GEOPRESIONES Y ASENTAMIENTOS DE TUBERIAS DE REVESTIMIENTO.

Ing. Julio Ivan R. Guerrero. AGOSTO-2014

UNIDAD II

PREDICCIN Y DETERMINACIN DE LAS GEOPRESIONES.

Sin duda alguna la nica manera en la que se puede verificar la existencia de reservas de petrleo en el subsuelo, aun despus de haber explorado y corrido anlisis de su posible ubicacin, es perforar un pozo en el lugar. Problemas que se presentan en un pozo cuando se perfora; como son los flujos y el descontrol, pegaduras por presin diferencial, prdidas de circulacin, colapsos de tuberas de revestimiento, derrumbes de formacin y en casos muy severos la prdida total del pozo; ocasionando considerables incrementos en los tiempos de perforacin y por ende en el incremento de costos del pozo, son generalmente causados por una deficiente prediccin de las presiones de sobrecarga, poro y fractura (geopresiones) de las formaciones que atravesar el pozo, y cuya comprensin y conocimiento son elementales para definir la profundidad de asentamiento de las tuberas de revestimiento del pozo, fluidos de perforacin. En su correcta obtencin asegurar el xito de la planeacin del pozo.

PREDICCIN Y DETERMINACIN DE LAS GEOPRESIONES.

Para poder llegar a los objetivos (Yacimientos) en la perforacin es muy frecuente efectuar la misma en rocas de origen sedimentario las cuales se formaron en un ambiente acuoso por la depositacion y posterior acumulacin de sedimentos que, sometidos a procesos fsicos y qumicos (diagnesis), dan lugar a materiales ms o menos consolidados. Pueden formarse a las orillas de los ros, en el fondo de barrancos, valles, lagos, mares, y en las desembocaduras de los ros. Se hallan dispuestas formando capas o estratos. Para poder desarrollar el programa de perforacin de un pozo petrolero es necesario como ya se menciono en la UNIDAD I conocer la columna geolgica probable, definiendo los posibles contactos y edades geolgicas as como la descripcin litolgica, registros geofsicos e informacin de los pozos de correlacin. Esta informacin brindara soporte para la seleccin de barrenas, para el tipo de fluido y caractersticas del mismo. Al efectuar la perforacin de un pozo la presin siempre se hace presente si de la misma se tiene su entendimiento correcto, sus efectos y caractersticas se puede usar favorablemente para mantener siempre un pozo controlado. QU ES LA PRESION? Es el efecto que tiene una fuerza F ejercida sobre un rea determinada, es la unidad de fuerza por unidad de rea.

PREDICCIN Y DETERMINACIN DE LAS GEOPRESIONES.

Qu es la Presin Manomtrica?

Que son las Geopresiones?

Cul es el origen de las Geopresiones?

Qu es un Gradiente? Qu es un Geogradiente?

Qu es la Presin de Poro?

Qu es la Presin de Yacimiento?

Qu es la Presin de Sobrecarga?

Qu es la Presin de Fractura?

Qu es la Presin Hidrosttica?

Qu es la Presin de Formacin?

Intensidad de aumento o disminucin de una magnitud variable, y curva que lo representa: Variacin de una magnitud con la distancia.

Qu es un Gradiente?

Qu es un Geogradiente? Se denomina GeoGradiente a la variacin de Presin y Temperatura, que aumenta con la profundidad en la corteza terrestre, considerando que se avanza desde la superficie hacia el centro de Tierra. Fsicamente se expresa en unidades de presin y temperatura y unidades de longitud. El gradiente geotrmico no es un valor constante dado que depende de las caractersticas fsicas del material propias de cada zona del interior del planeta, o dicho de otro modo, de las condiciones geolgicas locales, por ejemplo relacin presin - temperatura, composicin qumica y reacciones que producen, existencia de material radiactivo, presencia de movimientos convectivos y rozamientos, etctera.

Qu es la Presin Hidrosttica? Es la presin debida al peso de un fluido en reposo. En un fluido en reposo la nica presin existente es la presin hidrosttica, en un fluido en movimiento adems puede aparecer una presin hidrodinmica adicional relacionada con la velocidad del fluido (DEC). Un fluido pesa y ejerce presin sobre las paredes del fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en l. Esta presin, llamada presin hidrosttica, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientacin que adopten las caras.

Qu es la Presin Manomtrica? Se llama presin manomtrica a la diferencia entre la presin absoluta o real y la presin atmosfrica. Cuando la presin se mide en relacin a un vaco perfecto, se llama presin absoluta; cuando se la mide con respecto a la presin atmosfrica, se llama presin manomtrica. El concepto de presin manomtrica fue desarrollado porque casi todos los manmetros marcan cero cuando estn abiertos a la atmosfera. Cuando se les conecta al recinto cuya presin se desea medir, miden el exceso de presin respecto a la presin atmosfrica. Si la presin en dicho recinto es inferior a la atmosfrica, sealan cero.

EN QUE RECIPIENTE EXISTE MAYOR PRESIN EN EL FONDO?

PREDICCIN Y DETERMINACIN DE LAS GEOPRESIONES.

Durante el proceso normal de depositacin, la presin de sobrecarga se va incrementando conforme la acumulacin de sedimentos incrementa, este incremento de sobrecarga hace que los sedimentos se compacten, dando como resultado que la porosidad disminuya. Este proceso de compactacin ocurre a medida que el agua de formacin es expulsada del espacio poroso, y el esfuerzo de sobrecarga que soporta el agua de formacin se transfiere a la matriz de la roca dando como resultado una reduccin en la porosidad. En algunas reas donde la permeabilidad de la formacin es suficiente para permitir la migracin de los fluidos provocada por la reduccin de la porosidad, la presin de poro es normal es decir que se comporta como la presin hidrosttica ejercida por una columna de agua de formacin a la profundidad de inters. Las zonas de presin de poro anormales son originadas durante el proceso de depositacin y compactacin, formndose a la vez una barrera impermeable que impide la liberacin del agua de formacin quedando entrampada por debajo de esta barrera, la cual tuvo su origen debido a un ritmo ms rpido de depositacin y compactacin que el del movimiento ascendente del agua. Por lo tanto la porosidad existente debajo de esta barrera impermeable difiere de la tendencia normal.

Pp Normal Pp Anormal

Proceso de sedimentacin y compactacin.

BARRERA IMPERMEABLE

PREDICCIN Y DETERMINACIN DE LAS GEOPRESIONES. Las Geopresiones son las presiones que estn relacionadas directamente con la corteza terrestre, tales como la Presin de Sobrecarga (PS), la Presin de Poro (PP) y la Presion de Fractura (PF). Presin de Sobrecarga. Es la presin que ejerce el peso combinado de una columna de roca ms los fluidos que estn contenidos en el espacio poroso que soporta una formacin a una determinada profundidad.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

Supngase que la columna ilustrada, tiene 6000 m de longitud, que est formada, por 12 bloques de 500m de altura c/u y 1 cm de base.

1 cm

1 cm

Cul ser el gradiente de sobrecarga en ese Punto? Cmo seria la Grafica que se genera graficando el gradiente de sobrecarga con respecto a la profundidad?

Profundidad

Densidad

prom roca

gr/cm3

500 1.70

1000 1.85

1500 2.00

2000 2.15

2500 2.30

3000 2.35

3500 2.40

4000 2.45

4500 2.50

5000 2.55

5500 2.60

6000 2.65

6500 2.70

PREDICCIN Y DETERMINACIN DE LAS GEOPRESIONES. Presin de Poro: Es aquella a la cual se encuentran confinados los fluidos en los espacios porosos de la formacin, estas presiones que se encuentran en el pozo pueden ser normales, anormales (altas), o subnormales (bajas); tambin se le conoce como Presin de Formacin o Presin de Yacimiento. ES LA PRESION A LA CUAL SE LE DEBE TENER MAS ATENCION Y DE LAS 3 ES LA MAS IMPORTANTE ya que de esta depende la seguridad del personal del entorno ecolgico y de las instalaciones ya que esta ligada directamente con el brote y descontrol de pozos.

Normales: Cuando son iguales a la presin hidrosttica ejercida por una columna de fluidos de formacin extendida hasta la superficie. Teniendo un gradiente de presin normal de 1.07g/cc en zonas costa fuera. Subnormales: Cuando son menores a la presin normal, es decir, a la presin hidrosttica ejercida por la columna de fluidos de formacin extendida hasta la superficie. Anormales: Cuando son mayores a la presin hidrosttica de los fluidos de formacin.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 500 1000

Presin

Normal

(Presin

Hidrosttica)

Presin en kg/cm2

Presin de fractura. La presin de fractura es la cantidad de presin necesaria para deformar permanentemente la estructura rocosa de la formacin. En la perforacin de pozos es importante resaltar que se debe evitar estar por encima de la PF ya que en dado caso se generara una perdida de fluido de perforacin y con ello la disminucin de columna hidrosttica necesaria para controlar el pozo derivando as un brote o descontrol del mismo. Por otra parte tener una presin por debajo de la PP expone al pozo a que se manifiesten los fluidos contenidos de la formacin en superficie, que dependiendo del grado en el que se presente puede ser o no manejado a voluntad pudiendo caer en una catstrofe de grandes dimensiones.

PREDICCIN Y DETERMINACIN DE LAS GEOPRESIONES.

Existen varios mecanismos que dan origen a las presiones anormales. El fenmeno est relacionado a procesos geolgicos, fsicos, geoqumicos y mecnicos.

Gradiente

Sobrecarga

EE

1.0 gr/cc

lnea

0 gr/cc

lnea

PP

Presin de Poro + Esfuerzo Efectivo = Presin de Sobrecarga

PRESIN NORMAL

PP

1 gr/cc 0 gr/cc

Presin

Poro

PP EE

EE

Gradiente

Sobrecarga

PRESIN ANORMAL

PP

1.0 gr/cc 0 gr/cc

Presin

de Poro

PP

ESFUERZO EFECTIVO

La Tendencia Normal de Compactacin es la lnea idealizada que deberan seguir los sedimentos en un ambiente de depositacin cualquiera. La tendencia de compactacin normal y la determinacin de la magnitud de los gradientes de presin de sobrecarga, formacin y fractura juegan un papel muy importante dentro de la perforacin de pozos petroleros.

Compactacin Normal (Acumulacin Normal)

( seg/ft)

Snico Densidad

(g/cc)

Resistividad

(g/cc)

( m)

Agua de Formacin

Porosidad

Formacin

a Presin

Normal

Formacin

a Presin

Anormal

Compactacin Baja (Acumulacin Rpida)

La premisa para trazar una tendencia normal es que respete el comportamiento normal del indicador de porosidad que estas utilizando: s es resisitividad la TNC debe aumentar con respecto a la profundidad, s es snico debe disminuir con respecto a la profundidad.

Las propiedades de la lutita medidas por los registros geofsicos (tiempo de trnsito, resistividad, densidad, temperatura y presin), as como la velocidad ssmica, estn directamente relacionados con la porosidad de la formacin. Cuando estos valores se grafican con respecto a la profundidad la seccin de presin normal sigue una tendencia lineal conforme la porosidad de la formacin decrece con respecto a la profundidad. Una desviacin de esta tendencia normal es una indicacin de presin anormal. Esta desviacin de la tendencia normal es el principio utilizado por los principales mtodos de prediccin de presin de poro.

Todos los mtodos de prediccin de presin de sobrecarga, poro y fractura estn basados en el principio de Terzaghi1 el cual define que la presin de sobrecarga S , es igual a la suma del esfuerzo vertical efectivo ms la presin de poro Pp definido como:

*Presin de Poro (Pp) + Esfuerzo Efectivo ( ) = Presin de Sobrecarga (S)

Geopresiones a partir de Informacin Ssmica (Pozos Exploratorios) y a partir de Registros Geofsicos (Pozos de Desarrollo).

1. Recopilar Informacin 2. Determinar Presin de

Sobrecarga. 3. Definir Intervalos de

Lutitas limpias (no aplica con datos ssmicos)

4. Determinar la Presin de Poro

5. Determinar la Presin de Fractura

6. Calibracin

*Terzaghi, 1943

Para el clculo de Sn (presin de sobrecarga):

y el gradiente del mismo

Para el clculo de la relacin de Poisson:

Para el clculo de la presion de fractura:

ECUACIONES UTILIZADAS:

donde d es la profundidad a analizar

Para el clculo dela tx normal se utiliza la ecuacin de la grafica que se obtuvo de la TNC despejada para X:

donde Y toma los valores de Txob Y= mX + C X= C Y m

Para el clculo de presin de poro.

Registro Snico.

Registro Resistivo.

Registro Conductivo.

La evaluacin de las geopresiones debe realizarse antes, durante y despus de cada etapa de perforacin.

Incluir en cada programa de perforacin grfica con los prfiles de geopresiones, y posteriormente en informe final de pozo, incorporar los perfiles ratificados o modificados.

Para la planeacin de pozos exploratorios, solicitar al Activo de Exploracin la informacin ssmica (velocidades de intervalo) en los datos de base para elaboracin de programa de perforacin.

Al determinar adecuadamente las geopresiones, se abatirn los tiempos y consecuentemente los costos de perforacin, al evitar las operaciones no programadas generadas por la mala prediccin de las geopresiones.

CONSIDERACIONES:

PLANEACION DE LA PERFORACIN

DE POZOS.

Nada sobre esta tierra puede detener al hombre que posee la

correcta actitud mental para lograr su meta. Nada sobre esta tierra

puede ayudar al hombre con la incorrecta actitud mental.

Thomas Jefferson.

GRACIAS POR SU ATENCIN.