Diseño del programa de tuberías de revestimiento para la perforación del pozo Sacha 452D direccional, en el Oriente Ecuatoriano

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E

INDUSTRIAS

CARRERA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS

DISEÑO DEL PROGRAMA DE TUBERÍAS DE

REVESTIMIENTO PARA LA PERFORACIÓN DEL POZO

SACHA 452D DIRECCIONAL, EN EL ORIENTE

ECUATORIANO.

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO

DE INGENIERO DE PETRÓLEOS

RECALDE ÁVILA RAÚL ESTÉFANO

DIRECTOR: ING. FAUSTO RAMOS AGUIRRE

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FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO

PROYECTO DE TITULACIÓN

DATOS DE CONTACTO

CÉDULA DE IDENTIDAD: 0803171172

APELLIDO Y NOMBRES: Recalde Ávila Raúl Estéfano

DIRECCIÓN: Las Hiedras N43-37 y Granados,

Quito

EMAIL: [email protected]

TELÉFONO FIJO: 022270532

TELÉFONO MÓVIL: 0995096020

DATOS DE LA OBRA

TITULO: Diseño del programa de tuberías

de revestimiento para la

perforación del pozo Sacha 452D

direccional, en el Oriente

ecuatoriano.

AUTOR O AUTORES: Recalde Ávila Raúl Estéfano

FECHA DE ENTREGA DEL

PROYECTO DE TITULACIÓN: 09/07/2018

DIRECTOR DEL PROYECTO DE

TITULACIÓN: Ing. Fausto Ramos Aguirre

PROGRAMA PREGRADO POSGRADO

TITULO POR EL QUE OPTA: Ingeniero de Petróleos

RESUMEN: Durante la construcción de un pozo de

petróleo los procesos de revestimiento 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. Actualmente la selección de los revestidores de pozos petroleros se

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los hace en base a la experiencia de perforaciones aledañas, más no en base a un cálculo. Por esta razón para el desarrollo del presente trabajo, se planteó como objetivo el realizar un diseño del programa de tuberías de revestimiento para cada una de las secciones del pozo Sacha 452D; además que se contó con el aval de la empresa VHP Solutions y con los datos disponibles en el Banco de Información

Petrolera Ecuatoriana (BIPE) que

recopila información de la Secretaria de Hidrocarburos y de Petroamazonas EP. Para ello se aplicó la metodología de punto neutro por ensayo y error para el cálculo del tipo de revestidor para las diferentes secciones de perforación del pozo Sacha 452D; este método se

fundamenta en conocer las

características y propiedades mecánicas

de las diferentes tuberías de

revestimiento (casing), para cada una de las secciones del pozo. Se procedió a calcular los parámetros de resistencia de las tuberías como es la tensión, el colapso y el estallido. Como resultado de la aplicación de este método, se determinó que la sección conductora de 26 pulgadas con una longitud de 300 pies, se revestió con tubería de 20 pulgadas, en el cual se empleó 9 tubos, grado K-55, peso de 94 lbs/pie; para la sección superficial de 16 pulgadas alcanzó una longitud de 4 526 pies, se revistió con tubería de 13 3⁄ ₈ pulgadas, se usó 122 tubos, grado K-55, peso de 68 lbs/pie; para la sección intermedia de 12 ¼ pulgadas con una longitud de 8 144 pies, se revistió con tubería de 9 5⁄₈

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también se realizó el programa más adecuado para las brocas, lodos de perforación, y survey para este pozo; así como también se analizó el costo que representa el diseño de revestidores propuesto, el cual que representa el 23% del costo total de un proyecto de perforación. La aplicación de esta

metodología es viable para el

revestimiento de pozos del oriente ecuatoriano, con el fin de optimizar

recursos tanto técnicos como

económicos.

PALABRAS CLAVES: Perforación direccional, tubería de

revestimiento.

ABSTRACT: During the construction of an oil well the

coating processes are of vital importance for the same, given that a poor selection and failure in the calculations would bring drastic consequences such as increased costs, risk of loss of the well, risks to the environment and security. Currently, the selection of oil well casings is made based on the experience of nearby drilling, but not based on a calculation. For this reason, for the development of this work, the objective was to carry out a design of the coating pipe program for each of the sections of the Sacha 452D well; in addition, it was supported by the VHP Solutions company and with the

data available in the Ecuadorian

Petroleum Information Bank (BIPE) that

collects information from the

Hydrocarbons Secretariat and

Petroamazonas EP. To do this, the neutral point methodology was applied by trial and error for the calculation of the type of casing for the different drilling sections of the Sacha 452D well; This method is based on knowing the

characteristics and mechanical

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application of this method, it was determined that the conductive section of 26 inches with a length of 300 feet, was lined with 20-inch pipe, in which 9 pipes were used, grade K-55, weight of 94 lbs. /foot; for the 16-inch surface section it reached a length of 4 526 feet, it was coated with 13 3/8 inch pipe, 122 tubes were used, grade K-55, weight 68 lbs / ft; for the intermediate section of 12 ¼ inches with a length of 8 144 feet, it was coated with 9 5/8 inch tubing, 210 tubes were used, grade N-80, weight 47 lbs / ft; and finally for the 8 ½-inch production section, a liner with a length of 2 416 feet was used, and it was coated with a 7-inch pipe, where 50 tubes were used, grade P-110, weight of 26 lbs / ft. On the other hand, the most suitable program for drill bits, drilling mud, and survey for this well was also carried out; as well as the cost represented by the proposed coater design, which represents 23% of the total cost of a drilling project. The application of this methodology is viable for the coating of wells in eastern Ecuador, in order to optimize both technical and economic resources.

KEYWORDS Directional drilling, casing.

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DECLARACIÓN Y AUTORIZACIÓN

Yo, Recalde Ávila Raúl Estéfano, ci 0803171172 autor del proyecto titulado: Diseño del programa de tuberías de revestimiento para la perforación del pozo Sacha 452D direccional, en el Oriente ecuatoriano., previo a la obtención del título de Ingeniero de Petróleos en la universidad tecnológica equinoccial.

1. Declaro tener pleno conocimiento de la obligación que tienen las Instituciones de Educación Superior, de conformidad con el Artículo 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior, de entregar a la SENESCYT en formato digital una copia del referido trabajo de graduación para que sea integrado al Sistema Nacional de información de la Educación Superior del Ecuador para su difusión pública respetando los derechos de autor.

2. Autorizo a la BIBLIOTECA de la Universidad Tecnológica Equinoccial a tener una copia del referido trabajo de graduación con el propósito de generar un Repositorio que democratice la información, respetando las políticas de propiedad intelectual vigentes.

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DECLARACIÓN

Yo, Recalde Ávila Raúl Estéfano, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.

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CERTIFICACIÓN

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DEDICATORIA

Esta tesis, en primer lugar va dedicado especialmente a mis padres por brindarme su apoyo incondicional, por depositar toda su confianza y expectativas en mí, por su inmenso amor, su cariño, por inculcarme sus valores por siempre, velar por mi bienestar. Son las personas que han sido y son el pilar fundamental de mi vida, siempre han estado junto a mí y gracias a ellos pude salir adelante y llegar a ser ahora un profesional.

A mis hermanos, por estar conmigo en todo momento, por darme consejos, y por ser mis amigos.

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AGRADECIMIENTO

A Dios y a la Virgen María por darme fuerza y guiarme por el buen camino. A mis padres, por apoyarme con todos los recursos posibles, y brindarme siempre una ayuda en cualquier cosa que necesite, por todo eso y más siempre estaré agradecido.

A la Universidad Tecnológica Equinoccial, gracias por la excelente educación que estuvo a mi disposición.

A la Facultad de Ciencias de la Ingeniería e Industrias, a sus autoridades y profesores de la carrera de Ingeniería de Petróleos, por su orientación, apoyo y guía en esta profesión.

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ÍNDICE DE CONTENIDOS

PÁGINA

RESUMEN 1

ABSTRACT 2

1. INTRODUCCIÓN 3

1.1 FUERZAS A LAS QUE ESTÁN SOMETIDAS LAS TUBERÍAS 4

1.1.1 COLAPSO 4

1.1.2 TENSIÓN 4

1.1.3 ESTALLIDO 5

1.2 TIPOS DE TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO 5

1.2.1 TUBERÍA DE REVESTIMIENTO CONDUCTORA 6

1.2.2 TUBERÍA DE REVESTIMIENTO SUPERFICIAL 6

1.2.3 TUBERÍA DE REVESTIMIENTO INTERMEDIA 7

1.2.4 TUBERÍA DE REVESTIMIENTO DE PRODUCCIÓN 7

1.2.5 TUBERÍA DE REVESTIMIENTO CORTA (LINER) 7

1.3 PROPIEDADES DE LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO 8

1.4 OBJETIVOS 9

1.4.1 OBJETIVO GENERAL 9

1.4.2 OBJETIVO ESPECÍFICOS 9

2. METODOLOGÍA 10

2.1 PROGRAMA DE PERFORACIÓN DEL POZO SACHA 452D 10 2.1.1 PROGRAMA DE SURVEY DEL POZO SACHA 452D 10 2.1.2 PROGRAMA DE BROCAS DEL POZO SACHA 452D 11 2.1.3 PROGRAMA DE LODOS DE PERFORACIÓN DEL POZO

SACHA 452D 11

2.2 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DE ENSAYO Y ERROR CON

PUNTO NEUTRO 12

2.3 PROGRAMA FINAL DE REVESTIMIENTO Y COSTOS 15

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 16

3.1 PROGRAMA DE PERFORACIÓN DEL POZO SACHA 452D 16 3.1.1 PROGRAMA DE SURVEY DEL POZO SACHA 452D 17 3.1.2 PROGRAMA DE BROCAS DEL POZO SACHA 452D 19 3.1.3 PROGRAMA DE LODOS DE PERFORACIÓN DEL POZO

SACHA 452D 21

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ii PÁGINA

3.2.1 DISEÑO REVESTIDOR CONDUCTOR SECCIÓN 26

PULGADAS 21

3.2.2 DISEÑO REVESTIDOR SUPERFICIAL SECCIÓN 16

PULGADAS 23

3.2.3 DISEÑO REVESTIDOR INTERMEDIO SECCIÓN 12 ¼

PULGADAS 26

3.2.4 DISEÑO REVESTIDOR LINER DE PRODUCCIÓN

SECCIÓN 8 ½ PULGADAS 28

3.3 PROGRAMA FINAL DE REVESTIMIENTO Y COSTOS 30

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 32

4.1 CONCLUSIONES 32

4.2 RECOMENDACIONES 32

5. BIBLIOGRAFÍA 34

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ÍNDICE DE TABLAS

PÁGINA

Tabla 1. Resumen por secciones de los surveys del pozo Sacha 452D. 17

Tabla 2. Topes Formacionales del pozo Sacha 452D. 19

Tabla 3. Brocas y sus parámetros a ser utilizados en pozo Sacha 452D. 20 Tabla 4. Brocas y sus parámetros hidráulicos a ser utilizados en pozo

Sacha 452D. 20 Tabla 5. Propiedades del lodo a ser utilizado en pozo Sacha 452D. 21 Tabla 6. Características Casing 20 pulgadas, K-55, 94 lb/pie. 22 Tabla 7. Características Casing 13 3⁄8 pulgadas, K-55, 68 lb/pie. 24 Tabla 8. Características Casing 9 5⁄8 pulgadas, N-80, 47 lb/pie. 27 Tabla 9. Características Casing 7 pulgadas, P-110, 26 lb/pie. 29 Tabla 10. Resumen de los cálculos realizados para el pozo Sacha 452D. 30 Tabla 11. Programa de Revestimiento para el pozo Sacha 452D. 31 Tabla 12. Costos del revestimiento para el pozo Sacha 452D. 31

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iv

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA

Figura 1. Tuberías de revestimiento. 3

Figura 2. Propiedades mecánicas de la tubería de revestimiento. 5

Figura 3. Tuberías de revestimiento para un pozo petrolero. 8

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ÍNDICE DE ANEXOS

PÁGINA

ANEXO 1. PROPIEDADES REVESTIDOR DE 20 PULGADAS. 36

ANEXO 2. PROPIEDADES REVESTIDOR DE 13 3⁄8 PULGADAS. 37

ANEXO 3. PROPIEDADES REVESTIDOR DE 9 5⁄8 PULGADAS. 38

ANEXO 4. PROPIEDADES REVESTIDOR DE 7 PULGADAS. 39

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RESUMEN

Durante la construcción de un pozo de petróleo los procesos de revestimiento 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. Actualmente la selección de los revestidores de pozos petroleros se los hace en base a la experiencia de perforaciones aledañas, más no en base a un cálculo. Por esta razón para el desarrollo del presente trabajo, se planteó como objetivo el realizar un diseño del programa de tuberías de revestimiento para cada una de las secciones del pozo Sacha 452D; además que se contó con el aval de la empresa VHP Solutions y con los datos disponibles en el Banco de Información Petrolera Ecuatoriana (BIPE) que recopila información de la Secretaria de Hidrocarburos y de Petroamazonas EP. Para ello se aplicó la metodología de punto neutro por ensayo y error para el cálculo del tipo de revestidor para las diferentes secciones de perforación del pozo Sacha 452D; este método se fundamenta en conocer las características y propiedades mecánicas de las diferentes tuberías de revestimiento (casing), para cada una de las secciones del pozo. Se procedió a calcular los parámetros de resistencia de las tuberías como es la tensión, el colapso y el estallido. Como resultado de la aplicación de este método, se determinó que la sección conductora de 26 pulgadas con una longitud de 300 pies, se revestió con tubería de 20 pulgadas, en el cual se empleó 9 tubos, grado K-55, peso de 94 lbs/pie; para la sección superficial de 16 pulgadas alcanzó una longitud de 4 526 pies, se revistió con tubería de 13 3⁄ ₈ pulgadas, se usó 122 tubos, grado K-55, peso de 68 lbs/pie; para la sección intermedia de 12 ¼ pulgadas con una longitud de 8 144 pies, se revistió con tubería de

9 5⁄₈pulgadas, se usó 210 tubos, grado N-80, peso de 47 lbs/pie; y finalmente para la sección de producción de 8 ½ pulgadas se empleó liner de longitud de 2 416 pies, y se revistió con tubería de 7 pulgadas, en donde se usó 50 tubos, grado P-110, peso de 26 lbs/pie. Por otra parte, también se realizó el programa más adecuado para las brocas, lodos de perforación, y survey para este pozo; así como también se analizó el costo que representa el diseño de revestidores propuesto, el cual que representa el 23% del costo total de un proyecto de perforación. La aplicación de esta metodología es viable para el revestimiento de pozos del oriente ecuatoriano, con el fin de optimizar recursos tanto técnicos como económicos.

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ABSTRACT

During the construction of an oil well the coating processes are of vital importance for the same, given that a poor selection and failure in the calculations would bring drastic consequences such as increased costs, risk of loss of the well, risks to the environment and security. Currently, the selection of oil well casings is made based on the experience of nearby drilling, but not based on a calculation. For this reason, for the development of this work, the objective was to carry out a design of the coating pipe program for each of the sections of the Sacha 452D well; in addition, it was supported by the VHP Solutions company and with the data available in the Ecuadorian Petroleum Information Bank (BIPE) that collects information from the Hydrocarbons Secretariat and Petroamazonas EP. To do this, the neutral point methodology was applied by trial and error for the calculation of the type of casing for the different drilling sections of the Sacha 452D well; This method is based on knowing the characteristics and mechanical properties of the different casing pipes, for each of the sections of the well. We proceeded to calculate the resistance parameters of the pipes such as voltage, collapse and burst. As a result of the application of this method, it was determined that the conductive section of 26 inches with a length of 300 feet, was lined with 20-inch pipe, in which 9 pipes were used, grade K-55, weight of 94 lbs. /foot; for the 16-inch surface section it reached a length of 4 526 feet, it was coated with 13 3/8 inch pipe, 122 tubes were used, grade K-55, weight 68 lbs / ft; for the intermediate section of 12 ¼ inches with a length of 8 144 feet, it was coated with 9 5/8 inch tubing, 210 tubes were used, grade N-80, weight 47 lbs / ft; and finally for the 8 ½-inch production section, a liner with a length of 2 416 feet was used, and it was coated with a 7-inch pipe, where 50 tubes were used, grade P-110, weight of 26 lbs / ft. On the other hand, the most suitable program for drill bits, drilling mud, and survey for this well was also carried out; as well as the cost represented by the proposed coater design, which represents 23% of the total cost of a drilling project. The application of this methodology is viable for the coating of wells in eastern Ecuador, in order to optimize both technical and economic resources.

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1. INTRODUCCIÓN

El diseño óptimo 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.

En la perforación de un pozo de petróleo, el proceso de revestimiento es de mucha importancia, ya que una falla en los cálculos traería consecuencias graves; tales como riesgo de pérdida del pozo, riesgos hacia el ambiente y a la seguridad del personal. Por lo que al momento de diseñar el revestimiento de un pozo petrolero, hay que considerar las nuevas tecnologías, así como las mejores prácticas operacionales (Lituma & Morán, 2009).

Los principales tipos de perfiles de pozos son: 1. Verticales.

2. Direccionales. 3. Horizontales.

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4 El revestimiento de pozos, es un conjunto de tuberías unidas mediante una conexión, esta conexión es un dispositivo mecánico que permite unirlas para formar una tubería continua funcional, y cubrir las diferentes secciones del pozo (Zambrano, 2017).

Actualmente lo último en revestimiento de pozos, es la tecnología Dopeless, que son tuberías de acero recubiertas por teflón, por lo que no es necesario poner grasa para las roscas, por lo que la zona del pozo es más limpia y segura, al mismo tiempo que se disminuye en forma significativa el impacto ambiental generado por las operaciones, así como también se acorta el tiempo en la bajada de los revestidores, y el daño en la formación por esta actividad es nula (Zambrano, 2017).

1.1 FUERZAS A LAS QUE ESTÁN SOMETIDAS LAS

TUBERÍAS

Cuando se introduce las tuberías de revestimiento al pozo, estás se someten simultáneamente a los tres esfuerzos que actúan en ellas y que son el colapso, la tensión y el estallido.

1.1.1 COLAPSO

El promedio de presión de colapso o aplastamiento es la mínima presión requerida para aplastar el tubo, en ausencia de presión interior y carga axial. Por lo que en “el diseño de la resistencia al aplastamiento esta generalmente basado en la carga hidrostática del lodo en el agujero al momento de correr la tubería de revestimiento dentro del pozo. Al analizar los factores que afectan la resistencia de la tubería de revestimiento al colapso, se ha encontrado que la resistencia a la tensión del acero es uno de los elementos básicos, al aumentar esta resistencia también aumenta la resistencia al colapso de la tubería. Sin embargo la resistencia al colapso de una tubería de revestimiento de un grado determinado de acero se altera materialmente cuando se aplican esfuerzos en más de una dirección. Cuando la tubería de revestimiento se coloca en un pozo las fuerzas que tienden a colapsarla no solo se deben a la presión externa ejercida sino también, al peso de la tubería abajo del punto del diseño. La carga biaxial como se la llama debido a que las cargas están en ángulo una con respecto a la otra, de hecho reduce la resistencia a la tensión del acero” (Baño & Mayalica, 2008).

1.1.2 TENSIÓN

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Cuando se está revistiendo el pozo o introduce la tubería de revestimiento en el pozo, los tramos de tubería en la columna debe soportar el peso de toda la tubería suspendida que esta inmediatamente debajo de ella. La tensión se puede determinar a partir del punto de cedencia del material y el área de la sección transversal de la tubería (Molero, 2012).

1.1.3 ESTALLIDO

La presión interior o al estallido se establece como la mínima presión interior necesaria para ocasionar la ruptura del tubo en ausencia de presión exterior y carga axial de tensión. Generalmente, en el fondo del pozo la presión en el exterior de la tubería de revestimiento es mayor o igual que la presión interior (Gandara, 1990).

La presión externa se debe a la carga hidrostática del lodo de perforación que se encuentra en el espacio anular, o puede ser también a la presión del agua que está en los poros de la roca detrás de la tubería de revestimiento. Por otro lado en la parte superior del pozo, no hay fluido con carga hidrostática que ejerza esa presión externa, cualquier presión interna que exista ahí debe ser resistida por la tubería, caso contrario la tubería se rompe (Aules, 2013).

Figura 2. Propiedades mecánicas de la tubería de revestimiento. (Tenaris Siderca, 2004)

1.2 TIPOS DE TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO

Se identifican varios tipos de tuberías de revestimiento cada una con diferentes funciones especializadas, pero en conjunto tienen varias funciones dentro de los trabajos de perforación de un pozo (Molero, 2012).

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6  Intermedia.

 Producción.  Liner.

De acuerdo a las condiciones del pozo que será perforado se deben analizar, determinar el tipo y la cantidad de tubería de revestimiento necesaria.

1.2.1 TUBERÍA DE REVESTIMIENTO CONDUCTORA

El revestimiento conductor, es la primera sarta de tubería que sirve para atravesar las formaciones superiores o someras y puede llegar a una profundidad aproximada entre los 40 y 400 pies (Baño & Mayalica, 2008). Si las formaciones superficiales son blandas es posible hacer un piloteo de un tubo de 40 pies; pero si estas formaciones son duras se perforará para introducir las tuberías de revestimiento hasta un máximo de 400 pies (Aules, 2013).

La tubería conductora puede ser:  Tubería especial sin costura.  Tubería de línea.

 Serie de tambores metálicos soldados.

La tubería de revestimiento conductora cumple las siguientes funciones: Facilita una via para la circulación del fluido de perforación desde la superficie hasta la broca y de regreso hasta la superficie. Elimina o minimiza los problemas de pérdida de circulación en las formaciones superficiales. Controla los problemas de derrumbes de las formaciones no consolidadas (Molero, 2012).

1.2.2 TUBERÍA DE REVESTIMIENTO SUPERFICIAL

La tubería de revestimiento superficial es la segunda sarta de tubería que asegura el pozo, y permite colocar el conjunto de válvulas preventoras del pozo (BOP: Blowout Preventer), para perforar de aquí en adelante con seguridad; además de que soportará el peso de las sartas de revestimiento subsecuentes (Zambrano, 2017).

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circulación del fluido de perforación en las zonas someras. Cubrir las zonas débiles de brotes más profundos (Zambrano, 2017).

1.2.3 TUBERÍA DE REVESTIMIENTO INTERMEDIA

La tubería de revestimiento intermedia es la tercera sarta de tubería que se ingresa y cementa en el pozo, de acuerdo a las características del pozo puede no ser necesaria su utilización y dependerá de las condiciones del pozo. En algunos casos es necesario usar más de una sección de tubería de revestimiento intermedia dependiendo de algunos factores como la profundidad y la presión del pozo (Lituma & Morán, 2009).

El revestimiento intermedio cumple las siguientes funciones: Aislar zonas con presión anormalmente alta. Proteger las formaciones superiores más débiles para evitar pérdidas de circulación o pega de tubería por presión diferencial. Aislar formaciones salinas o zonas que presenten problemas tales como lutitas hinchables (Aules, 2013).

1.2.4 TUBERÍA DE REVESTIMIENTO DE PRODUCCIÓN

La tubería de revestimiento de producción es la cuarta tubería de revestimiento que se ingresa y cementa en el pozo. Esta sarta va desde la superficie hasta el fondo del pozo, y su asentamiento dependerá de la formación productora (Molero, Diseño de revestidores, 2012).

La tubería de revestimiento de producción cumple las siguientes funciones: Aislar la zona productora de otras formaciones, es decir evita las comunicaciones entre zonas acompañado de la cementación. Proporcionar un área de trabajo de diámetro conocido en el intervalo productor. Proteger al equipo y/o sarta de producción (Lituma & Morán, 2009).

1.2.5 TUBERÍA DE REVESTIMIENTO CORTA (LINER)

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8

1.3 PROPIEDADES DE LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO

La tubería de revestimiento viene usualmente especificada por las siguientes propiedades:

 Diámetro exterior.  Espesor de la pared.

 Peso por unidad de longitud.  Grado del acero.

 Longitud de la junta.

 Tipo de conexión o junta (Tenaris Siderca, 2004).

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1.4 OBJETIVOS

1.4.1 OBJETIVO GENERAL

Diseñar el programa de tuberías de revestimiento para la perforación del pozo Sacha 452D direccional, en el oriente ecuatoriano, mediante la aplicación de las propiedades mecánicas y de la geología del pozo.

1.4.2 OBJETIVO ESPECÍFICOS

 Analizar para cada sección a perforar del pozo Sacha 452D, los surveys para la trayectoria del pozo, los diferentes tipos de brocas, las propiedades del lodo, en base al programa de perforación.

 Aplicar el método de ensayo de error con punto neutro, para calcular en cada sección del pozo a perforar, las diferentes tuberías de revestimiento (casing), que resistan a los esfuerzos a los que van a estar sometidos.  Realizar el programa final de revestimiento para el pozo Sacha 452D, en

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2. METODOLOGÍA

El presente trabajo se realizó, con el aval de la empresa VHP Solutions, y con el uso de datos de pozos perforados anteriormente y que están disponibles en el Banco de Información Petrolera Ecuatoriana (BIPE) (Secretaria de Hidrocarburos, 2017), que recopila información de la Secretaria de Hidrocarburos, y de Petroamazonas EP; se aplicó el método de ensayo y error con punto neutro (Molero, Diseño de revestidores, 2012), para el cálculo de las tuberías de revestimiento, para el pozo Sacha 452D, direccional tipo "J" del campo Sacha del Oriente ecuatoriano. Con los datos obtenidos, se diseñó el programa de revestimiento, considerando el programa de perforación, el estudio geológico, geofísico y geo mecánico del campo, con el fin de optimizar las operaciones de perforación.

Para la realización y selección de un revestimiento óptimo, se empezó por conocer las características y propiedades mecánicas de las tuberías de revestimiento (casing), para cada una de las secciones del pozo. Así mismo se determinó los parámetros de resistencia de las tuberías como es la tensión, resistencia al colapso y la resistencia al estallido; se calculó los gradientes de formación, presión hidrostática, presión al colapso, presión al estallido, resistencia a la tensión, longitud de tuberías de revestimiento que se usó para la correcta operación de cada sección de perforación para este pozo tipo direccional en el oriente ecuatoriano.

2.1 PROGRAMA DE PERFORACIÓN DEL POZO SACHA 452D

Con base a la información sobre la profundidad y el yacimiento a alcanzar en el pozo Sacha 452D, se analizó el proceso de perforación y las profundidades para cada una de las secciones del pozo. Esto dependió de la formaciones geológicas que se atravesó; además del programa de revestidores que se diseñó. También se analizó la trayectoria del pozo, el programa de brocas, el programa de lodos o fluidos de perforación. Así mismo, se utilizaron los diagramas mecánicos del pozo, diagrama de revestidores, el de perfil del pozo direccional y los topes formacionales atravesados en la perforación.

2.1.1 PROGRAMA DE SURVEY DEL POZO SACHA 452D

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11  Azimut o dirección / Azimuth or hole direction.

2.1.2 PROGRAMA DE BROCAS DEL POZO SACHA 452D

Para el diseño del programa de brocas requerido para perforar este pozo direccional, se tuvo en cuenta que durante la planeación se deben seleccionar los tipos de brocas a utilizarse de acuerdo a las características de las formaciones y al perfil programado del pozo. Se revisó los fundamentos teóricos relativos a la broca con el objetivo de conocer sus características y aplicaciones para posteriormente hacer un correcto uso de ella. Luego se efectuó un análisis de la información preliminar de pozos vecinos perforados anteriormente, para que el programa represente un promedio del área. Basado en dicha información, se procedió a llevar a cabo una selección de las brocas que contemple los parámetros mecánicos y los parámetros hidráulicos de las brocas que se van a utilizar para cada sección del pozo, para evitar problemas durante la perforación.

El programa de brocas se lo realizó, de conformidad a las secciones que se van a perforar para llegar al yacimiento Hollín Superior y para este pozo se consideró 4 secciones, así como también la profundidad a alcanzar para cada sección.

2.1.3 PROGRAMA DE LODOS DE PERFORACIÓN DEL POZO SACHA 452D

Uno de los aspectos más importantes en el diseño de un pozo es la selección del fluido de perforación, ya que este debe hacerse de acuerdo a las condiciones y problemáticas específicas del campo a perforar; así como los problemas registrados en los pozos vecinos perforados anteriormente, dan indicios de las áreas de oportunidad que se deben enfocar a fin de optimizar el programa de fluidos. Por esta razón para cada una de las 4 secciones del pozo Sacha 452D, se preparó un fluido de perforación que cumpla con los requisitos de eficiencia de limpieza, control de presiones y seguridad durante la perforación de un pozo.

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2.2 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DE ENSAYO Y ERROR CON

PUNTO NEUTRO

Se describe el proceso utilizado para la selección adecuada de la tubería de revestimiento del pozo Sacha 452D para cada sección del pozo, tomando en cuenta los respectivos factores de seguridad y los esfuerzos de tensión, colapso y estallido, que están presente en la sarta de revestimiento.

Esfuerzo a la Tensión, originado por el peso que ejerce la sarta. Esfuerzo al Colapso, originado por la presión de la columna hidrostática ejercida hacia la tubería. Esfuerzo al Estallido, originada por la presión del fluido en el interior de la tubería.

Los datos de diseño para este pozo son: Gf = 0.48 psi/pie (Gradiente de formación) FST = 2.0 (Factor de seguridad a la tensión) FSC = 1.125 (Factor de seguridad al colapso) FSE = 1.0 (Factor de seguridad al estallido)

Se consideró el método para diseño de revestidores denominado "ensayo y error con punto neutro", que considera el factor de flotación de la tubería, cuando la misma está dentro del pozo, el cual está lleno de fluido de perforación (Molero, 2012).

Este método se aplicó para las cuatro secciones del pozo que son: conductor, superficial, intermedia y de producción (liner).

Limitaciones: Usar un solo grado de tubería y un solo peso nominal para cada sección.

Para el diseño de los revestidores para cada sección, se aplicó el procedimiento que se describe a continuación:

Paso 1

Se calculó los factores que intervienen en el diseño y que son: Presión de formación:

(33)

13 TVD: profundidad vertical verdadera [pies]

Presión hidrostática:

𝑃_ℎ = 0,052 x ⍴ x TVD [2]

Dónde: Ph: presión hidrostática [psi] ⍴: densidad del lodo [lbs/galón]

TVD: profundidad vertical verdadera [pies] Cálculo de Presión de Colapso:

𝑃_𝑐 = 𝑃_ℎ x FSC [3]

Dónde: Pc: presión al colapso [psi] Ph: presión hidrostática [psi]

FSC: factor de seguridad al colapso [adimensional] Cálculo de Presión de Estallido:

𝑃_𝑒 = 𝑃_𝑓 x FSE [4]

Dónde: Pe: presión al estallido [psi] Pf: presión de formación [psi]

FSE: factor de seguridad al estallido [adimensional] Cálculo de Profundidad del punto neutro:

DPN = MD x [1 − (0,015 x ⍴)] [5]

Dónde: DPN: profundidad del punto neutro [pies] MD: profundidad medida [pies]

⍴: densidad del lodo [lbs/galón] Paso 2

Se Determinó si la tubería resiste por colapso.

(34)

Paso 3

Se determinó si la tubería resiste por tensión.

Se calculó el peso total de la tubería si esta se corre hasta superficie:

𝑊𝑡 = DPN x 𝑃𝑢𝑡 [6]

Dónde: Wt: peso tubería [lbs]

DPN: profundidad del punto neutro [pies] Put: peso unitario tubería [lbs/pies]

Luego se comparó el valor del peso total obtenido con el valor de la resistencia a la tensión de la tubería escogida en el Paso 2, para determinar si ésta resiste el peso de la sarta de revestimiento, considerando el factor de seguridad:

𝑅𝑡𝑐 = 𝑅𝑡

𝐹𝑆𝑇 [7]

Dónde: Rtc: resistencia a la tensión calculado [lbs] Rt: resistencia a la tensión según tabla [lbs]

FST: factor de seguridad a la tensión [adimensional] Paso 4

Se determinó si la tubería resiste por estallido.

Se buscó en las tablas API de especificaciones 5CT, el tipo de tubería que resiste la presión de estallido obtenida. Para lo cual en las referidas tablas se buscó la tubería recomendada para el diámetro de la sección del pozo. Este valor de la tabla se la comparó con el calculado, y se realizó el análisis respectivo.

Nota: Si la tubería seleccionada, no cumple o no resiste estos 3 esfuerzos, se tendrá que seguir escogiendo otra tubería; y así sucesivamente hasta encontrar la que cumpla con estas condiciones. Paso 5

Se determinó la cantidad de tubos para cada sección:

𝑁_𝑡= 𝐿𝑠

(35)

15 Lt: longitud promedio de los tubos revestidores [pies]

Para liner de producción, se consideró la longitud de tubería que va a estar dentro del revestidor inmediatamente superior (traslape de 100 pies); por lo que la fórmula 8, cambia por la siguiente:

𝑁_𝑡 =(𝐿𝑠𝑙−𝐿𝑠𝑠)+100

𝐿𝑡 [9] Dónde: Nt: número de tubos revestidores para la sección [cantidad]

Lsl: longitud sección liner de producción [pies] Lsa: longitud sección inmediatamente superior [pies] Lt: longitud promedio de los tubos revestidores [pies]

2.3 PROGRAMA FINAL DE REVESTIMIENTO Y COSTOS

Con los cálculos realizados, se procedió a elaborar una tabla que contiene para cada sección del pozo, el intervalo que fue revestido, el grado de acero de las tuberías, el peso de las mismas, el número de tubos, y la longitud. Así mismo con esta información, se procedió a elaborar otra tabla que contiene los costos de las tuberías de revestimiento y el costo del servicio de la empresa que realiza la corrida o bajada de los revestidores al pozo.

(36)

(37)

16

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1 PROGRAMA DE PERFORACIÓN DEL POZO SACHA 452D

Las tuberías de revestimiento, cumplieron con las especificaciones de calidad; dentro de estas especificaciones se ubican las normas API 5CT para tubos de revestimiento y producción, y las normas internacionales ISO 9001:2008 y API-Q1/ ISO TS 29001 (Octava edición, diciembre 2007).

Se consideran 4 secciones para este pozo:

Sección 26 pulgadas: Intervalo 0 pies – 358 pies Sección 16 pulgadas.: Intervalo 358 pies – 4 526 pies Sección 12 ¼ pulgadas: Intervalo 4 526 pies – 8 144 pies Sección 8 ½ pulgadas: Intervalo 8 144 pies – 10 460 pies

Sección 26 pulgadas: La sección termina a 358 pies MD / 358 pies TVD con 0.72° de inclinación y 105.35° de azimuth. Para la perforación se utilizó fluido nativo disperso, iniciando con una densidad de 8.5 ppg y terminando con 8.7 ppg; se bajó revestidor de 20 pulgadas de 94 lbs/pie, K-55, desde la superficie hasta 360 pie libre, y luego se cementó. Se utilizó broca tricónica para esta sección.

Sección 16 pulgadas: La sección termina a 4 526 pies MD / 4 429 pies TVD con 20.24° de inclinación y 167.17° de azimuth. Para la perforación se utilizó fluido nativo disperso, iniciando con una densidad de 8.5 ppg y terminando con 10.4 ppg; después se bajó revestidor de 13 3

8

⁄ pulgadas de 68 lbs/pie,

K-55 y luego se cementó. Se utilizó broca PDC y motor para esta sección. Sección 12 ¼ pulgadas: La sección termina a 8 144 pies MD / 7 830 pies TVD con 17.29° de inclinación y 167.52° de azimuth. Para la perforación se utilizó fluido Klastop, iniciando con una densidad de 9.4 ppg y terminando con 11 ppg; se bajó revestidor de 9 5

8

⁄ pulgadas, 47 lbs/pie R-95 y N-80, luego se

(38)

3.1.1 PROGRAMA DE SURVEY DEL POZO SACHA 452D

Se obtiene los siguientes datos de los survey realizados en este pozo, los mismos que se presentan en forma reducida en la siguiente tabla:

Tabla 1. Resumen por secciones de los surveys del pozo Sacha 452D

Diámetro de sección (pulgadas) Diámetro revestidor (pulgadas) Profundidad medida md (pies) Profundidad vertical verdadera TVD (pie) Ángulo desviación final (grados) AZIMUT (grados)

26 20 358 358 0.72° 105.35°

16 ₁₃3 8

⁄ 4 526 4 429 20.24° 167.17°

12 ¼ ₉5

8

⁄ 8 144 7 830 17.29° 167.52°

8 ½ 7 10 460 10 102 2.39° 175.76°

Se puede observar en esta tabla que, así como el pozo gana ángulo hasta cierta profundidad, luego el ángulo va decreciendo, terminando la sección de 8 ½ pulgadas con una desviación de 2.39°, por lo que configura en un pozo direccional tipo “J”.

(39)

18 Figura 4. Trayectoria y diagrama de revestidores del pozo Sacha 452D

(Petroamazonas EP, 2018)

(40)

Durante la perforación del pozo Sacha 452D, los topes de las distintas formaciones a ser atravesadas e identificadas por el equipo de control geológico serán los siguientes:

Tabla 2. Topes Formacionales del pozo Sacha 452D

(Petroamazonas EP, 2018)

3.1.2 PROGRAMA DE BROCAS DEL POZO SACHA 452D

(41)

20 Tabla 3. Brocas y sus parámetros a ser utilizados en pozo Sacha 452D.

Diámetro de sección (pulgadas) Profundidad medida md (pie) Tipo broca Juego de boquilla (cantidad y área

de flujo tfa)

Peso sobre la broca (psb o wob) x 1.000 lb Revoluciones por minuto (rpm)

26 358 TRICÓNICA (4x13/32")

TFA: 0.518 2-20 50-100 16 4 526 PDC (8x11) /32"

TFA: 0.742 2-36 95-210

12 ¼

8 144 PDC

(2X12+5X13) /32" TFA: 0.87

4-26 144-240

8 ½ 10 460 PDC

(6X11) /32"

TFA: 0.557 6-25 146-226

En la tabla 3, se resume los parámetros mecánicos básicos para una efectiva perforación, como son el tipo de broca, juego de boquillas para lograr un impacto en la formación, peso sobre la broca a aplicar que por un lado va a servir para lograr una efectiva penetración, y por otro lado para evitar su desgaste o daño prematuro; y las revoluciones de giro de la broca, que en unos casos dependerá del giro del motor de fondo direccional , sumado al giro de la sarta que está dado por el Top drive; o independiente cada uno.

Tabla 4. Brocas y sus parámetros hidráulicos a ser utilizados en pozo Sacha 452D

Diámetro de sección (pulgadas) Diámetro revestidor (pulgadas) Profundidad medida md (pie)

Caudal

(gpm) Presión (psi) 26 20 358 89-380 50-800 16 13 3⁄8 4 526 500-1 000 600-3 850 12 ¼ 9 5⁄₈ 8 144 650-880 1 900-3 800

8 ½ 7 10 460 450-380 1 500-1 950

(42)

3.1.3 PROGRAMA DE LODOS DE PERFORACIÓN DEL POZO SACHA 452D

Las propiedades reológicas del lodo de perforación que se utiliza en este pozo y para cada sección se indica en la tabla 5, en forma resumida:

Tabla 5. Propiedades del lodo a ser utilizado en pozo Sacha 452D

Tipo de lodo

Profundidad medida md (pie) Densidad (lb/galón) Viscosidad plástica (cp) Punto cedente (lb/100pies2₎

Nativo 0 - 358 8.4 - 8.7 3-10 5-10 Nativo-Disperso 358 – 4 526 8.5 – 10.4 5-10 3-12 Kla-Stop 4 526 – 8 144 9.8 – 11.0 9-14 10-14 Kla-Stop 8 144 – 10 460 9.6 - 9.9 10-22 20-30

Las propiedades del lodo, como son el tipo, la densidad, la viscosidad plástica y el punto cedente, van a variar y depende de la profundidad y del tipo de formación que se atraviese. La utilización del lodo Kla-Stop que es un inhibidor orgánico para lograr lo siguientes resultados:

Mayor estabilización química en arcilla y lutitas fracturadas. Menor dispersión e hidratación de arcillas con excelente integridad de recortes a lo largo de todo el intervalo. Menor tendencia de embolamiento de la broca y BHA. Mejor estabilidad del pozo. Viajes más rápidos y seguros. Facilitación de operaciones de registro exitosas.

3.2 CÁLCULO DEL DISEÑO DE REVESTIDORES APLICANDO

EL MÉTODO DE ENSAYO Y ERROR CON PUNTO NEUTRO

Para realizar los cálculos, hacemos usos de las profundidades de las secciones del pozo, que se detalla en la Tabla 1; de los datos del lodo que constan en la Tabla 5; y de los datos de diseño generales que constan en el programa de perforación.

3.2.1 DISEÑO REVESTIDOR CONDUCTOR SECCIÓN 26 PULGADAS

(43)

22 casing de 20 pulgadas. A continuación se aplica lo descrito en el numeral 2.5 de la metodología.

Paso 1

Se calcula los factores que intervienen en el diseño y que son: Presión de formación:

𝑃_𝑓 = 171.84 psi

𝑃_ℎ = 156.37 psi

Cálculo de Presión de Colapso:

𝑃_𝑐 = 175.92 psi

Cálculo de Presión de Estallido:

𝑃𝑒 = 171.84 psi

Cálculo de Profundidad del punto neutro:

DPN = 312.89 pies

Paso 2

Se determina si la tubería resiste por colapso. En las tablas de especificaciones para tuberías de revestimiento, que cumplen la norma API 5CT y publicadas en el 2013 por la empresa Tenaris Tamsa, el tipo de tubería que resiste la presión de colapso obtenida es:

Tabla 6. Características Casing 20 pulgadas, K-55, 94 lb/pie

Diámetro externo od (pulgada) Diámetro interno id (pulgada) Resistencia al colapso rc (psi) Resistencia al estallido Re (psi)

Resistencia a la tensión Rt

(x1000 lb.)

20 19.124 520 2 110 1 480

(44)

La tubería K-55 de 94 Ib/pie, resiste una presión al colapso de 520 psi. Como se aprecia, la presión al colapso obtenida en los cálculos que es de 175.92 psi, por lo tanto, esta tubería resiste a esta presión.

Paso 3

Determinar si la tubería resiste por tensión.

Se calcula el peso total de la tubería si esta se corre hasta superficie:

𝑊_𝑡 = 29 411.66 lbs

Luego se compara el valor del peso total obtenido con el valor de la resistencia a la tensión de la tubería escogida en el Paso 2.

𝑅_𝑡𝑐 = 740 000 𝑙𝑏𝑠

Como el valor de Rtc es mayor que el de Wt, entonces la tubería resiste por tensión y puede ser corrida sin problema hasta superficie.

Paso 4

Determinar si la tubería resiste por estallido.

De acuerdo a la Tabla 6 la resistencia al estallido de la tubería es 2 110 psi, y la presión al estallido calculada es 171.84 psi, por lo tanto la tubería resiste por estallido.

Paso 5

Determinar la cantidad de tubos para cada sección:

𝑁_𝑡 = 9 𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠

3.2.2 DISEÑO REVESTIDOR SUPERFICIAL SECCIÓN 16 PULGADAS

Dato: Revestidor de 13 3⁄₈ pulgadas.

(45)

24 A continuación se aplica lo descrito en el numeral 2.5 de la metodología. Paso 1

𝑃𝑓 = 2 125. 92 psi

𝑃_ℎ = 1 957.62 psi

𝑃_𝑐 = 2 202.32 psi

𝑃_𝑒 = 2 125.92 psi

DPN = 3 948.94 pies

Paso 2

Determinar si la tubería resiste por colapso.

Se busca en las tablas de especificaciones para tuberías de revestimiento, que cumplen la norma API 5CT y publicadas en el 2013 por la empresa Tenaris Tamsa, el tipo de tubería que resiste la presión de colapso obtenida es:

Tabla 7. Características Casing 13 3⁄8 pulgadas, K-55, 68 lb/pie

Diámetro externo od (pulgada) Diámetro interno id (pulgada) Resistencia al colapso rc (psi) Resistencia al estallido Re (psi) Resistencia A la tensión

Rt (x1000 lb.)

13.375 12.415 1 950 3 450 1 069

(46)

La tubería K-55 de 68 Ib/pie, resiste una presión al colapso de 1 950 psi.

Como vemos la presión al colapso obtenida en los cálculos que es de 2 202.32 psi, es mayor a la que esta tubería resiste, pero siendo la K-55

de 68 lb/pie la de mayor, se ajusta a la presión al colapso en comparación con las demás tuberías usadas para un revestimiento de 13 3⁄₈ pulgadas y que además consta con la aprobación del API, escogemos esta tubería como la apropiada para el caso. Por otro lado, por ser un revestimiento superficial, el efecto de colapso no afectará de sobremanera el diseño a esta profundidad.

Paso 3

Se calcula el peso total de la tubería si se corre hasta superficie:

𝑊_𝑡 = 268 527.92 lbs

𝑅_𝑡𝑐 = 534 500 𝑙𝑏𝑠

Paso 4

De acuerdo a la Tabla 7 la resistencia al estallido de la tubería es 3 450 psi, y la presión al estallido calculada es 2 125.92 psi, por lo tanto la tubería resiste por estallido.

Paso 5

Determinar la cantidad de tubos para cada sección:

(47)

26 3.2.3 DISEÑO REVESTIDOR INTERMEDIO SECCIÓN 12 ¼ PULGADAS

Dato: Revestidor de 9 5⁄₈ pulgadas.

El Instituto Americano del Petróleo (API), recomienda según norma API SPEC 5CT, que para la sección perforada de 12 ¼ pulgadas, se la revista con tubería casing de 9 5⁄₈ pulgadas.

A continuación se aplica lo descrito en el numeral 2.5 de la metodología. Paso 1

𝑃𝑓 = 3 758.40 psi

𝑃_ℎ = 3 990.17 psi

𝑃_𝑐 = 4 488.94 psi

𝑃_𝑒 = 3 758.40 psi

DPN = 6 946.83 pies

Paso 2

(48)

Tabla 8. Características Casing 9 5⁄8 pulgadas, N-80, 47 lb/pie Diámetro externo od (pulgada) Diámetro interno id (pulgada) Resistencia al colapso rc (psi) Resistencia al estallido Re (psi)

(x1000 lb.)

9.625 8.681 4 750 6 870 1 086

(Tenaris, 2013)

La tubería N-80 de 47 Ib/pie, resiste una presión al colapso de 4 750 psi. Como se puede apreciar, la presión al colapso obtenida en los cálculos es de 4 488.94 psi, por lo tanto esta tubería resiste a esta presión.

Paso 3

Determinar si la tubería resiste por tensión:

𝑊𝑡 = 326 501 lbs

𝑅_𝑡𝑐 = 543 000 𝑙𝑏𝑠

Paso 4

De acuerdo a la Tabla 8 la resistencia al estallido de la tubería es 6 870 psi, y la presión al estallido calculada es 3 758.40 psi, por lo tanto, la tubería resiste por estallido.

(49)

28 3.2.4 DISEÑO REVESTIDOR LINER DE PRODUCCIÓN SECCIÓN 8 ½

PULGADAS

Dato: Revestidor de 7 pulgadas.

El Instituto Americano del Petróleo (API), recomienda según norma API SPEC 5CT, que para la sección perforada de 8 ½ pulgadas, se la revista con tubería casing de 7 pulgadas.

A continuación se aplica lo descrito en el numeral 2.5 de la metodología. Paso 1

𝑃_𝑓 = 4 848.96 psi

𝑃ℎ = 5 042.92 psi

𝑃𝑐 = 5 673.29 psi

𝑃_𝑒 = 4 848.96 psi

DPN = 8 953.76 pies

Paso 2

(50)

Tabla 9. Características Casing 7 pulgadas, P-110, 26 lb/pie Diámetro externo od (pulgada) Diámetro interno id (pulgada) Resistencia al colapso rc (psi) Resistencia al estallido Re (psi)

(x1000 lb.)

7 6.276 6 230 9 960 830

(Tenaris, 2013)

La tubería P-110 de 26 Ib/pie, resiste una presión al colapso de 6 230 psi. Como vemos la presión al colapso obtenida en los cálculos que es de 5 673.29 psi, por lo tanto esta tubería resiste a esta presión.

Paso 3

𝑊𝑡 = 232 797.76 lbs

𝑅_𝑡𝑐 = 415 000 𝑙𝑏𝑠

Paso 4

Determinar si la tubería resiste por estallido. De acuerdo a la Tabla 9 la resistencia al estallido de la tubería es 9 960 psi, y la presión al estallido calculada es 4 848.96 psi, por lo tanto la tubería resiste por estallido. Paso 5

(51)

30 Como el revestidor de la parte final del pozo es un liner que se lo corre únicamente en la sección de producción y no desde la superficie; entonces para obtener la longitud a utilizar, se restan las profundidad total del pozo con la profundidad de la sección intermedia; y además como una parte de este liner va dentro del casing de 9 5⁄₈ pulgadas y que se lo sostiene con un colgador; por lo tanto hay que considerar 100 pies adicional de longitud de tubería que servirá de traslape interno.

3.3 PROGRAMA FINAL DE REVESTIMIENTO Y COSTOS

De acuerdo a los cálculos realizados, se elabora la siguiente tabla resumen: Tabla 10. Resumen de los cálculos realizados para el pozo Sacha 452D

METODOLOGÍA FÓRMULAS SECCIONES DEL POZO (Pulgadas) PASOS 26 16 12 ¼ 8 ½

1

Presión hidrostática(psi): 𝑃ℎ = 0,052 ∗ 𝑝 ∗ 𝑇𝑉𝐷 156.37 1 957.62 3 990.17 5 042.92

Presión de Colapso (psi): 𝑃𝑐 = 𝑃ℎ ∗ 𝐹𝑆𝐶 175.92 2 202.32 4 488.94 5 673.29

Presión de Estallido(psi): 𝑃𝑒 = 𝑃𝑓 ∗ 𝐹𝑆𝐸 171.84 2 125.92 3 758.40 4 848.96

Profundidad del punto

neutro(pie): DPN = MD x [1-(0.015 x ⍴)]

312.89 3 948.94 6 946.83 8 953.76

2

Resistencia al colapso(psi): Tabla API noma 5CT 520 1 950 4 750 6 230

3

Peso total de la tubería(lb): 𝑊𝑡 = 𝐷𝑃𝑁 ∗ 𝑃𝑢𝑡 29 411.66 268 527.92 326 501.00 232 797.76

Resistencia a la tensión(psi): 𝑅𝑡𝑐 = 𝑅𝑡 𝐹𝑆𝑇

740 000 534 500 543 000 415 000

4

Resistencia al estallido(psi) : Tabla API norma 5CT 2 110 3 450 6 870 9 960

5

Cantidad de tubos (#): 𝑁𝑡=

𝐿𝑠 𝐿𝑡

9 122 210 -

𝑁𝑡=

(𝐿𝑠𝑙− 𝐿𝑠𝑠) + 100 𝐿𝑡

- - - 50

(52)

Tabla 11. Programa de Revestimiento para el pozo Sacha 452D Sección Diámetro revestidor (pulgadas) Intervalo (pie) Grado de la tubería Peso (lb/pie) Número de tubos Longitud (pie)

26 pulgadas ₂₀ 0 - 300 K-55 94 9 358 16 pulgadas ₁₃3

8

⁄ 0 – 4 526 K-55 68 122 4 526

12 ¼ pulgadas 9 5 8

⁄ 0 – 8 144 N-80 47 210 8 144

8 ½ pulgadas ₇ 8 044 – 10 460 P-110 26 50 2 416

Este programa de revestimiento tiene 2 componentes de costos para su ejecución; el primero es el costo de la compra de la tubería revestidora; y la segunda es el servicio que se paga a la empresa que realiza la bajada o corrida del casing, y estos se presentan en la siguiente tabla.

Tabla 12. Costos del revestimiento para el pozo Sacha 452D

Sección Diámetro revestidor (pulgadas) Longitud (pie) Grado de la tubería Peso (lb/oie) Costo del casing US$ Costo del servicio US$ Costo total por revestir US$ 26 pulgadas

20 358 K-55 94 27 972.00 5 335.00 33 307.00

16 pulgadas ₁₃3 8

⁄ 4 526 K-55 68 233 813.16 15 059.25 248 872.41

12 ¼

pulgadas 9 5⁄8 8 144 N-80 47 305 507.65 17 072.00 322 579.65 8 ½ pulgadas

7 2 416 P-110 26 43 876.33 10 395.00 54 271.33

TOTAL US$

659 030.42

(53)

(54)

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1 CONCLUSIONES

 En base a la trayectoria del pozo tipo J, y de la profundidad total para alcanzar el yacimiento Hollin Superior, se estableció un programa de perforación de 4 secciones que son de 26, 16, 12 ¼, y 8 ½ pulgada; se determinó el más adecuado programa de brocas, lodo, survey, y de revestidores, con el fin de que no se presenten inconvenientes en la perforación.

 La metodología usada de ensayo y error con punto neutro para el diseño de los revestidores para cada sección del pozo, permite calcular parámetros de diseño como son la presión hidrostática, presión de la formación, y presiones al colapso, estallido, resistencia a la tensión, y peso total de tuberías; para luego comparar estos cálculos con las especificaciones de tuberías de los fabricantes, y escoger la mejor opción de tubería que resista todos estos esfuerzos a la que va a estar sometida al momento que se introduce en el pozo.

 Es necesario que al usar este método, a medida que se realicen los cálculos para cada sección del pozo de los diferentes esfuerzos, se tiene que ir comparando estos resultados con las tablas de los diferentes fabricantes de tuberías, donde se indique las especificaciones técnica de los revestidores, como son el diámetro interno y externo, resistencia a la tensión, colapso y estallido; los grados de acero y los respectivos pesos por pie de tubería; con el fin de ir aceptando o rechazando las tuberías.

 El método propuesto para el diseño de revestidores, y de acuerdo a los resultados obtenidos, permitió conocer el tipo de revestidor, grado de acero, el peso por pie, número de tuberías y lo más importante es que resisten a los esfuerzos de tensión, colapso y estallido, para cada sección del pozo Sacha 452D. Además el costo total de la fase de revestimiento de las secciones del pozo, y de acuerdo al análisis realizado, representa el 22.95% del costo total del proyecto de perforación de un pozo direccional tipo “J“; de allí la importancia de optimizar el diseño de revestidores.

4.2 RECOMENDACIONES

(55)

33 tablas de especificaciones técnicas, que son de mucha importancia para el diseño, tal como se menciona en este trabajo.

(56)

(57)

34

5. BIBLIOGRAFÍA

Aules, E. (diciembre de 2013). Estudio de la factibilidad del cambio de conexión BTC por TSH-ER en tubería de revestimiento de 20" y 13 3/8" para pozos a perforar en el CSSFD. Obtenido de https://docplayer.es/27288970-Escuela-politecnica-nacional.html Baker Hughes. (2004). Drill Bits. Drill Bits. Texas, Houston, Estados Unidos. Baker Hughes D&C Fluids. (2013). Fluidos de Perforación. . Quito, Pichincha,

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(59)

(60)

6. ANEXOS

ANEXO 1.

(61)

37

ANEXO 2.

(62)

ANEXO 3.

(63)

39