Problemas de Hoyo

Problemas de Hoyo Durante los Procesos de Viajes de Tuberías y Operaciones de Perforación

Durante el proceso de construcción de pozos pueden presentarse diversos problemas ocasionados principalmente por los viajes de tubería y las operaciones involucradas en la perforación del hoyo. Estos pueden entorpecer con las operaciones normales y ocasionar grandes pérdidas de tiempo, lo que se traduce en un aumento de los gastos de perforación. Estos problemas son:

Problemas de hoyo durante los procesos de viajes de tubería.
Problemas de hoyo durante las operaciones de perforación.
Problemas de Hoyo Durante los Procesos de Viajes de Tuberías

El proceso de hacer viajes consiste en sacar o introducir la sarta de perforación en el fondo del hoyo con el propósito de retirar o reemplazar la mecha desgastada, colocar un revestidor en el hoyo o para realizar otras operaciones relacionadas con la perforación del pozo. Durante este proceso es necesario considerar el procedimiento operacional, las presiones de surgencia, presiones de achique y el llenado correcto del hoyo.

• Presión de Surgencia
  
  También llamada presión de compresión, se origina cuando la sarta de perforación, o el revestidor se introduce en el hoyo, ocasionando que el fluido de perforación situado debajo de la mecha sea forzado a salir a la superficie por el espacio anular generando así un aumento en la presión hidrostática. Las fuerzas de compresión (responsables de las presiones de surgencia) se crean cuando la sarta de perforación se baja muy rápido y el fluido no tiene tiempo de desplazarse hacia arriba. Por otra parte, como el fluido de perforación es ligeramente compresible, la presión en el pozo puede aumentar y producir fractura de la formación, falla del revestidor o pérdida del fluido de perforación y en consecuencia, puede disminuir la presión hidrostática, lo cual afecta la estabilidad del hoyo. El caso más critico es cuando la mecha está por encima de la zapata del último revestidor cementado debido a que la formación expuesta por debajo del revestidor tiene un menor margen de tolerancia sobre la presión de fractura que a mayor profundidad, es por ello que cuando se va introducir la sarta en el hoyo es recomendable bajarla a velocidad lenta hasta estar por debajo de la zapata, luego se puede bajar a velocidad normal.
  
  En la Figura 1, se muestra el esquema mecánico del movimiento de la sarta de perforación que genera la presión de surgencia. La Figura 1a muestra como se baja la sarta dentro del pozo antes de llegar a la zapata del último revestidor cementado. En la Figura 1b se muestra la sarta de perforación una vez que ha pasado la profundidad de la zapata. En la Figura 1c, se fractura la formación en su zona más débil producto de bajar la sarta a una velocidad mayor de la permitida, y ocurre la invasión del fluido de perforación hacia la formación.

Figura 1. Esquema mecánico de la sarta de perforación durante la generación de presión de surgencia

• Presión de Achique
  
  También conocida como presión de suabeo o de succión, se produce cuando se saca muy rápido la tubería del hoyo, y el fluido de perforación alrededor de la sarta de perforación no baja a la misma velocidad con la cual esta sube. Este efecto disminuyeÇ la presión hidrostática y puede originar la entrada de fluidos de la formación al pozo. En la Figura 2 se muestra el esquema mecánico del movimiento de la sarta de perforación que genera la presión de achique. La Figura 2a muestra como se extrae la sarta fuera del pozo. En la Figura 2b se muestra la sarta de perforación una vez que ha pasado la profundidad de la zapata y debido a una velocidad inadecuada segenera una invasión de fluidos de la formación (puntos rojos) hacia el hoyo. En la Figura 2c, aumenta la invasión de los fluidos de la formación debido a la presión de succión generada mientras se saca la sarta de perforación.
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  Figura 2.Esquema mecánico de la sarta de perforación durante la generación de presión deachique

• Las presiones de surgencia y de achique se ven afectadas por factores tales como: Propiedades del fluido de perforación (densidad, viscosidad, punto cedente, resistencias de gel, etc.).
  
  Geometría del hoyo.
  Velocidad de subida y bajada de la sarta de tubería.
  Condiciones del hoyo y propiedades de la formación.
  Profundidad del pozo.
  Configuración del BHA.
  
  Muchos problemas son causados por las presiones de surgencia y achique. Si bien es casi imposible eliminarlas, pueden ser minimizadas reduciendo la velocidad de movimiento de la tubería durante los viajes, ya que mientras más rápida sea esta, mayores serán las presiones de compresión y de succión El cálculo de las presiones de surgencia y achique es difícil debido a la forma en que se mueven los fluidos y la tubería en el hoyo. Cuando se efectúa un viaje o se corre un revestidor se genera una situación en la cual la tubería se mueve a través del fluido más que el fluido a través de la tubería. El patrón de flujo que domina este movimiento puede ser laminar o turbulento dependiendo de la velocidad a la que se mueve la tubería. Las presiones de surgencia y achique se pueden determinar cuando la velocidad del fluido en la tubería se rige bajo las condiciones de flujo laminar. Para ello se han desarrollado varias ecuaciones matemáticas que establecen una estrecha relación entre la tubería y la geometría del hoyo, así como también muestran el efecto de arrastre del fluido de perforación en la superficie de la tubería a medida que es extraída del hoyo. Cuando el patrón de flujo es turbulento se utilizan correlaciones empíricas.
  
  Adicionalmente se han desarrollado estudios para entender el comportamiento de las presiones de surgencia en el hoyo. Entre ellos, los estudios de campo de Burkhardt, cuyo trabajo consistió en correr un revestidor en un hoyo equipado con sensores de presión, con lo cual logró llevar un registro de los cambios de presión (positivos y negativos) Como se puede observar en la Figura 3, el mayor valor de presión de surgencia ocurrió a la máxima velocidad de la tubería lo cual indica que el arrastre o flujo del fluido de perforación hacia arriba cuando se introduce la sarta en el hoyo es un factor importante en la formación de algunas presiones de surgencia (punto b)
  
  Algunos picos de presión negativa ocurrieron mientras la tubería se mantuvo en estado de reposo, es decir, después que se aplicaron los frenos en la cabina del Perforador. Esto indica que los efectos inerciales también pueden ocasionar presiones de surgencia (punto c) Otra presión de surgencia negativa ocurrió mientras el revestidor fue levantado por las cuñas. Los análisis teóricos muestran que puede serÇ debido a la rotura de los geles del fluido de perforación o a efectos inerciales (punto a)
  

Figura 3 Patrón de presiones de surgencia mientras se bajaba un revestidor en el hoyo

Referencias:

• González, F. (2003). Pozos I. Guía de estudios para la materia Pozos I.Universidad Central de Venezuela.