BALEO DE POZOS
BALEO DE POZOS
En las operaciones de terminación de pozo para proteger
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operaciones de disparos óptimos.
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Los disparos orientados realizados permiten minimizar
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producción
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OBJETIVO DEL CAÑONEO DE
OBJETIVO DEL CAÑONEO DE
POZOS
POZOS
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El cañoneo permite:
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Evaluar zonas productoras.
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Mejorar la producción por
Mejorar la producción por
inyección.
inyección.
Efectuar trabajos de
Efectuar trabajos de
cementación.
EVOLUCION DE LA TECNOLOGIA
DEL BALEO DE POZOS
EVOLUCIÓN DE LAS
TECNOLOGÍAS DEL CAÑONEO
*En el pasado el cañoneo consistía simplemente en orificios realizados en el acero del re vestidor con
cortadores mecánicos, antes del año 1926.
*Posteriormente se realizaba por medio de disparos de bala, muy utilizados a partir de 1932.
*Luego se desarrollo el método de bombeo de abrasivos, cañoneo con chorros de agua, desde 1958.
*En la actualidad los orificios se
producen detonando explosivos con cargas huecas.
TIPOS DE BALEOS DE POZOS
Los tipos de cañoneo
más usados en la
industria son los
siguientes:
Tipo Balas
Tipo Chorro
CAÑONEO CON BALAS
Diseñado y patentado en 1926.
*Comenzó a ser utilizado en campo en los años
30.
*Utilizado en forma masiva en la mayoría de
las operaciones de cañoneo a comienzos de los años 50.
*En este método, las balas son disparadas
hacia el re vestidor atravesando el cemento hasta llegar a la formación.
*El desempeño disminuye sustancialmente al
incrementar la dureza de la formaciones, del re vestidor y cementos de alta consistencia.
*Es poco utilizado en la actualidad, pero
continua aplicándose en formaciones blandas o formaciones resquebrajadizas.
NUEVA TECNOLOGIA CON BALAS
La bala da un agujero mucho más redondo,
reduciendo así la caída de presión por fricción
Durante la estimulación
Cañoneo con chorros de agua a
alta presion
* Otra tecnología usada, es el cañoneo con
chorros de agua a alta presión (Wáter jet perforating-1958).
* Utiliza altas presiones de fluido (algunas
veces con arena) para abrir agujeros a través del re vestidor, cemento y formación.
* Los fluidos son bombeados a través de la
tubería, con un arreglo de orificios
direccionados hacia la pared del re vestidor.
* La tubería es manejada para realizar
agujeros, canales e inclusive cortes completos circunferenciales del re vestidor.
*El chorro presurizado lanzado hacia la
formación, deja túneles limpios con muy poco daño.
*Los agujeros son creados uno a la vez.
*Tiene la desventaja de ser un sistema lento y
muy costoso.
Cañoneo con cargas moldeadas
tipo chorro
*Una de las últimas tecnologías
introducidas en el proceso de cañoneo fueron: las cargas moldeada tipo chorro.
*Involucra el uso de explosivos de alta
potencia y cargas moldeadas con una cubierta metálica.
*Es la técnica de cañoneo más utilizada
en la actualidad, más del 95% de las operaciones de cañoneo utiliza este método.
*Es un sistema muy versátil.
*Las cargas son seleccionadas para los
diferentes tipos de formación.
*Los cañones pueden ser bajados
simultáneamente dentro del pozo, utilizando guayas eléctricas, guaya mecánica, tubería de producción o tubería flexible (Coiled tubing).
Los explosivos
Los explosivos.- Estos son de dos tipos básicos, bajos y altos. Explosivos
de baja son llamados en ocasiones “Propulsores”, se caracterizan por tener baja presión de combustión (reacción) y una velocidad de
reacción alrededor de los 15000 a 45000 pies por segundo. Al contrario, los explosivos de alta detonan en 15000 a 30000 pies
por segundo (velocidad de reacción) y generan altas presiones, como
ser las de un millón de libras por pulgada cuadrada en el frente de la detonación.
Los explosivos de alta se dividen en dos grupos de acuerdo a su
sensibilidad. Los componentes más volátiles, llamados explosivos
primarios, reaccionan rápidamente a las flamas, fricción, o golpe. Para servicios de la industria petrolera, los explosivos primarios son usados en detonadores. Los explosivos secundarios son menos volátiles, de hecho, muchos son insensibles a la detonación, estos pueden ser
La secuencia de explosión consta de varios dispositivos
que son utilizados para iniciar y extender la detonación
de los cañones.
Está conformada de
la siguiente forma:
1.-Detonador o Iniciador 2.-Cordón Detonante 3.-Carga Explosiva Moldeada*El detonador inicia el proceso explosivo.
*El explosivo del cordon detonante deberá estar en contacto con el explosivo del detonador.
*El iniciador puede estar localizado encima o debajo de los cañones *Existen dos tipos en la aplicación de la Industria petrolera:
DETONADORES
ELECTRICOS
Los detonadores
eléctricos son utilizados Para cañones
transportados con guaya Eléctrica.
Hay sensibles al fluido y no sensibles.
Mínimo amperaje 0.8 amp.
DETONADORES DE
PERCUSION
•Los detonadores de
percusión son utilizados para cañones
•Transportados con
tubería.
•Impactos con el pin de
disparo
•Causan la detonación, de
5 a 7 ft-lb.
•Estos detonadores no
son sensibles a corrientes eléctricas.
CORDON
DETONANTE
*Consiste en un sistema de
conexiones que permite la transmisión del iniciador a las cargas huecas.
*Permite la detonación a lo largo del eje cañón.
*Es un cordón plástico o
metálico que cubre el núcleo, el cual es un explosivo secundario. *Los explosivos usados
actualmente son Rdx, HMX o PYX.
*Las velocidades de detonación son importantes:
-Los RDX y HMX son los más rápidos, hasta 26.000 ft/s. -Los HNS y PYX son los más lentos, cerca de 23.000 ft/s.
*Permite alojar los otros componentes de la carga. *Debe soportar altas presiones y temperaturas.
*Son generaxomnlmente fabricadas de zinc o aceros suaves.
*Las carcasas de zinc se quiebran en pequeñas partículas solubles en ácidos, que también se pueden hacer circular hacia fuera.
*Las carcasas de acero se fragmentan en trozos grandes que se mantienen en el tubo transportador.
La efectividad de las cargas para realizar la configuración de las perforaciones deseadas, depende altamente del diseño de las cargas. Los diseños deben considerar las
condiciones del pozo para que sean efectivos. Los factores principales que afectan al desarrollo de las cargas,
incluyen los parámetros de diseño, limpieza entre cañón, cañería y las propiedades físicas de la formación y cañería.
Aunque las cargas comprenden de tres componentes, un número de parámetros afectan el desarrollo de las cargas, como ser: Propiedades del material del Liner, geometría del Liner, propiedades de los explosivos, material y
configuración del contenedor, tamaño de cargas y
configuración de las cargas y cañón, particularmente en términos de espaciamiento. La interacción de estos
parámetros principalmente influye en la penetración del jet y diámetro del orificio de entrada.
LINER
*La cubierta puede tener forma cónica o parabólica. *La forma cónica es usada en cargas
Para obtener penetraciones profundas,
Perforaciones largas. *La forma parabólica es usada en
Cargas para producir hoyos grandes,
Perforaciones de diámetros grandes.
•El explosivo principal es el que provee la energía necesaria para producir
el chorro.
• El rendimiento de la carga depende en gran proporción de la clase,
forma, masa, distribución y velocidad de detonación del explosivo principal.
• Están compuestos generalmente por explosivos secundarios tales como
RDX, HMX, HNS y PYX.
• El explosivo es usualmente suplido con una cera sobre los granos, la
cual, reduce la sensibilidad del explosivo y lo hace más seguro de manejar.
Se diseñan estos como la casa de la carga, Liner y
Explosivo. Este es de poca importancia como posible
causa de un mal funcionamiento de las cargas. De
todas formas, las actuales versiones de aceros
proveen mejor confinamiento, el cual hace al
explosivo algo más eficiente en la entrega de energía
al Liner.
La distancia
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entre la base
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del Liner
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y el interior
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del Carrier
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influye significativamente a la penetración y el diámetro del
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orificio perforado. Esta distancia es un parámetro diseñado que,
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una vez estabilizado, queda fijo. En la figura 2.13 la posición
una vez estabilizado, queda fijo. En la figura 2.13 la posición
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del claro de los cañones, lo cual se ver
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la cañería a lo largo del eje del jet (Fig. 2.13)
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Los cañones comúnmente operan bajo
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45, 60, 120º, etc.
CAÍDA DDE PRESIÓÓN (LPPC) A TRAVÉS DE UN TÚNEL DE PERFORACIÓN COMO FUNCIÓN DEL DE DIÁMETRO DE LAS PERFORACIONES
1.-Carga sin detonar.
2.-La carga se detona. La carcasa se expande.
El liner comienza a colapsarse.
3.-Se forma un chorro de alta presión de
partículas de metal fluid izado. La onda de presión viaja a 8.000 pies/seg. y 7.000.000 psi.
4.-El chorro se desarrolla más. La presión
hace que la velocidad aumente a 23.000 pies/seg.
5.-formación.El chorro se elonga porque la
parte posterior viaja a una velocidad menor (3.000 pies/seg.).
6.-La penetración se logra mediante una
presión de impacto elevada; 3 - 5 millones de Lpc en el re vestidor y cerca de 300.000 lpc
PROCESO PRODUCIDO EN FRACCION DE
SEGUNDOS
*Esta zona alterada, se denomina Zona de daño o compactada. *Su espesor oscila entre 1/4” a 1/2 ”. *El espesor no es uniforme a lo largo Del túnel. El mayor daño está en la Entrada del agujero donde el Impacto de presión es mayor. *Algunas cargas BH, pueden producir Espesores de 1”. *Su permeabilidad puede ser entre un 10% a 20% de la presentada en
DIVERSAS TECNICAS SON UTILIZADAS PARA
REMEDIAR LOS EFECTOS DE LA ZONA DE DAÑO.
Cañoneo bajo balance
Lavado en las perforaciones
(tratamientos).
Cañoneo con Sobre-Balance Extremo.
Pozo presurizado con N2
Cargas con Propelentes
Ese coeficiente esta relacionado con la calidad de la carga. Indica la variacion
en la trayectoria de la carga relacionado a una trayectoria perfecta.
•En la foto, se presenta una carga de baja calidad con una alta defleccion. •La proximidad entre los tuneles de la perforacion, ocasionan el
GEOMETRIA DE LA PERFORACION
Fase de disparo
Densidad de disparo
Diámetro de perforación
DIÁMETRO DE LA PERFORACIÓN
Representa el diámetro del agujero que se Crea en el re vestidor durante el
PENETRACIÓN DEL DISPARO
El caudal más alto es obtenido con la mayor longitud de disparo.
Los disparos deben atravesar el daño producido durante la perforación.
La penetración del disparo es función de la resistencia compresiva de la
CARGAS DE ALTA PENETRACIÓÓN (DEEP PENETRATING
CHARGES, DP)
La geometría del linar es cónica, alargada y fina (de 42 a 45°),
produciendo un chorro estrecho.
La penetración es relativamente profunda (mayor de 13”) y el
diámetro Del agujero es pequeño (de 3/8” a 1/2”).
El pico de presión de colapso en la línea central alcanza unos
29.000.000 Lpc.
Las velocidades del chorro pueden ser mayores a 26.000 ft/s.
El 20% de la forma del liner forma el chorro de alta velocidad; el
80%
Tipos de cañoneos
La definición esta basada en el rango de diámetro de los
cañones, su configuración, método de bajada, aplicación, o
algunas combinaciones de estas.
el método mas simple esta basado en la configuración del
cañón:
(1) Los cañones reusables o desechables con cargas
preformadas
(2) los cañones llenos y semidesechables con cargas pre
formadas; y
Caracter sticas de los cañones de disparo
Cañones con Carriers.- En este tipo de cañones, las cargas y otros
típicos componentes explosivos son cargados dentro de un tubo
de paredes resistentes, o carrier, asegurados en una posición
deseada y sellados contra los fluidos y presiones del pozo.
Cuando los cañones han detonado, instantáneamente es
contenida la detonación dentro del cañón. La ola de la
detonación desde las cargas explosivas hincha o expande poco el
cañón pero no para afectar la recuperación de los mismos.
Generalmente, la mayoría de la escoria procedente de la
detonación cae dentro del carrier. En algunas ocasiones
particularmente cañones con alta densidad de disparo y cargados
con cargas para agujeros de gran tamaño, una cantidad
significativa de escoria de las cargas puede caer al pozo. Una
cuidadosa atención en el diseño de los contenedores de las cargas
y la selección del material, asegura que el material que cae al
pozo sea como arena, de este modo minimiza cualquier
tendencia a taponar la tubería o equipo superficial.
Cañones con Carriers
Cañones reusables con Carrier
Cañones descartables con carrier
Cañones descartables
Cañones convencionales totalmente descartables
Cañones totalmente desechables a través de tubería
Características de los cañones de
disparo
1.-Cañones con Carriers.-
En este tipo de
cañones, las cargas y otros típicos componentes
explosivos son cargados dentro de un tubo de paredes
resistentes, o carrier, asegurados en una posición
deseada y sellados contra los fluidos y presiones del
pozo..
a)Cañones reusables con Carrier
En estos, también llamados cañones con tapón , las
cargas son aseguradas en el lugar con tapones celantes
enroscados en la paredes del carrier y encajan en un
sistema alineado junto con las cargas.
Cañones descartables
con
carrier.-
Este tipo de cañones no tiene
apertura en el carrier En la
mayoría de los diseños, se prevee
un debilitamiento externo de las
paredes del carrier
.2)
Cañones descartables
Estos se pueden categorizar como totalmente o semi
descartables, por el carrier no tubular, rodea los
componentes explosivos, la carga puede ser un poco
mas larga que las cargas para cañones que se utilizan a
mayor profundidad y son del mismo diámetro
a) Cañones convencionales totalmente
descartables
Estos cañones (figura 3.4)
no se pueden recuperar
después de la detonación.
Las cargas son selladas
individualmente de los
fluidos del pozo.
Una conexión, significa cargar
las cargas juntas en una fase
específica.
El cordón de detonación y
detonador están expuestas al
ambiente del pozo, Ya sea
b) Cañones totalmente desechables a través de
tubería
una nueva aproximación
provee una perforación
altamente penetrante en los
cañones totalmente
desechables, extendiendo su
diámetro por debajo de la
c) Cañones
semidescartables
L
a recuperación de una porción de
estos cañones semidescartables es muy
común. De igual manera como los
cañones descartables las cargas son
aisladas de presión de fluidos que el
pozo contiene,
Las cargas se encuentran expuestas
a las condiciones del pozo, y se
deben encapsular en contenedores separados.
Pueden ser envasados
individualmente y en forma hermética.
Los envases están construidos de:
aluminio, plástico, vidrio, hierro colado y materiales cerámicos.
Al detonar los cañones, los envases
se desintegran en pequeños trozos, mientras que la energía desarrollada no es absorbida por el soporte de los explosivos.
Desventajas
Los cañones no recuperables no son selectivos.
En caso de que se rompa el cable, la pesca del cañón se
hace difícil.
Los desechos quedan en el pozo, total o parcialmente.
Por lo general, la longitud máxima del cañón está
limitada a 30 pies.
En pozos desviados algunas veces se presentan
problemas para bajar el cañón al fondo del mismo.
El re vestidor debe absorber toda la onda expansiva
Ventajas:
No dejan residuos en el pozo.
No causan deformación de la tubería de revestimiento.
Son operacionalmente seguros, ya que los componentes explosivos están completamente encerrados. Menores fallas operativas.
Se pueden operar a grandes profundidades y a presiones relativamente altas.
Pueden hacerse disparos selectivos. Poseen buena resistencia química.
Los cañones recuperables absorben la onda expansiva después del disparo protegiendo al re vestidor.
1.
Cañones bajados a través de la Tubería de Producción (Throug Tubing) En este método, primero se baja
la tubería con empacadura de
prueba o se baja la completación final.
Luego se crea un diferencial de
presión negativo (Ph<Pf) y
posteriormente se baja el cañón con equipo de guaya. Generalmente, se usan cañones no recuperables o parcialmente recuperables.
Los restos recuperables del cañón y
la herramienta de profundidad y la
guaya se recuperan usando un lubricador.
Este método de cañoneo permite obtener
una buena limpieza de las perforaciones. Sin embargo, ellos no son selectivos.
Por esta razón, cuando se requiere probar
otro intervalo, es necesario controlar el pozo con el cual se exponen las perforaciones
existentes a los fluidos de control. Esto puede causar un cierto daño
2. CAÑONES BAJADOS A TRAVÉS DEL
REVESTIDOR (CASING GUN)
Estos cañones se bajan a través del re vestidor,
utilizando una cabria o equipo de guaya.
Generalmente, las cargas se colocan en soportes
recuperables.
Este tipo de cañoneo se ejecuta con diferencial de
presión positivo (Ph>Pf), lo cual permite mantener
control del pozo.
Los cañones de re vestidor son más eficientes que los
de tubería, cuando se usan en operaciones de
fractura miento o de inyección, ya que en estas
operaciones se requiere de un buen control del
tamaño de las perforaciones, lo cual usualmente se
logra usando cañones de re vestidor.
3. CAÑONES TRANSPORTADOS CON TUBERÍA (TCP)
Se logran orificios limpios, profundos y simétricos, ya que permiten
utilizar cañones de mayor diámetro, cargas de alta penetración, alta
densidad de disparo, sin límites de longitud en los intervalos a cañonear en un mismo viaje, todo esto combinado con un diferencial óptimo a favor de la formación.
Con este método, el cañón se transporta en el extremo inferior de la
tubería de producción con una empacadura, la cual debe ser asentada antes de iniciar la operación de cañoneo.
DESVENTAJAS (TCP) (Tubing conveyed perforating)
Probabilidad de tener que controlar el pozo despues de haber efectuado el
cañoneo.
Mayor tiempo de ejecución de la actividad de cañoneo en comparación
con otras técnicas.
Requiere de suficiente bolsillo ( hueco de rata ) para soltar los cañones al
momento del disparo con el de reducir la posibilidad de atascamiento de la tubería al momento de sacarla del pozo
CONDICIONES DEL CAÑONEO
El proceso de cañoneo puede realizarse bajo ciertas
condiciones de presión en el fondo del pozo:
1. Bajo Balance / Balance
2. Sobre Balance
1.- Condición Bajo Balance / Balance
No existen riesgos de inyectar los fluidos
de completación a la formación.
El desbalance de presiones
(al momento del cañoneo)
genera flujo de fluidos inmediatos de la formación hacia el pozo que
limpia (efecto de surgencia) los tuneles cañoneados.
Operación de cañoneo puede
realizarse por plataforma ó con taladro según sea el caso.
2.- CONDICIÓN SOBRE BALANCE EXTREMO
Se requiere que el pozo permanezca
cerrado y controlado durante las operaciones de cañoneo.
Al disparar los cañones se genera
un incremento de presión en la formación menor que la resistencia compresiva de la roca. Produciendo fracturas en la formación.
Requiere taladro para efectuar
la operación de cañoneo y
posteriormente la bajada de la completación del pozo.
CARACTERÍSTICAS DEL CAÑONEO BAJO BALANCE
El cañoneo bajo balance crea una condición, en el cual los
fluidos de la formación fluyen inmediatamente hacia el
interior del pozo.
En el instante del cañoneo, la presión diferencial causa un
flujo de fluidos que ayuda a limpiar los residuos, la roca
alterada y los gases de la detonación de las paredes del
túnel.
La magnitud del bajo balance requerido depende del tipo
de fluido de la formación y de la permeabilidad.
Para pozos de gas son requeridos mayores diferenciales,
SEGURIDAD EN LOS BALEOS
La seguridad es de suma importancia, ya que en menor descuido de las practicas de seguridad pueden terminar en consecuencias devastadoras. El accidente a evitar en los baleos es la detonación de los cañones en la superficie lo provocaría serios daños y hasta muertes
Causas de estos incidentes:
- Reglas de seguridad inadecuadas.
- Un criterio inapropiado de las implementaciones de seguridad. - Equipamiento con diseño inapropiado.
- Equipamiento con defecto o inapropiado mantenimiento. - Falta de supervisión o personal en entrenamiento.
CONCLUSIONES
El procedimiento se basa básicamente en hacer fracturar
las formaciones que contengas hidrocarburos mediante
balas o chorro.
Se pueden clasificar en perforaciones con balas o a chorro,
pero también se puede clasificar de acuerdo al tipo de
operación que se realiza para bajar el baleo y puede ser
mediante cableado o mediante una tubería TCP.
Todas los punzamientos que se realizan por balas siempre
son armados en la superficie y luego bajados mediante
cableado.
