Tesis

TEMA VI: Terminacin Selectiva

VI.1- Razones para Realizar una Terminacin Selectiva [5]La terminacin selectiva es el proceso que permite producir diferentes arenas, de uno o varios yacimientos a travs de mandriles o camisas de produccin (figuras VI.1 y VI.2). Existen diversas razones por la cual se puede seleccionar es tipo de operacin, tales como:

Gracias a que los sistemas se encuentran aislados dentro del pozo, se pueden producir los fluidos de diferentes arenas de un mismo yacimiento o de varios yacimientos de forma independiente.

Al tener lneas de produccin independientes, se puede tener un mejor control de los volmenes de fluidos producido.

Permite producir selectivamente una zona de un yacimiento.

Permite mediante un mismo pozo la inyeccin de fluidos en una zona del yacimiento y al mismo tiempo permite la produccin de se intervalo.

Se puede estimular una zona sin interrumpir la produccin de otra dentro del mismo pozo.

Si se estn produciendo distintos yacimientos, se pueden aplicar varios mecanismos de produccin al mismo pozo..

Reduce costos de inversin, debido se perforan menos pozos.

Se recupera la inversin en menor tiempo.

Figura VI.1: Terminacin Doble [6] (Mod. Guerra & Paz).

Figura VI.2: Terminacin Triple [6] (Mod. Guerra & Paz).

VI.2- Operaciones con Herramientas manejadas por Guayas [7]En el diseo de la terminacin de un pozo, existe una gran variedad de equipos y dispositivos de control que cumplen con funciones especficas y que son operados desde la superficie a travs de guayas, y que en la mayora de los casos se ejecutan bajo condiciones de riesgos. Hoy en da las operaciones con guaya, han adquirido gran importancia, debido a que permiten activar los pozos en menor tiempo, reduciendo las prdidas de produccin, y cuando se realizan de manera segura y eficiente, los resultados son satisfactorios y el costo es mnimo.

VI.2.1- Condiciones Operacionales

Cuando se van a realizar operaciones con guayas se deben tener en cuenta ciertas consideraciones operacionales tales como:

Presin del pozo: permite seleccionar las caractersticas fsicas del equipo de superficie (lubricador, vlvula de seguridad). Se debe medir las presiones de la tubera de produccin y del espacio anular, asegurndose que los equipos cumplan con las especificaciones mnimas necesarias para ejecutar el trabajo de forma segura.

Profundidad: se necesita para determinar la longitud de la guaya y el peso de las herramientas. Es importante conocer la resistencia de tensin de la guaya para realizar balance de peso de las herramientas a utilizar, garantizando salir del pozo, sin exceder el lmite de tensin de la guaya.

Tipo de yacimiento: el yacimiento puede producir una serie de elementos (escamas, parafinas, asfaltenos, etc.) que se depositan en la tubera de produccin y pueden ocasionar problemas de atascamiento, es por ello que se debe conocer las caractersticas de los yacimientos producidos, adems de los fluidos, para seleccionar las herramientas y equipos ms adecuados, y as minimizar los riesgos.

Fluidos de produccin: la produccin de H2S y CO2 incide directamente sobre la guaya.

Estado mecnico: conociendo en detalle la configuracin mecnica del pozo (la sarta de tubera, descripcin interna, ubicacin y dimetro de cada componente que constituye la terminacin del pozo) se puede determinar el dimetro externo mximo de las herramientas a utilizar, evitando as los atascamientos.

Mtodo de produccin: independientemente del mtodo de produccin, todos los pozos pueden ser trabajados con guaya.

Una vez verificadas todas las condiciones antes mencionadas, se puede proceder a realizar todo trabajo menor al pozo productor y/o inyector seleccionado. Cabe destacar que aunque el programa trabajo contempla todas las acciones por efectuar, frecuentemente existen desviaciones, que se deben a situaciones imprevistas y obligan a una rpida correccin con el fin de continuar el cronograma de actividades.

VI.2.2- Tipos de Guaya

Guaya Fina (monofilamento): son las guayas ms finas usadas en operaciones de subsuelo, por su resistencia y flexibilidad. Tiene dimetros de 0,092; 0,105 y 0,108 pulgadas. Pueden ser de acero al carbono, utilizadas en cualquier pozo sin problemas de H2S y/o CO2 o tambin de acero inoxidable, que se usan en ambientes de H2S o en los cuales ocurren problemas de corrosin debida al alto contenido de CO2.

Guaya Gruesa (multifilamento): son guayas gruesas comnmente empleadas para reemplazar guayas finas. Tienen dimetros (mayor a la de guaya fina) de 3/16; 1/2; 5/16 pulgadas y se utilizan cuando se requiere mayor resistencia, como en trabajos de achique, pesca, y para bajar tubera de extensin, entre otros. stas son de acero, compuesta de cordones y alma, siendo generalmente de fibra textil. Se usan debido a que tiene mayor resistencia para dimetro y peso, su longitud no vara a condiciones atmosfricas y son de larga duracin. Su diseo se basa en el grado de acero, nmero y forma de alambres en el cordn, tipo y colocacin del alambre, preformado y tipo de alma.

Guaya elctrica: son guayas que sirven para proporcionar energa elctrica a las herramientas que lo requieran, tales como registros elctricos y las usados para bajar y asentar tapones o empacaduras, entre otros.

VI.2.3- Herramientas Bsicas

Cabeza de Guaya: es un dispositivo en forma cilndrica, con un cuello de pesca que forma la primera parte del juego de herramientas bsicas que permite la interconexin entre sta y la guaya (figura VI.3).

Figura VI.3: (A) Cabeza de Guaya Mltiple - (B) Cabeza de Guaya Simple [8].

Barra de Peso: es un dispositivo cilndrico y de acero al carbono, refuerza la accin del martillo. Su funcin es instalar y remover los equipos de control de flujo y vencer el diferencial de presin del pozo para poder llegar a la profundidad requerida (figura VI.4).

Figura VI.4: Barra de Peso [8].

Martillos: son dispositivos encargados de transmitir la fuerza y los golpes que ejercen las barras de peso al instalar o remover los equipos de control de flujo en el subsuelo. Pueden ser:

Martillo Mecnico (Tipo Tijera): est formado por dos eslabones de forma de U entrelazados los cuales se desplazan uno del otro; al cerrarse o abrirse violentamente por el peso y longitud de la barra, se ejecuta la accin del martillo (figura VI.5).

Figura VI.5: Martillo Tijera [8].

Martillo Mecnico (Tipo Tubular): es un eje cilndrico que se desliza hacia abajo para cerrar y hacia arriba para golpear. Funciona como un tubo telescpico. La configuracin de la camisa, permite realizar los trabajos con menor riesgo. Por ejemplo: la pesca de guaya y la limpieza de arena (figura VI.6).

Figura VI.6: Martillo Tubular [8].

Martillo Hidrulico: es una herramienta diseada para suministrar impactos de mayor potencia que los obtenidos con los mecnicos, esta potencia es proporcional a la tensin aplicada a la guaya y al peso de las barras. Estos golpean slo hacia arriba (figura VI.7).

Figura VI.7: Martillo Hidrulico [8].

Herramienta de Flexibilidad (Kick over tool): es similar a una barra, con las mismas dimensiones. Est formado por una bola y un cilindro hueco, donde gira la bola que da flexibilidad al conjunto. Su funcin es dar flexibilidad a la barra y que la herramienta tenga ms movimiento mientras esta trabaja dentro de la tubera. sta engancha cualquier equipo que se encuentre recostado a la tubera (figura VI.8).

Figura VI.8: Herramienta de Flexibilidad [8].

Verificadores de Fondo y de Punta de Tubera: permiten conocer la profundidad exacta donde se encuentra la punta de la tubera. Con estas herramientas se puede detectar la posibilidad de utilizar equipos mayores para la reparacin del pozo o para su limpieza, estimulacin o servicios con unidad de tubera continua.

Localizador de Punta de Tubera y Toma de Muestras: se utiliza como herramienta para ubicar la punta de la tubera con el fin de obtener informacin de los daos que puede tener el pozo por arenamiento, formacin de escamas y sedimentacin. Est compuesto por un cuerpo cilndrico con una ranura longitudinal donde va insertada una lmina de forma cnica en su parte inferior, una lmina con la parte superior libre y la inferior fijada al cuerpo de un pasador y un resorte que impulsa la parte superior libre de la lmina hacia fuera. Adicionalmente en la parte inferior de ste dispositivo se encuentra un contenedor que se utiliza para recuperar muestras de material slido en la mxima profundidad alcanzada en el pozo (figura VI.9).

Figura VI.9: Localizador de Punta de Tubera [8].

Calibrador / Cortador: es una herramienta metlica con ranuras longitudinales de diferentes medidas, la cual se coloca a lo largo de un cuerpo para verificar los dimetros de la tubera. Su funcin es calibrar la tubera y servir como herramienta para cortar o limpiar sustancias adheridas a su pared interna tales como parafinas, etc. (figura VI.10).

Figura VI.10: Calibrador / Cortador [8].

Calibrador Pasador: es una herramienta cilndrica metlica cnica en su extremo. Posee un sistema de comunicacin a travs del cuerpo que le permite bajar dentro del fluido para verificar el colapso de la tubera. Su funcin es abrir restricciones menores que puedan haber sido causadas por daos mecnicos de la tubera, tales como colapso y aplastamiento (figura VI.11).

Figura VI.11: Calibrador Pasador [8].

Medidor: es una herramienta cilndrica metlica y hueca por dentro. Al igual que el calibrador, sirve para asegurar que no existen obstrucciones en la tubera. Su funcin principal es ubicar donde se encuentra el mandril en la sarta de tubera (figura VI.12) [8].

Figura VI.12: Calibrador Pasador [8].

Bloque de Impresin: es una pieza cilndrica plana de acero, relleno de plomo, constituida por un gancho y un cuello de pesca para conectarse a las herramientas de guaya. Su funcin es bajar dentro del pozo y colocarse sobre el pez a recuperar, cuando sale a la superficie que una impresin en el plomo que indica el tamao, forma y posicin del tope del pez. Con esta informacin se determina el tipo de herramienta que se necesita para la operacin de pesca (figura VI.13).

Figura VI.13: Bloque de Impresin [8].

Bomba de Arena: es una herramienta cilndrica hueca conformada por un pistn viajero que en su parte inferior posee una vlvula de seguridad tipo mariposa y en su parte superior un gancho para conectarse a las herramientas bsicas de guaya. Cuando la herramienta descansa sobre el puente de arena, sta se cierra y el pistn se abre dentro del cilindro succionando arena, quedando de esta manera dentro del cilindro (figura VI.14).

Figura VI.14: Bomba de Arena [8].

Caja Ciega: es una pieza de acero slido con un gancho para conectarse a las herramientas de guaya. Se utiliza cuando se requiere golpear una herramienta o un pedazo de metal para sacarlo de la tubera, o llevarlo hasta una posicin que permita trabajar con mayor facilidad, tambin se emplea para cortar la lnea en el nivel de la cabeza de guaya (figura VI.15).

Figura VI.15: Caja Ciega [8].

Gancho de Pesca: consiste de un arreglo de dos dientes largos con pas afiladas soldadas en la parte interna. Se utiliza para pescar cualquier herramienta que se haya cado dentro del pozo. Se recomienda tener mucho cuidado al bajar el gancho de pesca ya que se debe tomar la herramienta causndole el mnimo dao posible con las pas internas (figura VI.16) [8].

Figura VI.16: Gancho de Pesca [8].

VI.2.4- Operaciones con Guaya

Las actividades que se realizan comnmente mediante el uso de guaya fina son:

Calibracin.

Chequeo de fondo.

Limpieza general (obstrucciones, arena, escamas, asfalto).

Tapones.

Mangas.

Instalacin de herramientas de separacin.

Instalacin de empaque.

Herramientas de apertura general.

Localizacin de fugas.

Pesca de guaya.

Pesca de herramientas y equipos.

Trabajos de levantamiento por succin.

Toma de registros de presin y temperatura.

Las actividades que se realizan comnmente mediante el uso de guaya gruesa son:

Operaciones de pesca.

Operaciones de suabeo o achique.

Las actividades que se realizan comnmente mediante el uso de guaya elctrica son:

Bajada y asentamiento de empacaduras permanentes.

Operaciones de caoneo.

Registros de produccin.

Registros de cementacin.

Registros de saturacin (carbono/oxgeno).

Trabajo de levantamiento por succin.

Bajada y asentamiento de tapones.

Registros a hoyo desnudo.

VI.3- Terminacin Inteligente Una terminacin inteligente se define como un sistema capaz de recolectar, transmitir y analizar datos de produccin de un pozo, del yacimiento y de la integridad de la terminacin, para luego habilitar la accin remota que permite mejorar el control sobre el mismo y sobre el comportamiento de la produccin. El monitoreo remoto de una terminacin se refiere a la habilidad que tiene el sistema para la adquisicin de datos obtenidos dentro o cerca del pozo sin tener que realizar una intervencin convencional. El control remoto de una terminacin quiere decir que se pueden dar instrucciones al pozo para alterar la posicin o el estatus de uno o ms componentes de control de flujo. Normalmente, se busca a travs de la terminacin inteligente optimizar la produccin y maximizar el recobro de manera eficiente disminuyendo a la vez, los costos de operacin y los riesgos de seguridad [9].

Este tipo de terminaciones tambin se utiliza con mtodos de control de arena, bombas electrosumergibles y pozos multilaterales (figura VI.17). En este ltimo caso el sistema es muy til debido a que los objetivos de los pozos multilaterales es permitir que el operador tenga acceso a una mayor cantidad de reservas a travs de un mismo pozo. La terminacin inteligente permite monitorear y manejar la produccin que proviene de cada entrada lateral [10].

Figura VI.17: (A) Terminacin Inteligente en Pozo Multilateral [10].

(B) Terminacin Inteligente con Bomba Electrosumergible [10].

(C) Terminacin Inteligente con Empaque con Grava [10].

(Mod. Guerra & Paz).

Existe una gran cantidad de acumulaciones de hidrocarburos que por s solas no son econmicamente rentables y la mayora de estos yacimientos se encuentran unos encima de otros. La tecnologa de pozos inteligentes proporciona una solucin que permite habilitar la explotacin de estos yacimientos a travs de un pozo lo cual puede generar rentabilidad. Algunos de los beneficios que se obtienen de la produccin simultnea de mltiples yacimientos a travs de una sola tubera de produccin incluyen [11]:

Menor cantidad de pozos.

Menor impacto ambiental.

Menor cantidad de infraestructura.

Menor inversin de capital y cantidad de gastos operacionales.

Aumentar la produccin a travs del acceso a mayor cantidad de zonas.

VI.3.1- Elementos de una Terminacin Inteligente [11]Para poder realizar este tipo de terminacin de pozos, se requieren los siguientes elementos:

Dispositivos de control de flujo: la mayora de los dispositivos de control de flujo actuales se basan en tecnologa de vlvulas bola o de mangas deslizantes. El control de flujo puede ser binario (encendido/apagado), posicionamiento discreto (nmero de posiciones prefijadas) y variables de estrangulamiento infinito. La fuerza que moviliza estos sistemas puede ser proporcionada por equipos hidrulicos, elctricos, o electro-hidrulicos.

Alimentacin a travs de empacaduras de aislamiento: para poder realizar el control individual de una zona y asegurar la segregacin de hidrocarburos de formaciones separadas, cada zona debe ser aislada por empacaduras que incorporan vas de alimentacin para facilitar el uso de cables de control, comunicacin y energa.

Cables de control, comunicacin y energa: la tecnologa actual de pozos inteligentes requiere de uno o mas conductos para transmitir energa y datos al monitoreo dentro del hoyo y a los dispositivos de control. Estas pueden ser lneas de control hidrulico, conductores de datos y energa elctrica, o lneas de fibra ptica. La fibra ptica se puede instalar en una lnea de control especializada, o puede compartir la lnea de control con una lnea hidrulica. Por proteccin y para facilitar el despliegue, las lneas mltiples generalmente estn encapsuladas.

Sensores dentro del pozo: hay una variedad de sensores disponibles para monitorear los parmetros de desempeo del flujo del pozo de cada zona de inters. Varios sensores de presin y temperatura con puntos electrnicos de cristal de cuarzo se colocan a lo largo de un conductor elctrico, con el fin de permitir mediciones exactas en varias zonas. Tambin se usan las fibras pticas para obtener registros de temperatura y presin en el pozo. Otras nuevas tecnologas que se encuentran en desarrollo incluyen sensores de corte de agua, medidores de densidad del fluido, arreglos de sensores micro-ssmicos, arreglos de sensores de medicin de la resistividad de la formacin y sensores de anlisis qumicos.

Adquisicin y control de datos en superficie: al tener mltiples sensores dentro del hoyo proporcionando datos de produccin en tiempo real, el volumen de los datos adquiridos puede ser demasiado. Los sistemas son requeridos para adquirir, validar, filtrar y almacenar datos. Se requiere de herramientas procesadoras para examinar y analizar los datos para obtener una visin del desempeo del pozo en el yacimiento. En combinacin con los conocimientos obtenidos del anlisis, se utilizan modelos de prediccin que pueden asistir en la generacin de las decisiones de procesamiento y control para optimizar la produccin de un pozo.

En la figura VI.18 se muestra un diagrama mecnico de un pozo con terminacin convencional y una inteligente. Adems de las diferencias en los equipos y herramientas usadas en cada una de ellas es importante resaltar que la diferencia ms significativa entre las mismas es que la instalacin y ejecucin de una terminacin inteligente es mucho ms costosa que una convencional.

Figura VI.18: (A) Terminacin Convencional [12].

(B) Terminacin Inteligente [12].

(Mod. Guerra & Paz).

VI.3.2- Prcticas de Instalacin [13]Para incrementar la eficiencia y reducir los costos, muchos de los problemas y sus soluciones deben ser identificados en los programas y reuniones del trabajo inicial con el fin de que al momento de estar en la localizacin se le de mayor nfasis a la operacin de terminacin.

Se utilizan varios mtodos para reducir el tiempo requerido para hacer los ensamblajes en el taladro, entre ellos se incluyen:

Ensamblaje completo en tierra firme: an cuando los equipos sean llevados a instalaciones costa afuera, todo el ensamblaje se hace en tierra firme. En ambientes en los cuales se requiere realizar control de arena, los ensamblajes se realizan en los talleres. La mayora de este trabajo involucra la instalacin de sistemas de control de zonas duales. En vez de trasladar cada equipo por separado y unirlos en la instalacin costa afuera, el sistema se disea para permitir que ste se traslade como un slo ensamblaje. Esto trae la disminucin del tiempo de taladro.

Juntas (Splice Subs): permiten que la mayora de las terminaciones se hagan en tierra firme. Las nicas conexiones requeridas en la mesa rotaria son aquellas hechas por encima de la junta. Esto ahorra tiempo y elimina la necesidad de jalar todas las lneas de control a travs de la empacadura. Caja de transporte (Coffin): para minimizar los riegos de dao que pueden sufrir los equipos, se dise una caja de transporte para trasladar los ensamblajes y facilitar el levantamiento de estos. Este dispositivo es simplemente un tramo de un revestimiento con un dimetro interno mayor al dimetro externo de la empacadura, cortado a la mitad, alineado y sujetado. Una vez que es cerrado, la caja se asegura a si misma en las juntas que se encuentran por encima de la empacadura de produccin.

Mini-carretes (Mini-spoolers): usarlos significa que las lneas de empacaduras planas pueden ser jaladas a travs de las empacaduras y que pueden ser unidos al ensamblaje en tierra firme. Luego los mini-carretes y el ensamblaje que se encuentra dentro caja de transporte son enviados juntos a la localizacin. Una vez all, son elevadas al taladro, con las lneas pre-ensambladas.

Tuberas giratorias (Tubing Swivel): en algunas aplicaciones se utiliza para dar torque al ensamblaje en la parte baja de la seccin de terminacin. Este equipo es bsicamente una conexin de tipo caja que se encuentra por debajo del ensamblaje en direccin hacia arriba. La parte baja de la terminacin inteligente tiene un pasador con un collar giratorio. Una vez que el ensamblaje ha sido colocado, slo se aplica torque en el collar sobre la parte baja del ensamblaje de la terminacin. Esto asegura que los empacaduras planas que se encuentran por encima del ensamblaje se mantengan en estado estacionario mientras se aplica torque.

VI.3.3- Sistema de Produccin Inteligente [9]La terminacin inteligente funciona como un contribuyente al proceso de produccin como resultado de los siguientes puntos:

Reduccin o remocin de la frecuencia de intervencin requerida para un monitoreo u optimizacin del yacimiento y de la produccin; y la habilitacin del mejoramiento de la produccin, lo cual ya no ser limitado por el control del proceso en superficie.

Incremento de la produccin y recuperacin primaria a travs de la optimizacin de zonas o perfiles de influjo facilitados por los dispositivos a control remoto.

Reduccin del manejo del producto de desperdicio, costos de equipos, mano de obra y servicios de soporte.

Sin embargo, la visin de la terminacin inteligente a largo plazo, funciona como un subsistema dentro del sistema integral de produccin inteligente, en el cual, varios pozos que tienen la capacidad de tener autocontrol automatizado ya sea en forma individual o colectiva, unidos por el campo, el proceso y los sistemas de manejo de yacimientos. Actualmente, esta visin implica la unin entre los equipos de monitoreo y de control de flujo que son manejados a travs de una retroalimentacin generada por la comparacin de los sensores de desempeo del yacimiento y los resultados de las simulaciones del mismo. Existen tres exigencias de control inherentes para alcanzar este objetivo:

Optimizacin del desempeo del pozo en el cual los sistemas de levantamiento inteligente habilitan el control clsico en tiempo real para optimizar la produccin como funcin de los controles de entrada (inyeccin de gas, bombeo electrosumergible, etc.).

Optimizacin del campo en el cual el sistema de control principal mejora la salida dentro de las limitaciones impuestas por la infraestructura del campo de produccin. Esta optimizacin se realiza a travs del monitoreo de los parmetros de produccin, pero las constantes de control del tiempo funcionan de manera tal que cambian la respuesta del campo para controlar los procesos de entrada y se miden en horas o das.

Optimizacin del yacimiento en el cual el control de las entradas de campo se manejan a travs de las salidas de las simulaciones del mismo, los cuales se validan con los datos proporcionados por el sistema de produccin inteligente. La optimizacin requiere la remocin de la unin directa entre el sensor de salida y los comandos de control en bsqueda de heterogeneidad del yacimiento y para igualar la parte funcional del control con las respuestas dadas por el yacimiento, la cual puede ser medida en meses o incluso en aos.

PGINA 42

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