01-Apuntes 1ER-P-PPAP (1)

Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Unidad Ticomán ‘’Ciencias de la Tierra’’

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Perforación de Pozos en Aguas Profundas

Ing. David Acosta Pérez


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Conceptos Básicos

Clasificación de Tirantes de Agua

Se refiere a la exploración y explotación de regiones ubicadas donde el tirante de agua es mayor a 500 metros, es decir entre el nivel del mar y el lecho marino.

Los yacimientos potenciales en Aguas Profundas se localizan en el subsuelo entre 500 y 3200 metros de tirante de agua.


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Entorno Internacional

A nivel mundial, la producción diaria de barriles de petróleo en Aguas Profundas en tirantes mayores

a 500 metros es al rededor de 6 millones de barriles en 2007. Los diez principales productores en Aguas Profundas son: Brasil, Nigeria, Estados Unidos, Angola,

Egipto, Gran Bretaña, Noruega, India, Filipinas y Guinea Ecuatorial. Actualmente existen 271 sistemas flotantes de producción en servicio o disponibles en el mundo, en

países como Estados Unidos, Brasil, Noruega e Inglaterra, en los mares africanos y asiáticos. Del total, el 65% son FPSOs, 18% Semi´s, 10% TLP´s y 7% Spar´s (IMA, 2011). El record actual de

aplicación lo posee la plataforma Semisumergible Independence Hub en operación en la parte Norte del Golfo de México en un tirante de 2,415 m.


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Crecimiento del Número de Equipos de Perforación para Aguas Profundas


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Equipos de Perforación para Aguas Profundas


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Equipos de Perforación para Aguas Profundas TLP «Plataforma de Piernas Tensionadas»


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Equipos de Perforación para Aguas Profundas Plataforma Semisumergible


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Equipos de Perforación para Aguas Profundas Plataforma «Boya Spar»


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Equipos de Producción para Aguas Profundas

La explotación de hidrocarburos en aguas profundas y ultra-profundas (tirantes mayores a

1,500 m) requiere de sistemas flotantes anclados al fondo marino y/o de sistemas submarinos de producción, los cuales reciben a los hidrocarburos provenientes de los pozos y los envían a través de ductos y/o risers a instalaciones marinas cercanas o en tierra para su procesamiento, almacenamiento o venta


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Situación Nacional Etapas de Desarrollo del Proyectos para Aguas Profundas

Las aguas territoriales mexicanas en el Golfo de México se conforma por una extensión de 575,000 Km² dividido en 5 sectores:

1. Perdido 2. Lamprea Profundo 3. Lankahuasa Profundo 4. Coatzacoalcos Profundo 5. Campeche Profundo

Inició de la década pasada perforando un pozo por año ente 2003 y 2006 El desarrollo se ha considerado a partir de los 500 m de tirante de agua en el año 2003 hasta 1000 m con el pozo

Lakach-1 en 2006 Desde el año 2007 hasta 2012 se han perforado 17 pozos alcanzando un tirante de 1945 m con pozo Piklis-1

Al norte limitan con aguas territoriales de los Estados Unidos de Norteamérica y al Oriente con aguas territoriales de Cuba. Los yacimientos potenciales en Aguas Profundas se localizan en el subsuelo entre 500 y tres mil doscientos metros de tirante de agua.


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Retos y dificultades se enfrentan cuando explora y explota yacimientos en

Aguas Profundas

Corrientes marinas: Las fuertes corrientes marinas originan movimiento de estructuras induciendo vibración en tuberías que fatiga en los componentes del equipo de perforación e incluso impiden perforar Cambios de temperatura: Debido a los diferentes grados de temperatura entre la superficie, el lecho marino y las formaciones perforadas, el bombeo del fluido de perforación es complicado, además de que las bajas temperaturas alteran las propiedades del cemento que se emplea para las tuberías de revestimiento Condiciones críticas al inicio de la perforación: Al atravesar formaciones someras, se presentan flujos de agua de alta presión, flujos de gas y presiones anormales Operación remota: la instalación submarina se tiene que realizar a través de vehículos de operación remota «ROVB» ya que el ser humano no puede llegar a esas profundidades Altos costos: los campos requieren ser desarrollados con un menor número de pozos de los tradicionalmente perforados en aguas someras, por lo general pozos altamente desviados y horizontales para asegurar el flujo de hidrocarburos aunado al alto costo de las plataformas flotantes


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Retos y dificultades se enfrentan cuando explora y explota yacimientos en

Aguas Profundas Se requiere de instalaciones submarinas: para la producción se requieren árboles mojados, lo que demanda de la aplicación de nuevas tecnologías aun no disponible en México Algunos de estos yacimientos se encuentran debajo de formaciones salinas, lo que demanda de tecnologías especializadas para su identificación, así como para atravesar esas extensiones de sal en el proceso de perforación. Asimismo, la geometría de los yacimientos en aguas profundas, podría ser diferente a la conocida en aguas someras, lo que dificulta su exploración y explotación. Adicionalmente, la infraestructura para producción de hidrocarburos en aguas profundas representa retos tecnológicos y de administración. Se necesitan instalaciones submarinas muy complejas, el uso de nuevas tecnologías para la separación de hidrocarburos en el fondo del mar, bombeo de hidrocarburos y un alto grado de automatización, así como empleo de robótica. *** Se estima que el primer sistema flotante en aguas profundas mexicanas se instalará entre los años 2017 y 2018, ya sea en aguas profundas del área de Perdido, frente a las costas del estado de Tamaulipas en un tirante de alrededor de 3,000 m, o en el Sur del Golfo de México en un tirante menor a 2,000 m


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Estrategia actual de producción de PEMEX

La estrategia de PEMEX para dar sustentabilidad a la plataforma de producción petrolera del país se basa en seis grandes proyectos (SENER, 2011)


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Experiencia y Estrategia de Perforación en Aguas Profundas


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De acuerdo con estimaciones de PEMEX Exploración y Producción (PEP), la primera producción de yacimientos localizados en aguas profundas se obtendrá a finales de 2017, con un volumen inicial de 5 Mbd proveniente del proyecto Golfo de México B; para el año 2018 se prevé agregar producción de los proyectos Golfo de México Sur y Área Perdido; estimándose que estos tres proyectos alcancen una aportación de 784 Mbd en 2025 (SENER, 2011)

Producción esperada en aguas profundas mexicanas


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Planeación de Perforación en Aguas Profundas

1) Definición de un Objetivo (Trampa geológica) 2) Integración de información (Sísmica, Pozos de correlación, geología …) 3) Identificación de riesgos

Geopresiones, pruebas de goteo etc. Tirante de agua, temperatura, flujo de gas someros Hidratos Otros riesgos

4) Diseño del pozo Asentamientos, Diseño de trayectoria, tuberías de revestimiento Selección de la plataforma

5) Prueba de producción 6) Estimación de costo 7) Lecciones aprendidas


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Planeación de Perforación en Aguas Profundas Metodología VCDSE


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Generación de Equipos


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Existen 4 metodologías:

Selección de equipos de Perforación en Aguas Profundas

Plataforma disponible y pozo a diseñar

Pozo diseñado y disponibilidad de plataformas

Desarrollo de campos

Proyectos especiales


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Características particulares en la Selección de equipos de Perforación en Aguas Profundas

TLP (Tension Leg Platform) VENTAJAS

Bajos movimientos en el plano vertical: arfada, cabeceo y balanceo. Permite el uso de equipo de perforación y acceso a pozos. Utiliza árboles superficiales. Uso de risers verticales de acero.

DESVENTAJAS

Limitaciones de uso en aguas ultra-profundas debido al peso y colapso hidrostático de su . ….sistema de tendones (TUBULARES )

Sensible a cambios de carga sobre la cubierta. No permite el almacenamiento de aceite.


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SEMISUMERGIBLE VENTAJAS

Permite el uso de equipo de perforación y acceso a pozos. Mínimos cambios con el aumento del tirante de agua. Permite manejar grandes cargas sobre su cubierta. La última generación de Semi´s puede usar risers de acero en catenaria (SCR). Se cuenta con sistemas de anclaje para diferentes condiciones de sitio

DESVENTAJAS

Altos movimientos. Uso de árboles submarinos. Generalmente utiliza risers flexibles. Los sistemas submarinos son un factor crítico


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SPAR VENTAJAS

Permite el uso de equipo de perforación y acceso a pozos. Permite el uso de árboles superficiales. Mínimos cambios con el aumento del tirante de agua. Permite almacenamiento de aceite en su casco, pero no es típico. Alta estabilidad.

DESVENTAJAS

Movimientos medios. Sistema de risers complejo. Se requiere el montaje de la cubierta en el sitio de instalación.


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FPSO (Floating Production Storage Offshore) VENTAJAS

Se puede utilizar tanto en aguas someras como profundas. Mínimos cambios con el aumento del tirante de agua. Gran capacidad de espacio y de cargas en la cubierta. Permite el almacenamiento de aceite. Ilimitado número de pozos. Se cuenta con sistemas de anclaje para diferentes condiciones de sitio.

DESVENTAJAS

Altos movimientos. Uso de árboles submarinos. Uso de risers flexibles con limitación en diámetro para aguas ultra-profundas. Los sistemas submarinos son un factor crítico. No cuenta con equipo para perforación y acceso a los pozos. No permite el almacenamiento de gas. En ambientes agresivos se requiere el uso de sistemas de anclaje tipo torreta.


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Record de Operación de Plataformas en Aguas Profundas


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Las plataformas con flotación neutra vibran dinámicamente en seis grados de libertad, tres movimientos de traslación en dirección de los ejes X, Y y Z, y tres movimientos de rotación alrededor de los mismos ejes: avance (surge), deriva (sway), arfada (heave), cabeceo (pitch), balanceo (roll) y guiñada (yaw), respectivamente. Las plataformas con flotación positiva tienen un empuje mayor que su peso y son ancladas al fondo marino por líneas que se mantienen siempre en tensión, llamadas tendones. Los tendones son tubos de acero que restringen los grados de libertad de arfada, cabeceo y balanceo de las TLP´s.

Tipos de movimientos en equipos de Perforación en Aguas Profundas


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Sistemas Básicos del Equipo de Perforación

1. Sistema de Potencia A) Generación de Potencia: La forma más común es el uso de Motores de Combustión Interna

alimentados por combustible Diesel B) Transmisión de Potencia

• Transmisión Eléctrica: Los Generadores producen la electricidad que se transmite a los Motores Eléctricos a través de cables de conducción eléctrica • Transmisión Mecánica: No es muy utilizada hoy día, consiste de una serie de correas, cadenas, poleas, piñones dentados y engranajes

2. Sistema de Rotación • Ensamblaje de Mesa Rotaria y / ó Top Drive • La Sarta de Perforación

3. Sistema de Izaje Equipo de soporte: torre y subestructura

Equipo de Levantamiento • Malacate • Bloque de Cororna • Bloque Viajero • Gancho • Elevador • Cable ó Línea de Perforación


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Sistema de Izaje

Sistema de Rotación


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4. Sistema de Circulación de Fluidos • Fluido de Perforación • Presas de lodos y cuarto químico (Área de preparación del fluido de perforación) • Equipo de bombas. • Almacenamiento de productos químicos /Silos)

5. Sistema de Prevención de Reventones • Conjunto de BOPs • Líneas de Matar y Estrangular • Ensamble de estrangulación • Unidad de Cierre a distancia - Acumulador

Sistema de Circulación

Preventor Anular «Esférico» Preventor de Rams Preventores Convencionales / Marinos


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La Presión Hidrostática se define como la presión ejercida por una columna de fluido en el fondo

Definida por: Ph=ƥ.h PRESIÓN DE PORO Es la presión a la que se encuentran confinados los fluidos dentro de la formación, Las presiones de formación o de poro que se encuentran en un pozo pueden ser normales, anormales (altas) o subnormales (bajas) Las presiones anormales se definen como aquellas presiones mayores que la presión hidrostática de los fluidos de formación y subnormales a las que tienen una presión menor PRESIÓN DE FRACTURA Es la presión necesaria para vencer la presión de los fluidos contenidos en la formación y la resistencia de las rocas PRESIÓN DE SOBRECARGA Es la presión vertical causada por el peso de los sedimentos y fluidos de las capas superiores PRESION DE COLAPSO Presión mínima requerida para que un elemento de roca mantenga un estado equilibrio


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Tipos de Tuberías de Revestimiento

Conductor: Utilizado para instalar el «diverter» desviador flujos someros en pozos marinos de plataformas fijas y queda como guía para aislar el agua de mar desde la plataforma hasta por debajo del lecho marino Conductor en Aguas Profundas: Utilizado para soportar el «Housing» o cabezal de baja presion (Antes se incluía la base guía) en el cual se alojará el cabezal para colgar la tubería de revestimiento superficial. Tubería Superficial: tiene por objeto instalar «conexiones superficiales de control para pozos de plataformas fijas» y al mismo tiempo proteger al agujero descubierto, aislando los flujos de agua y zonas de pérdida de lodo cercanas al lecho marino. Para aguas profundas se le puede llamar TR submarina para cabezal de alta presión. Tubería Superficial: tiene por objeto instalar «conexiones submarinas de control para pozos de aguas profundas» y al mismo tiempo proteger al agujero descubierto, aislando los flujos de gas someros y zonas de pérdida de lodo cercanas al lecho marino Tubería Intermedia: Estas tuberías tienen la finalidad de aislar zonas de presiones normales de formación, flujos de agua y derrumbes: en sí se utiliza como protección del agujero descubierto, para tratar, en la mayoría de los casos, de incrementar la densidad de los fluidos de perforación y controlar las zonas de alta presión. Tubería de Explotación: Estas tuberías tienen como meta primordial aislar el yacimiento de fluidos indeseables en la formación productora, también para la instalación de empacadores de producción y accesorios utilizados en la terminación del pozo Tubería de Revestimiento Corta (Liners): Son tuberías que no se extienden a superficie pueden ser para ganar profundidad en las etapas intermedias del pozo donde la longitud de agujero es considerable con la finalidad de evitar derrumbes, también puede ser para explotación en las etapas finales del pozo.


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Complemento (TIE-BACK). Es una tubería de revestimiento que proporciona integridad al pozo, desde la cima de la tubería corta «Liner» hasta la superficie quedando colgada en un cabezal. Complemento Corto (STUB): Es una tubería de revestimiento que funciona al igual que el complemento proporciona capacidad para soportar mayor presión y se extiende desde la cima de la tubería Corta «Liner» sin llegar a la superficie quedando colgada en la TR anterior


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Equipos Especiales Utilizados en Aguas Profundas

Riser

Junta flexible

Desconector Hidráulico

Tensionadores de riser

Junta telescópica

Compensador de Movimiento Vertical

Diverter

ROV

Base Guía (Permanente o Temporal), postes y líneas guía

Sistema redundante de control de Preventores


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Equipos No convencionales utilizados en Aguas Profundas

Riser: Es el conducto del fluido de perforación y los recortes desde los preventores hasta la superficie (Plataforma) equivalente en longitud al tirante de agua más el colchón de aire. *En un pozo convencional la distancia de preventores a la línea de flote es corta y se le cnoce como «Campana»

Campana Riser


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Junta Flexible Minimiza el efecto de palanca sobre los preventores por efectos de movimiento del riser a causa de la corrientes marina en fondo

Desconector Hidráulico (Para recuperar Riser y para recuperar Preventores)


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Tensionadores de Riser Permite sostener el Riser mediante cables de acero para mantenerlo vertical y alineado a la rotaria así como también evita que el Riser se sobretensione durante los movimientos verticales de la plataforma liberando y recuperando el cable tensionador al ritmo del movimiento de la plataforma de tal manera que el riser solo resentirá los movimientos laterales pero no los movimientos verticales que pueda tener la plataforma

Junta Telescópica Consiste en dos tubulares traslapados, el inferior es parte del riser y el superior se aloja en el interior del extremo del riser y se mueve en forma reciprocante al igual que la plataforma de tal manera que el riser se mantiene fijo


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Diverter Es un desviador de flujo que manda el lodo y los recortes provenientes del riser hacia la línea de descarga que va al equipo de control de solidos, tiene un elemento de sello similar al de un preventor anular para evitar la salida violenta de «Bolsas» de gas hacia la rotaria


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Compensador de Movimiento Vertical

Accesorio complementario del Top Drive que compensa el movimiento vertical de la plataforma por efector de marejada de tal manera que la sarta de perforación se mantiene estable sin resentir los movimientos de la plataforma evitando que la barrena suba y baje en el fondo del pozo manteniendo el peso sobre barrena constante


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Remotely Operated Vehicles (ROV’s)


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Base Guía (Permanente o Temporal)

Tiene cuatro postes en los cuales se extiende un cable de acero en cada uno hasta la superficie llamados «Líneas Guía» a través de los cuales se guía el conjunto de preventores para alojarse en los postes de la base guía. Actualmente se ha optado por no utilizarse ya que representan un riesgo para el ROV La base guía es ensamblada en el «Housing» del conductor de 30’’ y se baja en conjunto para efectuar el Jetteo de la formación hasta dejar hincado el conductor de 30’’ dejando la base guía a +/- 2 metros sobre la zona obscura del lecho marino.


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Base Guía (Permanente o Temporal)


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Sistema Redundante de Control de Preventores Los preventores son controlados desde la superficie mediante dos conjuntos de líneas hidráulicas sin retorno a superficie (Pod Amarillo y Pod Azul)


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Cabezal Submarino


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Condiciones Ambientales

Principales Corrientes Marinas

Corrientes de fondo


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Una corriente circular entra al Golfo de México entre Cuba y Yucatán y Sale del Golfo de México entre Cuba y la Florida

México, se ve afectado por la llegada de los ríos al mar en la zona de Veracruz principalmente del Papaloapan generando corrientes de fondo


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Perfiles de velocidad de corrientes de fondo

Anticiclones Rotación a las manecillas del reloj Formado por agua caliente converge en el centro Contiene pocos nutrientes para mantener la vida animal y vegetal Descritas como “desiertos marítimos”

Ciclones

Rotación contra las manecillas del reloj Formado por agua fría traída de las profundadas del mar Alto valor nutritivo por tener mayor cantidad de luz solar


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Oleaje superficial y vientos por fenómenos meteorológicos

La combinación de las corrientes de fondo, oleaje en superficie y efectos de los fenómenos meteorológicos generan una combinación de movimientos en las plataformas flotantes que deben ser considerados en los diseños de estas para permitir perforar sin pérdidas de tiempo así como evitar daños ecológicos Los tipos de movimientos son el Pich que es un movimiento de proa a popa (adelante y hacia atrás) , el roll que es de estribor a babor (Lateral) y el heave que es el movimiento vertical


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Un parámetro que indica la estabilidad de una embarcación es la distancia vertical entre el Centro de Gravedad (G) y el Metacentro (M), denominada altura metacéntrica (GM), la cual debe tener un valor positivo para lograr un equilibrio estable


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Arreglo de Preventores para Aguas Profundas


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Preventor Anular Preventores de Rams


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Rams Fijo Rams Variables

Rams Fijo con Punzón Rams Ciego (Colapso) Rams Ciego de Corte

Tipos de Rams


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Retos por vencer en Aguas Profundas

Hidratos Los Hidratos son una mezcla de gas y agua, formados a una presión de magnitud moderada y baja temperatura A una Temperatura de 3 a 5 °C en el fondo marino, solo se requiere de una presión de 150 a 175 psi

Elementos para formar Hidratos Gas Agua o Líquido Alta Presión Baja Temperatura

Problemas a causa de los Hidratos Perdida del Conductor Perdida del Pozo Inestabilidad de la Plataforma Brote


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Hidratos


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Consideraciones para la perforación de pozos en aguas profundas Tirante de Agua Temperatura en el Fondo Marino Temperatura dentro del pozo en cada etapa Datos de presión en cada etapa del pozo Manifestación de gas somero

Formación de Hidratos Dirección de corrientes submarinas Dirección de oleaje


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Hidratos

Efecto de los hidratos: Formación de Tapones en los sistemas hidráulicos Descontrol de Pozo (Taponamiento de líneas de matar y

estrangular) Mal Funcionamiento de preventores

Como prevenir los hidratos Metanol Etileno Glicol Propileno Glicol Glicerol Polialcalino Glicol

Conclusiones Los hidratos forman obstrucciones en los sistemas de desconexión del arreglo de preventores Forman tapones en las líneas de los preventores que contienen fluidos hidráulicos Los inhibidores más comunes son el Glicol y Metanol


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Perfiles de Geopresiones en Aguas Profundas Los perfiles de los gradientes de Presión de Poro, Gradiente de Fractura, Sobrecarga y Colapso de la formación, son la base para determinar “La Ventana Operativa”. Esta sirve para diseñar la perforación de cualquier tipo de pozo petrolero

Al Incrementar el tirante de agua, el valor de la Sobrecarga disminuye


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Perfiles de Geopresiones


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Perfiles de Presión de Sobrecarga


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ESFUERZOS EN LA FORMACIÓN

Esfuerzos horizontales máximo y mínimo, y esfuerzo vertical


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Esfuerzo mínimo

Se determina físicamente con una prueba de goteo

• Perforar 30 m debajo de la zapata para asegurar que se recupere formación (No cemento) • Circular limpiando pozo verificando que la densidad del lodo sea uniforme en todo el sistema • Iniciar prueba de goteo bombeando fluido de perforación de 1.75 gr/cc a un gasto constante de

1/4 de barril por minuto anotando la presión correspondiente a cada ¼ de barril bombeado hasta obtener tres lecturas de presión iguales donde se suspenderá el bombeo

• Con pozo cerrado, observar la presión cada minuto durante 10 minutos y descargar presión

cuantificando el volumen de retorno


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Problemas de flujos de gas en la primera etapa En áreas donde se conozcan peligros a poca profundidad, es una práctica común el perforar estos pozos con lodo densificado de sacrificio, con retornos al lecho marino

Panorama del inicio de la perforación dela primera etapa Jetteo:

Usa un motor de fondo con una barrena de dientes maquinados y se ensamblan dentro de la TR de 30’’ El peso de la T.R. se hinca en la formación. Generalmente se usa un motor de fondo de 9 5/8” con TR de 30” con estabilizadores de 26 pulgadas y una barrena de 26 pulgadas para tener:

Alta velocidad, bajo torque Penetración por fuerza de impacto El peso de la T.R. que se aplica a la formación varía de 10% a 80%

Las fuerzas laterales absorben la mayoría del peso de la T.R. mientras se perfora ”jetteando”

La fricción se controla mediante reciprocación (movimiento de tubería) La aplicación del peso de la sarta reducirá el daño a las paredes del agujero

Disminuye el tiempo de “Reposo” necesario Generalmente se encuentra en rangos de 2 a 6 horas El ángulo máximo permitido es de 1.5° de inclinación para no tener problemas con el peso de los BOP’s


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Riesgos de la perforación de pozos en aguas profundas Las dos primeras etapas son criticas debido a:

Erosión del lecho marino y el hueco. Pone en riesgo la estabilidad del pozo Reduce el soporte estructural del conductor Reduce la integridad de los preventores y el riser


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Herramientas recomendadas para perforar Sin Riser

LWD – “Registros mientras se perfora” Provee un registro en tiempo real de la formación mientras se perfora

MWD – “Midiendo mientras se perfora” Monitorea el ángulo y el azimuth del agujero mientras se perfora Importante ya que la T.R. de 20 pulgadas debe quedar en posición casi vertical

PWD – “Presión mientras se perfora” Provee una lectura constante de las presiones actuales en el hueco mientras se perfora Las herramientas PWD miden el ECD del fluido en el espacio anular.

Ayuda a evitar la presión estimada de fractura de la formación. El lodo debe estar circulado por el pulso para registrarlo en la superficie Muy útil en la sección “Sin Riser” cuando se espera peligros a poca profundidad. Puede que no detecte influjos de agua a poca profundidad. EL R.O.V ayudará cuando las bombas

estén apagadas


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Objetivos de la cementación Obtener un sello hidráulico competente

Que no haya migración de fluido detrás de la T.R. Proveer soporte estructural Resistencia a la ruptura y desgaste de la T.R. Soporte para las T.Rs más profundas Fuerza del cemento con Durabilidad a largo plazo Mantener el sello hidráulico y soporte estructural de por vida en el pozo


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Perforación en Aguas Profundas Una lista de los factores y las consideraciones relacionadas con el diseño de los sistemas de fluidos incluye:

• Hidratos de gas. • Formaciones reactivas • Bajos gradientes de fractura • Volúmenes del riser y tuberías de revestimiento de mayor diámetro • Pérdida de circulación • Temperaturas bajas del lodo de retorno en E.A. • Limpieza del pozo. • Control del pozo.


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En los casos de control de pozo en intervalos poco profundos, el gradiente de fractura es demasiado bajo para la presión de cierre del brote y puede causar un reventón o brote subterráneo

Hidratos de Gas Los hidratos de gas de origen natural pueden causar problemas de control de pozo al ser perforados, pero la formación de hidratos de gas en el fluido de perforación presenta un problema más grave de control de pozo en situaciones de aguas profundas. Los hidratos de gas pueden formarse en lodos de perforación de baja salinidad, en condiciones de presión/temperatura tan moderadas como 480 psi y 45ºF (7,2ºC), las cuales se encuentran comúnmente durante el control de amagos en aguas profundas. Durante las situaciones de control de pozo, los hidratos pueden obturar los risers, las líneas de BOP y las líneas de estrangular y matar, afectando el control eficaz del pozo


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El aumento de la salinidad de los lodos base agua es el método que se suele usar para eliminar los hidratos. El sistema estándar de lodo base agua para aguas profundas usa 20% en peso de sal para inhibir los hidratos de gas. Al aumentar la salinidad de un sistema de lodo base agua, se reduce la temperatura a la cual los hidratos de gas pueden formarse a una presión determinada. La cantidad de sal requerida depende de las presión hidrostática y de la presión estática del pozo cerrado, así como de la temperatura del fondo oceánico. Los lodos con veinte por ciento de gas no son suficientes para la perforación en aguas ultra-profundas o árticas. A presiones más altas y temperaturas más frías, se recomienda usar una combinación de sal y glicerol o glicol soluble en agua, para mejorar la inhibición Formaciones Reactivas La geología de la perforación en aguas profundas es diferente de la geología en tierra y en aguas poco profundas. Las arcillas y los limos no han sido alterados por temperaturas o presiones extremas y no están muy deshidratados. Las arenas son generalmente no consolidadas y no han sido compactadas. Además, las arcillas de edad geológica reciente contienen altos volúmenes de agua y pueden ser extremadamente pegajosas y problemáticas, independientemente del grado de inhibición generando adherencia de arcillas en la barrena y estabilizadores que pueden llegar a impedir continuar perforando al generar un efecto de balero del BHA en el fondo del agujero por lo que el hinchamiento y la dispersión de las lutitas reactivas deben ser tratados cuando se perfora en aguas profundas


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Bajos Gradientes de Fractura En aguas profundas los bajos gradientes de fractura complican las situaciones de control de pozo, ya que la zapata no soportará una presión alta de cierre de la tubería de revestimiento causada por un brote de gas. El pozo típico en aguas profundas usa mayor número de tuberías de revestimiento para sellar las formaciones de bajo gradiente de fractura. Los bajos gradientes de fractura también presentan problemas de pérdida de circulación causados por las presiones de pistoneo y suaveo durante los viajes de la sarta de perforación. Las presiones de pistoneo y suaveo repercuten sobre la DEC Y son una de las principales causas de preocupación para las operaciones de perforación en aguas profundas, especialmente durante la introducción y cementación de la tubería de revestimiento. Las temperaturas bajas del agua y por lo tanto las temperaturas bajas resultantes del riser pueden causar una reología elevada del fluido de perforación que incrementa los efectos de pistoneo y suaveo repercutiendo en la DEC


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Los pozos perforados en aguas profundas al utilizar risers largos y tuberías de revestimiento de mayor diámetro requieren grandes volúmenes del sistema de lodo en los cuales se puede tener mayor cantidad de volumen en el riser en comparación al volumen del pozo con la finalidad de no tener diámetros restringidos que generen altas caídas de presión que afecten las reducidas ventanas operativas. En cuanto a volúmenes para control de pozo en caso un brote, una ventaja es el manejo de un bajo volumen de pozo a través de las líneas de matar y estrangular una vez que se cierran los preventores.

Pérdida de Circulación Esto se debe a la pequeña diferencia entre la presión de poro y el gradiente de fractura, aunado al efecto de las pérdidas de presión anular. Si se produce una pérdida total de circulación y el nivel de lodo en el riser disminuye, la presión hidrostática del agua del mar puede colapsar y dañar el riser. Las pérdidas de circulación pueden ser inducidas durante la operación de acuerdo a la velocidad de los viajes de la sarta de perforación, las altas velocidades de perforación ROP incrementan la densidad equivalente de circulación al generar una gran cantidad de recortes incrementando la DEC en el espacio anular hasta alcanzar el gradiente de fractura. Otro factor es el descuido de la reología del fluido de perforación elevándose la viscosidad y densidad del lodo por incorporación de los sólidos de la formación perforada.


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Las presiones de pistoneo y suaveo deberán ser calculadas antes de realizar los viajes para determinar las velocidades máximas seguras de viaje. El carbonato de calcio, la mica, el grafito granular y las cáscaras de nueces son generalmente aceptables en los lodos base aceite y sintético. El material de pérdida de circulación no debe taponar los equipos de fondo como las herramientas de MWD y LWD, los motores de fondo


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Temperaturas bajas del lodo de retorno en E.A. El aumento de viscosidad causado por la baja temperatura a nivel de lecho marino especialmente en los lodos base aceite y sintético puede requerir aumentar el tamaño de las mallas de las temblorinas debido al incremento en las propiedades reológicas del fluido al subir a lo largo del riser.

Limpieza del Pozo Los risers de perforación al ser de diámetros grandes la velocidad de flujo y ascenso de recortes se reduce incrementando el tiempo de ascenso o incluso puede generar acumulación de recortes en los preventores, para contra restar este fenómeno se requeriría mayor presión de bombeo para lograr levantar los recortes a lo largo riser lo cual repercutiría en un incremento de la DEC, para evitar estos efectos se tiene una tercera línea de flujo que va de la superficie (a lo largo del riser) hasta la cima de los preventores a través de la cual se bombea el fluido de perforación para incrementar la velocidad de ascenso de los recortes del lecho marino a superficie.


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Control del pozo El bajo gradiente de fractura que es común en los pozos de aguas profundas no permite altas presiones de cierre de la tubería de revestimiento, especialmente en los intervalos poco profundos y podría causar un reventón subterráneo. El Riser complica las situaciones de control del pozo debido a que tienen un diseño a la presión relativamente baja y no soporta las altas presiones en el caso de que el gas migre por arriba de los preventores, esto ocurriría si el cierre de preventores se hace después de que el gas pase al Riser, de ser así el gas sube y se deriva a través del diverter. En las situaciones de control del pozo se efectúa bombeando a través de la sarta de perforación con preventor cerrado para circular a través del pozo hasta retornar el flujo por el E.A. hasta los preventores y alineado hacia a la línea de estrangular hasta llegar a superficie al estrangulador. Una particularidad para los pozos submarinos es que las líneas de matar y estrangular al ser de diámetro pequeño tienen altas caídas de presión por fricción que generan una presión de circulación mayor a la presión TEORICA calculada para controlar el pozo. Otro factor mucho más importante es el riesgo de un nuevo brote de gas al momento desalojar la primera burbuja o brote, esto es al entrar a la línea de estrangular reduciendo la presión hidrostática sobre el fondo


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La perforación en aguas profundas es una tarea compleja y costosa. Los factores y problemas son únicos y requieren una planificación y consideración meticulosa. Debido a la estructura de altos costos, se sugiere establecer planes para imprevistos. Se requieren lodos de perforación de alto rendimiento para optimizar la limpieza del pozo, la estabilidad del pozo y la inhibición de los hidratos de gas


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