CAÑONEO
DE POZOS
PERFORACIÓN
AVANZADA
INTRODUCCIÓN.
La correcta selección del sistema de
disparos es de importancia relevante ya que de esto dependerá la productividad
del pozo y la disminución de intervenciones adicionales. Por tal motivo los
cañoneos de pozos de petróleo o gas, deben diseñarse de modo que se minimice
las futuras reparaciones y se alargue al máximo la vida útil del pozo.
En la actualidad, la tecnología en la
construcción de cargas y sistemas de disparos ha evolucionado rápidamente, y es
posible encontrar en el mercado un gran número de opciones y proveedores, La
operación de cañoneo para que resulte más eficiente radica básicamente en las
penetraciones alcanzadas y por ende en las razones de productividades estimadas
a partir de estas, sin dejar de tomar en cuenta el daño total generado por las
diferentes técnicas en estudio.
La optimización de la producción demanda
diseños cuidadosos, para obtener disparos conductores limpios. Un diseño óptimo
se refiere a la elección del mejor y más eficiente sistema de disparos, cargas,
cañones, fase, diámetro de los orificios, densidad de disparo, y asimismo la
determinación del sistema de Completación y Producción que asegure una buena
relación de productividad, aun después de que un porcentaje de los
punzonamientos se taponen a medida que produce el pozo.
Cuando se realiza un cañoneo, se presenta
un daño en la formación, el cual es causado por la presión del impacto del
disparo que traspasa el acero, cemento, roca y fluidos dentro de la formación
que lo rodea. Como resultado de dicho impacto se presenta escombros sueltos en
los ductos de los perforados ejecutados, por tanto, el daño debido al cañoneo
puede ser un considerable limitante tanto para la productividad como la
inyectividad de un pozo.
CAÑONEO DE POZOS.
Definición.
El cañoneo es el proceso de
crear abertura a través de la tubería de revestimiento y el cemento, para
establecer la producción del pozo y las formaciones seleccionadas. Las
herramientas para hacer este trabajo se llaman cañones. La cual consiste en perforar la tubería de
revestimiento, cemento y formación para establecer comunicación entre el pozo y
los fluidos del yacimiento.
Proceso de Punzonamiento o Cañoneo
El punzonamiento o cañoneo comienza desde
el posicionamiento en el fondo del pozo,
junto a una zona productora, de un “CAÑÓN”, que contiene explosivos con cargas
de formas específicas y hechas especialmente para poder causar perforaciones en
pozos entubados. Todo cañoneo se genera, en una fracción de segundo, por medio
de cargas huecas, las cuales tienen un efecto de cavidad explosiva, es decir,
tiene un revestimiento de partículas
metálicas prensadas cuyo objetivo es aumentar la penetración.
Las
cargas consisten de tres partes principales que son: un explosivo, un casco, un
liner cónico con un cable detonador. Cada uno de estos componentes debe estar
fabricado con características exactas y con estrictos estándares de calidad.
Proceso de penetración de la carga
El
proceso para realizar los disparos, comienza cuando al detonar el explosivo principal,
se produce un colapso en la camisa dando lugar a un chorro de partículas
metálicas fundidas que se impulsa a alta velocidad a lo largo del eje de la
carga. Este chorro es de gran potencia y se presenta en una forma similar a una
ráfaga, la cual tiene una punta que va a una velocidad mayor que la de la cola
de la misma
Dirección de Tiro (Fases):
Indica el ángulo entre cargas, por ejemplo, las cargas pueden estar disparadas
en una o varias direcciones de acuerdo con el ángulo. (0º, 90º 120º Y 180º). La
selección del ángulo entre disparos influye en la tasa de flujo del pozo,
porque mientras menor sea el ángulo de fase la densidad de cañoneo será mayor
teniendo una mejor comunicación la zona productora con el pozo; por otra parte
con ángulos muy pequeños se reduce la interferencia de los fluidos en el
yacimiento favoreciendo el flujo radial hacia el pozo.
Separación de Cargas: Indica la distancia
existente entre la pared interior del revestidor y la carga.
Penetración:
Es la longitud de la perforación realizada por una carga dada. . Usualmente se
mide siguiendo el método de API (API RP43 Standard Procedure for Evaluation
Well Perforators)
Diámetro
a la entrada de la perforación: Representa el diámetro del agujero que se crea
en el revestidor durante el cañoneo. , a mayor diámetro menor alcance, la
escogencia de la relación entre diámetro y distancia queda a criterio de cada
ingeniero.
FACTORES A CONSIDERAR
Taponamiento de los disparos
El
taponamiento de los disparos con residuos del recubrimiento metálico puede ser
muy severo. Mediante el empleo de recubrimientos cónicos elaborados con metal
pulverizado, los residuos mayores han sido eliminados en varias de las cargas
especiales. Los residuos del recubrimiento también se forman, pero son
acarreados al fondo del agujero en forma de partículas del tamaño de arena o
más pequeñas. Las pruebas superficiales a presión atmosférica, no son
confiables para evaluar este tipo de taponamiento de los disparos, debido a que
los residuos frecuentemente son desviados de los disparos a la presión
atmosférica. Los disparos tienden a llenarse con roca triturada de la
formación, con sólidos de lodo, y residuos de las cargas cuando se dispara en
lodo. Estos tapones no son fácilmente removidos por el contra flujo. La presencia
de partículas compactadas y trituradas de la formación alrededor de los
disparos reduce aún más la probabilidad de limpiar los disparos. Los lodos con
alta densidad mezclados con sólidos pesados, provocan la formación de tapones
densos en los disparos.
Efecto de la presión diferencial
Cuando
se dispara en lodo, con una presión diferencial hacia la formación, los
disparos se llenan con partículas sólidas de lodo de la formación y residuos de
las cargas. Los tapones del lodo son difíciles de remover, produciendo en
algunos disparos un taponamiento permanente y reduciendo la productividad del
pozo.
Aún
cuando se dispare en fluidos limpios tales como aceite o agua que tienen altos
ritmos de filtrado, las partículas procedentes de las arcillas, residuos de las
cargas, o de otro tipo, pueden originar algún taponamiento de los disparos y un
daño profundo en la formación. Las formaciones con permeabilidad de 250 md o
mayores, permiten que las partículas de tamaño de las arcillas se desplacen
hacia los poros de la formación o por las fracturas ocasionando un daño muy
severo. Para formaciones de carbonato es aconsejable punzonar con HCl o ácido
acético, para obtener una alta productividad, pero generalmente se cañonea con
fluidos limpios, las recomendaciones de la tabla 1.1 son una modificación de
los estudios de campo hechos por King, Anderson y Bingham.
Efecto de usar fluidos limpios
La productividad del pozo, en todos los pozos
de arena y carbonato, será maximizada por el cañoneo en aceite o salmuera
limpios con una presión diferencial a favor de la formación, además, es
necesario tener un periodo de limpieza de los punzonamientos. Si el pozo está
cerrado hay que recuperar los cañones antes de completar la limpieza de todos
los punzonamientos; muchos punzonamientos podrán permanecer taponados debido a
un asentamiento de sólidos en el pozo durante el periodo de cierre.
Efecto de la resistencia a la compresión
La
penetración y tamaño del hueco hechos por los cañones son reducidos cuando
aumenta la resistencia de compresión del casing, cemento y roca de formación.
Determinación de la densidad de los
disparos
La
densidad de los disparos generalmente depende del ritmo de producción
requerido, la permeabilidad de la formación y la longitud del intervalo disparado.
Para pozos con alta producción de aceite y gas, la densidad de los disparos
debe permitir el gasto deseado con una caída de presión razonable. Generalmente
son adecuados 4 disparos por pie de 0.5 pulg., siendo satisfactorio uno o dos
disparos por pie para la mayoría de los pozos con producción baja. En los pozos
que serán fracturados, los disparos se planean para permitir la comunicación
con todas las zonas deseadas. Para operaciones en arenas consolidadas,
generalmente se prefieren 4 disparos por pie de diámetro grande. Para
terminaciones con empaque de grava se prefieren de 4 a 8 disparos por pie de
0.75 pulg. de diámetro o mayores. Los disparos de 4 o más cargas por pie en
tuberías de revestimiento de diámetro pequeño y de baja resistencia, con cañones
con cargas expuestas, pueden agrietar la tubería de revestimiento. También el
cemento puede fracturarse severamente, siendo necesario efectuar cementaciones
forzadas para controlar la producción indeseable de agua o gas. Los acoples de
las tuberías de revestimiento de alta resistencia pueden dañarse al efectuar
múltiples disparos sobre ellos.
Limitaciones
de presión y temperatura
Existen
especificaciones sobre las presiones y temperaturas de operación para todos los
cañones. Las presiones en el fondo del pozo pueden limitar el uso de algunos
cañones con cargas expuestas. Como regla general, las cargas de alta
temperatura no deben ser empleadas en pozos con un rango de temperatura entre
300-400 °F.
Daños del cemento y la tubería de
revestimiento
Los cañones con cargador de tubo absorben la
energía no empleada al detonar las cargas. Esto evita el agrietamiento de la
tubería de revestimiento y elimina virtualmente que el cemento se resquebraje.
Con el uso de los cañones a bala convencionales no se dañan mucho las tuberías
de revestimiento. Al disparar con un claro igual a cero se tiende a eliminar
las asperezas dentro de la tubería de revestimiento. Los cañones a chorro con
cargas expuestas, como las de tipo encapsuladas o en tiras, pueden causar la
deformación, fracturamiento y ruptura de la tubería de revestimiento, así como
un notable agrietamiento del cemento. La cantidad de explosivo, el grado de
adherencia de la tubería de revestimiento con el cemento, la densidad de los
disparos, el diámetro de la tubería de revestimiento y la “masa resistencia” de
la tubería de revestimiento, son factores que afectan el agrietamiento de las
tuberías de revestimiento expuestas a disparos con cargas a chorro. La masa
resistencia de la tubería de revestimiento ha sido definida como el producto
del peso unitario y su resistencia hasta el punto de cedencia.
Necesidad de controlar el claro de los
cañones
Un claro excesivo con cualquier cañón a
chorro puede ocasionar una penetración inadecuada, un agujero de tamaño inadecuado
y una forma irregular de los agujeros. Los cañones a bala deberán generalmente
dispararse con un claro de 0.5 pulg., para evitar una pérdida apreciable en la
penetración. Generalmente los cañones a chorro convencionales de diámetro
grande, presentan poco problema, excepto cuando se disparan en tuberías de
revestimiento de 9 5/8 pulg. ó mayores.
El control del claro puede lograrse a
través de resortes tipo deflectores, magnetos, y otros procedimientos. Dos
magnetos, uno localizado en la parte superior y el otro en el fondo de las
pistolas que se corren a través de la tubería de producción, se necesitan
generalmente, para aumentar la probabilidad de obtener un claro adecuado.
Dependiendo del diseño de los cañones y las cargas, generalmente se obtiene una
máxima penetración y tamaño de agujero con claros de 0 a 0.5 pulg., cuando se
usan cañones a chorro. Con algunos cañones de casing, se han observado cambios
notables en el tamaño de los disparos al aumentar el claro de 0 a 2 pulg. En
algunos casos la centralización de los cañones produce agujeros de tamaño más
consistente y satisfactorio. Cuando los claros son mayores de 2 pulg., es
generalmente conveniente descentralizar y orientar la dirección de los disparos
de los cañones. La centralización de los cañones no es recomendable para los
cañones a chorro que se corren a través de la tubería de producción, ya que
éstas están generalmente diseñadas para dispararse con un claro igual a cero.
Los cañones con cargas a chorro giratorios pueden generalmente aliviar el
problema del claro cuando se corren a través de las tuberías de producción. Sin
embargo, se pueden tener residuos y problemas mecánicos bastantes severos.
La distancia entre cañón y casing viene
dado por el diámetro del canon a usarse en determinado casing. Se debe tomar en
consideración que al tener el mayor diámetro de cañón se pueden ubicar dentro
de éstos cargas de mayor tamaño y por tanto tener mayor penetración en los
disparos o mayor densidad de disparos. Por otro lado tenemos limites en cuanto
al tamaño del cañón a meter en un casing ya que luego que el cañón ha sido
disparado su diámetro externo cambia y se debe tener en cuenta que si su
diámetro externo aumenta demasiado, de pronto se puede quedar atorado en el
fondo y sería muy difícil el pescarlo por el pequeño espacio entre el casing y
el cañón.
Medición de la profundidad
El método aceptado para asegurar un control
preciso en la profundidad de los disparos consiste en correr un registro
localizador de collares (CCL) con los cañones, y medir la profundidad de los
collares que han sido localizados, respecto a las formaciones, usando registros
radioactivos.
Pastillas
radioactivas pueden ser insertadas dentro de la sarta de cañoneo para ayudar en
la localización exacta de profundidad del punzonamiento con un registro de
rayos gamma. Los registros del collar pueden mostrar viejos punzonamientos
hechos con cargas expuestas, estos se muestran a manera de hinchamientos o
abultamientos en el casing debido a la detonación de las cargas.
Penetración contra tamaño del agujero.
Al
diseñar cualquier carga moldeada puede obtenerse una mayor penetración
sacrificando el tamaño del agujero. Debido a que una máxima penetración parece
ser más importante, con fundamento en los cálculos teóricos de flujo, se han
solicitado frecuentemente a la industria petrolera, y se han recibido a menudo,
cargas de mayor penetración sacrificando el tamaño del agujero. Cuando se
perforan tuberías de revestimiento de alta resistencia y de pared gruesa, o
formaciones densas de alta resistencia, probablemente se requiera una
penetración máxima aún cuando el tamaño del agujero sea reducido hasta 0.4
pulg.
Sin
embargo, en situaciones normales, debido a la dificultad en remover el lodo,
los residuos de las cargas, la arena y las partículas calcáreas de un disparo
del diámetro y la formación, deberá normalmente tener un diámetro mínimo de
entrada de 0.5 pulg., con un agujero liso y de tamaño uniforme de máxima
penetración
Patrón
de agujeros para pistolas fase 0° y 60°
Patrón de agujeros para pistolas fase 30° y 90
TIPOS DE CAÑONES.
Tipo
Chorro, Tipo Bala y Tipo Hidráulico. Los tipos Chorro son los más utilizados en
la actualidad
Cañoneo Tipo Hidráulico.
Se
utilizan fluidos a altas presiones inyectados a través de una tubería con
arreglos de orificios diseccionados hacia la pared del revestidor, con el
propósito de abrir agujeros en la paredes del revestidor, cemento y formación,
creando túneles limpios con muy poco daño; pero este es un sistema lento y muy
costosos, ya que, los agujeros son creados uno a la vez.
Cañoneo tipo Bala
El
cañoneo Utilizando balas comenzó a partir de 1932, este consiste en bajar una
herramienta al pozo, la cual mediante una señal que es generada desde la
superficie, activa el sistema de detonación y dispara bala que atraviesan el
revestidor y penetran en la formación creando un canal de comunicación entre el
yacimiento y el pozo. Este tipo de técnica de cañoneo usando balas ha sido
sustituido por el de detonación de cargas huecas, debido a los problemas
asociados al uso de balas, como por ejemplo: el daño a la formación originado
como resultado de que la bala disparada quede atrapada en la formación,
reduciendo los espacios de flujo para el hidrocarburo.
Actualmente
es poco utilizado en la industria petrolera; su desempeño disminuye
sustancialmente al incrementar la dureza de las formaciones o cuando se utiliza
un revestidor de muy alta dureza, pero sigue teniendo aplicaciones en
formaciones blandas o formaciones no consolidadas.
Cañones Tipo Chorro.
Esta
técnica es extremadamente delicada en relación con una secuencia necesaria de
eventos, la cual comienza por el encendido del detonador eléctrico; este a su
vez da inicio a una reacción en cadena detonador-explosivo principal. El
material del forro comienza a fluir por la alta presión de la explosión. El
flujo del material del forro se vuelve un chorro de alta densidad parecido a
una aguja de partícula fina de metal, el cual se dispersa del cono de la carga
a velocidad de unos 20.000 pies por segundo. La presión de la punta del chorro
se estima en 5 millones Lpc. Mientras esto ocurre, la parle exterior de la capa
se colapsa y forma otra corriente de metal que se desplaza a una velocidad
mucho menor (alrededor de 1500 / 3000 pies por segundo). En el caso exterior
puede formar un residuo que, a su vez, puede taponar la misma perforación que
hizo.
Ventajas:
* No deja residuo en el pozo.
* No causa deformación de la tubería de
revestimiento.
* Son operablemente seguros, ya que los
componentes explosivos están completamente encerrados.
* Se puede operar a grandes profundidades y
a presiones relativamente altas.
* Pueden hacerse selectividad de zonas con
ellos.
* Poseen buena resistencia química.
Desventajas:
* Son más costosos que los otros tipos de
cañones.
* Su rigidez limita la longitud de
ensambles, especialmente de cañones de gran diámetro.
* En cañones pequeños, se limita la cantidad
de explosivos que puede ser utilizada, debido al tamaño de la carga. Por lo
tanto, se reduce la penetración que se puede alcanzar con este cañón.
Cañones y Cargas
Un
sistema de disparo consiste de una colección de cargas explosivas, cordón
detonante, estopín y portacargas. Esta es una cadena explosiva que contiene una
serie de componentes de tamaño y sensitividad diferente y puede ser bajado con
cable y/o con tubería.
La
carga moldeada o perforador jet es el componente explosivo que crea la
perforación y usa la misma tecnología que las armas desarrolladas durante la
Segunda Guerra Mundial. Estas cargas moldeadas son dispositivos sencillos,
conteniendo tan solo tres componentes. Sin embargo, la optimización del
desempeño de la carga no es un asunto fácil debido a la física de colapso del
liner y blanco de penetración. Las condiciones dinámicas extremas que existen
durante el colapso y penetración involucran cálculos concernientes a
elasticidad, plasticidad, hidrodinámica, mecanismos de fractura y
caracterización de materiales
Componentes de una carga
El
proceso de colapso del liner y formación del jet comienza con la detonación de
la base de la carga. Una onda expansiva se extiende a través del explosivo,
liberando químicamente energía. Gases a altas presiones en el frente de
detonación llegan a medir aproximadamente 3 a 5 millones de psi e imparte
ímpetu, forzando al liner a colapsar en sí mismo a lo largo de un eje de
simetría. Diferentes características de colapso y penetración resultarán
dependiendo en la forma y material del liner.
Tipos de cargas
Cañones bajados con cable
El
sistema de Disparo Bajado con Cable (Pipeline) puede usarse antes de introducir
la tubería de producción, o después de introducir la tubería de producción. La
ventaja de efectuar el disparo previo a la introducción del aparejo es que se
pueden emplear cañones de diámetro más grande, generando un disparo más
profundo.
Los
componentes explosivos son montados en un portacargas el cuál puede ser un
tubo, una lámina ó un alambre. Los portacargas se clasifican en:
* Recuperables (no expuestas)
* Semi-desechables (expuestas)
* Desechables (expuestas)
Recuperables:
En los sistemas recuperables (no expuestas),
los residuos de los explosivos y lámina portadora son recuperados y
prácticamente no queda basura en el pozo. En este sistema no están expuestos
los explosivos a la presión y ambiente del pozo, lo cual lo hace más adecuado
para ambientes hostiles.
Desechables:
En los cañones desechables, los residuos de
las cargas, cordón, estopín y el sistema portador (Lámina, alambre, uniones de
cargas) se quedan dentro del pozo dejando una considerable cantidad de basura.
Una ventaja es que al no estar contenidas las cargas dentro de un tubo, pueden
ser de mayor tamaño con lo que se obtiene una mayor penetración. La principal
desventaja es que los componentes explosivos están expuestos a la presión y
fluido del pozo, por lo que, normalmente, este sistema está limitado por estas
condiciones.
Semi-desechable
o parcialmente recuperables:
Este
sistema es similar al desechable con la ventaja de que la cantidad de residuos
dejados en el pozo es menor, ya que se recupera el portacargas.
Cañones Bajadas con tubería
En
el sistema de Disparo Bajado con Tubería (TCP), el cañón es bajado al intervalo
de interés con tubería de trabajo. A diferencia de las cañones bajados con
cable, en este sistema solo se utilizan portacargas entubados, además la
operación de disparos puede ser efectuada en una sola corrida, lo cual favorece
la técnica de disparos bajo balance. El objetivo fundamental de este sistema es
crear agujeros profundos y grandes favoreciendo la productividad del pozo.
También este sistema es recomendado (si las condiciones mecánicas lo permiten)
cuando se dispara en doble tubería de revestimiento, esto con la finalidad de
generar una penetración adecuada del disparo.
MÉTODOS DE CAÑONEO.
Cañones por tubería (Tubing Gun):
Estos cañones se bajan utilizando una tubería
con empacadura de prueba. Este desplazamiento se puede realizar a través de las
camisas o mangas de circulación, las cuales se cierran con equipos de guayas.
Otra alternativa consiste en achicar la tubería con empacadura asentada, hasta lograr
una columna de fluido que permita obtener un diferencial de presión negativa
después del cañoneo
Los
cañones bajados a través de la tubería de producción con cable eléctrico, son
utilizados ampliamente para cañonear pozos productores o inyectores, porque se
puede aplicar un diferencial pequeño de presión estático a favor de la
formación que puede ser usada sin soplar las herramientas hacia arriba, no es
suficiente para remover y eliminar los restos de las cargas y la zona
compactada creada alrededor del orificio perforado. Es igualmente preocupante
la penetración de las pequeñas cargas utilizadas y la fase de disparos de este
sistema. Estas cargas no pueden penetrar en la formación y, frecuentemente
tampoco atraviesan la zona dañada por el lodo de perforación.
El procedimiento es el
siguiente:
* Se baja la tubería con la empacadura de
prueba.
* Se establece un diferencial de presión
negativa.
* Se baja el cañón con equipo de guaya,
generalmente se usan cañones desechables o parcialmente recuperables.
Su
Ventaja:
* Permite obtener una limpieza de las
perforaciones.
* Los pozos pueden ser perforados con un
pequeño bajo balance, lo cual permite que los fluidos de formación limpien las
perforaciones efectuadas.
* Para la completación de una nueva zona o
reacondicionamiento de una zona existente no se requiere el uso de taladro.
* Un registro CCL permite un posicionamiento
preciso en profundidad
Sus
Desventajas:
* No puede hacer selectividad en el cañoneo.
* Al probar otro intervalo, se debe
controlar el pozo con lo cual expone la zonas existentes a los fluidos de
control.
* Debido a que el cañón es bajado a través
del tubing, pequeñas cargas son utilizadas, obteniendo reducidas penetraciones,
para lograr penetraciones mayores con este sistema, el cañón usualmente es
posicionado contra el casing para eliminar la pérdida de rendimiento cuando se
perfora a través de líquido en el pozo. Este arreglo requiere una fase del
cañón a 0o.
* pequeño diferencial de presión a favor de
la formación, solo se puede aplicar en la primera zona o intervalo a cañonear,
por limitaciones en el lubricador, punto débil del cable eléctrico o en la
tubería de producción.
Completación con Tubing Gun
Cañones por Revestidor (Casing Gun):
Estos
cañones se bajan por el revestidor utilizando una cabria o equipo de guaya.
Generalmente la carga se coloca en soportes recuperables. El tamaño y rigidez
de estos cañones no permite bajarlos por el eductor.
Los
cañones convencionales bajados con cable eléctrico, producen orificios de gran
penetración que atraviesen la zona dañada por el lodo de perforación. Sin
embargo, el cañoneo debe ser realizado con el pozo en condiciones de
sobre-balance, con el fin de evitar el soplado de los cañones hacia arriba,
altas presiones en el espacio anular y en la superficie.
El procedimiento es el
siguiente:
* Se coloca fluido en el pozo, de modo que
la presión sea mayor que la presión del yacimiento.
* Se procede al cañoneo.
Sus
Ventajas:
* Son más eficientes que los de tuberías en
operaciones fracturamiento o inyección.
* No dañan el revestidor cuando se usan con
carga tipo chorro.
* Son útiles en perforaciones donde existen
zonas dañadas por fluidos de perforación o por deposición de escamas, debido a
su alta capacidad de penetración.
* Opción para cargas de alta Penetración.
* Opción para cargas de gran diámetro de
entrada.
* En caso de falla tiene pérdida de tiempo
mínimo.
* Servicio más económico con respecto a TCP
(cañones transportados por tuberías de producción).
* Operación rápida aumentando el rango de
temperatura para las cargas usadas.
* Hasta 12 DPP.
* Permite selección del tamaño del cañón
compatible con diámetro de la tubería de revestimiento.
* Puede disparar en zonas de alta presión.
* Tiempo de operación de 4 a 8 horas.
Sus
Desventajas:
* Existe la posibilidad de cañonear en forma
irregular lo que permitiría que no funcionen las bolas sellantes utilizadas
como desviadores en la acidificación o fracturamiento. Punto débil del cable
eléctrico. Se dispara con pozo lleno de fluido de matado.
* Reducción de la permeabilidad en un 70 a
80%. Durante el trabajo se debe interrumpir las comunicaciones de radio,
operaciones de suelda pues interfieren en el disparo.
* Daño severo por dispararse en condiciones
de sobre-balance. Los Build ups (pruebas de restauración de presión) han
indicado un factor de daño alto.
* Punto débil del cable eléctrico.
* Se dispara con pozo lleno de fluido de
matado.
Completación con Casing Gun
Cañones transportados por la tubería (TCP):
En este método el cañón se transporta en el
extremo inferior de la tubería eductora. Con este sistema se logran orificios
limpios, profundos y simétricos, ya que permite utilizar cañones de mayor
diámetro, cargas de alta penetración, alta densidad de disparos, sin límites en
la longitud de intervalos a cañonear en un mismo viaje; todo esto combinado con
un diferencial de presión óptimo a favor de la formación en condiciones
dinámicas al momento mismo del cañoneo. Este sistema nos permite eliminar el
daño creado por la perforación, la cementación y el cañoneo, utilizando para
ello la misma energía del yacimiento.
Los cañones bajados a través de la
tubería de producción con cable eléctrico, son utilizados ampliamente para
cañonear pozos productores o inyectores, porque se puede aplicar un diferencial
pequeño de presión estático a favor de la formación que puede ser usada sin
soplar las herramientas hacia arriba, no es suficiente para remover y eliminar
los restos de las cargas y la zona compactada creada alrededor del orificio
perforado. Es igualmente preocupante la penetración de las pequeñas cargas
utilizadas y la fase de disparos de este sistema. Estas cargas no pueden
penetrar en la formación y, frecuentemente tampoco atraviesan la zona dañada
por el lodo de perforación
El
procedimiento es el siguiente:
* Se introduce la tubería con el cañón junto
con una empacadura.
* Se asienta la empacadura.
* Se cañonea el pozo.
Sus
Ventajas:
* Puede utilizar diferencial de presión
negativo junto con cañones grandes.
* Tiene alta densidad de disparo.
* Se obtiene perforaciones óptimas.
* Alta aplicación en el control de arena
para mejorar la tasa de penetración.
* Reduce el tiempo de operación.
* Mayor seguridad.
* Los pozos pueden ser perforados con un
pequeño bajo balance, lo cual permite que los fluidos de formación limpien las
perforaciones efectuadas.
* Para la completación de una nueva zona o
reacondicionamiento de una zona existente no se requiere el uso de taladro.
* Un registro CCL permite un posicionamiento
preciso en profundidad.
Su
Desventaja:
* Alto costos.
* Debido a que el cañón es bajado a través
del tubing, pequeñas cargas son utilizadas, obteniendo reducidas penetraciones,
para lograr penetraciones mayores con este sistema, el cañón usualmente es
posicionado contra el casing para eliminar la pérdida de rendimiento cuando se
perfora a través de líquido en el pozo. Este arreglo requiere una fase del
cañón a 0o.
Completación con TPC
OPERACIONES DE CAÑONEO
Cañoneo bajo balance.
Consiste en cañonear en condiciones favorables
al yacimiento, es decir, cuando la presión de la formación es mayor a la
presión ejercida por la columna hidrostática. Representa la mejor alternativa
para minimizar el daño a la formación; con esta técnica se remueve de los
túneles perforados, los restos de cañones incrustados y se devuelven
inmediatamente al pozo luego de la detonación de las cargas
Diseñar
la satisfacción de necesidades económicas y lograr operaciones competitivas en
organizaciones de los sectores privado y público depende del balance prudente
entre lo que es técnicamente posible y lo que es aceptable económicamente. Sin
embargo, no hay un método abreviado para alcanzar este balance entre
factibilidad técnica y la económica. De esta manera, los métodos del análisis
económico deben utilizarse para proporcionar resultados que ayuden a conseguir
un balance aceptable.
Costos promedios de cañoneo con TCP
Bajo-balance
Cañoneo sobre balance:
Se
refiere a la realización del cañoneo en condiciones que favorece a la presión
hidrostática, es decir, la presión hidrostática es mayor a la presión del
yacimiento, este tipo de operación puede proveer máximos valores de diámetro y
longitud de las perforaciones por realizar la operación con cañón tipo casing
gun; pero de igual manera este tipo de cañoneo ocasiona invasión de fluidos de
completación y partículas finas a la formación, ocasionando daño a la misma, y
al no proveer una limpieza efectiva del hoyo al momento de las perforaciones no
contribuyendo al flujo y por lo tanto bajando la producción; de igual manera al
momento de la detonación queda una zona compactada de menor permeabilidad
llenos de restos de partículas explosivas; es un método seguro.
NUEVAS TECNOLOGÍAS
STIM GUN
Es
un conjunto compuesto de un cañón convencional al que se le adiciona una camisa
propelente en su exterior, utiliza una carga propulsora sobre los cañones de
perforación para lograr un estallido de gas a alta presión instantáneamente
cuando los cañones son detonados. Este gas entra en las perforaciones,
rompiendo cualquier daño alrededor del túnel, cuando la presión de dicho gas se
disipa entra en el pozo trayendo consigo partículas de daño.
Componentes
El
ensamblaje de Stimgun está conformado por un tubo normal usado en cualquier
sistema de cañoneo (porta cargas), el cual está armado por explosivos, cargas,
booster, primacord (cable detonante), y a este conjunto se le adiciona una
camisa de propelente al tubo del cañón. Esta camisa queda segura al cañón a
través de dos anillos que la sujetan al cuerpo del cañón.
Cuando se realiza un punzonamiento, se
espera que los perforados sean limpios y exista conductividad del reservorio a
las paredes del pozo. Pero en muchos casos, lo que se obtiene es un túnel lleno
de residuos, con una superficie de partículas de acero, de cemento y roca
compactada alrededor de cada punzado, lo que reduce la permeabilidad efectiva
en casi un 75%. La técnica de punzonamiento STIMGUN tiene como objetivo generar
unas perforaciones limpias, y garantiza que el apropiado sobre-balance dinámico
junto con el hardware (cañón más propelente) y software (Perfpro, PulsFrac), se
diseñe el sistema más óptimo para lograr un trabajo de punzado exitoso.
El sistema STIMGUN es más efectivo que los
métodos convencionales de perforación pues combina la aplicación de cañones con
cargas de alta penetración y propelentes. Las camisas de propelente se colocan
recubriendo al cañón y reacciona en el instante que se produce el disparo,
produciendo un considerable porcentaje de gas a alta presión pasando por los
punzados y ocasionando micro-fracturas lo que mejora la conductividad del pozo,
reduce el daño de formación y por ende la permeabilidad efectiva aumenta.
Principios de funcionamiento del StimGun
El cañón es detonado como en un sistema de
cañoneo normal y durante el proceso la camisa de propelente se activa
rápidamente y produce una explosión en la cual hay liberación de gas a alta
presión. Este gas es el que entra en los túneles de los disparos y crea mini-
fracturas alrededor de las los agujeros y reduce la zona dañada, dando origen a
una mejor conductividad del reservorio al pozo
Ensamblaje
del Stimgu
Consideraciones
básicas
* La camisa se asegura al cañón a través de
dos anillos que la sujetan a su cuerpo
* El conjunto se baja al pozo y la operación
se realiza como si fuera un cañoneo convencional
* El porcentaje de cubrimiento con
propelente se estimará de acuerdo a parámetros específicos e inherentes a cada
pozo (condiciones mecánicas y de yacimientos)
Ventajas:
* Una de las principales ventajas del
STIMGUN como tal, es que permite profundizar, garantiza la limpieza en el túnel
de las perforaciones y de esta manera queda el pozo estimulado o permite la
preparación para estimulación.
* Garantizar la conectividad con la
formación.
* Se puede aplicar en formaciones con baja
permeabilidad.
* Reducción de Finos.
* Excelente herramienta para estimulaciones
en pozos horizontales.
* Permite cañonear un intervalo largo o un
corto con la misma eficiencia.
* El
Stimgun puede ser aplicado en pozos con temperatura hasta 350 grados F.
* Se puede utilizar el StimGun como parte de
una sarta de TCP para cañoneos de bajo
* Extremo Sobre Balance.
* El ensamble de Stimgun puede ser bajado
con tubería (TCP) por debajo de una empacadura.
Desventajas:
* No se puede utilizar esta tecnología para
cañoneos que requieren profundidad de penetración limitada.
* Esta tecnología no permite cañonear con
cero grados de fase.
* Por seguridad no se debe aplicar el
Stimgun cuando la base del intervalo a punzonar esté ubicada a menos de 50 ft
del fondo, es decir del tapón.
STIMTUBE
StimTube es un oxidante, basado en la
estimulación de depósito que, al ser detonado, puede generar grandes volúmenes
de gas de alta presión - hasta 20.000 psi en la cara del embalse. Estos pulsos
de alta presión de gas son eficaces en la degradación de la perforación, el
inicio de la fractura y la eliminación de daños pozo cercano.
Crea la misma onda de presión usada el
ensamblaje del stimgun, y además es usada en aplicaciones que incluyen limpieza
después de las perforaciones convencionales. La onda de gas limpia el daño e
inicia fracturas en perforaciones ya realizadas y en pozos a hoyo abierto.
Consideraciones
básicas:
* Requiere igualmente de una simulación
computarizada con el modelo PulsFrac para obtener el porcentaje de cubrimiento,
basado en condiciones mecánicas y de yacimiento
* Requiere de perforados previamente
abiertos para poder realizar un trabajo útil.
* Esta herramienta está disponible en un
amplio rango de diámetros y longitudes.
POWR/PERF:
El
proceso powr/perf combina los beneficios inherentes de la perforación sobre
balance con la ventaja de limpiar mecánicamente las perforaciones y mejorar la
conductividad de las fracturas creadas en la formaciones de alta conductividad
y bajas presiones.
Consideraciones
básicas:
* Se utiliza bauxita en virtud de que es
altamente abrasiva y resiste la compactación a las velocidades envueltas en la
perforación sobre balance.
* La herramienta está diseñada para eliminar
la necesidad de usar un polímero altamente viscoso y potencialmente dañino para
transpotar el agente limpiante.
Técnica PURE (Perforating for
Ultimate Reservoir Exploitation)
La
detonación controlada de cargas huecas (moldeadas), especialmente diseñadas y
fabricadas para pozos entubados, produce agujeros, disparos, perforaciones,
cañoneos en la tubería de revestimiento de acero, el cemento y la formación
adyacente. La optimización de la producción o de la inyección demanda diseños
cuidadosos, planeación previa a los trabajos e implementación en el campo, para
obtener disparos conductores limpios que se extiendan más allá del daño de la
formación, penetrando en la roca yacimiento inalterado.
El sistema de perforación PURE de
perforaciones limpias garantiza que el apropiado grado de bajo-balance dinámico
se puede lograr usando hardware y software especiales para la optimización de
la producción, en diseños de trabajos de perforación específicos. El sistema
PURE de perforaciones limpias es mucho más efectivo que los métodos
convencionales de perforación con bajo-balance, logrando perforaciones limpias,
incrementado productividad e inyectividad en los pozos.
El sistema de perforación PURE optimiza
el bajo-balance dinámico (el bajo-balance justo después de crearse las
perforaciones). Con el sistema PURE la permeabilidad de la zona triturada
comparada con la permeabilidad de la zona virgen (Kc/K) puede llegar a 1, en
contraste con los rangos típicos de 0,05 a 0,3 obtenidos con métodos
convencionales de perforaciones de bajo-balance
Permeabilidad
en zona virgen y zona triturada
Ventajas
del Sistema
* Induce un bajo-balance dinámico en los
primeros 100 milisegundos después del disparo.
* Permite control independiente de la
dinámica post-disparo (Flujo por unos segundos después del disparo).
* No requiere un bajo-balance inicial
(estático) alto. Pero es deseable tener bajo-balance estático para evitar luego
la invasión de fluidos al reservorio.
* Puede ser sobre-balance cuando dispara TCP
debajo de un empacador.
* Reduce presión dinámica en el pozo: reduce
la onda de choque en el pozo.
* Se puede usar con Wireline, TCP, Coiled
Tubing, Slickline.
* Aumenta la productividad o inyectividad:
maximiza la limpieza de las perforaciones
* Es efectivo para todos los intervalos
perforados: Limpia un amplio rango de permeabilidades en un intervalo y aumenta
la efectividad de la densidad de disparos
* Reduce la carga de presión en los aparejos
Técnica
de cañoneo con SLICKLINE (eFire-Slickline)
Usar
Slickline para detonar cañones de perforación, iniciar cortadores químicos o
asentar packers y tapones ha aplicado tradicionalmente métodos basados en
pre-colocaciones de configuraciones de presión o temperatura. Estos métodos
requieren a menudo un registro, o parámetro, corrido y contado con condiciones
estáticas del pozo, durante todas las operaciones. Dentro la operación, el
proceso de fuego es automático, y la operación no puede ser abortada a menos
que la herramienta sea removida de la zona de operación, o los parámetros sean
cambiados por otros parámetros medios, una mayor desventaja por costo-efectivo
de las operaciones y productividad.
La
cabeza de disparo del eFire-Slickline elimina estas desventajas. Diseñada para
dar al operador un control total de la operación, la cabeza del eFire-Slickline
usa una única secuencia de códigos de tensiones (jalones) sobre la línea de
slickline para crear pulsos de presión, los cuales son traducidos dentro de
sistema especial para comunicarse con una cabeza de disparo. La cabeza del
eFire-Slickline es totalmente controlada desde la superficie y no requiere
prerregistros de parámetros debajo del pozo. Con un control total, similar al
control en una línea eléctrica para operación de perforación, el operador puede
armar, disparar o abortar la operación en cualquier tiempo. La cabeza del
eFire-Slickline está diseñada para perforar, asentar packers y tapones, iniciar
cortadores químicos y otros procedimientos.
Componentes
Este
efectivo sistema de disparo combina una tecnología ya establecida con una
innovadora. El sistema eFire-Slickline usa una sección electrónica de IRIS
(Intelligent Remote Implementation System), un software inteligente que
reconoce comando de superficie; y el SAFE (Slapper Actuated Firing Equipment),
equipo que inicia la cadena de detonación.
Características
* El convertidor de tensión transforma la
manipulación de la línea en señales de presión por medio de circuitos controladores.
* Los circuitos controladores inician la
secuencia de disparo.
* La cabeza de disparo usa un confiable y
seguro iniciador de explosión para empezar la cadena de detonación.
* La cabeza de disparo está certificada para
trabajar hasta 15000 psi de presión, 320ºF de temperatura y con H2S en
condiciones del pozo.
* La secuencia de comandos programables
asegura un control preciso en las operaciones.
* Las herramientas respondes solo a comandos
de superficie y son insensibles a las condiciones del pozo.
* El registro del trabajo es guardado en una
herramienta especial para una evaluación posterior al mismo.
eFire-Slickline
utiliza tecnología IRIS y SAFE
Ventajas
* Reduce el tiempo de operación al eliminar
corridas de registros.
* El disparo selectivo de dos herramientas
disminuye el número de corridas.
* El control total en la operación de la
cabeza de disparo incrementa la eficiencia y la precisión.
* La
habilidad para abortar la ejecución del disparo a cualquier tiempo y no usar
explosivos primarios, mejora la seguridad
* La cabeza de disparo es inmune a las
interferencias de frecuencias de radio.
* La operación es confiable bajo condiciones
cambiantes y en cualquier tipo de pozo incluyendo
* Menos personal requerido para operación.
* Menos equipo en la locación.
* Simple de movilizar y fácil de armar
PERFSTIM
Usa la condición de sobrebalance extremo para
simultáneamente perforar y estimular un pozo. En el proceso de perfstim se crea
una condición de extremo sobrebalance, con gradientes de presión de al menos
1.4 lpc / pies (31 kpa/m)
Consideraciones básicas:
* Cuando los cañones de perforación
disparan, la presión ejerce un forzamiento de fluido especial dentro de la
formación a velocidades que exceden los 3000 pies/sgs (900m/sgs) y a tasas que
pueden exceder los 140 bls/min
* El daño de la zona compactada se remueve y
se crean pequeñas fracturas mejorando la producción inicial y los resultados de
tratamiento.
PERFCON
El proceso perfcon toma ventaja
de la tecnología de la perforación sobrebalance para perforar e inyectar una
resina para la consolidación de la arena de una manera virtualmente simultanea.
Consideraciones básicas:
* Cuando los cañones se disparan, la
resina entra en la formación alrededor de las perforaciones.
* Posteriormente se bombea un catalizador
que convierte la resina en un plástico que consolida la arena y retiene la
permeabilidad necesaria para la producción.
DAÑO CAUSADO POR EL CAÑONEO
La principal fuente de daño al momento
de completar un pozo se debe a las partículas de metal fundido provenientes del
liner de los cañones. Como se sabe la explosión del detonante principal genera
altas presiones y temperaturas que hacen que el material por el que está
compuesto el liner se funda y penetre la formación a una velocidad supersónica.
Al momento de la detonación, la presión de la columna hidrostática dentro del
pozo es menor a la de la formación (bajo balance), la operación se realiza así
para que la misma presión del yacimiento contribuya a la limpieza de las
partículas contaminantes.
Otra fuente del daño es el fluido de
completación que invade al momento de la perforación ya que este puede contener
sólidos. Este daño es calculado de manera similar al daño en un pozo vertical
producido por un fluido de perforación. De todas formas este último daño puede
ser controlado seleccionando un fluido correcto, bien sea una salmuera o un formiato.
El cañoneo contribuye como un componente
del daño total que es detectado en las pruebas de restauración de presión.
Este valor comprende el
verdadero daño de la formación y los pseudo daños reflejados por el cañoneo, el
flujo turbulento y la completación parcial del pozo.
