p&t en lutitas

SHALE GAS/OIL (Hidrocarburos en lutitas)

Perforacin y Terminacin de pozos.

19/02/2014 1 Perforacin y Terminacin en lutitas

Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Facultad de Ingeniera Temas Selectos de Ingeniera Petrolera

Equipo 5: ARANGO DAZ MIRIAM DELGADO VALLEJO JUAN ALEJANDRO DAZ PAULINO LUIS ENRIQUE GARCS FIGUEROA ADRIEL MARTNEZ MENDOZA GIOVANI MENDOZA HERNNDEZ ORLANDO RIVAS RINCN BRUNO SEBASTIN

ndice 1. Introduccin

2. Shale Prueba superada o reto?

3. Proceso de perforacin y

terminacin

4. Factores clave

5. Perforacin de pozos

5.1. Perforacin horizontal

5.2. Exploracin y desarrollo

5.3. Por qu pozos horizontales?

5.4. Puntos clave en la perforacin

5.5. Proceso de perforacin

5.6. Control de Trayectoria


Temas Selectos de Ingeniera Petrolera

5.7. Parmetros durante la perforacin

5.8. Reglas generales en perforacin

5.9. Reologa de lodos

6. Terminacin de pozos

6.1. Liner cementado y plug&perf

6.2. Fracturamiento: pozos no

cementados.

6.3.Estimulaciones

6.4. Complejidad en pozos horizontales

6.5. Fracturamiento hidrulico

7. Comentarios finales

8. Bibliografa y referencias

Introduccin Perforacin: Consiste en hacer un

agujero mediante la rotacin de la sarta de perforacin y la aplicacin de una fuerza de empuje en el fondo, utilizando una barrena.

Terminacin: Proceso que se inicia despus de cementada la tubera de explotacin. Tiene por objetivo establecer en forma controlada y segura, comunicacin entre el yacimiento y la superficie.



Introduccin Los yacimientos de aceite y gas en lutitas

se definen como un sistema de rocas arcillosas orgnicamente ricas y de baja permeabilidad, actuando como roca generadora, almacenadora, trampa y sello.

Primer pozo productor en

lutitas en EE.UU. fue

perforado en 1821.

Con el desarrollo de tcnicas y tecnologas no convencionales de perforacin y terminacin de pozos, se ha ampliado la capacidad de producir de manera rentable gas y aceite de lutitas.



Shale: Prueba superada o Reto? Baja permeabilidad(nanodarcy). Alta tasa de declinacin. Costos de explotacin altos. Baja porosidad efectiva.

Perforacin horizontal. Fracturamiento hidrulico. Falta de un acufero asociado. Regulaciones Ambientales.

19/02/2014 Perforacin y Terminacin en lutitas


Tomado de: Terminacin de pozos en shale gas y shale oil. Galicia F., Herrera D. FI UNAM 2013

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Proceso de perforacin y terminacin

Definicin de Objetivos

Planeacin Diseo Construccin

y seguimiento

Evaluacin

Seleccin tipo de pozo. Requerimientos de Informacin. Anlisis de informacin disponible.

Definicin del alcance del pozo. Definicin de escenarios. Seleccin de escenario ptimo Elaboracin de Ingeniera conceptual.

Definicin detallada del escenario. Elaboracin del programa de perforacin. Elaboracin programa de terminacin. Programa operativo.

Ejecucin del proyecto. Seguimiento tcnico de actividades. Optimizacin y control de procesos.

Integracin de resultados. Anlisis de informes finales. Evaluacin de resultados Documentar proceso.



Adaptado de: Aspectos de Produccin Taller de Hidrocarburos en lutitas. Mndez A., IMP 2013

Factores Clave

Especialidad que aplica la geologa, mecnica, fsica y matemticas para cuantificar la respuesta de las rocas a los cambios de esfuerzo.

Geomecnica

Tcnica de perforacin clave en la explotacin de yacimientos no convencionales.

Explotar yacimientos en lutitas implica perforar y terminar masivamente.

Perforacin Horizontal

Tcnica de estimulacin usada en formaciones de baja permeabilidad. (1947).

Permite abrir canales de flujo de alta conductividad, desde el pozo hacia la formacin.

Fracturamiento Hidrulico Multietapa



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Perforacin de pozos



Perforacin Horizontal


Tcnica de perforacin clave en la explotacin de yacimientos no convencionales tipo shale.

Es un esfuerzo de ingeniera para desviar un agujero a lo largo de una trayectoria planeada hacia un objetivo a cierta profundidad en el subsuelo.

La ubicacin de este tipo de pozo esta a una distancia lateral dada y en una direccin definida, a partir de la posicin superficial.


Exploracin y desarrollo


Etapa 1

Identificacin del recurso (gas o

aceite)

Etapa 2

Evaluacin temprana para la

perforacin

Etapa 3

Proyecto piloto de perforacin

Etapa 4

Pruebas de produccin

Etapa 5

Desarrollo comercial


Por qu pozos horizontales en Shale?


Los pozos horizontales usan drenes mltiples a lo largo de su trayectoria y se desarrollan a partir de un pozo primario, conjuntamente con el Fracturamiento hidrulico

El costo de un pozo horizontal puede ser hasta tres veces mayor que un pozo vertical, sin embargo su produccin puede ser hasta 14 veces mayor


Puntos clave en perforacin


Barrena

Es dirigida desde su trayectoria vertical hacia abajo hacia una direccin horizontal

Perforacin horizontal

El pozo intersecar un mayor nmero de fracturas existentes en el yacimiento

Ruta de perforacin

Es elegida en base a las tendencias de fracturas conocidas en cada rea


Proceso de perforacin


Al inicio el pozo es perforado verticalmente hasta alcanzar el manto acufero.

Se continua perforando verticalmente hasta el punto de kick off, que es donde se empieza a desviar el pozo. Posteriormente para iniciar la desviacin, se baja una herramienta MWD

La distancia entre el punto de kick off y el punto donde el pozo se vuelve completamente horizontal es regularmente de 300 metros


Proceso de perforacin


Cuando se llega a la distancia objetivo, se saca la barrena una ltima vez y se introduce la tubera de produccin al pozo

Se realiza la cementacin. Este proceso es muy importante para darle estabilidad al pozo y tambin para evitar la prdida de fluidos hacia la formacin

Finalmente se instala un rbol de produccin temporal y se prepara el pozo para realizar el fracturamiento y ponerlo a producir.

Control de la trayectoria Los instrumentos ms utilizados en la actualidad para obtener la inclinacin y el

rumbo de un pozo son:


El giroscopio se pone en funcionamiento a unas 40,000 o 60,000 rpm. Esta operacin genera un campo magntico que elimina el efecto del campo magntico terrestre, permitiendo registrar el norte verdadero

Instrumentos giroscpicos

Constan de una probeta con equipo electrnico, la cual se adapta a una varilla con pata de mula, la cual se asienta en la base correspondiente del orientador.

Herramientas de orientacin direccional

Utiliza pulsos para transmitir la informacin de la herramienta a la superficie en forma digital . MWD


Desviador de pared

Actualmente estas herramientas son utilizadas comnmente en pozos multilaterales

Barrena de chorro

Esta barrena era utilizada para desviar la trayectoria en formaciones suaves, aunque con resultados errticos y generando patas de perro severas

Motor de fondo

Son operados hidrulicamente por medio del lodo de perforacin bombeado desde la superficie a travs de la tubera de perforacin.

Proporcionan un mejor control de la desviacin.

Nos dan la posibilidad de desviar en cualquier punto de la trayectoria de un pozo.



Control de la trayectoria Equipos desviadores


Parmetros durante la perforacin


En la perforacin de pozos horizontales se deben tener muy en cuenta los parmetros registrados durante dicha operacin.

Uno de esos parmetros es Pipe-Hole Area Ratio (P-HAR) o Relacin rea de Tubera vs. rea del Agujero.

Nos da una idea sobre qu tan lejos est la tubera de la parte superior del agujero.


Reglas generales en perforacin


Velocidad de la rotaria

P-HAR > 6.50 : >120 mnimo, 180 rpm ideal

P-HAR 3.25 6.50 : >120 RPM mnimo

P-HAR < 3.25 : 60-70 RPM mnimo, 120 RPM

ideal

Velocidad anular

200 ft/min (1.00 m/seg)

Ideal

150 ft/min (0.75 m/seg) Mnimo(para limpieza

eficiente)

100 ft/min (0.50 m/seg) Limpieza pobre + Problemas de asentamiento de barita


Reglas generales en perforacin


Reglas generales para la velocidad de la rotaria (alto ngulo)

Agujero de 17:150 -180 rpm

Agujero de 12:120 -180 rpm

Agujero de 9 7/8:120 -150 rpm

Agujero de 8 1/2:Preferiblemente > 120 rpm, pero >> 80 rpm

Reglas generales para el gasto (alto ngulo)

Agujero de 17:1200 -1500 gpm (4500 5700 lpm)

Agujero de 12:800 -1000 gpm (3000 3800 lpm)

Agujero de 97/8:450 -650 gpm (1700 2450 lpm)

Agujero de 81/2:350 -500 gpm (1325 1900 lpm)


Reologa de lodos


Fluido ligero o pesado?

Si el lodo es demasiado pesado

La zona de alto flujo se reduce en la parte alta del agujero

Si el lodo es demasiado ligero

Se pierde la efectividad del acoplamiento viscoso para levantar los recortes hasta la zona de alto flujo

VIDEO

Terminacin de pozos



Uno de los resultados ms importantes de las terminaciones en yacimientos no convencionales es incrementar la superficie efectiva de contacto.

Perforacin horizontal Fracturamiento multietapa



Terminacin de pozos

Consiste en el aislamiento etapa por etapa en la TR, seguido del Fracturamiento del yacimiento. Al final se usa TF para perforar las herramientas, reestableciendo comunicacin hasta el final del pozo.


Liner cementado y plug&perf


Consta de herramientas de fondo, empacadores y puertos de estimulacin. Estas herramientas pueden ser abiertas hidrulicamente o por balines actuadores, en lugar de su molienda.


Fracturamiento: pozos no cementados


Diferencia Operativa


Fracturamiento: pozos no cementados


Estimulaciones ms comunes

en pozos horizontales

Fracturamiento hidrulico

Tratamientos matriciales

Fracturamiento con cido

Fracturamiento mixto



Estimulaciones

Tratamiento Matricial

cido, solvente y tratamiento

qumico para mejorar la permeabilidad de la formacin

cercana al pozo.

Fluido se bombea a presiones

inferiores a la presin de fractura. Son eficientes nicamente en la

regin cercana al pozo.


Estimulaciones


Fracturamiento cido

Se bombea cido por encima de la

presin de fractura, creando un canal altamente conductivo.

Incrementa potencialmente la

produccin y el rea efectiva de drene.


Estimulaciones


Fracturamiento Hidrulico

Permite abrir canales de flujo de alta conductividad, mediante el

bombeo de un fluido y apuntalante.

Se logra un mayor Fracturamiento

efectivo. Distribuye adecuadamente las

fracturas. Crea reas de drenado masivo.


Estimulaciones


Cada pozo estimulado tiene impacto en el drene del yacimiento.

Diseo, ejecucin y evaluacin llevan ms tiempo.

Costos

Errores tienen gran impacto en la produccin y reparaciones mayores.

En ocasiones, terminacin no se disea para el proceso de estimulacin.


Complejidad en pozos horizontales



Definicin: Consiste en la inyeccin de un fluido

fracturante, altamente viscoso,

por encima de la presin de fractura de la formacin, con el propsito

de general canales de flujo (fracturas) y colocar un elemento de

empaque (apuntalante) que permita aumentar la conductividad de la

formacin y por lo tanto incrementar el flujo de fluidos hacia el pozo.

La energa de la inyeccin del fluido a altas presiones, crea nuevos canales en la roca lo cual mejora su permeabilidad y se hace ms susceptible a la extraccin de hidrocarburos.



Mejora la produccin.

Desarrolla reservas adicionales.

Sobrepasa zonas altamente daadas.

Reduce la deposicin de

asfaltenos.

Conecta sistemas de fracturas naturales.

Asegura la produccin de intervalos con

arcillas laminares.

Conecta formaciones lenticulares.

Disminuye la velocidad de flujo

en la matriz rocosa.

Incrementa el rea efectiva de drenaje

en un pozo.

Disminuye el nmero de pozos necesarios para drenar un rea.

Reduce la necesidad de

perforar nuevos pozos horizontales.

Retarda el efecto de conificacin del

agua.



Fracturamiento Hidrulico Objetivos: Incrementar la produccin en yacimientos de alta y baja permeabilidad. Disminuir la cada de presin para minimizar la produccin de arena. Conectar la produccin de intervalos lenticulares.

Apuntalante

Temperatura

Factor de intensidad de esfuerzos crticos

Tortuosidad

.- Material sustentante utilizado en el fracturamiento hidrulico.

Funciona como agente de soporte y posee alta conductividad; tiene el propsito de apartar el dao de la formacin y aumentar el rea de flujo.

Ejemplos: Arena natural, arenas resinadas y cermica.




En el Fracturamiento hidrulico multietapa cada seccin es

aislada por empacadores, y la inyeccin se realiza en cada parte donde se encuentran los disparos.

La operacin se realiza avanzando etapa a etapa.



Fracturamiento Hidrulico VIDEO

Comentarios finales El xito en la explotacin de yacimientos de shale oil/gas es culminando

con la adecuada planeacin, diseo y ejecucin de la perforacin y terminacin de pozos horizontales.

Dentro del proceso de terminacin ,el punto de mayor enfoque es el Fracturamiento hidrulico multietapa.

El reto es desarrollar tecnologa de perforacin enfocada a reducir costos, mejorar la estabilidad de los pozos horizontales y minimizar el impacto ambiental.

En el proceso de fracturamienrto, se debe eficientar y reducir el uso de los volmenes de agua que actualmente son vigentes.

Los pozos horizontales reducen el impacto ambiental gracias a la reduccin del nmero de pozos necesarios para explotar un yacimiento.



Bibliografa y referencias.


Galicia M, Fernanda, Herrera L, Diego, Terminacin de pozos en Shale Gas y Shale Oil, Tesis Licenciatura UNAM, 2013.

lvarez L, Blanca, Fracturamiento Hidrulico Multietapas, Tesis Licenciatura UNAM, 2009.

Mndez C, Armando, Taller de Hidrocarburos en lutitas . Shale Gas.Aspectos de Produccin. Instituto Mexicano del Petrleo, 2013.


p&t en lutitas

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