmente la consideración primordial es controlar la acumulación de  presiones anormales en la formación y evitar que alcancen y afecten zonas someras más débiles. De modo que la planificación de la colocación correcta del revestidor comienza

34

 por la identificación de las condiciones geológicas, presiones de la formación y gradientes de fractura. En el caso de perforación en zonas ya explotadas, cuyas tendencias geológicas se conocen, inclusive la presión intersticial y los gradientes de fractura, resulta muy sencillo seleccionar la profundidad óptima a la cual se habrá de asentar el revestidor. La estrategia utilizada más eficazmente para determinar el lugar de asentamiento del revestidor consiste en seleccionar la sarta más profunda primero, para luego ir pasando sucesivamente de la tubería de fondo a la de superficie. Ahora bien, como es de todo conocido, la presión absoluta aumenta con la profundidad, tal como se muestra en la parte de la (a) fig. 11, este aumento de presión puede caracterizarse a través de la pendiente o “gradiente”, de forma tal que el gradiente de

 presión se define como:

           

(Ec. 2)

Al representar el gradiente de presión como función de la profundidad de un hoyo lleno con un fluido, se obtiene una línea recta vertical, tal como se muestra en la parte de la Fig. Nº 11 (a). Sin embargo si las presiones no aumentan en forma lineal, sino que hay cambios debido a la presencia de condiciones geológicas extraordinarias, entonces los diagramas de  presión vs. Profundidad y gradiente de presión vs. profundidad se transforman en lo que se muestra en la fig. 11 (b).

35

Figura Nº 11 Diagramas esquemáticos de presión vs. Profundidad y “gradiente de presión” vs. Profundidad.

Fuente: Informe Técnico (P.D.V.S.A, 1998)

Entonces, para la selección de la profundidad de asentamiento de la tubería de revestimiento se utiliza un gráfico donde se muestren: el gradiente de presión de poro y el gradiente de fractura, tal como el que se muestra en el ejemplo simplificado que se ilustra en la Fig. Nº 12. Evidentemente el gradiente de fractura es superior al de presión de poro. La operación normal de perforación se desarrollará en el espacio entre ambos gradientes. Es decir, se utilizará un fluido de perforación que genere más presión que la presión de  poro para “controlar” el pozo y sin embargo, ese fluido no deberá generar una presión

tan grande que fracture la formación y se fugue hacia ésta. Por razones de seguridad, se trabaja entonces con una presión ligeramente superior o sobre balance a la presión de poro, generalmente entre 0,5 y 1,0 lb/gal. Así finalmente, el proceso de selección de las profundidades de asentamiento se inicia en el fondo, proyectando la densidad del lodo a la profundidad total, hasta el punto en que intercepta el gradiente de fractura (segmento a- b). Se “asienta” el revestidor en ese  punto y da inicio al proceso otra vez (segmento c-d), mostrados en la fig.12 36

.

Figura Nº 12 Relación entre la profundidad de asentamiento del revestidor, poros de la formación, gradiente de presión y gradiente de fractura.

Fuente: Informe Técnico (P.D.V.S.A, 1998)

Cuando se encuentre una presión anormal en la formación, será preciso aumentar la densidad del fluido de perforación para evitar la entrada de fluidos desde alguna formación permeable. Como es necesario mantener la presión del pozo por debajo de la  presión que fracturaría la formación más débil y menos consolidada que se encuentra  justo por debajo de la zapata precedente, existe una profundidad máxima hasta la cual se  puede perforar el pozo sin tener que colocar ni cementar tubería de revestimiento.

2.6 CONSIDERACIONES GEOLOGICAS, PRESION DE FRACTURA Y PRESIÓN DE FORMACIÓN Para entender mejor el proceso de perforación de pozos petrolíferos y de los problemas que se presentan en sus diversas etapas, es indispensable y necesaria una revisión de

37

ciertos principios geológicos, relacionados con los fenómenos y problemas encontrados en la búsqueda de petróleo y gas. Ello implica que se debe entender ciertos factores como: tipo dé trampa geológica que retiene el petróleo, si es estructural o estratigráfica, la extensión lateral de la roca yacimiento, el proceso de depositación, posibles afloramientos por donde aguas meteóricas pueden infiltrarse, probable buzamiento, cierre estructural, etc. Los fluidos emigran de su estructura de origen a través de capas permeables, debido a las fuerzas de gravedad y presión y continuarán moviéndose a menos que alguna barrera lo impida. De acuerdo con la teoría del movimiento de los fluidos en rocas porosas y  permeables, el petróleo (o gas) va siendo desplazado por el agua de formación y si hay una capa impermeable superior y una característica estructural o una barrera a la  permeabilidad, o una combinación de los dos que atrapen el petróleo evitando que siga su migración el hidrocarburo quedará aislado en la parte superior de la estructura y no  podrá

escapar.

Fenómeno

similar

sucede en el caso de los entrampamientos

estratigráficos, Hay tres categorías principales de yacimientos petrolíferos como ser: Yacimiento de trampa estructural, Yacimiento de trampa estratigráfica, Yacimiento de trampas combinadas.

2.6.1 YACIMIENTO DE TRAMPA ESTRUCTURAL Es aquel en que la acumulación de poros se produce como resultado de la configuración estructural de las rocas, ejemplo: Pliegues, fallas y discordancias. (MOUSALLI). Ver figura Nº 13.

38

2.6.2 YACIMIENTOS DE TRAMPA ESTRATIGRÁFICA: Son aquellos en los que el principal elemento de entrampamiento es estratigráfico o litológico. Cambios laterales de la litología del estrato de roca permeable hace que esta se transforme en impermeable, evitando así la migración del petróleo y por ende constituyéndose en una trampa. Las trampas estratigráficas

son las llamadas

lenticulares, de poco espesor. (MOUSALLI). Ver figura Nº 14.

Figura Nº 13 Trampas Estructurales

Fuente: Ingeniería básica de yacimientos (Ing. José Ramón Rodríguez, Mayo 2007).

39

Figura Nº 14 Trampas Estratigraficas.

Fuente: Ingeniería básica de yacimientos (Ing. José Ramón Rodríguez, Mayo 2007).

2.6.3 YACIMIENTOS DE TRAMPAS COMBINADAS En los yacimientos combinados se mezclan características estructurales y estratigráficas. (MOUSALLI). Ver figura Nº 15.

2.6.4 PRESION DE FRACTURA: Es el valor de presión con el cual un fluido puede fracturar la formación y penetrar en ella. (MOUSALLI). Ver figura Nº 16.

40



(Ec. 2.1)

 Pfract : Presión de Fractura (psi) Gfrac: Gradiente de Fractura (psi/pies)  Prof: profundidad (pies)

Figura Nº 15 Yacimientos de trampas combinadas.

Fuente: Ingeniería básica de yacimientos (Ing. José Ramón Rodríguez, Mayo 2007).

Figura Nº 16 Roca fracturada

Fuente: Ingeniería básica de yacimientos (Ing. José Ramón Rodríguez, Mayo 2007)

41

2.6.4 PRESIÓN DE FORMACIÓN Se conoce con este nombre a la presión que ejerce el fluido en todas direcciones dentro del espacio poroso de la roca. (MOUSALLI).



(Ec. 2.2)

Donde:  Pf : Presión del Yacimiento o de los fluidos de formación (psi). Gform: Gradiente del Yacimiento (psi/pies)  Prof : Profundidad (pies). Debido a las presiones encontradas en las formaciones se clasifican en dos tipos; a) Presión normal: En zonas donde se permite la migración de fluidos debido a la compactación la porosidad disminuye con la profundidad.  b) Presión anormal: Cuando la migración no es permitida no hay reducción de la  porosidad y la tendencia normal es afectada. Estudios y prácticas de campo han sido empleados para establecer valores generales de la cantidad de presión diferencial que puede tolerarse sin que ocurran pegaduras de tuberías.

2.7 PROCEDIMIENTO DE SELECCIÓN DE PROFUNDIDADES El criterio que se toma para la selección de las profundidades de asentamiento de las cañerías de revestimiento, son los siguientes: la cañería de producción va asentada en la  profundidad final del pozo, puesto que este servirá como conducto para el hidrocarburo desde el fondo de pozo hacia la superficie. En el gráfico se toma el punto más alto de

42

 presión de poros y se sube verticalmente al gradiente de fractura, para determinar asentamiento del revestimiento superficial. Para el diseño de las subsiguientes cañerías se toma el mismo criterio del anterior, hasta llegar a superficie. Ver figura Nº 17. En la práctica de campo, cuando se asienta el revestidor guía se hace una prueba para conocer la presión de fractura, y consecuentemente la densidad del lodo máxima que  puede soportar la formación antes de ser fracturada, en esto determina y se corrige los  puntos de asentamiento para las cañerías revestidoras. Es importante que el criterio de selección se base en datos de pozos vecinos, comportamiento del pozo, posibles zonas de pérdidas de fluidos de perforación.

     

(2-3)

 AMW : densidad del lodo para el asentamiento

 : diferencial de presión (psi)

 Pf : profundidad final (pies)

 Dl : densidad del lodo (lb/gal)

2.8. PEGA DIFERENCIAL Cuando existe una gran diferencia de presión entre el sistema de lodo y la formación, la  pega diferencial constituye un problema potencial. La tubería tiende a atascarse o  pegarse en el punto donde se encuentran las presiones diferenciales máximas. A menudo esta profundidad se ubica en el punto de transición hacia presiones anormales.

43

Los estudios de campo han demostrado que se puede tolerar una cantidad limitada de  presión diferencial de hasta 2.000 - 3.000 psi (o un máximo de 4 lpg equivalentes) sin que ocurra atascamiento. Las condiciones locales y la forma del sistema de lodo modificarán este valor que ha sido obtenido empíricamente. La potencialidad de que se  produzca una pega diferencial quizá exija alterar la profundidad tentativa de asentamiento del revestidor . La ecuación que se utiliza para determinar la posibilidad de pega diferencial es la Ec. 24. y la Ec. 2-5.

Donde:

  

(Ec. 2.4)

 = Presión diferencial.

 ΔP 

 Dl  = Densidad de lodo.  Df  = Densidad de poro o formación.  Prof  = profundidad.

   

(Ec. 2.5)

Donde:  D = Densidad del fluido.  P  = Presión del fluido.  Prof . = Profundidad.

2.9 SELECCIÓN DEL DIÁMETRO DEL AGUJERO Los diámetros de las tuberías de revestimiento y de la barrena empleada para la  perforación de cada intervalo, deben ser seleccionados de manera que se cuente con un espacio adecuado (espacio libre), para las distintas operaciones que se lleven a cabo en el pozo, sean de perforación, producción o servicio. Los requerimientos de perforación 44

son: incluir el diámetro mínimo de barrena para un adecuado control direccional y funcionamiento de la perforación de otros intervalos. En cuanto a los requerimientos de producción tenemos: el diámetro de la tubería de  producción, válvulas de seguridad subsuperficiales, los posibles sistemas artificiales de  producción y la posibilidad de tener alguna terminación especial. Los requerimientos de servicio al pozo son: el equipo de toma de registros geofísicos y herramientas. Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores, la selección de los diámetros de las TR’s se lleva a cabo con el siguiente diagrama La selección se inicia

del fondo del pozo hacia la superficie. Es importante mencionar que la selección del diámetro debe ser el más pequeño posible. Esto con la finalidad de evitar diseños costosos, a partir de los pronósticos de producción del yacimiento se obtiene el diámetro de explotación, del diámetro de explotación nos desplazamos de arriba hacia abajo para seleccionar el diámetro más pequeño de T.R. o Barrena. Ver fig. Nº 18.

Figura Nº 17 Metodo para determinar la profundidad de asentamiento.

Fuente: Guía de diseño de tuberías de revestimiento (R., 2013)

45

Figura Nº 18 Selección de diámetros de cañerías de revestimiento

Fuente: Manual de diseño de revestidores (P.D.V.S.A)

2.10 ROCAS Y SUS PROPIEDADES En la perforación de pozos, no solo son de interés las rocas petrolíferas, sino todas aquellas que se van penetrando hasta llegar al yacimiento productor. El estudio de estas rocas ayuda a resolver problemas de penetración, pérdida de la circulación y presiones anormales. (MOUSALLI) 46

Las rocas pueden clasificarse básicamente en ígneas, metamórficas y sedimentarias. En las rocas ígneas y metamórficas generalmente no se encuentran acumulaciones  petrolíferas. Las rocas ígneas son el resultado del enfriamiento de la roca líquida. Las rocas metamórficas se forman de la alteración de rocas ígneas por los efectos de temperatura, presión y actividades químicas. Las rocas sedimentarias son las formadas por depositación de sedimentos, cubren cerca del 75% de la corteza terrestre y llegan a profundidades de hasta 40.000 pies. Generalmente, las rocas sedimentarias están constituidas por fragmentos de minerales estables erosionados de rocas más viejas y nuevos minerales producidos por la acción del medio ambiente. Las rocas sedimentarias se pueden clasificar de acuerdo con la composición mineral de la matriz y de la textura del volumen poroso. Desde el punto de vista de los yacimientos que contienen petróleo y gas, las rocas  pueden clasificarse en: rocas clásticas, carbonáticas y misceláneas. En lo que se refiere a las propiedades de las rocas, consideraremos las siguientes:  porosidad, permeabilidad, saturación, densidad.

2.11 ESFUERZOS SOBRE EL REVESTIMIENTO Para diseñar una tubería de revestimiento hay que conocer muy bien los esfuerzos a los que estará sometida y las diferentes características del tipo de tubería que se usará, ya que al introducirla en el pozo, estará sometida simultáneamente a tres esfuerzos  principales, que son: Colapso, Estallido, Tensión (peso, cargas de doblamiento y de impacto), Esfuerzo triaxial,

47

2.11.1 PRESIÓN DE COLAPSO Esta presión se genera por la columna de lodo de perforación que llena el espacio anular y que actúa sobre el exterior del revestidor vacío, debido a que la presión hidrostática de una columna de lodo aumenta con la profundidad, la presión de colapso sobre el revestidor es máxima en el fondo y nula en la superficie. (Schulmberger)

Figura Nº 19 Presion de Colapso.

Fuente: Fundamentos para el diseño de Revestidores Schulmberger

2.11.2. ESTALLIDO El criterio para el Estallido se basa normalmente en la máxima presión de formación que resulta al tomar un influjo durante la perforación de la siguiente sección del agujero. (Schulmberger)

48

Figura Nº 20 Estallido

Fuente: Fundamentos para el diseño de Revestidores Schulmberger

2.11.3. TENSIÓN La mayor parte de la tensión axial proviene del peso mismo del revestidor. Otras cargas tensionales puede deberse a: doblamiento, arrastre, cargas de impacto y esfuerzos inducidos durante las pruebas de presión. Al diseñar el revestimiento se considera que el tramo superior de la sarta como el punto más débil a la tensión toda vez que tendrá que soportar el peso total de la misma. (Schulmberger)

2.10.4 EFECTO COMBINADO DE LA RESISTENCIA Existe una relación de variación de la resistencia cuando actúan combinadas, representada por una llamada “Elipse de los esfuerzos bi-axiales” .Para los efectos de

diseño de tubería de revestimiento es de mucha importancia la porción que relaciona la tensión al colapso. Varía la resistencia al colapso cuando tiene aplicada una tensión.

49

Figura Nº 21 Efecto combinado de las resistencias

Fuente: Fundamentos para el diseño de Revestidores Schulmberger

2.13. PROCEDIMIENTO GENERAL DE DISEÑO Para diseñar la sarta de revestidores de un pozo hay que conocer una serie de datos del mismo, como las presiones de poro y de fractura hasta la profundidad final del mismo, la distribución de temperaturas, las funciones del mismo, actuales y futuras es decir, si  posteriormente se utilizará métodos artificiales de levantamiento, etc. Muchas veces es  posible conocer esta información a partir de pozos vecinos, en otros casos se depende de los que los geólogos puedan indicar acerca del lugar, basados en los datos de la sísmica.

50

Una vez en posesión de estos datos, se procederá a la selección de las profundidades de asentamiento, las que como se verá en el Capítulo V, dependen básicamente de la distribución de presiones. Seguidamente se seleccionan los diámetros más apropiados de las diferentes secciones de la sarta, lo cual depende principalmente del caudal de  petróleo que se piensa extraer. Finalmente se procede al diseño propiamente dicho de la sarta, es decir, la selección de los materiales y espesores requeridos para obtener, como se dijo anteriormente, una sarta segura a un costo razonable. Los principales parámetros que influyen en esta etapa son las presiones y temperaturas que reinan en cada sección. Para las secciones que estarán en contacto con el crudo, es importante considerar las características de éste, básicamente por la posibilidad de corrosión.

2.13. FACTORES DEL DISEÑO Para diseñar una tubería de revestimiento debe tenerse buen conocimiento de los  parámetros establecidos en el diseño y de los factores usados como medida de seguridad. Cualquier parámetro que escape del conocimiento del ingeniero puede influir negativamente en el diseño. Los principales parámetros son: Profundidad del pozo, Diámetro de la tubería, Densidad del fluido, Presión de la formación, Disponibilidad de tubería, Longitud mínima de secciones, Mínimo número de secciones, etc. Los factores de diseño, conocidos como factores de seguridad, varían de acuerdo al área y al criterio del diseñador, lo que siempre debe tenerse en cuenta es que el diseño al menos sea seguro. El rango de valores usados en la industria como factores seguridad de diseño es: Tensión: 1,6 a 2,00 Colapso: 1,1 a 1,33 Estallido: 1,0 a 1,25 El factor de flotación está dado por la ecuación. 51

 

(Ec. 2.6)

Donde: Dlodo: peso del lodo, lb/gal. FF: factor de flotación, adimensional. Cuando se diseña por tensión basado en el peso de la tubería en el aire, se está despreciando el efecto de la flotación.

2.14. MÉTODO DE DISEÑO ENSAYO Y ERROR. El método de diseño ensayo y error también conocida como prueba y error, es un método heurístico para la obtención de conocimiento, tanto proposicional como  procedural. Consiste en probar una alternativa y verificar si funciona. Si es así se tiene una solución, en caso contrario si resulta erróneo se intenta una alternativa diferente. Las tuberías de revestimiento intermedio medianamente profundo y la tubería de revestimiento de producción, se diseñan combinando diferentes grados y pesos de tuberías con factores económicos. Por ejemplo, tomemos un tipo de tubería: la N-80 de 29 lbs/pie y que resista la presión al colapso, podría también soportar la tensión y el estallido y podría introducirse desde el fondo hasta la superficie. Sin embargo, en la zona intermedia se pueden usar otros tipos de tuberías de grado y de  peso inferior, siempre que resistan la tensión. Esto traería un diseño de menor costo. El  problema se presenta en determinar hasta que profundidad resisten las tuberías por colapso. La solución a este problema se plantea suponiendo una profundidad y luego con la información obtenida, calcular si la tubería resiste hasta esa profundidad. Si hay coincidencia entre la profundidad supuesta y la calculada, la suposición ha sido correcta.

52

Si la diferencia es grande, se debe suponer otro valor para la profundidad y repetir los cálculos hasta que las profundidades supuesta y calculada coincidan, pudiendo existir como diferencia un margen de 40pies, que es la longitud promedio de un tubo. Como puede verse el método de resolución empleado es un método de "Ensayo y Error".

2.15 PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE LA TUBERIA DE REVESTIMIENTO CON EL MÉTODO DE DISEÑO ENSAYO Y ERROR: 1. Determinar todos los factores que intervienen en el diseño. Presión de formación “ Pf ” (psi).

La presión de formación se calcula para poder realizar la gráfica de asentamiento de la tubería de revestimiento.

  (Ec. 2-7) Donde: Gf= Gradiente de formación, psi/pie. Prof.= Profundidad del pozo, pies. Después calculamos la presión hidrostática, presión de colapso, presión de estallido y gradiente al colapso para determinar por tablas que tipo y grado de tuberías son resistentes a estas presiones. Presión hidrostática “Ph” (psi).

 Donde:  Dl =Densidad del lodo (Lb/gal).  Prof .=Profundidad de pozo, pie.

53

(Ec. 2-8)

Presión de Colapso “Pc” (psi).



(Ec. 2-9)

Donde:  Ph=Presión Hidrostática, psi.  Fc=Factor de diseño al Colapso, adimensional. Presión al estallido “Pe” (psi).



(Ec. 2-10)

Donde:  Pf =Presión de Formación, psi.  Fr =Factor de seguridad al estallido, adimensional. Gradiente al colapso “Gc” (psi/pies).

  

(Ec. 2-11)

Donde:  Pc=Presión al Colapso, psi.  Prof = Profundidad de pozo, pie.

2. Determinar por tabla que tipo de cañería resiste al colapso, dependiendo del diámetro que se quiera diseñar, por ejemplo, revestidor guía (20”), superficial (13 3/8), intermedio (9 5/8) o de producción (7”). Se pueden usar las tuberías de mayor peso que resistan al

colapso también, pero las tuberías de mayor peso son las más costosas influiría mucho a

54

los que es el costo total de la sarta de revestimiento, por el mismo modo se pretende diseñar una sarta de revestimiento combinado. 3. Se determina el peso de la tubería si se fuera a introducir en el pozo.



(Ec. 2-12)

Donde: Wt = Peso total de la sarta de cañería, lb. W =Peso de cañería de tabla, lb/pie.  Prof =profundidad de pozo, pie. Se verifica si la tubería seleccionada resiste a la tensión (T), lbs.

  

(Ec. 2-13)

Donde:  Rt =Resistencia a la tensión.  Ft =factor de seguridad a la tensión, adimensional. Si: Wtr > (T) tensión “no resiste a la tensión” Wtr < (T) tensión “resiste a la tensión” 4. Para el tramo medio de lo que es el diseño se recomienda usar una tubería de menor  peso y grado, para disminuir costos, en tubería de revestimiento. Y se determina hasta que profundidad que resiste de la tubería al colapso (Drc).

 

(Ec. 2-14)

Donde:  Rc=Resistencia en el colapso, psi.

55

Gc=Gradiente del colapso. Psi/pie. Luego se realiza el cálculo de la tensión a la que estará sometida la tubería media en el tramo medio. El mismo que será el “peso aplicado”. Por lo tanto el esfuerzo (E), psi.

  

(Ec. 2-15)

Donde: Wap= Peso aplicado, lb.  Ap= Área plana, pulg2. Área plana de la tubería, (tabla) Relación de esfuerzos (R), adimensional.

  

(Ec. 2-16)

Donde: E = Esfuerzo, psi. Pced = Punto cedente, psi. De la elipse de esfuerzos Bi-Axiales ubicada en anexos tabla B-10. Se determina la resistencia efectiva de la tubería en (%). Con el valor leído de tabla B-3 de anexos, de la resistencia efectiva se realiza una corrección, de la presión al colapso. Resistencia efectiva al colapso (Recp), psi.



(Ec. 2-17) 56

Donde: Rcp= Resistencia de colapso, psi. %= Eficiencia. Finalmente la profundidad calculada (Drd), pie.

  

(Ec. 2-18)

Donde: Recp= Resistencia efectiva al colapso, psi. Gc= Gradiente al colapso, psi/pie. Se hace la diferencia entre las profundidades de resistencia al colapso, pie.



(Ec. 2-19)

Dónde: Drc= Profundidad de ensayo, pie. Dcd= Profundidad eficiente, pie. D no debe ser mayor a 40 pies, mientras menor sea la distancia más exacto es el diseño. Si esta distancia es amplia se debe realizar de nuevo el cálculo se recomienda utilizar el valor de la nueva profundidad encontrada. Distancia optima para el colapso:

  57

(Ec. 2-20)

Se debe realizar todo el paso 4. Para obtener una diferencia menor. 5. Luego se realiza el diseño del último tramo. Para esto es necesario obtener la tensión total (Tt) es decir, que realiza el mismo procedimiento que los anteriores.

2.16 FALLAS POSIBLES A OCURRIR EN LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO En el asentamiento de las tuberías de revestimiento pueden ocurrir varios dependiendo del tipo de falla que haya ocurrido ya sea en el diseño o por factores geológicos los cuales podemos mencionar los siguientes: I Cargas axiales (tensión y compresión), II Cargas circunferenciales (presión interna vs  presión externa), III Deformaciones en la cañería (pata de perro), IV torsión (perforación con cañería), V Cargas no uniformes: Va Cargas puntuales. Vb Cargas lineales. Vc Cargas areales.

Figura Nº 22 Fallas posibles a ocurrir en la tubería de revestimiento

Fuente: Selección de tubulares (Tenaris Sidercas )

58

2.17 PRESENCIA DE ACIDO SULFHÍDRICO (H2S) Y DIÓXIDO DE CARBONO (

  )

En las etapas de perforación, terminación y durante la vida productiva del pozo, los flujos de los hidrocarburos en la mayoría de los casos vienen acompañados de ácido sulfhídrico y/o dióxido de carbono, que son los principales ocasionadores de corrosión. En este trabajo se trata de explicar en forma breve la corrosión en las tuberías de revestimiento, producción y conducción. Existen diferentes tipos de corrosión en las tuberías, que son las siguientes: - Corrosión por ácido sulfhídrico (amarga) - Corrosión por dióxido de carbono (dulce) Estas presentan mecanismos químicos mecánicos diferentes y la forma de solución es distinta.

)

2.17.1 FENÓMENO DE LA CORROSIÓN POR ACIDO SULFHÍDRICO (

El ácido sulfhídrico reacciona con el agua bajo condiciones de presión y temperatura especiales, las cuales generan la disociación de átomos de hidrógeno. Una vez separado el hidrógeno a nivel atómico, éste se introduce en el acero, iniciando su difusión a través del espesor del cuerpo del tubo. Formando fisuras intergranulares se propagan uniéndose con otras generadas, originando fisuras escalonadas. Finalmente la separación del acero es por planos.

59

Figura Nº 23 Fenómeno de la corrosión por dióxido de carbono



Fuente: Estudio de la resistencia a la corrosión (Rodríguez) La corrosión por efecto del dióxido de carbono ocurre cuando se presenta el mojamiento del acero por el agua de formación; es decir, cuando se incrementa el porcentaje, se espera que la posibilidad de corrosión se incremente. De tal manera que la composición química del agua representa un papel importante en este efecto corrosivo. Cuando en el flujo de hidrocarburos del pozo se presenta la combinación de los compuestos del

, hacen que el efecto sea más corrosivo sobre el acero.

)

Figura Nº 24 Fenómeno de la corrosión de acido sulfhídrico (

Fuente: Estudio de la resistencia a la corrosión (Rodríguez)

60

 y

CAPITULO III MARCO METODOLOGICO

61

3.1 MARCO METODOLOGICO La metodología que se aplica en el presente proyecto es el siguiente:

3.2 MÉTODO DE ANALISIS El presente trabajo propone incorporar el método de análisis porque los datos obtenidos serán analizados de acuerdo a las fuentes de las cuales se obtuvieron. El esquema del  proyecto se basa en datos primarios del pozo Itaguazurenda-X3 y datos secundarios de los pozos, Itaguazurenda ITG-X1 e ITG-X2, de la empresa YPFB Casa Matriz.

3.3 MÉTODO HEURÍSTICO Este método constituye sugerencias para encontrar directamente la idea de solución,  posibilita determinar los medios y la vía de solución. Dentro de estos principios se destacan la analogía y la reducción.

3.3 TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS La técnica de investigación a utilizar en el presente proyecto será la técnica documental,  porque el apoyo fundamental de esta son fuentes de información de libros técnicos relacionados al tema y también archivos nos servirá para analizar acerca de parámetros, factores y procesos que afectan

el diseño de la tubería de revestimiento, y la

herramienta a utilizar será la revisión de registros, esta herramienta consiste en revisar toda la información oficial o bibliografía o revistas y cualquier documento legal.

62

3.4 MATRIZ DEL MARCO LOGICO Tabla 11 Matriz del Marco Logico Resumen narrativo de objetivos

Fin: Reducir el costo de la tubería de revestimiento, utilizando el método de Ensayo y Error .

Propósito: Proponer el diseño de la tubería de revestimiento con el método de ensayo y error, en el pozo (ITGX3) del campo Itaguazurenda,  para minimizar la carga máxima de asentamiento como también reducir el costo en cañerías de revestimiento. Componentes: 1.- Evaluar la información geológica con la finalidad de ubicar la profundidad de asentamiento de la cañería de revestimiento. 2.- Analizar los parámetros y variables que influyen en el diseño de la tubería de revestimiento aplicando el método de Ensayo y Error. 3.- Desarrollar cálculos adecuados para el diseño de la tubería de revestimiento

Indicadores verificables objetivamente El porcentaje de reducción del costo de la tubería de revestimiento es de 1,48%. Con el método de ensayo y error se espera: La minimización del peso es 13% y también el costo de la tubería se reduce en un 213174$us. Análisis de  parámetros de estudios, que se realizaron con la aplicación del método de Ensayo y Error.

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Medios de verificación

Supuestos

Informes de los costos de la tubería de revestimiento del pozo exploratorio ITG-X3, de la empresa YPFB Casa Matriz.

Que el método de Ensayo y Error aumente el costo de la tubería de revestimiento.

Capítulo V estudio de ingeniería y capítulo VI estudio económico del  proyecto.

Trabajo elaborado sin datos precisos del pozo.

Informe del diseño de la tubería de revestimiento aplicando el método de Ensayo y Error, en el  pozo ESPOLXD6.

Datos de baja fiabilidad

4.- Demostrar la viabilidad técnico-económica del método de Ensayo y Error.

Actividades : 1.1 Reunir la información litológica de las formaciones del  pozo Itaguazurenda-X3 (ITG-X3). 1.2 Recopilar datos geológicos como: la presión de formación y gradiente de fractura. 1.3 Analizar las características geológicas del pozo. 2.1 Recopilar información del  procedimiento general de diseño de tuberías de revestimiento. 2.2 Investigar los parámetros y variables que se necesitan para aplicar el método de Ensayo y Error. 2.3 Reunir la información de todos los factores que intervienen en el diseño al aplicar este método. 3.1 Diseñar el asentamiento de la tubería de revestimiento. 3.2 Realizar los cálculos Microsoft Office Excel para mantener mayor precisión con los resultados. 3.3 Analizar las características de tipo y grado de la tubería. 4.1 Realizar el arreglo final del  pozo. 4.2 Comprobar la disminución del  peso de la tubería. 4.3 Verificar la reducción del costo de la tubería de revestimiento. Fuente: Elaboracion propia

Comparación, análisis de la información, datos y cálculos realizados.

64

Informes, registros del  pozo, cálculos realizados,  para la aplicación del método de Ensayo y Error.

Falta de información, datos de pozo, necesarios  para aplicar este método de diseño.

CAPITULO IV SELECCIÓN DEL POZO

65

4.1. POZO EXPLORATORIO ITAGUAZURENDA-X3 BLOQUE ALTO El pozo exploratorio Itaguazurenda-X3 está ubicado en el Bloque Boyuibe, en el pie de monte asociado al Subandino sur de Bolivia. Políticamente está en el Cantón de San Antonio del Parapetí, municipio de Charagua, provincia Cordillera, del Departamento de Santa Cruz. Las coordenadas UTM X= 488.584 m, Y= 7.782.708 m y Z= 630 msnm. Ver Fig. Nº 25.

4.2. ACCESO El campo Itaguazurenda tiene dos vías de acceso. El principal acceso es por el norte  partiendo desde la ciudad de Santa Cruz.

Tabla 12 Distancia del Camino de acceso desde el norte al Pozo ITG-X3. LOCALIDAD

TIPO DE CAMINO

DISTANCIA

Santa Cruz – Abapó

Carretera asfaltada

155 Km

Abapó – El Espino

Carretera asfaltada

40 Km

El Espino – Charagua

Camino de tierra

80 Km

Charagua – Itaguazurenda

Camino de tierra

50 Km

Total

325 Km

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

La segunda vía de acceso es por el sur desde la ciudad de Camiri.

Tabla 13 Distancia y Vías de Acceso desde el sur al Pozo ITG-X3. LOCALIDAD

TIPO DE CAMINO

DISTANCIA

Camiri – Boyuibe

Carretera asfaltada

60 Km

Boyuibe – Itaguazurenda

Camino de tierra

45 Km

Total

105 Km

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

66

Figura Nº 25 Ubicación del pozo Itaguazurenda X3

Fuente: Google earth.

Además de los caminos de acceso y de la línea férrea, entre las facilidades del campo Itaguazurenda está el gasoducto Yacuiba –   Río Grande que pasa por el campo, también

67

se encuentra muy cerca de la Refinería Parapetí (a 14 Km) y una pista de aterrizaje (a 15 Km) en la propiedad ganadera “La Cañada” mostrada en la figura Nº25 y Nº 26.

Figura Nº 26 Mapa de ubicación del pozo.

Fuente: Google earth.

Itaguazurenda se encuentra en la zona de pie de monte; con accesos terrestres, ferroviarios y aéreos adecuados, de mantenimiento y costos operativos relativamente  bajos, en comparación con la zona Subandina de Bolivia.

4.3. CORTE ESTRUCTURAL, ESTRATIGRAFÍA Para una mejor comprensión de la litología de las formaciones de la zona y sus implicaciones para el medio físico, a continuación se describen las características de las unidades roca en la región. 68

La secuencia estratigráfica involucrada en la perforación del pozo por la figura Nº 27 la cual está constituida por las siguientes formaciones agrupadas según su edad geológica, en secuencias:

Figura Nº 27CORTE ESTRUCTURAL              a              u                  G

   a    u    c    e    p    a    y    e     d    n    a      M    a    l    l    a     F

 .    p    b    b    m    0   m    5   0    5   8

 .    p    b    b    m    m    0    0   8    5   1    4

 .    p    b   m    b   0

 .    p    b    b   m    m    0    0   0    3   2    8   -

 .    p    b    b   m    m   0    0   2    5   1      7

 .    p    b   m    b    0    m    8    0   3    1   1    0      2

   m    1    0   0    4   1      6    1

 .    p    b    b    m    m    0    0   2    5      9   3

 .    p    b   m    b   0    m    5    0   1    8   1    7      1

                        ai              u                        r  qi                   a                  T

 .    p    b    b   m    0    m   0    0   1    3   2    7      2

 .    b   m    b    0    m   9    0   6    2   1    3      2

 .    p    b   m    b    0    m   4    0   4    7   1    0      2

             a              u              c              e                  Y

 .    p    b   m    b    7    m    5    7   7    8   1    3      2

   p    b    b   m    7    m   2    7   8    5   1    4      2

 .    p    b    b   m    0    m   1    0   3    4   2    9      2

 .    p    b   m    b    0    m    4    0   2    7   2    8      2

             a              c              a                         ta              o              e                   h                   P                         Ic

             n                  ó              a                           ll              u              c                         te              e              s              p                 a              a                  C                   T

 .    p    b   m    b    0    m    8    0   6    1   2    3      3

 .    p    b   m    b    0    m    7    0   3    0   3    0      4

   m    6    2    4    2      O    P    A    C

   a    i    u    q    i    r    a     T

   n    a     ó    l    u    c    e    t    e    p    a    a    a    c    o    s    a     T    a    h    a     C    u    t    c    I    c    e    e     P     Y

   t    n    e    m    p    r    a    c    s     E

   )     3       T    i    i     (    r    i    b    a    u    q    m    u    c    I    a    i    a    t    p    t    I    r    a    o     2    u    u    r      o    g    h     T     T    i    a     1       T     C     R

    M    L

    Q    I       G     T    I    a    c    s    i    n    e    r     A

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

69

                          ti              a              u                         gi                   a                  T

             o                     rr              o                   -   2                  h                  C                   T

                 i                  b              m              a              p                 u                  T

                  )                     -  3                   ( T   

 .    p    b   m    b    0    m    3    0   2    6   3    8      3

 .    p    b   m    b    0    m   7    0   5    0   2    2      3

 .    p    b    b   m    8    m   7    8   4    0   2    1      3

                 t              n              e              m                     rp                 a              c              s                  E

   m    0    0    0    4    =    l    a    n    i    F  .    f    o    r    P

   1      R    Q    I      G    T    I    a    c    s    i    n    e    r    A

Tabla 14 SECUENCIA ESTRATIGRAFICA Formacion Chaco inferior  Yecua Petaca Ichoa Castellón Tapecua Escarpment Taiguati Chorro T-2 Tupambi T-3 Iquiri F. Mandeyapecua Petaca Ichoa Castellón Tapecua Escarpment Taiguati Chorro Prof. Final

Tope (mbbp)

450 550 750 830 950 1.640 1.780 2.010 2.070 2.320 2.387 2.730 2.870 2.940 3.108 3.200 3.310 3.860 4.000 4.000

Cota (msnm)

180 80 -120 -200 -320 -1.010 -1.150 -1.380 -1.440 -1.690 -1.757 -2.100 -2.240 -2.310 -2.478 -2.570 -2.680 -3.230 -3.370 -3.370

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

4.3.1 BLOQUE ALTO “SISTEMA TERCIARIO” 4.3.1.1. FORMACIÓN CHACO INFERIOR Los primeros presentan espesores que varían entre 3 y 10 m con un máximo de 15 m. En la parte superior consisten en areniscas de color blanquesino en parte con leve tonalidad rosada, friables, grano muy fino a medio subangular, subredondeado, regular selección, cemento calcáreo, sin reacción a la luz ultravioleta. En el material arenoso el régimen de penetración es del orden de 5 min/m mientras que en las pelitas es de 15 min/m.

70

4.3.1.2. FORMACIÓN YECUA Las psamitas, están representadas por areniscas de color blanquecino, blanquecino de tono verdoso, amarillento, rosado, friables, grano muy fino a fino, escaso medio, subangular, redondeado, regular selección, sin manifestación de hidrocarburos a la luz ultravioleta. Los valores de penetración en el material arenoso tienen un promedio de 10 min/m, mientras que en los estratos pelíticos alcanzan los 30 min/m.

4.3.1.3. FORMACIÓN PETACA Esta formación presenta un predominio de material psamítico siendo escasas y de espesor reducido las intercalaciones pelíticas. Por la falta de cohesión de sus partículas, el material psamítico se recuperó en zaranda, como granos sueltos de cuarzo hialino amarillento escaso lechoso, fino a medio, esporádico grueso y sabulítico, redondeado a subredondeado; mal seleccionado. Las intercalaciones pelíticas están constituidas por limolitas y arcilitas de color marrón claro, oscuro, rojizo con reacción calcárea. El régimen de penetración en los estratos arenosos tienen un valor promedio de 5 min/m y en los niveles pelíticos una razón de 20 min/m.

4.3.2. SISTEMA CRETÁCICO Este sistema está representado por el grupo Tacurú, constituido por las formaciones Ichoa, Castellón y Tapecua.

71

4.3.2.1. FORMACIÓN ICHOA Lo friable del material permitió su recuperación en forma de granos sueltos de cuarzo hialino, blanquecino, amarillento y ámbar. El promedio de penetración en estos niveles es de 10 min/m. Alternando con las psamitas aparecen delgadas intercalaciones de limolitas de colores marrón oscuro, rojizos y verdosos, con reacción calcárea, con un promedio de  penetración de 20 min/m.

4.3.2.2. FORMACIÓN CASTELLÓN Las areniscas son blanquecinas y blanquecinas de leve tonalidad rosada, marrón oscuro, rojiza, verdosa, friables a semiduras, grano fino a grueso, subredondeado a redondeado, regular selección, cemento calcáreo, sin reacción a la luz ultravioleta. La recuperación de muestras en zaranda, nos mostró un elevado porcentaje de granos sueltos de cuarzo hialino, blanquecino, amarillento y escaso ámbar, producto de la friabilidad de las areniscas que constituyen esta formación. El régimen de penetración en estos cuerpos ha variado entre y 10 y 20 min/m.

4.3.2.3. FORMACIÓN TAPECUA Las areniscas son de color blanquecino, marrón claro, oscuro, friables a semiduras, de grano fino a grueso, subredondeado, mala selección, cemento calcáreo, sin fluorescencia.

72

Es frecuente la ocurrencia de granos sueltos de cuarzo hialino, blanquecino, ámbar y amarillento. Los valores de penetración del orden de 15 min/m.

4.3.3. SISTEMA CARBÓNICO Los constituyentes formacionales de este sistema están representados por el Escarpment, Taiguati, Chorro, Itacuamí (T2), Tupambi e Itacua (T3).

4.3.3.1. FORMACIÓN ESCARPMENT Las areniscas son de color blanquecino de leve tonalidad verdosa, rosada, friables, de grano fino a medio, subangular, subredondeado, regular selección, cemento calcáreo, sin fluorescencia. Se observa un elevado porcentaje de granos sueltos de cuarzo hialino  blanquecino, amarillento, rosado y lechoso. Los valores de penetración fueron del orden de los 20 min/m (en forma muy irregular), en base a esta curva no es posible diferenciar los distintos estratos que constituyen esta formación.

4.3.3.2. FORMACIÓN ITACUAMÍ (T-2) Esta formación se presenta manteniendo sus características ya conocidas, vale decir, espesor reducido y predominio de pelitas, siendo escasas las intercalaciones psamíticas. Las areniscas son de color blanquecino, gris blanquecino de leve tonalidad rojiza y amarillenta, friable a semidura, grano fino a medio, subangular, subredondeado, regular selección, cemento silíceo, sin fluorescencia.

73

4.3.3.3. FORMACIÓN TUPAMBI

Las areniscas de color blanquecino, gris blanquecino, gris verdoso, algunos con tonalidad rojiza, friables a semiduras, escasa mica, grano fino a medio, subangular a redondeado, regular selección, cemento silíceo sin fluorescencia. Lo deleznable del material dio como resultado la recuperación de porcentajes elevados de grano suelto de cuarzo hialino, blanquecino, lechoso, ahumado, en parte fracturados. La penetración en estos niveles es de aproximadamente 20 min/m.

4.3.3.4. FORMACIÓN ITACUA (T-3) Esta unidad formacional no presenta variaciones en sus características ya conocidas, mantiene su reducido espesor con un predominio de pelitas. Las areniscas de color  blanquecino, gris blanquecino, micáceas, friables a semiduras, grano muy fino a medio, subangular, subredondeado, regular selección, cemento calcáreo sin fluorescencia. Las  pelitas están constituidas por limolitas y arcilitas de color marrón rojizo, violáceas, micáceas, semiduras.

4.3.4. SISTEMA DEVÓNICO 4.3.4.1. FORMACIÓN IQUIRI Las sedimentitas de la formación Iquiri constituyeron los estratos más antiguos atravesados por el pozo ITG-X2, además de haber sido el objetivo principal del  prospecto de este pozo. Sus características litológicas la muestran mayoritariamente  pelítica aunque también los niveles arenosos son de relativa importancia, pero con un contenido apreciable de arcillas. Existen niveles arenosos que por sus características,

74

resaltan en el conjunto además que son correlacionables en bloque alto y bajo de la falla Mandeyapecua. Las areniscas que constituyen el Iquiri son de color gris blanquecino, gris claro y oscuro, semiduras, micáceas, con inclusión de minerales oscuros, grano fino a medio, subangular a subredondeado, regular selección, cemento calcáreo, leve fluorescencia de color amarillento sin corte al cloroeteno. Los cuellos pelíticos están representados por limolitas y lutitas de colores gris claro, gris oscuro y negruzco, duro y micáceo, además las lutitas son físiles, brillosas y untuosas al tacto. La curva de penetración no presenta ninguna ayuda en la delimitación de estratos, cuyo promedio es de 20 min/m.

4.3.5. BLOQUE BAJO La Falla Mandeyapecua se constituye en el principal efecto tectónico dislocante de la estructura, la cual es causante de la repetición de la columna geológica. En el bloque  bajo y tal como muestra el Cuadro Estratigráfico –   Estructural, se repiten las siguientes unidades litoestratigráficas: Chaco Inferior, Yecua y Petaca del Sistema Terciario; Ichoa, Castellón y Tapecua del Cretácico; Escarpment, Chorro, Tupambi (T-2) e Itácua (T-3) del Carbónico y el Iquiri del Devónico. De similares características litológicas a las descritas anteriormente. El modelo geológico es un pliegue por propagación de falla, con cierre contra falla en el  bloque alto y estructuración anticlinal en el bloque bajo.

75

CAPITULO V INGENIERIA DEL PROYECTO

76

5.1 ASENTAMIENTO DE LA CAÑERÍA DE REVESTIMIENTO Para encontrar la profundidad del asentamiento de las cañerías de revestimiento se trabajó con los datos de gradientes de formación, gradiente de lodo, gradientes de fractura y gradientes de gas obtenidos en los pozos exploratorios vecinos, pozo ITG-X1, ITG-X2 y también se lo relaciono con algunos criterios de la gráfica de la profundidad de asentamiento de la cañería de revestimiento realizado por YPFB Casa Matriz (YPFB, 2009). Ver figura Nº 28.

Figura Nº 28 Profundidad de asentamiento de la cañería de revestimiento realizado por YPFB Casa Matriz

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

77

Los datos utilizados para la fig. Nº 29. Nueva profundidad de asentamiento de la tubería de revestimiento se encuentran en la tabla B-1, tabla B-2, tabla B-3 y tabla B-4, estos datos son la gradiente de formación, gradiente de lodo, gradiente de fractura y gradiente de gas, los mismos se encuentran ubicados en la parte de anexos. La grafica de la nueva  profundidad de asentamiento de la tubería de revestimiento se lo realizo en Microsoft office Excel para mantener la mayor precisión con los resultados, dado que estos datos también pueden ser graficados en papel milimetrado pero tienden a ser muy altos los grados de error. La garantía de los diseños se basa en una buena manipulación de los datos, ya que erróneos pueden conllevar a grandes problemas en el avance de la perforación del pozo. Experiencia de campo y resultados de perforación de pozos vecinos en el mismo o diferentes reservorios hacen posible una selección adecuada dependiendo a lo que se  pretende esperar a lo largo de la perforación del pozo, en este pozo ITG-X3 se tomó el criterio de selección con el informe geológico final del pozo ITG-X1 e informe geológico final del pozo ITG-X2, también se tomó en cuenta la profundidad de asentamiento de la tubería de producción de 3980 metros,

datos que resultaron

importantes a la hora de tomar una decisión de la selección de la profundidad encontrada. Se mantuvo las profundidades encontradas con los datos de las gradientes y  profundidades, se presentó un problema en el pozo que es la presencia de la falla mandeyapecua, revisando los informes finales geológicos de los pozos vecinos se encontró que en la falla mandeyapecua no presentaba perdidas elevadas de fluidos de  perforación por lo cual no hace necesario bajar la cañería intermedia hasta atravesar la falla mandeyapecua.

78

Figura Nº 29 Nueva profundidad de Asentamiento de la tuberia de revestimiento

Fuente: Elaboración Propia

79

5.2 CORRECCIÓN POR PEGA DIFERENCIAL Debemos verificar si nuestras profundidades de asentamiento necesitan ser corregidas  por el método de pega diferencial que nos dice: Cuando existe una gran diferencia de  presión entre el sistema de lodo y la formación, la tubería tiende a atascarse o pegarse en el punto donde se encuentran las presiones diferenciales máximas, los estudios de campo han demostrado que se puede tolerar una cantidad limitada de presión diferencial de hasta 2000 psi - 3000 psi, sin que ocurra atascamiento. Para eso aplicamos la ecuación 25 que se muestra a continuación.

     



Esta ecuación ayudara a realizar el cálculo de la densidad de formación y la densidad del lodo. Para después aplicar los datos obtenidos en la ecuación 2-4

  

Ec. (2-4)

Y de esta forma se podrá obtener la presión diferencial, si la presión diferencial en las  profundidades de asentamiento se encuentra entre un rango menor a 2000 psi. No existe riesgo de que la tubería se atasque, pero si la diferencial de presión es mayor a 3000 psi, las profundidades de asentamiento deben ser corregidas. Verificando la profundidad de asentamiento de la cañería guía. OD= 20 pulg. Prof.= 60 m= 196,8 pies Para este tramo solo tenemos el diámetro y la profundidad. No tenemos la presión de formación, presión hidrostática para esta profundidad. Pero esto se puede obtenerse interpolando. Aplicando la fórmula de interpolación que corresponde a la ecuación (221)

80

  ]       [   Esta fórmula se aplica tanto para encontrar la presión de fractura como también la  presión hidrostática. Primero calcularemos la presión de formación utilizando la ecuación (2-21).

     ]     [  

Tenemos que la presión de formación para esta profundidad es de: Pf= 86,90 psi Ahora calcularemos la presión hidrostática.

     ]     [  

La presión hidrostática para esta profundidad es de:

PH= 92,53 psi Ya teniendo estos datos pasamos a calcular las densidades. Primero calcularemos la densidad de formación.

        La densidad de formación es de: Df= 8,49 lb/gal. Ahora calcularemos la densidad del lodo.

81

       

La densidad de lodo es de:

Dl= 9,04 lb/gal. Y para finalizar aplicamos la ecuación 2-4.

(    )( )

El diferencial de presión es:

ΔP=5,63 psi.

Como la presión diferencial es de 5,63 psi es mucho menor que 2000 psi por lo tanto no hay problema con este revestidor. Ahora debemos realizar los mismos procedimientos para las demás cañerías. Verificando la profundidad de asentamiento de la cañería superficial. OD= 13 3/8 pulg. Prof.= 810 m= 2657,5 pie Primero calcularemos la presión de formación.

    ]     [    Pf= 1190,19 psi Ahora calcularemos la presión hidrostática.

    ]     [    PH= 1268,63 psi

82

Por la ec. 2-5. Tenemos que la densidad de formación y la densidad del lodo son las siguientes: Primero calcularemos la densidad de formación.

    

La densidad de formación es de:

Df= 8,61 lb/gal. Ahora calcularemos la densidad del lodo.

    

La densidad del lodo es de:

Dl= 9,18 lb/gal. Y finalmente por la ec. 2-4.

(    )( ) El diferencial de presión es: ΔP= 78,45 psi.

Tenemos que la presión diferencial es de 78,45 psi que es mucho menor que 2000 psi  por lo que no existe problema en cuanto a la profundidad del revestidor superficial. Verificando la profundidad de asentamiento de la cañería intermedia. OD= 9 5/8 pulg. Prof.= 2180 m= 7152,144 pie Primero calcularemos la presión de formación. 83

     ]     [    Pf= 3237,13 psi. Ahora calcularemos la presión hidrostática.

     ]     [    PH= 3433,07 psi Por la ec. 2-5. Tenemos que la densidad de formación y la densidad del lodo son las siguientes: Primero calcularemos la densidad de formación.

       

La densidad de formación es de:

Df= 8,7 lb/gal. Ahora calcularemos la densidad del lodo.

       

La densidad del lodo es de:

Dl= 9,23 lb/gal. Y finalmente por la ec. 2-4.

(    )( )

El diferencial de presión es:

84

ΔP= 195,944 psi.

Como la diferencial de presión es menor a 2000 psi no existe problemas en la  profundidad seleccionada para la cañería intermedia. Verificando la profundidad de asentamiento de la cañería de producción. OD= 7 pulg. Prof= 3980 m= 13057,584 pie Primero calcularemos la presión de formación.

     ]     [    Pf= 6010,3 psi Ahora calcularemos la presión hidrostática.

     ]     [    PH= 6344,3 psi Por la ec. 2-5. Tenemos que la densidad de formación y la densidad del lodo son las siguientes: Primero calcularemos la densidad de formación.

      

La densidad de formación es de:

Df= 8,85 lb/gal.

85

Ahora calcularemos la densidad del lodo.

     

La densidad del lodo es de:

Dl= 9,34 lb/gal. Y finalmente por la ec. 2-4.

(     )( ) El diferencial de presión es: ΔP= 334,025 psi

Por lo tanto no existe problemas en cuanto a la profundidad de asentamiento de la cañería de producción debido a que es mucho menor que 2000 psi. Con los resultados obtenidos no se vio necesario realizar ninguna corrección por que las  profundidades seleccionadas no presentaban ningún problema o indicio de una pega diferencial por presión. Se tomó el criterio de una falla existente en la zona “falla Mandeyapecua” que se encuentra a una profundidad de 2730 mbbp (pozo ITG-X3 datos tomados de las correlaciones, registros sísmicos y de las estructuras que se requiere pasar hasta llegar al objetivo),2837 mbbp (pozo ITG-X1), 3155,7 mbbp (Pozo ITG-X2), tomando como una zona de posible pérdida de fluido, por lo que se revisó los historiales de perforación de los pozos ITG-X1 y ITG-X2, los mismos que atravesaron la formación y no presentaron  pérdidas significativas de fluidos por lo que se recomienda evitar bajar una cañería hasta  por debajo de esta falla, esto implicaría un costo más elevado del diseño bajar cañería a mayor profundidades. 86

Para la selección de los diámetros de las cañerías de revestimiento se lo realizó con la ayuda de la figura Nº 18, donde muestra los diámetros de trépanos y cañerías para la  perforación de un pozo.

Figura Nº 18 Selección de Diametros de la tuberia

Fuente: Manual de diseño de Revestidores

5.3 DESCRIPCIÓN DEL DISEÑO PROGRAMADO

Tabla 15 Arreglo final del pozo Itaguazurenda X-3. Diámetro MD de Pozo

(mt)

(Pulg.) 26

Cañería Criterio de asentamiento de la cañería OD (Pulg.)

60

20

Caño Guía en 60 m.

87

Diámetro MD de Pozo

(m)

(Pulg.) 17 ½

Cañería Criterio de asentamiento de la cañería OD (Pulg.)

810

13 3/8

Cañería superficial. Se requiere perforar este tramo con trépano de 17 ½” con un avance

mínimo de 810 m; de tal forma que permita aislar  parte de los tramos superficiales y del Sistema Carbonífero. 12 ¼

2180 9 5/8

Cañería Intermedia, zapato en 2180 m. Con esta cañería se aislará las zonas de baja presión y  posibles zonas con pérdida de circulación. Se  pretende bajar está cañería en la Formación Taiguati, aislando parte del sistema carbonífero y dejar la Formación Tupambi para la cañería de  producción ya que la misma es objetivo secundario en este proyecto.

8½

3980 7

Cañería de producción, zapato en 3980 m. Esta cañería nos permitirá aislar todas las zonas objetivos como las Areniscas de la Formación Tupambi

y

principalmente

las

Areniscas

 productoras de gas y condensado de la Formación Iquiri. Se debe considerar la posibilidad de bajar Liner; ya que se atravesara la Formación Los Monos, la cual, presenta zonas de alta presión característica Fuente: Elaboración Propia

88

5.4 DISEÑO DE LA SARTA DE REVESTIMIENTO Con los datos ya obtenidos, diámetro de la Cañería y profundidad de asentamiento  podemos empezar con el diseño, también utilizaremos los datos de las tablas B-1, B-2, B-3. Que se encuentran ubicados en la parte de anexos, los datos de la presión hidrostática, y la presión de formación ya fueron calculados en la corrección por pega diferencial por lo cual no utilizaremos las ecuaciones: (2-8), (2-2).

 

 

5.4.1. DISEÑO DEL REVESTIDOR GUÍA 20 PULG. OD= 20 pulg Prof.= 60 m 197 pies Pf= 86,9 psi Ph=92,53psi

Factores de Diseño Son estimados de acuerdo al grado de seguridad que se quiere tener en el pozo, mientras más alto el factor de seguridad mayor es el grado de seguridad y los adecuados para el  pozo son los siguientes: Fc= 1,5 Fr= 2 Ft= 2

Presión al Colapso Reemplazando:

     

La presión al colapso es:

Pc= 138,795 psi 89

Presión de Estallido





Reemplazando:



La presión al reventamiento es: Pe=173,8 psi

Gradiente al Colapso

     



Reemplazando:

  

Gc=0,704 psi/pie

Diseño al Colapso En la Tabla B-6 (Anexos B) se muestra las propiedades y características de la tubería de revestimiento de 20 pulg. en la cual se selecciona la tubería H-40.

TUBERIA: H-40 Pced= 40000 psi

Área plana= 26,918 pulg²

W= 94 lb/pie

Resistencia al colapso= 520 psi

Prt= 1530 psi

Resistencia al estallido =1530 psi Resistencia a la tensión=1077000lbs

En la cual se observa que la presión al colapso tiene un valor de 520 psi. Del cálculo realizado de la presión al colapso se tiene un valor de 138,795 psi por lo tanto: Reemplazando los valores se tiene:

  90

 

Como la presión leída en la tabla es mayor que la esperada en el pozo, nos indica que esta puede soportar el esfuerzo al colapso.

Diseño a la Tensión Peso total de la cañería introducida en el pozo Reemplazando:





    

Wt=18518 lbs

Determinando si la tubería seleccionada resiste a la tensión Resistencia a la tensión

    



Reemplazando:

T=538500 lbs.

    

Comprobando si la cañería resiste a la tensión



Como la Resistencia a la tensión corregida con el factor de seguridad es de 538500 lbs y la esperada en el pozo es de 18518 lbs. El cual indica que no existe ningún problema en cuanto a la tensión, por lo tanto no existiría problema en cuanto a su selección.

Diseño al Estallido La presión de reventamiento que resiste la cañería según especificaciones de fabricación es de 1530 psi y la calculada en el pozo es de 173,8 psi la misma que es mucho menor en 91

relación a la que va a estar sometida, por la misma razón la cañería resiste a las  presiones en cuanto al reventamiento. De los resultados obtenidos en el diseño son: Resistencia a la presión de Colapso: SI Resistencia a la Tensión: SI Presión al Estallido: SI  Nota: En este diseño no es aconsejable hacer un arreglo combinado de cañería debido a que la profundidad del revestidor guía es de 60 m. Por lo tanto el arreglo final del caño guía es el siguiente:

Tabla 16 Programa de la sarta de cañería Guía. Programa del Revestidor Guía 20 pulg. Intervalo (pies)

Grado

Peso (lb/pie)

Longitud (pies)

0,0

H-40

94

197

Intervalo (metros) Grado

Peso (lb/pie)

Longitud (metros)

0,0

94

60,0

a

197

Programa del Revestidor Guía 20 pulg. a

60,0

H-40

Fuente: Elaboración Propia

5.4.2 DISEÑO DEL REVESTIDOR SUPERFICIAL 13 3/8 PULG. OD= 13 3/8 pulg. Prof. = 810 mts. 2657 pies. Pf= 1190,19 psi Ph= 1268,63psi

Factores de Diseño Fc= 1,45 Fr= 1,45 Ft= 3

92

Presión al Colapso Reemplazando: Pc= 1839,51 psi

     

Presión de Estallido Remplazando: Pe= 1725,77 psi

 

Gradiente al Colapso

   

Remplazando:

   

Gc=0,692 psi/pie

Diseño al Colapso En la Tabla B-7 (Anexos B) se muestra las propiedades y características de la tubería de revestimiento de 13 3/8 pulg. en la cual se selecciona la tubería J-55.

TUBERIA: J-55 Pced= 55000 psi W= 68 lb/pie Pet= 3450 psi Ap= 19,445 pulg² Pct= 1950 psi

93

TUBERIA: J-55 RT= 1069000 lbs En el cual se observa que la presión al colapso tiene un valor de 1950 psi. Del cálculo realizado de la presión al colapso se tiene un valor de 1839,51 psi por lo tanto:

  Reemplazando los valores se tiene:     

Como la presión 1950 psi es mayor que la esperada en el pozo 1838,51 psi, nos indica que esta puede soportar los esfuerzos sometidos por el pozo.

Diseño a la Tensión Peso total de la cañería introducida en el pozo Reemplazando:

Wt=180676 lbs.

    

Determinando se la tubería seleccionada resiste a la tensión Resistencia a la tensión

Reemplazando:

RT=356333,33 lbs.

       

Comprobando si la cañería resiste a la tensión

    94

Como 356333,3 lbs es mayor 180676 lbs, resistencia esperada en el pozo, nos indica que soporta los esfuerzos a la tensión.

Diseño de Estallido

     

Como 3450 psi es el diseño de estallido de la cañería es mayor a la esperada el en pozo 1725,77 psi. Nos existen problemas en cuanto al reventamiento. De los resultados obtenidos en el diseño son: Presión al Colapso: SI Resistencia a la Tensión: SI Presión al Estallido: SI El diseño planteado es el siguiente.

Revestidor superficial 13 3/8 pulg "1 ra seccion" Intervalo (pies) 0

a

Grado

2657 J-55

Peso (lb/pie)

Longitud (mts)

68

810

Se podría bajar en todo el pozo la misma cañería, grado y peso, pero esto implica un mayor costo. Por lo que se plantea y recomienda realizar un arreglo combinado, por lo tanto se busca otra cañería que soporte a los esfuerzos sometidos pero de menor peso.

Diseño al Colapso para el segundo tramo. Se recomienda utilizar una cañería de menor peso, tomando en cuenta la resistencia al colapso. En la Tabla B-7 (Anexos B) se muestra las propiedades y características de la tubería de revestimiento de 13 3/8 pulg. se tiene que:

TUBERIA: J - 55 Pced= 55000 psi

95

TUBERIA: J - 55 W= 61 lb/pie Pet= 3090 psi Ap= 17,487 pulg² Pct= 1540 psi RT= 962000 lbs Ensayo para encontrar la profundidad que resiste la tubería al colapso. Profundidad base para el ensayo, utilizando la ecuación (2-14).

Remplazando:

  

      

Drc=2225,43 pies

La profundidad que resistente al colapso de la tubería J-55, que tiene un peso de 61 lb/pie, es de 2225,43 pies. Entonces se propone utilizar una profundidad de 2200 pies  para realizar los cálculos. Profundidad para el ensayo

Dsp=2200 pies. Simulando si es que esta cañería no presentaría ningún problema en la profundidad  propuesta se tendría el siguiente arreglo de pozo. Grado

Peso (lb/pie)

Profundidad (pies)

Longitud (pies)

J-55

61

0

2200

2200

La cañería más pesada estaría en el fondo y en superficie la cañería de menor peso y resistencia. Calculando pesos de las cañerías: Reemplazando:

 96

Wtr=134200 lbs.

   

Esfuerzo de la cañería de revestimiento.

    

Remplazando:

       

E=7674,27 psi Relación de esfuerzos

Reemplazando:

    



      

R=0,139

Con ese dato nos dirigimos a la Tabla B-10 (Anexos B). Efectos biaxiales. Se determina la resistencia efectiva de la cañería de revestimiento. Interpolando se tiene:

%= 92,16 Resistencia efectiva al colapso.

Reemplazando:

Recp=1419,26 psi

   



    

Finalmente la nueva profundidad calculada con la ecuación 2-18, será:

97

Reemplazando:

    

           

Como asumimos una profundidad de 2200 pies y la profundidad calculada es de 2050,9  pies, la diferencia es de 149 pies, como se mencionó anteriormente la diferencia de  profundidades tiene que ser igual o menor a 40 pies, por lo tanto esta profundidad de 2200 pies no cumple con esta regla por lo cual es necesario proponer otra profundidad de ensayo para la combinación de la tubería. Profundidad para el ensayo

Dsp=2090 pies. Se selecciono esta profundidad de acuerdo las pruebas realizadas del método de Ensayo y Error realizados (ver tabla B-17 Anexos B) Simulando si es que esta cañería no  presentaría ningún problema en la profundidad propuesta se tendría el siguiente arreglo de pozo. Grado

Peso (lb/pie)

Profundidad (pies)

Longitud (pies)

J-55

61

0

2090

2090

La cañería más pesada estaría en el fondo y en superficie la cañería de menor peso y resistencia. Calculando pesos de las cañerías: Reemplazando:

Wtr=127490 lbs.

    

Esfuerzo de la cañería de revestimiento. 98

     Remplazando:

         

E=7290,55 psi Relación de esfuerzos

Reemplazando:

    



      

R=0,1325

Con ese dato nos dirigimos a la Tabla B-10 (Anexos B). Efectos biaxiales. Se determina la resistencia efectiva de la cañería de revestimiento. Interpolando se tiene:

%= 92,55 Resistencia efectiva al colapso.

Reemplazando:

Recp=1425,27 psi

   



     

Finalmente la nueva profundidad calculada con la ecuación 2-18, será:

Reemplazando:

    

      99

 

Como asumimos una profundidad de 2090 pies y la profundidad calculada es de 2059,683 pies, la diferencia es de 30,317 pies, como lo mencionado anteriormente la diferencia es menor a 40 pies, por lo tanto el diseño soporta a las condiciones del pozo aplicados por el colapso.

Diseño a la Tensión La resistencia a la tensión de la cañería superior es de.

  

Reemplazando:

   

T=320666,7 psi

Calculando el peso total de la sarta de revestimiento, combinada:

Grado

Peso

Profundidad

Longitud

Peso total

(lb/pie)

(pies)

(pies)

(lb)

J-55

61

0

2090

2090

127490

J-55

68

2090

2657

567

38556

Peso Total de la Cañería de Revestimiento en el Pozo "Wtr"

166046

La cañería pesa 166046 lbs y la resistencia a la tensión de la cañería seleccionada es de 320666,7 lbs no existe ningún problema en cuanto a la tensión de dicha cañería.

Diseño al Estallido La resistencia al estallido, de la tubería J-55 de peso de 61 lb/pie es de 3090 psi y la  presión esperada en el pozo en cuanto al reventamiento r eventamiento es de 1725,77 psi, por lo tanto esta cañería no presenta ninguna restricción en su selección.

100

Debido a los cálculos el acabado final es:

Tabla 17 Programa de la sarta de Cañería Superficial Revestidor superficial 13 3/8 pulg "1 ra seccion" Intervalo (pies) 0

Grado

Peso (lb/pie)

Longitud (pies)

a

2090 J-55

61

2090

2090 a

2657 J-55

68

567

Revestidor superficial 13 3/8 pulg "1 ra seccion" Intervalo (metros) Grado

Peso (lb/pie)

Longitud (metros)

0

a

637

J-55

61

637

637

a

810

J-55

68

173

Fuente: Elaboración Propia

5.4.3 DISEÑO DEL REVESTIDOR INTERMEDIO 9 5/8 PULG. OD= 9 5/8 pulg Prof.= 2180 mts 7152 pies Pf= 3237,13 psi Ph= 3433,07 psi

Factores de Diseño Fc= 1,85 Fr= 1,5 Ft= 2,5

Presión al Colapso. Reemplazando: Pc= 6351,8 psi.

         101

Presión al Reventamiento. Reemplazando: Pe= 4855,7 psi.

    

Gradiente al Colapso.

Reemplazando:

          

Gc=0,888 psi/pie.

Diseño al Colapso En la Tabla B-8 (Anexos B) se muestra las propiedades y características de la tubería de revestimiento de 9 5/8pulg. se seleccionó la tubería N-80.

TUBERIA: N-80 Pced= 80000 psi W= 53,50 lb/pie Pet= 7930 psi Ap= 15,547 pulg² Pct= 6620 psi RT= 1244000 lbs En la que se observa que la presión al colapso tiene un valor de 6620 psi. Del cálculo realizado de la presión al colapso se tiene un valor de 6351,8 psi por lo tanto:

  102

Remplazando tenemos:

    

La presión al colapso que soporta la cañería es de 6620 psi y la esperada en el pozo es de 6351,8 psi, la misma que nos indica que no existe problema en cuanto al colapso por  parte de su selección.

Diseño a la Tensión Peso total de la cañería introducida en el pozo Reemplazando:

Wt= 382632 lbs.

    

Determinando se la tubería seleccionada resiste a la tensión Resistencia a la tensión

Reemplazando:

RT=497600 lbs.

      

La tensión que estará sometida la cañería en el pozo es de 382632 lbs y la que soporta la cañería de 497600 lbs. Por lo tanto la cañería seleccionada soporta a los esfuerzos en cuanto a la tensión.

Diseño al Estallido La resistencia al estallido de la cañería es de 7930 psi y la esperada en el pozo en de 4855,7 psi. Como la resistencia a la tensión de la cañería utilizada es mayor a la esperada, no hay problema en su selección. 103

El diseño planteado es el siguiente.

Revestidor Intermedio 9 5/8 Pulg. "1ºSeccion" Intervalo (metros) Grado

Peso (lb/pie)

Longitud (metros)

0

53,50

2180

a

2180 N-80

Se podría bajar en todo el pozo la misma cañería, grado y peso, pero esto implica un mayor costo porque mayor peso de cañería mayor el costo por el mismo motivo se  plantea usar una cañería de menor peso que soporte todos los esfuerzos que estará sometido en el pozo para evitar costos excesivos.

Diseño al Colapso para el segundo tramo. En la Tabla B-8 (Anexos B) se muestra las propiedades y características de la tubería de revestimiento de 9 5/8pulg. se tiene que:

TUBERIA: N-80 Pced= 80000 psi W=43,50 lb/pie Prt= 6330 psi Ap= 12,559 pulg² Pct= 3810 psi RT= 1005000 lbs Ensayo para encontrar la profundidad de asentamiento de la sarta combinada. Profundidad base para el ensayo

Reemplazando:

        104

Dp= 4290,54 pies. Tomamos la distancia más aproximada para nuestro primer ensayo.

Dsp= 4000 pies. Simulando si es que esta cañería no presenta problemas al ser bajada al pozo. Grado  N-80

Peso

Profundidad

Longitud

(lb/pie)

 pies

(pies)

43,5

0

4000

4000

La cañería más pesada estaría en el fondo y en superficie la cañería de menor peso y resistencia. Por lo tanto el peso de la cañería de mayor peso sería la siguiente: Reemplazando: Wtr= 174000 lbs.

     

Esfuerzo de la cañería de revestimiento.

Reemplazando:

E= 13854,60 psi. Relación de esfuerzos.

Reemplazando:

R= 0,173

    

                

Por Tabla B-10 (Anexos B). Efectos biaxiales se determina la resistencia efectiva de la cañería de revestimiento. 105

Interpolando se tiene:

%= 90,052 Resistencia efectiva al colapso.

Reemplazando:

  

    

Recp= 3430,98 psi.

Finalmente la nueva profundidad calculada, será:

  

Reemplazando:

    

Dcd= 3863,71 pies

La profundidad asumida para el ensayo fue de 4000 pies y la profundidad calculada es de 3863,71 pies a la que la cañería soporta los esfuerzos al colapso, la diferencia es de 136,28 pies, como lo mencionado anteriormente la diferencia tiene que ser igual o menor a 40 pies, a márgenes mayores ya no se garantiza el diseño, lo conveniente hacer un nuevo ensayo con otra profundidad. Profundidad para el ensayo

Dsp= 3910 pies. Se selecciono esta profundidad de acuerdo las pruebas realizadas del método de Ensayo y Error realizados (ver tabla B-18 Anexos B). Simulando si es que esta cañería no  presentaría ningún problema en la profundidad propuesta se tendría el siguiente arreglo de pozo. Grado

Peso (lb/pie)

Profundidad (pies)

Longitud (pies)

 N-80

43,5

0

3910

106

3910

La cañería más pesada estaría en el fondo y en superficie la cañería de menor peso y resistencia. Por lo tanto el peso de la cañería de mayor peso sería la siguiente: Reemplazando:

Wtr=170085 lbs.

    

Esfuerzo de la cañería de revestimiento.

Reemplazando:

E=13542,87 psi Relación de esfuerzos

Reemplazando:

R=0,1692

    

              

Por Tabla B-10 (Anexos B). Efectos biaxiales se determina la resistencia efectiva de la cañería de revestimiento. Interpolando se tiene:

%= 90,348 Resistencia efectiva al colapso

Reemplazando:

     107

Recp= 3442,25 psi Finalmente la nueva profundidad calculada, será:

  

Reemplazando:

    

Dcd=3876,41 pies

La profundidad de ensayo fue de 3910 pies y la profundidad calculada de acuerdo a condiciones de pozo fue de 3876,41 pies, la diferencia es de 33,59 pies, como lo mencionado anteriormente la diferencia igual o menor a 40 pies lo cual indica que la  profundidad es la adecuada.

Diseño a la Tensión La resistencia a la tensión de la cañería superior es de.

  

Reemplazando:

    

RT= 402000 lbs

Calculando el peso total de la sarta de revestimiento, combinada:

Grado

Peso

Profundidad

Longitud

Peso total

(lb/pie)

(pies)

(pies)

(lb)

 N-80

43,5

0

3910

3910

170085

 N-80

53,5

3910

7152

3242

173447

Peso Total de la Cañería de Revestimiento en el Pozo "Wtr" :

108

343532

La cañería pesa 343532 lbs y la resistencia a la tensión de la cañería seleccionada es de 402000 lbs lo que nos da una garantía que la cañería seleccionada no presenta problemas en cuanto a la tensión.

Diseño al Reventamiento La resistencia al reventamiento, de la tubería N-80 de peso de 43,50 lbs/pie es de 6330  psi y la presión esperada en el pozo en cuanto al reventamiento es de 4855,7 psi, por lo tanto esta cañería no presenta ninguna restricción en su selección. Debido a los cálculos el acabado final es:

Tabla 18 Programa de la sarta de cañería Intermedia. Programa del Revestidor Intermedio 9 5/8 pulg. Intervalo (pies)

Grado

Peso (lb/pie)

Longitud (pies)

0

a

3910

N-80

43,5

3910

3910 a

7152

N-80

53,5

3242

Programa del Revestidor Intermedio 9 5/8 pulg. Intervalo (metros)

Grado

Peso (lb/pie)

Longitud (metros)

0,0

a

1192

N-80

43,5

1192

1192

a

2180

N-80

53,5

988

Fuente: Elaboración Propia

5.4.4 DISEÑO DEL REVESTIDOR SUPERFICIAL 7 PULG. OD= 7 pulg. Prof. = 3980 mts. 13058 pies. Pf= 6010,3 psi Ph= 6344,3 psi

109

Factores de Diseño Fc=2 Fr= 1,5 Ft= 1,75 Presión al Colapso. Reemplazando: Pc= 12688,6 psi

Presión al Estallido Reemplazando: Pr= 9015,45 psi

Gradiente al Colapso

Reemplazando:

Gc=0,971 psi/pie

                    

Diseño al Colapso En la tabla B-9 (Anexos B) se muestra las propiedades y características de la tubería de revestimiento de 7 pulg. se selecciona la tubería P-110.

110

TUBERIA: P-110 Pced= 110000 psi W= 35,00 lb/pie

TUBERIA: P-110 Prt= 12700 psi Ap= 10,172 pulg² Pct= 13010 psi RT= 996000 lbs En la cual se observa que la presión al colapso tiene un valor de 13010 psi. Del cálculo realizado de la presión al colapso se tiene un valor de 12688,6 psi por lo tanto:

  Reemplazando los valores se tiene que:     

La presión resistente al colapso de la tubería es de 13010 psi y la esperada en pozo es de 12688,6 psi, por lo cual no existe ningún problema en seleccionar esta tubería.

Diseño a la Tensión Peso total de la cañería introducida en el pozo. Reemplazando:

Wt= 457030 lbs.

   

Determinando se la tubería seleccionada resiste a la tensión Resistencia a la tensión.

Reemplazando:

   111

    

T = 569142,9 lbs.

La tensión esperada por bajando con la cañería hasta fondo de pozo es de 457021 lbs y la que puede soportar dicha cañería es de 569142,9 lbs, por lo tanto soporta los esfuerzos a la tensión.

Diseño al Estallido La cañería soporta una presión al estallido de 12700 psi y la máxima presión a fondo de  pozo esperada es de 9015,45 psi. El mismo que indica que no es necesario la utilizar otra cañería. El diseño planteado es el siguiente.

Revestidor De Producción 7 pulg. "1º Sección" Intervalo

Grado

pies 0

a

13058 P-110

Peso

Longitud

lb/pie

pies

metros

35

13058

3980

Realizando un diseño combinado para bajar el costo de la cañería de producción de 7  pulg.

Diseño al Colapso para el segundo tramo. Se recomienda utilizar una cañería de menor peso, tomando en cuenta la resistencia al colapso. En la tabla B-9 (Anexos B) se muestran las propiedades y características de la tubería de revestimiento de 7 pulg. se tiene que:

112

TUBERIA: C-95 Pced= 95000 psi W= 32,00 lb/pie Prt= 10760 psi Ap= 9,317 pulg² Pct= 9730 psi RT= 786000 lbs Ensayo para encontrar la profundidad de asentamiento de la sarta combinada. Profundidad base para el ensayo

Reemplazando:

         

Dp= 10020,59732 pies Profundidad para el ensayo

Dsp= 9000 pies Simulando si esta cañería se lo bajaría hasta una profundidad de 8210 pies. Grado C-95

32

Peso

Profundidad

Longitud

(lb/pie)

(pies)

(pies)

0

9000

9000

La cañería más pesada estaría en el fondo y en superficie la cañería de menor peso y resistencia. Por lo tanto el peso de la cañería de mayor peso sería la siguiente: Reemplazando:

      113

Wtr= 288000 lbs Esfuerzo de la cañería de revestimiento

Reemplazando:

E = 30911,23 psi Relación de esfuerzos

Reemplazando:

R=0,325

    

                

Por Tabla B-10 (Anexos B) efectos biaxiales se obtiene la resistencia efectiva de la cañería de revestimiento. Interpolando tenemos:

%= 79,6 Resistencia efectiva al colapso

Reemplazando:

Recp= 7745,08 psi

        

Finalmente la nueva profundidad calculada, será:

Reemplazando:

  

     114

Dcd= 7976,39 pies. Como asumimos una profundidad de 9000 pies y la profundidad calculada es de 7976,39  pies, la diferencia es de 1023,6 pies, como lo mencionado anteriormente la diferencia tiene que ser igual o menor a 40 pies, por lo que es necesario trabajar con otra  profundidad menor. Profundidad para el ensayo

Dsp= 8210 pies Se selecciono esta profundidad de acuerdo las pruebas realizadas del método de Ensayo y Error realizados (ver tabla B-18 Anexos B) Simulando si esta cañería se lo bajaría hasta una profundidad de 8210 pies. Grado C-95

Peso

Profundidad

Longitud

(lb/pie)

(pies)

(pies)

32

0

8210

8210

La cañería más pesada estaría en el fondo y en superficie la cañería de menor peso y resistencia. Por lo tanto el peso de la cañería de mayor peso sería la siguiente: Reemplazando:

Wtr= 262720 lbs

     

Esfuerzo de la cañería de revestimiento

Reemplazando:

E = 28197,91 psi

    

     

Relación de esfuerzos

115

   

Reemplazando:

      

R=0,296

Por Tabla B-10 (Anexos B) efectos biaxiales se obtiene la resistencia efectiva de la cañería de revestimiento. Interpolando tenemos:

%= 81,556 Resistencia efectiva al colapso

Reemplazando:

Recp= 7935,39 psi

  

    

Finalmente la nueva profundidad calculada, será:

Reemplazando:

Dcd= 8172,4 pies.

  

   

Como asumimos una profundidad de 8210 pies y la profundidad calculada es de 8172,4  pies, la diferencia es de 37,60 pies, como lo mencionado anteriormente la diferencia es menor a 40 pies, por lo tanto el diseño soporta a las condiciones del pozo aplicados por el colapso.

Diseño a la Tensión La resistencia a la tensión de la cañería superior es de. 116

  

Reemplazando:

    

T= 449142,9 lbs.

Calculando el peso total de la sarta de revestimiento, combinada:

Grado

Peso

Profundidad

Longitud

Peso total

(lb/pie)

(pies)

(pies)

(lb)

C-95

32

0

8210

8210

262720

P-110

35

8210

13058

4848

169680

Peso Total de la Cañería de Revestimiento en el Pozo "Wtr" :

432400

La cañería pesa 432400 lbs y la resistencia a la tensión de la cañería seleccionada es de 449142,9 lbs por lo que nos indica que no hay ningún tipo de problema debido a la tensión.

Diseño al Reventamiento La resistencia al Reventamiento, leída en la tabla es de 10760 psi y la presión esperada en el pozo en cuanto al Reventamiento es de 9015,45 psi. Debido a los cálculos el acabado final es:

Tabla 19 Programa de sarta de Cañería de Producción Programa del Revestidor de Producción 7 pulg. Intervalo (pies)

Grado

Peso (lb/pie)

Longitud (pies)

0

C-95

32

8210

35

4848

a

8210 a

8210

13058 P-110

117

Programa del Revestidor de Producción 7 pulg. Intervalo (metros)

Grado

Peso (lb/pie)

Longitud (metros)

0

a

2502

C-95

32

2502

2502

a

3980

P-110

35

1478

Fuente: Elaboración Propia

Tabla 20 Arreglo Final pozo ITG-X3 Diámetro

Tramo

pulg.

Metros

Grado

Peso

CONEXIÓN

Lbs/pie

20

0,0 - 60

H-40

94

Big Omega

13 3/8

0-637

J-55

61

STL

637-810

J-55

68

STL

0-1192

N-80

43,5

STL

1192-2180

N-80

53,5

STL

0-2502

C-95

32

BTC

2502-3980

P-110

35

BTC

9 5/8 7

Fuente: Elaboración Propia

Habiendo terminado con el diseño de la tubería de revestimiento calcularemos el peso de la tubería con el método de Ensayo y Error, después calcularemos el porcentaje de la minimizacion del peso de la tubería de revestimiento.

118

Tabla 21 Peso de la tubería con el método de Ensayo y Error Diámetro

Tramo

Pulg.

(pies)

20

0- 197

H-40

13 3/8

0-2090

9 5/8 7

Grado

Peso

Cañeria

Peso lbs

94

Guia

18518

J-55

61

Superficial

127490

2090- 2657

J-55

68

0-3910

N-80

43,5

3910-7152

N-80

53,5

0-8210

C-95

32

8210-13058

P-110

35

Lbs/pie

38556 Intermedio

170085 173447

Producción

262720 169680

Peso total=

960496

Fuente: Elaboración Propia

Tabla 22 Peso de la tubería de revestimiento Diámetro

Tramo

Pulg.

Pie

20

0 – 295

H-40

13 3/8

0 – 2802

9 5/8 7

Grado

Peso

Cañería

Peso lbs

94

Guía

27730

J-55

68

Superficial

190536

0 – 7871

N-80

40

Intermedio

314840

7871 -10804

N-80

36

0 – 8310

C-95

35

8310 – 13058

P-110

38

lbs/pie

105588 Producción

290850 180424

Peso total=

1109968 lbs

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

Ahora calcularemos el porcentaje de minimización del peso de la tubería de revestimiento en cada zapata con la siguiente formula:

                119

Zapata de la tubería Guía

        

El porcentaje de minimización del peso de la tubería guía es de 33,2%. Zapata de la tubería Superficial

        

El porcentaje de minimización del peso de la tubería superficial es de 12,85 %. Zapata de la tubería Intermedia

        

El porcentaje de minimización del peso de la tubería intermedia es de 18,28%. Zapata de la tubería de Producción

        

El porcentaje de minimización del peso de la tubería de producción es de 8,24%.

Para finalizar se calculara el porcentaje total de la minimización del peso total de la tubería

    



El porcentaje de minimización del peso total de la tubería es de 13.46%

120

Figura Nº 30 Arreglo Final pozo ITG-X3

Fuente: Elaboración Propia

121

CAPITULO VI Estudio Económico

122

6.1 COSTOS El costo en cañerías de revestimiento en la perforación de pozos es aproximadamente el 20% del costo total de la perforación este valor puede disminuirse, depende del diseño y del grado y peso de las tuberías revestidoras. Por lo tanto en este análisis de costo está centrado a los gastos en tuberías de revestimiento. Para esto se contara con una ecuación:

        

6.2 PRESUPUESTO DE INVERSIONES REALIZADO POR YPFB YPFB realizo una estimación de inversión de $US 15.000.000 (quince millones de dólares americanos) para toda la perforación del pozo que se traduce en un conjunto de trabajos y servicios especializados.

6.2.1 CÁLCULOS DE COSTOS SEGÚN DISEÑO DE OPERADORA YPFB CASA MATRIZ Cálculos de los precios de los tubulares según precios tabulados de los diferentes precios de los tubulares.

Cañería Guía OD= 20 pulg Grado= H-40 Peso= 94 lb/pie Costo = 46 $/pie L= 295 pie Utilizando la ecuación 2-22 123

        

Reemplazando los datos

         

El costo de toda la selección de Cañería Guía es de 19175 $us (Dólares Americanos)

Cañería Superficial OD= 13 3/8 pulg Grado= J-55 Peso= 61 lb/pie Costo = 46 $/pie L= 2802 pie Utilizando la ecuación 2-22

        

Reemplazando los datos

         

El costo de todo el arreglo de cañería superficial es de 128892 $us (Dólares

Americanos)

124

Cañería Intermedia OD= 9 5/8 pulg Grado= N-80 Peso 43,5 lb/pie Costo = 55 $/pie L= 7871 pie OD= 9 5/8 pulg Grado= N-80 Peso= 53,5 lb/pie Costo= 60 $/pie L= 2933 pie Utilizando la ecuación 2-22

        

Reemplazando los datos, para el primer tramo:

         

Cañería de 43,5 lb/pie tiene un costo de 432905 $us los 7871 pie de longitud. Reemplazando los datos, para el segundo tramo:

         

Cañería de 53,5 lb/pie tiene un costo de 175980 $us los 2933 pie de longitud. El costo por separado del arreglo de cañería Intermedia es de: Cañería de 43,5 lb/pie su costo es de 432905 $us los 7871 pie de longitud. Cañería de 53,5 lb/pie su costo es de 175980 $us los 2933 pie de longitud. El costo total será la sumatoria de los costos del primer y segundo tramo.

125

          El costo total de la cañería intermedia es de 608885 $us (Dólares Americanos).

Cañería de Producción OD= 7 pulg Grado= C-95 Peso= 32 lb/pie Costo= 55 $/pie L= 8310 pie OD= 7 pulg Grado= P-110 Peso= 35 lb/pie Costo= 58 $/pie L= 4748 pie Reemplazando los datos, para el primer tramo:

          Cañería de 32 lb/pie tiene un costo de  $us Reemplazando los datos, para el segundo tramo:           El costo total será la sumatoria de los costos del primer y segundo tramo.           

El costo total de la cañería de producción es de 732434 $us (Dólares Americanos). Sumando los costos de todos los tubulares para sacar el costo total de todo el arreglo del  pozo ITG-X3 tenemos lo siguiente: 126

Tabla 23 Costo Total de Cañerías presentado por YPFB Cañería

Grado

Peso

Longitu

Costo

Costo

Costo t/c a

(lb/pie)

d (pie)

($/pie)

($us)

6,96 (Bs)

Guía

N-40

94

295

65

19175

133458

Superficial

J-55

61

2802

46

128892

891932,64

Intermedio

N-80

43,5

7871

55

608885

 N-80

53,5

2933

60

C-95

32

8310

55

P-110

35

4748

58

Producción

Costo Total=

4237839,6

732434

5097740,64

1489386

10360970,88

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

El costo oscila entre los 1.489.386 millones de dólares Americanos. Tomando en cuenta que el costo total de la perforación del pozo ITG-X3 es de 15 millones de dólares Americanos por lo tanto calcularemos el porcentaje del costo de las tuberías de revestimiento.

    

El porcentaje del costo de las tuberias de revestimiento es de 9,98%, planteado por YPFB con relación a costo total de perforación del pozo Itaguazurenda X-3.

6.3 CÁLCULOS DE COSTOS SEGÚN DISEÑO ENSAYO Y ERROR. Precio del arreglo de cañería de revestimiento con el método de diseño ensayo y error.

127

Diámetro

Tramo

Pulg.

(pies)

20

0- 197

H-40

94

13 3/8

0-2090

J-55

61

2090- 2657

J-55

68

0-3910

N-80

43,5

3910-7152

N-80

53,5

0-8210

C-95

32

8210-13058

P-110

35

9 5/8 7

Grado

Peso Lbs/pie

Calculando el costo de la cañería guia

Cañería Guía OD= 20 pulg Grado= N-40 Peso= 94 lb/pie Costo= 65 $/pie L= 197pie Utilizando la ecuación 2-22

        

Reemplazando los datos

         

El costo del arreglo de toda la sarta de cañería guía según diseño es de 12805 $us.

128

Cañería Superficial OD= 13 3/8 pulg Grado= J-55 Peso= 61 lb/pie Costo=46 $/pie L= 2190 pie OD= 13 3/8 pulg Grado= J-55 Peso= 68 lb/pie Costo= 49 $/pie L= 467 pie Utilizando la ecuación 2-22

        

Reemplazando los datos para el primer tramo:

         

Cañería de 61 lb/pie tiene un costo de 100740 $us los 2190 pie de longitud. Reemplazando los datos para el seguendo tramo:

         

Cañería de 68 lb/pie su costo es de 22883 $us los 467 pie de longitud. El costo de la cañería superficial sería igual a la sumatoria de los dos tramos Cañería de 61 lb/pie su costo es de 100740 $us los 2190 pie de longitud. Cañería de 68 lb/pie su costo es de 22883 $us los 467 pie de longitud. El costo del arreglo de superficial es de 123623$us (Dólares Americanos).

129

Cañería Intermedia OD= 9 5/8 pulg Grado= N-80 Peso= 43,5 lb/pie Costo= 55 $/pie L= 3910 pie OD= 9 5/8 pulg Grado= N-80 Peso= 53,5 lb/pie Costo= 60 $/pie L= 3242 pie Utilizando la ecuación 2-22

        

Reemplazando los datos para el primer tramo:

         

El costo del primer tramo de la cañería es de 215050 $us. Utilizando la ecuación 2-22

        

Reemplazando los datos para el segundo tramo:

         

El costo de la tubería para el segundo tramo es de 194529 $us. El costo de la tubería intermedia sería igual a la sumatoria del costo de los dos tramos

130

Cañería de 43,5 lb/pie su costo es de 215050 $us los 3910 pie de longitud. Cañería de 53,5 lb/pie su costo es de 194520 los 3242 pie de longitud. El costo de la tubería Intermedia es de 399934 $us (Dólares Americanos).

Cañería de Producción OD= 7 pulg Grado= C-95 Peso =32 lb/pie Costo= 55 $/pie L= 9050pie OD= 7pulg Grado= P-110 Peso= 35 lb/pie Costo =58 $/pie L= 4008 pie Reemplazando los datos, para el primer tramo:

          Cañería de 32 lb/pie tiene un costo de  $us Reemplazando los datos, para el segundo tramo:           El costo total será la sumatoria de los costos del primer y segundo tramo.       El costo de la arreglo de cañería de producción es de 730214 $us (Dólares Americanos).

131

Los gastos en el arreglo para el pozo ITG-X3, diseñado por el costo de la tubería utilizando método de Ensayo y Error son los siguientes:

Tabla 24 Costo de la tubería utilizando método de Ensayo y Error Cañería

Grado

Peso

Longitud

(lb/pie) (pie)

Costo

Costo

Costo t/c a

($/pie)

($us)

6.96 (Bs)

Guía

N-40

94

197

65

12805

Superficial

J-55

61

2190

46

123623

J-55

68

467

49

N-80

43,5

3910

55

 N-80

53,5

3242

60

C-95

32

9050

55

P-110

35

4008

58

Intermedio Producción

Costo Total=

409570

89122,8 860416,08

2850607,2

730214

5082289,44

1276212

8882435,52

Fuente: Elaboración Propia

Costo Total de tuberías por Método de Diseño Ensayo y Error. El costo total de la perforación del Pozo ITG-X3 varía entre los 15 millones de dólares americanos. Ahora calcularemos el porcentaje del costo de la tuberia diseñado por el método de Ensayo y Error.

    

El porcentaje del costo tuberías de revestimiento es un 8,5% del costo total de la  perforación del pozo, como se puede apreciar se tiene un costo menor, y el porcentaje de reducción del costo es de 1,48%, ahora calcularemos el dinero ahorrado.

              

Reemplazando los datos:

             

Dinero ahorrado= 213174 $us. Dólares Americanos 132

CAPITULO VII CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

133

7.1 CONCLUSIONES 1. Se pudo identificar que la cañería intermedia de 9 5/8 pulg. no atraviesa la falla Mandeyapecua, se mantuvo la profundidad debido a los resultados obtenidos de los  pozos exploratorios ITG-X1 e ITG-X2, los mismos que no presentaron pérdidas significativas de fluidos de perforación, según los informes de los dos pozos. El método de diseño de ensayo y error como se pudo observar en ocasiones se debe realizar muchas interpolaciones, para eso se tiene que tener experiencia con el manejo de Microsoft Office Excel el cual es de mucha ayuda al momento de realizar los ensayos  para encontrar la profundidad a la cual se va a trabajar. 2. Los arreglos de cañerías combinadas genera buenos resultados al momento de seleccionar cañerías, por lo que tiene precios menores y en profundidades altas suele repercutir en gran manera. 3. El diseño por el Método de Ensayo y Error da buenos resultados, evitando así la  pérdida de tiempo en la elaboración del Programa de Revestimiento. 4. Los errores que se cometen por este método son mínimos y no afectan en el resultado del programa. Dichos errores se deben a las malas aproximaciones o malas lecturas. 5. En comparación con arreglo presentado por la empresa petrolera YPFB, se corroboro que el método de diseño ensayo y error es muy efectivo, porque minimizo el peso total de la tubería de revestimiento en un 13 % y también redujo el costo en 213174 $us americanos.

134

7.2 RECOMENDACIONES Es importante mantener un buen margen de los factores de seguridad ya que este garantiza la efectividad del diseño de las cañerías de revestimiento. Obtener todos los datos posibles y referencias de los pozos vecinos, son de gran importancia al momento de tomar las decisiones finales de diseño. Se recomienda, tener precaución al atravesar la falla Mandeyapecua a 2730 mbbp, y tener preparado un fluido sellante si se presentase una pérdida de fluido, recomendado carbonato de calcio debido a su buena propiedad como fluido sellante, o algún tipo de sellante recomendado por la empresa prestadora de servicio de fluidos de perforación. Se recomienda el uso como fluido de terminación la salmuera de formiato de potasio, que en comparación con las salmueras de cloruros de sodio que son muy usadas en la actualidad presenta un grado de corrosión más alto, para evitar deterioros de la tubería de producción y garantizar su durabilidad. Debido a las buenas perspectivas de los pozos exploratorios perforados ITG-X1 y ITGX2 hacen de este un proyecto viable y con buenas posibilidades de encontrar un Reservorio de Gas y Condensado.

135

7.3 BIBLIOGRAFÍA

API 5CT. (1998). Especificacion para Revestimiento y Produccion.  Diseño de Revestimiento y Cementacion de pozos en el Oriente Ecuatoriano.  (2009). Ecuador. Ing. José Ramón Rodríguez, M. P. (Mayo 2007).  INGENIERIA BASICA DE YACIMIENTOS. MOUSALLI, V. (s.f.). ROCA SELLO Y TRAMPAS PETROLÍFERAS. P.D.V.S.A. ( 1998). Diseño para Tubulares de Revestimiento. P.D.V.S.A. (s.f.). Manual de Diseño para Tubulares de Revestimiento. P.D.V.S.A.

(s.f.).

 PROCEDIMIENTOSDE

DISEÑO

PARATUBERÍAS

DE

 REVESTIMIENTOS Y PRODUCCIÓN. R., U. I. (2013). Guia de diseño para el asentamiento y diseño de tuberias de revestimiento. Rodríguez, U. R. (s.f.). ESTUDIO DE LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN . Schulmberger. (s.f.). Conexiones API de tubulares Empleados en el campo petrolero. Schulmberger. (s.f.). Fundamento de diseño de revestidores. Schulmberger. (s.f.). Presiones de Formacion. Tenaris Sidercas . (s.f.). Selección de Tubulares. ULISSES, I. R. (2013). GUÍA DE DISEÑO PARA EL ASENTAMIENTO Y DISEÑO DE TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO. YPFB.

(2009).  PROYECTO

DE

PERFORACIÓN

 ITAGUAZURENDA-X3. Santa Cruz.

136

EXPLORATORIA

POZO

ANEXOS

ANEXOS

137

ANEXOS A

i

A-1. Perfil Geológico del pozo ITG-X1 y ITG-X2

Pozo ITG-X1

Pozo ITG-X2 Zsr: 680.95 msnm

Zsr: 673.84 msnm 20" 82 m 595.5 mbbp 78.75 m

 Tariquia Nivel del Mar 

690.8 mbbp -9.64 m

887.5 mbbp -213.14 m 1000 mbbp -325.54 m

1041.8 mbbp -360.5 m 1142.4 mbbp -461.06 m

 a  Y e c u  c a  P e t a a  I c h o  n  t e l  ló  C a s e c u a  T a p  n t  r p m e  a  c  s  E

1341.0 mbbp -659.58 m

1435.0 mbbp -753.55 m 1563.5 mbbp -882.02 m

1398.4 mbbp -723.52 m

13 3/8" 1601.0 m 2243.7 mbbp -1561.76 m

2148.0 mbbp -1472.31 m

2399.2 mbbp -1717.09 m

2660.1 mbbp -1977.97 m

2590.5 mbbp -1914.32 m

2703.4 mbbp -2021.0 m

 u a t i  T a i g  r r o  C h o  2 )  í (  T  m  a  I t a c u  p a m b i  T u  - 3 )  a (  T  u  c   a  I t  i  I q u i r  L M

1223 mbbp -548.3 m 1306.0 mbbp -631.3 m

2834.0 mbbp -2157.34 m

2969 mbbp -2287.37 m 3036.3 mbbp -2354.17 m 3105.7 mbbp -2414.75 m

2515 mbbp -1838.97 m

 c u a  e  p  a  d e y  n  a   la M  F a l

2857bbp -2180.32 m

T ar iquia

2969.0 mbbp -2292.27 m

3155.70 mbbp -2473.55 m

3117.5 mbbp -2436.5 m

3545.2 mbbp -2862.88 m 3630.0 mbbp -2947.65 m

3298.3 mbbp -2616.08 m 3367.6 mbbp -2685.35 m 3740.0 mbbp -3057.63 m

2290.2 mbbp -1614.4 m

9 5/8" 3801 m

3308 mbbp -2631.19 m 3373.5 mbbp -2696.64 m

Y ec ua

3526.0 mbbp -2851.77 m

P et ac a

3618.0 mbbp -2943.54 m

Cast el ló    n

3712 mbbp -3034.29 m

Ic hoa

T apec ua Esc ar pmen t 

4395.3 mbbp -3712.91 m

Prof. Final = 4160 m

4485.0 mbbp -3802.61 m

T ai guat i 

4855.3 mbbp -4172.64 m

Chor ro   5086.5 mbbp -4403.21 m

5155.7 mbbp -4472.21 m

Prof. Final = 5340 m

T up amb i  It ac ua ( T-    3)  Iquir i

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

ii

A-2. Perfil sísmico de los pozos ITG-X1 y ITG-X2.

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

iii

A-3. Perfil sísmico del pozo ITG-X3.

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

iv

A-4. Perfil del reservorio del bloque Boyuibe Ovai

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

v

A-5. Línea sísmica longitudinal de los pozos exploratorios del bloque Boyuibe Ovai.

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

vi

A-6. Contexto geológico pozo ITG-X3              n       a              u                  G

   a    u    c    e    p    a    y    e     d    n    a     M    a    l    l    a     F

   3    X      G    T    I  .   o   m   z   0   o   3    P   6   :  .    t    B   Z    U

 .   p    b    b   m    0   m    5   0    5   8

 .   p    b    b

  m   m    0    0   8    5   1    4

 .   p    b   m    b   0   m    1    0   0    4   1      6    1

 .   p    b    b   m   m    0    0   0    3   2    8   -

 .   p    b    b   m    0   m    2    0   1    5      7

 .   p    b    b   m  m    0   0    5   2      9   3

 .   p    b    b   m    0   m    8    0   3    1   1    0      2

 .   p    b   m    b    0   m    5    0   1    8   1      7    1

                 ai              u                        r qi            a                  T

 .   p    b   m    b    0   m    0    0   1    3   2    7      2

 .    b   m    b    0   m    9    0   6    2   1    3      2

 .   p    b    b   m    0   m    4    0   4    7   1    0      2

      a              u       c       e                  Y

 .   p    b   m    b    7   m    5    7   7    8   1    3      2

  p    b    b   m    7   m    2    7   8    5   1    4      2

 .   p    b   m    b    0   m    1    0   3    4   2    9      2

 .   p    b   m    b    0   m    4    0   2    7   2    8      2

      a             c             a              n                        at             o                            lló                    ua             e                  h             e             c                   P                  cI                  t             e       s             a                   a p                     C                   T

                          ti       a              u                  gi            a                  T

      o              r r             o                  2                  h                         C                   T

                 i                  b              m                   )                  a                  3              p                         -T              u                   (                       T

 .   p    b   m    b    0   m    3    0   2    6   3    8      3

 .   p    b   m    b    0   m    7    0   5    0   2    2      3

 .   p    b   m    b    8   m    7    8   4    0   2    1      3

                 t              n       e              m                     rp          a       c       s                  E

 .   p    b   m    b    0   m    8    0   6    1   2    3      3

 .   p    b    b   m    0   m    7    0   3    0   3    0      4

  m    6    2    4    2   -

  m    0    0    0    4   =    l   a   n    i    F  .    f   o   r    P

   1      R    Q    I      G    T    I   a   c   s    i   n   e   r    A

   O    P    A    C

   a    i    u    q    i    r    a     T

   n   a    ó    l    u    c    e    e    p    a    t    a    a    o    c    h   s    a    T    a    a     C    u    t    c    I    c    e    e     Y    P

   t    n    e    m    p    r    a    c    s     E

   )    3       T    i    i    (    r    i    b    a    u    q    m    u    c    I    a    i    a    t    o    t    p    I    r    a    r    2    u    u    o   -     T    g    i    h     T    a    1       T     C

    M    L

   R    Q    I      G     T    I    a    c    s    i    n    e    r    A

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

vii

A-7. Arreglo superficial tentativo pozo ITG-X3

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

viii

A-8 Tiempo de perforación del pozo ITG-X3

Fuente: Elaboración Propia

En un tiempo de 10 días se asentara la tubería guía En un tiempo de 30 días se asentara la tubería superficial En un tiempo de 82 días se asentara la tubería intermedia En un tiempo de 150 días se asentara la tubería de producción

ix

ANEXOS B TABLA DE DATOS

x

Tabla B- 1. Profundidades, gradientes y presión de formación

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

xi

Tabla B- 2. Profundidad, gradiente de lodo y presión hidrostática.

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

xii

Tabla B- 3. Profundidad, gradiente y presión de fractura.

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

Tabla B- 4. Profundidad, gradiente y presión de gas.

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

xiii

Tabla B- 5 Columna estratigráfica programada Pozo ITG-X3.

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

xiv

Tabla B- 6. Propiedades y características de la tubería de revestimiento de 20 pulg. Según boletín API 502.

Fuente: (Schumberger I-handbook)

xv

Tabla B- 7. Propiedades y características de la tubería de revestimiento de 13 3/8 pulg. Según boletín API 502.

Fuente: (Schumberger I-handbook)

xvi

Tabla B- 8. Propiedades y características de la tubería de revestimiento de 9 5/8pulg. Según boletín API.502.

Fuente: (Schumberger I-handbook)

xvii

Tabla B- 9. Propiedades y características de la tubería de revestimiento de 7 pulg. Según boletín API 502.

Fuente: (Schumberger I-handbook)

xviii

Tabla B- 10. Efectos biaxiales

Fuente: (Schumberger I-handbook)

xix

Tabla B- 11. Precios de cañerías de revestimiento de 20 pulg.

Fuente: (Schumberger I-handbook)

xx

Tabla B- 12. Precios de cañerías de revestimiento de 13 3/8 pulg.

Fuente: (Schumberger I-handbook)

xxi

Tabla B- 13. Precios de cañerías de revestimiento de 9 5/8 pulg.

Fuente: (Schumberger I-handbook)

xxii

Tabla B- 14. Precios de cañerías de revestimiento de 7 pulg.

Fuente: (Schumberger I-handbook)

xxiii

Tabla B- 15. Descripción y Ubicación de los pozos Exploratorios Itaguazurenda X-1

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

xxiv

Tabla B- 16. Descripción y Ubicación de los pozos Exploratorios Itaguazurenda X-2

Fuente: Presentación, Proyecto de perforación exploratoria pozo Itaguazurenda-X3 Bloque alto (YPFB, 2009)

xxv

Tabla B- 17 Prueba de Ensayo y Error para la tubería superficial Revestidor Superficial 13 3/8 pulg. profundidad resistente al colapso de la tubería J-55 de peso de 61 lb/pie, es de 2225,43 pies. Prueba de Ensayo y Error para encontrar la diferencial de la profundidad que sea igual o menor a 40 pies  Número de Pruebas

Profundidad para el ensayo (Dsp) pies

Profundidad Eficiente(Dcd) pies

ΔP 

ERROR

1

2225

2048

177

137

2

2200

2050,9

149,1

109,1

3

2100

2058,97

41,03

1,03

4

2090

2059,683

30,317

-9,683

5

2060

2062,97

-2,97

-42,97

6

2000

2068,31

-68,31

-108,31

Fuente: Elaboración Propia

Descripción El error en los cálculos realizados tienen que ser negativos o igual a cero, ya que el valor  positivo afirma que la profundidad de ensayo no cumple con la condición de que esa  profundidad sea igual o menor a 40 pies, como ya se mencionó que la finalidad del  proyecto es el de reducir el costo de la tubería de revestimiento se seleccionarán las tuberías que tengan un rango de error entre -10 a 0, ya que seleccionar profundidades que tengan un rango de error menor a -10 significaría un aumento en el costo de la tubería por lo cual se seleccionó la prueba de ensayo número cuatro ya que cumple con esta condición.

xxvi

Tabla B- 18 Prueba de Ensayo y Error para la tubería Intermedia Revestidor Intermedio 9 5/8 pulg. profundidad resistente al colapso de la tubería N-80 de peso de 43,5 lb/pie, es de 4290,54 pies. Prueba de Ensayo y Error para encontrar la diferencial de la profundidad que sea igual o menor a 40 pies  Número de Pruebas

Profundidad para el ensayo (Dsp) pies

Profundidad Eficiente(Dcd) pies

1

4280

3831,45

448,55 408,55

2

4200

3841,75

358,25 318,25

3 4

4100 3800

3852,04 3889,8

247,96 207,96 -89,8 -129,8

5

4000

3864,06

135,94

95,94

6

3950

3870,92

79,08

39,08

7

3900

3879,5

20,5

-19,5

8

3910

3876,41

33,59

ΔP 

ERROR

-6,41

Fuente: Elaboración Propia

Descripción El error en los cálculos realizados tienen que ser negativos o igual a cero, ya que el valor  positivo afirma que la profundidad de ensayo no cumple con la condición de que esa  profundidad sea igual o menor a 40 pies, como ya se mencionó que la finalidad del  proyecto es el de reducir el costo de la tubería de revestimiento se seleccionarán las tuberías que tengan un rango de error entre -10 a 0, ya que seleccionar profundidades que tengan un rango de error menor a -10 significaría un aumento en el costo de la tubería por lo cual se seleccionó la prueba de ensayo número ocho ya que cumple con esta condición.

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