a. identificación y estudio del problema

Análisis de los Resultados

62

A. Identificación y Estudio del Problema En las actividades que se realizan en los pozos de PDVSA, a fin de mejorar e

incrementar las operaciones que conllevan a la gerencia del yacimiento, se ve en la

necesidad de integrar Procesos de Monitoreo y Control Permanente de superficie y

subsuelo, para permitir un conocimiento propio en tiempo real del comportamiento

del pozo y en consecuencia del yacimiento.

Los procesos de Monitoreo y Control Permanente del subsuelo en PDVSA,

desarrollan la visualización y control de fondo, y todas aquellas variables que

involucran las operaciones que se realizan en el subsuelo. Para ello, hoy día existen

los Sensores Permanentes de Fondo que conforman parte de este proceso. Estos

sensores realizan la supervisión de las variables de fondo(presión, temperatura y

resistividad), en tiempo real, pueden ser instalados en la tubería de

producción(Tubing) o la tubería de revestimiento(Casing), en pozos productores,

inyectores y observadores.

En esta investigación se trabajo con los pozos observadores de las áreas de

Lagocinco y Lagomar del Lago de Maracaibo, en donde los sensores permanentes de

fondo forman parte integral del revestidor de estos pozos.

En el área de Lagocinco los sensores permanentes de fondo instalado en la

tubería de revestimiento, del pozo observador VLE-1346, realiza las mediciones de

variables de fondo frente a las arenas de la formación del yacimiento, las cuales no

son las esperadas con el valor real del yacimiento, viéndose alterado 100% en su

funcionamiento dentro del pozo.


63

A continuación se presenta los arreglos de instalación permanente del sensor

de fondo en pozos, en el tubing o en el casing.

Figura N°14 Instalacion de Sensor Permanente de Fondo

Fuente. Gerencia de Automatización Industrial

Dentro de las actividades que se realizan en los pozos, que intervienen en este

estudio se encuentra la perforación, cuyo elemento de trabajo es el fluido de

perforación (lodo), la cementación, sus registros de evaluación y funcionamiento e

instalación del sensor permanente de fondo.

A continuación se muestra la descripción y análisis de cada unos de los

distintos escenarios en donde intervienen estas actividades y todas aquellas variables

presentes en las operaciones realizadas a los pozos observadores.


64

B. Situación Actual

1.- Análisis y Descripción de los Pozos Observadores

POZO VLE-1308

Se encuentra en la localización HOA-2, en el yacimiento C-2, bloque V-lamar.

Fue perforado para permitir la información de núcleo y registros, se completo bajo la

modalidad de dos revestidores en donde se instalaron sensores de presión y

temperatura para el monitoreo permanente del proceso alternado AGUA-GAS(AGA).

En la fase de construcción del hoyo superficial se perforo hasta 2040’

utilizando ADL como fluido de perforación, desplazando y circulando en toda la

perforación, se bajo revestidor superficial de 9-5/8” hasta 2034’, en donde se cemento

anillo inferior dentro del revestidor bombeando la mezcla de cemento.

En la perforación del hoyo intermedio (en este caso de producción), se utilizo

Polímero Alplex como lodo de perforación. Este revestidor esta equipado con dos

puertos de presión con sensores de presión y temperatura, ya que a 3800’ hubo

problemas con el sensor inferior debido a que su lectura no era la correcta por ello

chequearon el conector en superficie y decidieron continuar bajando revestidor.

Cementaron revestidor de 4-1/2” soltaron tapón inferior bombeando la lechada y

asentando tapón a 2600’. Esperando fraguado de cemento se calibraron herramientas

para correr sonda de registros de cementación CBL/VDL/GR/CCL.

Este pozo se encuentra fuera de operación, debido a problemas con su

plataforma.


65

Los sensores instalados en la sección anular de este pozo, no disponen el

dispositivo auxiliar de disparo, en caso de quedar presiones atrapas entre el revestidor

y la formación. A tal efecto se requiere de la perforación de un nuevo pozo

observador para reemplazar al anterior, exigiéndole al fabricante del sensor de fondo,

que contenga un dispositivo auxiliar de disparo.

POZO VLE-1346

Se encuentra en la localización HOB-5, en el yacimiento C-2, bloque-V, campo

lamar. Es el segundo pozo observador perforado en lagocinco, en donde se completo

bajo la modalidad de dos revestidores, en donde se instalaron 2 sensores de presión y

1 de temperatura, para la supervisión de las variables de fondo (presión y

temperatura), en las arenas de la formación. La fase de perforación del hoyo

superficial se realizo con ADL como fluido de perforación, se bajo revestidor

superficial 9-5/8” a 1500’ en donde se procede a cementación de anillo inferior

bombeando lodo y mezcla de lechada.

Esperando fraguado de cemento para continuar con la perforación del hoyo de

producción desde1510’ circulando y acondicionando hasta 3678’ en donde desplazo

ADL x lodo POLIMERO. Luego bajaron revestidor de producción 5-1/2” equipados

con sensores de presión y temperatura, a 3400’ en donde no se observo variación de

la señal del sensor de presión #1 ya que se decidió sacar el revestidor y se probo

sensores con equipo de superficie y resulto que los filtros estaban tapados y

decidieron sacar los filtros y continuaron bajando revestidor 5-1/2” para proceder a


66

la cementación del mismo, bombeando preflujo y circulando lodo a lo largo del pozo

seguido de la mezcla de lechada para el llenado del anillo inferior para desplazar

mezcla. Esperando fraguado de cemento se calibraron y prepararon herramientas para

bajar sondas de registros VDL/SBT/GR/CCL.

Este pozo se encuentra en una condición desfavorable y critica, ya que hubo

muchos inconvenientes en la construcción del pozo, su perforación no tuvo el mejor

rendimiento operacional, la cementación no logro los objetivos planificados.

POZO VLE-1329

Se encuentra en la localización AQL-2, yacimiento basal la rosa, bloque I. Fue

perforado para garantizar la adecuada supervisión, control y respaldo en tiempo real

de los movimientos de los frentes en las arenas de la formación. Posee un arreglo que

incluye 9 sensores de fondo para la supervisión de presión y 1 de temperatura en

distintas arenas de la formación. Este pozo observador se completo bajo la modalidad

de dos revestidores.

La fase de perforación del hoyo superficial se realizo con ADL como fluido de

perforación circulando a 1520’ y desplazando, se bajo revestidor superficial 10-3/4”

hasta 1480’ en donde se cemento anillo inferior dentro del revestidor bombeando la

mezcla de cemento y desplazando ADL, continuando con la perforación del hoyo

intermedio desplazando lodo Microburbuja para la circulación y acondicionamiento,

bajaron revestidor intermedio 4-1/2” armado con sensores, puertos de presión, líneas

hidráulicas, cables, cañones y cargas explosivas, para las zonas C5U2L Y C5U3U,


67

conformando el primer cuerpo de sensores 2 de presión y 1 de temperatura,

empatando otro tubo 4-1/2” para instalar el 2do cuerpo de sensores con 3 sensores de

presión con 2 cargas explosivas y para C42U instalaron 3er cuerpo de sensores que

incluye 3 sensores de presión. Procedieron a cementar revestidor 4-1/2” soltando

tapón de fondo y bombeando mezcla para desplazar Microburbuja y asentar tapón,

esperando fraguado de cemento para correr registros de cementación CBL/SBT/GR.

En particular este pozo opera en condiciones favorables, su perforación obtuvo

el rendimiento optimo en las actividades realizadas, que impidió daño a la formación,

su cementación logro excelentes resultados obteniendo buen soporte en el pozo, que

no ocasiono interferencia con los sensores de fondo previamente instalados.

2.- Análisis de los Fluidos de Perforación Se utilizo la muestra de 3 pozos perforados dentro del intervalo 1998. Cabe

destacar que en la zona de estudio se han realizado cambios en los diferentes sistemas

de lodo, tanto en su composición como en sus propiedades. Estos cambios se han

realizado tratando de buscar la reducción de problemas existentes en la perforación,

tales como: perdida de filtrado y daño a la formación, traduciéndose en perdida de

tiempo y costo.

Para el análisis de lodo, se realizó una clasificación para comparar los

distintos sistemas de lodo utilizado en la perforación de cada pozo. Se tomaron en

cuenta los aditivos utilizados y sus propiedades físicas que clasifica el rendimiento de

cada pozo.


68

En los pozos observadores VLE-1308, VLE-1346 y VLA-1329, se utilizo

como fluido de Perforación lodo Polímero y Microburbuja, cuyas densidades variaron

entre 8.0 lib/gal y 10.30 lib/gal. A continuación se muestra la siguiente tabla donde se

puede observar el fluido de perforación utilizado en superficie.

POZO Tipo de Lodo Aditivos Utilizados Interv/Prof.

VLE-1308 ADL(AGUA GELIFICADA) MILGEL; BENEX; GASIOL REV. DE 9-5/8” VLE-1346 ADL/CBM ANTIESPUMANTE; BARITA

BENTONITA; KCL; SODA CAUSTICA; CAL HIDRAT.

REV. DE 9-5/8”

VLA-1329 AGUA VISCOSIFICADA ACTIGUARD; ANTIESP; BENTONITA; CAL; SODA C LUBRICANTE; DETERGENT

REV. DE 10-3/4”

Fuente: Hector Manzanero.2000 PDVSA

TABLA # 1. ADITIVOS DE LODOS EN EL INTERVALO DE BARRIDO EN HOYO SUPERFICIAL. En la tabla # 1, se presentan los diversos tipos de lodos y sus aditivos, de los

pozos observadores en la sección superficial, seguidamente se muestra el cuadro

comparativo entre las propiedades del fluido de perforación de cada pozo.

POZO Densidad Viscosidad PV(cp) YP lb/100ft2 Punto. Gel PH Temp. VLE-1308 65 lib/gal 46 S/qt 16 Cps 13 Lb/100Ft2 10 ml 10.02 170°F VLE-1346 64.33 lib/gal 45 S/qt 10 Cps 6 Lb/100Ft2 16 ml 10.00 189°F VLA-1329 8.30 lib/gal 40 S/qt 10 Cps 40 Lb/100Ft2 23 ml 9.60 80°F

Fuente: Hector Manzanero.2000

TABLA # 2. PROPIEDADES DE LODOS DEL INTERVALO DE BARRIDO EN HOYO SUPERFICIAL.

En la tabla # 2, se muestran las propiedades que describe la composición del

fluido de perforación. Los pozos mencionados anteriormente poseen diferentes

valores de densidad y temperatura de lodo, los cuales son los factores más

importantes para adecuar el peso del fluido al introducirlo en la formación. El pozo


69

VLE-1308 tuvo una densidad de 65 lib/gal a 170°F, el VLE-1346 obtuvo 64.3 lib/gal

a 189°F y el VLA-1329 tuvo 8.30 lib/gal a 80°F.

A continuación se presenta el cuadro en donde se muestra el fluido utilizado en

el segundo intervalo de perforación.

POZO Tipo de Lodo Aditivos Utilizados Interv/Prof. VLE-1308 POLIMERO/ALPLEX MILGEL; ALPLEX; KCL;

NEWTROL; PENETREX; CAL H; SODA CAUST.

REV. DE 4-1/2”

VLE-1346 POLIMERO ANTIESPUMANTE; KCL; CAL H; CARBONATO C;

BARITA.

REV. DE 5-1/2”

VLA-1329 MICRO BURBUJA ACTIGUARD; GOTEVIL ACTIVADOR1; CAL ANTIESPUMANTE;

BLUESTREAK; BENTONITA

LUBRICANTE.

REV. DE 4-1/2”

Fuente: Hector Manzanero.2000 TABLA # 3. ADITIVOS DE LODOS EN EL INTERVALO PRINCIPAL EN HOYO INTERMEDIO.

En la tabla #3 se presentan los diversos tipos de lodos y sus aditivos, de los

pozos observadores en la sección intermedio, seguidamente se muestra el cuadro

comparativo entre las propiedades del fluido de perforación de cada pozo.

POZO Densidad Viscosidad PV (cp) YP b/100Ft2 Pto. Gel PH Temp.

VLE-1308 80 lib/gal 49 S/qt 18 Cps 16 Lb/100Ft2 13 ml 10.02 169°F VLE-1346 10.30 lib/gal 50 S/qt 21 Cps 14 Lb/100Ft2 16 ml 9.50 173°F VLA-1329 59.0 lib/gal 68 S/qt 12 Cps 35 Lb/100Ft2 27 ml 9.80 144°F

Fuente: Hector Manzanero. 2000

TABLA # 4. PROPIEDADES DE LODO DEL INTERVALO PRINCIPAL EN HOYO INTERMEDIO.


70

En las tablas 3 y 4 se muestran los diferentes tipos de lodos y aditivos

utilizados, que resaltan el comportamiento del fluido de perforación sobre las

propiedades obtenidas en la sección intermedia. El VLE-1308 mostró 80 lib/gal a

169°F, por otro lado el VLE-1346 tuvo 10.30 lib/gal a 173°F y el VLA-1329 59.0

lib/gal a 144°F.

A través del análisis presentado anteriormente y por medio de los informes

diarios de perforación(PDVSA) de cada pozo, se pudieron conocer los inconvenientes

obtenidos en la perforación del pozo relacionado con el fluido utilizado.

En el pozo VLA-1329 se utilizo como fluido de perforación lodo

microburbuja cuya densidad estuvo en 8.3 lib/gal. Los yacimientos basal la

rosa(BLR), C-4 y C-1, son yacimientos de bajo gradiente de presión, por lo cual es

necesario perforar con lodo microburbuja, debido a que es un fluido que mantiene su

composición dentro del pozo, creando una columna continua de burbujas a lo largo de

la pared del pozo, reduciendo así el filtrado y daño a la formación.

3.- Análisis de los Fluidos de Cementación

Las cementaciones en pozos petroleros, es una gran actividad que genera un

buen soporte en el pozo para su funcionamiento, dependiendo de las buenas practicas

de cementación, tecnologías, calidad de servicios y capacitación de personal. En los

pozos petroleros las actividades de cementación se rigen únicamente por medio de la

evaluación del cemento en su totalidad.


71

La actividad principal de PDVSA en este sentido es la de optimar los

volúmenes y propiedades de preflujos y diseño de lechadas sobre la cementación en

los revestidores, generando excelentes trabajos de cementación para garantizar el

rendimiento optimo de los sensores permanentes de fondo. El diseño de la lechada

dependerá del tipo de formación y de las características que esta posea, dentro de las

cuales se encuentran, la presión de formación, la temperatura de fondo circulante, los

fluidos que contengan los distintos estratos perforados, el grado de desviación del

hoyo, la presión de poros, diámetro del revestidor, profundidad y cantidad de

centralizadores a utilizar.

En esta investigación se verifico el tipo de lechada utilizada en las áreas

correspondientes a los pozos observadores de Lagocinco y Lagomar, comparando y

describiendo los distintos aditivos utilizados en la mezcla del cemento para pozo y

observando las propiedades del cemento de cada pozo sobre el trabajo realizado.

En las U.E. Lagocinco y Lagomar se utilizó cemento clase H, ya que su

aplicación se requiere en donde las presiones y temperaturas de formación estén

aproximadamente alrededor de 6000 a 14000 pies. A continuación se presentan las

tablas correspondientes para el análisis del cemento y sus propiedades.

POZO Tipo Cemento/Lechada Aditivos Utilizados Interv/Prof. VLE-1308 MARA H/BARRIDO-

GEL/CONVENCIONAL A-2/0.15%; FL-62/1.2%; CD-

32/0.6%; GEL/8%. REV. DE 9-5/8”

VLE-1346 MARA H/CONVENCIONAL GLE/8%; FP-6L/0.02Gps; A-7/1.0%

REV. DE 9-5/8”

VLA-1329 MARA/ H ANCLAJE-CONVENCIONAL

BENTONITA/8%; CACL2/1.0%

REV. DE 10-3/4”


TABLA # 5. ADITIVOS DE LECHADAS DE CEMENTO DEL INTERVALO DE BARRIDO EN HOYO SUPERFICIAL.


72

En la tabla #5, se describe el tipo de lechada utilizada en los pozos

observadores y sus aditivos en la sección del hoyo superficial, seguidamente se

muestra las propiedades del intervalo superficial de la cementación.

POZO Densidad

Rendimiento

Pie3/Sac Req. Agua Gls/Sac

Tiempo de Espesamiento

Perdida de Filtrado

Resistencia Compresión

Temp. (°F)

VLE-1308 16.20 lib/gal 1.10 4.63 3:25 Hrs/min. O / 1.5 Agua L 12:Hrs 800 Lppc

24:Hrs 1900 Lppc

120°F

VLE-1346 13.10 lib/gal 1.96 10.70 4:25 Hrs/min. O / 2.5 Agua L 12:Hrs 20O Lppc

24:Hrs 300 Lppc

120°F

VLA-1329 16.20 lib/gal 1.09 4.45 2:39 Hrs/min. 580 cc/30min 12:Hrs 1700 Lppc

24:Hrs 2000 Lppc

100°F


TABLA # 6. PROPIEDADES DE LECHADAS DE CEMENTO EN EL INTERVALO DE BARRIDO EN HOYO SUPERFICIAL.

En la tabla #6 se muestran las propiedades obtenidas de la cementación del

pozo, donde se clasifica el rendimiento del pozo. A continuación se presenta en la

siguiente tabla, el tipo de lechada y sus aditivos en los pozos observadores en la

sección intermedia o de producción.

POZO Tipo Cemento/Lechada Aditivos Utilizados Interv/Prof.

VLE-1308 MARA H/ANTIMIGRATORIA S-8/25%; R-11/0.3%; A-2/0.2%; CD-32/1.5%; FP-

6L/0.02 Gps.

REV. DE 4-1/2”

VLE-1346 MARA H/ANTIMIGRATORIA S-8/25%; CD-32/1.6%; R-21L/0.02Gps; BA-58/25%; PF-6L/0.02Gps;FP-3L/1.5%

REV. DE 5-1/2”

VLA-1329 MARA H/CONVENCIONAL BA-58/45.1%; A-2/1.80% CD-32/1.50%; FP/6L/0.02%

REV. DE 4-1/2”

Fuente: Hector Manzanero. 2000 TABLA # 7. ADITIVOS DE LECHADAS DE CEMENTO EN EL INTERVALO PRINCIPAL EN HOYO DE INTERMEDIO.


73

En la tabla #7 se presentan el tipo de lechada y sus aditivos utilizados en los

pozos observadores en el revestidor intermedio. A continuación se muestra el cuadro

donde se observan las propiedades del cemento en el segundo intervalo del

revestidor.

POZO Densidad Rendimiento Req. Agua Tiempo de

Espesamiento. Perdida de Filtrado

Resistencia Compresión

Temp.

VLE-1308 14.0 lib/gal 1.85 Pie3/sac 7.86 Gls/sac 3:12 Hrs/min 16.0 ml/30min 12:Hrs 2100 Lppc

24:Hrs 2900 Lppc

220°F

VLE-1346 14.0 lib/gal 1.40 Pie3/sac 5.83 Gls/sac 3:22 Hrs/min. 14.0 ml/30min 12:Hrs 2400 Lppc

24:Hrs 3200 Lppc

218°F

VLA-1329 12.50 lib/gal 1.76 Pie3/sac 6.91 Gls/sac 2:45 Hrs/min. 12.0 ml/30min 12:Hrs 1200 Lppc

24:Hrs 1750 Lppc

140°F

Fuente: Hector Manzanero. 2000 TABLA # 8. PROPIEDADES DE LECHADA DE CEMENTO DEL INTERVALO PRINCIPAL DEL HOYO INTERMEDIO.

En las tablas presentadas anteriormente, se pudieron observar que las

densidades del cemento en los pozos variaron entre 13.0 y 16.20 lb/gl. El pozo VLE-

1308 cuenta con una densidad de 14.0 lib/gal y una resistencia a compresión de

24:horas a 2900 Lppc a 220°F; el VLE-1346 tuvo la misma densidad, con una

resistencia a compresión de 24:horas de 3200 Lppc a 218°F y el VLA-1329 con 12.50

lib/gal de densidad y una resistencia a compresión a 24:horas de 1750 Lppc a 140°F,

por lo que demuestra la diferencia en composición de lechada, siendo la lechada

liviana(de menor peso) mostrada en el pozo VLA-1329.


74

Los registros de cementación desarrollan un papel importante dentro de la

cementación de un pozo, debido a que es la única manera de evaluar y saber como

esta la calidad de cementación dentro del pozo. Así que se verifico cada registro de

evaluación de cemento(CBL-VDL-SBT) de cada pozo observador, para ver en que

condiciones se encontraba la cementación del pozo, a la ubicación del sensor de

fondo.

A través de estos registros de cementación se logra visualizar el aislamiento

hidráulico de cemento dentro del pozo, ya que es necesario verificar las escalas de

trabajo en cada unos de los intervalos del registro y chequear las líneas de adherencia

de cemento/revestidor, para observar si de verdad existe adherencia. Es necesario

contar con una escala menor a 5 mv(milivoltios) de amplitud.

4.- Análisis de los Sensores Permanentes de Fondo

El sistema instalado en LIC Lagocinco y Lagomar, fue diseño para la medición

de variables de fondo (presión y temperatura), de la formación en las aproximidades

del hoyo, a profundidades diferentes en el yacimiento. Este sistema consiste en un

housing con los sensores en conjunto con un puerto superior e inferior, estos sensores

fueron diseñados para resistir 10.000psi (presión), la conexión de presión desde el

sensor hasta los puertos fue hecha a través de una línea de control de presión de acero

inoxidable purgado con fluido hidráulico.

Se utilizaron sensores tipo ERD (Diafragma Resonante Eléctrico), sin

electrónica en el fondo, ya que operan sobre líneas eléctricas de un solo conductor y


75

contienen transductores directos de frecuencia. Su elección se realizo en función de

su capacidad para realizar mediciones de las variables de fondo (presión y

temperatura), en condiciones y profundidades requeridas.

Es importante mencionar el sistema de adquisición de datos de los sensores en

superficie los cuales son: el DataLogger (traductor de señal de frecuencia análoga a

digital). Este sistema opera con una alimentación eléctrica de 12 v DC empleando

celdas solares y un banco de baterías.

Figura N°15 Sistema de Adquisición de Datos en Superficie.

Fuente. Revista PROMORE. 1995

Los sensores permanentes de fondo instalados actualmente en los pozos VLE-

1346, presentan una serie de inconvenientes, principalmente en su funcionamiento

sobre las mediciones de variables de presión y temperatura a distintas profundidades

en el pozo.


76

Estos sensores permanentes están expuestos a la formación fuera del

revestidor(casing), su objetivo principal es obtener lecturas correspondientes a estas

variables de fondo, que se encuentran en las arenas de la formación, y de ello

dependerá un aislamiento de zonas de cemento que garantice sello radial 360°

alrededor de la tubería, para que no exista comunicación con otras zonas de mayor o

menor presión.

Los sensores de fondo en los pozos VLE-1436, presentan lecturas de presión

superiores a las esperadas de formación. El comportamiento de estos sensores no ha

sido favorable, ya que desde su instalación su comportamiento a declinado poco.

La presión real de yacimiento según RFT en donde están ubicados los sensores

es de 1200 a 1500 (psi) aproximadamente, en donde los sensores registran lecturas de

3500 a 2900 (psi) aproximadamente. Estos cambios de presión trabajan con la

frecuencia generada por el sensor, los sensores de temperatura no se ven afectados,

porque la frecuencia del sensor es proporcional a la temperatura, dando lecturas

correctas de 230°F aproximadas a la temperatura del pozo. A continuación se muestra

una tabla comparativa de los diferentes intervalos de presión y temperatura entre los

registros de yacimiento RFT y registros de yacimiento del sensor.

POZO Presión RFT Yacimiento

Presión Yac. Sensor

Temperatura Reg. Yacimiento

Temperatura Reg. Sensor

VLE-1308 1500 psi # 1. 4450 psi # 2. 4500 psi

230°F # 1. 233 °F # 2. 234 °F

VLE-1346 1200-1500psi # 1. 4100 psi # 2. 4300 psi

300°F # 1. 245 °F # 2. 270 °F


TABLA # 9. CUADRO COMPARATIVO DE PRESIONES Y TEMPERATURAS

REGISTRAS POR INSTRUMENTOS PERMANENTES DE LAGOCINCO.


77

Mediante el presente recuadro se puede observar que la presión registrada por

los sensores permanentes no concuerda con la presión estimada del yacimiento.

Los sensores de fondo instalados en el pozo VLA-1329, están ubicados en tres

diferentes yacimientos, por lo cual cada yacimiento presenta valores de presión a

diferentes profundidades. La presión real de los yacimientos según RFT son: BLR:

821 psi; C-4: 959 a 1200 psi; C5: 2200 psi comparada con las presiones registradas

por los sensores coinciden entre sí.

A continuación se presenta una tabla comparativa entre los distintos intervalos

de presión y temperatura entre los registros de yacimientos RFT y de los sensores.

POZO Presión RFT Yacimiento

Presión Yaci. Sensor

Temperatura Reg Yacimiento

Temperatura Reg Sensor

VLA-1329 BLR. #1 821psi #2 953 psi #3 959 psi C-4. #4 813 psi #5 1044 psi #6 1120 psi C-5. #7 2206 psi #8 2215 psi

BLR. #1 850 psi #2 2120psi #3 950 psi C-4. #4 1000psi #5 1080psi #6 3000psi C-5 #7 2072psi #8 2230psi

BLR. #1. 186 °F C-4. #2. 191 °F C-5. #3. 201 °F

BLR #1. 189 °F C-4 #2. 199 °F C-5 #3. 200 °F


TABLA # 10. CUADRO QUE MUESTRA LOS VALORES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA EN LOS YACIMIENTOS DE LAGOMAR.


78

C. Requerimientos Operacionales del Pozo Observador

Los procesos y operaciones para el pozo observador, requiere contar con la

medición y supervisión de las variables de fondo.

• Medición de presión de fondo. - Precisión menor a 0.1 % (alta escala) - Rango de Operación: hasta 10.000 psi - Resolución: 0.1 grados °C • Medición de temperatura de fondo

- Precisión de 0.5 grados °C - Rango de Operación de 0 a 300 grados °F - Resolución: 0.1 grados °C

1.- Requerimientos del Sistema de Monitoreo de Fondo

Para la visualización de fondo se debe garantizar la máxima funcionalidad y

el cumplimiento de los requerimientos, ya que para el diseño del Sistema de

Monitoreo de Fondo es necesario considerar los siguientes puntos:

• Especificaciones del pozo y la completacion.

• Tipos de herramientas a utilizar.

• Rangos de operación (presión y temperatura).


79

2.- Requerimientos de selección de Sensores de Fondo para Pozos Observadores Generalmente • Servicio técnico local (instalación, soporte y mantenimiento)

• Tiempo de entrega

• Costo

• Procedimiento de instalación

Operacionalmente • Dispositivo de disparo

• Rango de operación

• Precisión y resolución

3.- Análisis de los Equipos de Fondo Actualmente en el Mercado

Se verificó las diversas empresas y representantes de los equipos que

actualmente operan el mercado internacional, entre ellos tenemos:

- Baker Oil Tools

- ABB

- Roxar

- Schlumberger

- Promore

- Weatherford


80

Ya que solo tres empresas suministraron la información necesaria y requerida.

Entre estas tenemos: (Schlumberger, Roxar y Promore).

A continuación se presenta la siguiente tabla donde se muestran las

características del sensor por fabricante.

Fabricante Disposit. Auxiliar

Disparo Tecnología Probada

Convenio Oper.

Schlumberger SI SI SI Roxar NO SI NO Promore SI SI SI


TABLA # 11. CARACTERÍSTICAS DE LOS REQUERIMIENTOS GENERALES POR

CADA FABRICANTE.

Caso # 1. Schlumberger

El sistema de registradores permanente de fondo diseñado para pozos

observadores, lo constituye la sonda permanente (PQG-B). Este es un sensor de

cristal de cuarzo, su función básica consiste en una membrana vibradora que registra

presión y temperatura de fondo mediante puertos de comunicación instalados en un

mandril o un portaregistrador colocado en la parte inferior del revestidor(casing).

Están conectados a la superficie con un cable entubado de ¼” por fuera de la

tubería amarrado con bandas metálicas y protegido con protectores especiales

colocados en cada junta del revestidor.

Estos diseños son para instalaciones permanentes en donde la información

requerida (presión y temperatura), dependen de la precisión y resolución de este


81

equipo. A continuación se presenta el arreglo mecánico-electriconico del sensor

PQG-B de Schlumberger.

Figura N°16

Sonda Permanente Schlumberger

Fuente: Informe Técnico Schlumberger. 1999

El procesamiento y transmisión sobre las mediciones de la sonda se realiza a

través de un circuito integrado diseñado para las lecturas de fondo, ya que el sensor

genera una frecuencia registrada en el fondo del pozo y convertidas directamente en

un formato digital que permite que la información sea procesada sin ninguna perdida

de precisión. La transmisión a superficie se realiza por medio de la modulación FSK

debido a su alta resolución y estabilidad en procesamientos de datos.

A continuación se presenta una tabla con especificaciones técnicas y las

características del sensor.


82

Información Técnica sobre el Gauge tipo PQG-B

Diámetro de la Herramienta 32 mm Longitud de la Herramienta 1354 mm Longitud del Cable 16.000 pies 1/ 4” cable monoconductor Composición Cristal de Cuarzo Ubicación / Instalación CASING Poder de Alimentación 25 mA (15 vDC) Frecuencia de Muestreo 1seg. Tipo de Instalación Instalación Permanente Drift < 3 psi por año a 7000 psi y 140°C Sensor tipo – Presión Membrana Vibradora/Traductor Presión Rango de Presión 0 a 15000 psi Precisión ± 3 psi escala completa Resolución 0.01 psi Sensor tipo – Temperatura Membrana Vibradora/Traductor Temp. Rango de Temperatura 25 a 150 °C Precisión ± 0.02°C Resolución 0.001°C


TABLA # 12. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL PQG-B Caso # 2. Roxar

Los Sensores Permanentes de Fondo del fabricante Roxar, no presenta

dispositivo auxiliar de disparo. El instrumento de medición permanente lo constituye

el RQPG(Roxar Quartz Permanent Gauge). Este es un sensor de cuarzo, diseñado

para operar y soportar limitados rangos de presión y temperatura.

A continuación se muestra en la siguiente figura el sensor permanente de

fondo del fabricante Roxar.


83

Figura N°17 RQPG(Roxar Quartz Permanent Gauge)

Fuente: Automatización Industrial. 1998

La tecnología de este sensor posee un completo diagrama electrónico para

operar en limitados rangos de temperaturas, el material de cristal de cuarzo ofrece

ventajas favorables que caracteriza el modo de operación sobre las señales del

sistema.

La comunicación del sensor con el sistema de adquisición de datos en

superficie se hace a través de un sistema de control eléctrico/hidráulico.

A continuación se presenta una tabla con especificaciones técnicas del sensor

que describe sus características.


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Información técnica sobre el gauge tipo RQPG-180

Diámetro de la Herramienta 25 mm (1 in) Longitud de la Herramienta 627 mm (24.7 in ) Longitud del Cable 18.000 pies 1/4’’ cable monoconductor Composición Cristal de Cuarzo Ubicación/ Instalación CASING Poder de Alimentación 15 mA, 8-60 VDC Frecuencia de Muestreo 1 Seg. Tipo de Instalación Instalación Permanente Sensor tipo – Presión Resonador Cuarzo/ Traductor Presión Rango de Presión 140 Mpa (965 bar-20 kpsi) Precisión 21 kpa (0.02 bar-3 psi) Resolución 0.15 kpa (0.0015 bar- 0.02 psi) Sensor tipo – Temperatura Resonador Cuarzo/ Traductor Temp. Rango de Temperatura 180°C (356°F) Precisión +/- 0.1°C (0.18°F) Resolución 0.002°C (0.0036°F)

Fuente: Hector Manzanero. 2000 TABLA # 13. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL RPQG-180 Caso # 3. Promore

Este es un sensor ERD (Diafragma Resonante Eléctrico), que es instalado en

estos pozos en la sección anular. Este instrumento contiene en su fase interna un

diafragma vibrador, la cual es excitado a través de una señal se 5V emitida por el

equipo de adquisición de datos en superficie(datalogger). Posee un puerto de

comunicación que se contrae o se dilata, por medio del impacto de parámetros físicos

de los fluidos de formación.

A continuación se presenta el arreglo permanente del sensor de fondo MORE-C

y sus puertos de presión.


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Figura N°18 Arreglo del sistema More-Cex

Fuente. Informe Técnico C&D CONEX 1999.

Estos equipos son transductores de frecuencia de fondo, esta frecuencia es

generada por el sensor en forma analógica y transmitida por medio de una señal que

es comunicada través de un cable instalado a lo largo de la tubería de revestimiento

del pozo, hasta llegar al datalogger en donde realizan cálculos de presiones y

temperaturas por medio de un programa de polinomios y es convertida a señal digital

y mostrada en un display.

A continuación se presenta una tabla con especificaciones técnicas del sensor

que describe las características del mismo.


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Información Técnica sobre el gauge More-C System

Diámetro de la Herramienta 117.3 mm Longitud de la Herramienta 406 mm Longitud del Cable 18.000 pies Composición Diafragma Eléctrico Ubicación / Instalación CASING Poder de Alimentación 25 mAmp Frecuencia de muestreo 1 Seg. Tipo de Instalación Instalación Permanente Sensor tipo – Presión Diafragma Resonante/ Traductor Presión Rango de Presión 0 a 15.000 psi Precisión ± 0.1 % escala completa Resolución 0.025 % escala completa Sensor tipo – Temperatura Diafragma resonant/traductor temp. Rango de Temperatura -20 a 480°F (-30 a 250°C) Precisión ± 0.5 °C Resolución 0.1 °C


TABLA # 14 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL MORE-C

Los Sensores Permanentes de Fondo, descritos anteriormente conforman la

selección de equipos de fondo, aptos para operar en aplicaciones para

Casing(revestidor) en pozos observadores. Sin embargo, por medio del presente

estudio realizado acerca del funcionamiento del sensor de fondo, se pudo conocer que

es muy importante tomar en cuenta su diseño y aplicación. Esta información puede

ser suministrada por medio de los fabricantes o en su defecto a los representantes

locales de estos equipos, ya que estos mismo elaboran una serie de informes y

reportes por escrito de las operaciones a realizar.

Los sensores permanentes de fondo de los fabricantes de Promore (More-

Casing) y Schlumnerger (Permanent Quartz Gauge), contienen dispositivo auxiliar de


87

disparo para el puerto de comunicación, previamente dicho. Estos equipos instalados

en la sección anular requieren de un aislamiento hidráulico de cemento(360°) en el

revestidor. Por orto lado, el sensor del fabricante de Roxar(Roxar Quartz Permanent

Gauge), no posee dispositivo auxiliar de disparo, como se ha mencionado

anteriormente, ya que este diseño requiere de la elaboración necesaria de un cemento

con esenciales aditivos y adecuado peso(ligeramente liviano), para hacer del cemento

una matriz porosa y permeable que facilite la comunicación del sensor con las arenas

de la formación a través del cemento.

A continuación se presenta la estructura del sensor de fondo y su puerto de

comunicación, instalado en tubería de revestimiento (casing).

Figura N°19. Visualización en sitio del Sensor Instalado en el Casing.

Fuente: Gerencia de Automatización Induatrial.1998

Arreglo Permanente del casing con sensor de fondo Sensores de Presión y Temperatura

Puertos de Presión Carga Explosiva


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D. Discusión de los Resultados

Los resultados obtenidos de la presente investigación basados en el análisis

presentado anteriormente, en las diversas áreas de estudio, relatan la posibilidad de

que la formación productora se vio expuesta a un daño debido a las diferentes

presiones durante la perforación y cementación, que comparadas con las presiones de

fondo se esperaba que las presiones sean ligeramente mayores que las del yacimiento,

además que la capa de lodo originada a través de las presiones sobrebalanceadas

puede hacer que la comunicación con las presiones de formación verdaderas sean

difíciles y lentas, y además el puerto de comunicación de los sensores fueron

cementados y sus lecturas no son las requeridas.

Ya que gracias a los reportes realizados por la compañía C&D Conex y

Promore, acerca de lo ocurrido y estudiado sobre el comportamiento se sus equipos

sobre la perforación y cementación, se pudo dar un acercamiento que describe

actualmente la situación.

Lo anteriormente expuesto evidencia, que la supervisión de variables de fondo

por medio de Sensores Permanentes instalados en el pozo observador VLE-1346, no

son favorables, pudiéndose ver afectadas directamente por los fluidos de perforación

y cementación, alterando el comportamiento del mismo, debido a:

• Comunicación con estratos inferiores o superiores de mayor presión.

• Presión hidrostática a lo largo de la columna del revestidor debido a un mal

aislamiento.

• Mala adherencia de casing-cemento-formacion.


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De igual forma, cabe mencionar el rendimiento que tuvo el pozo VLA-1329, en

toda sus operaciones a lo largo de su construcción, dando como resultado, el logro

adecuado de las mediciones de fondo mediante sensores permanentes a lo largo de su

instalación en el Lago de Maracaibo.

Esta información se corroboro por medio de los registros de evaluación de

cemento corridos en los pozos observadores, que a continuación se presentara: El

registro de evaluación de cemento corrido SBT/VDL, en donde se logro visualizar la

calidad y estado de la cementación del revestidor 5-1/2” en el pozo VLE-1346.

Gráfico N°1. Registro SBT(intervalo a la profundidad del sensor)


Línea de adherencia cemento-casing

Línea de adherencia casing-cemento-formacion

Sensor S a 12568’

Sensor I a 12628’

3

3

3

3 Zona Afectada

Zona Afectada


90

A la profundidad de 12568’ donde esta ubicado el sensor superior, se puede

observar que de 3’ de espaciamiento por encima del sensor presenta poca adherencia

de cemento con el revestidor, teniendo una amplitud de 9 mV aproximadamente y en

las líneas del SBT muestran líneas del revestidor y escasa adherencia de cemento con

la formación. Y de 3’ de espaciamiento por debajo del sensor no existe adherencia de

cemento/revestidor, teniendo una amplitud de 25 mV mostrando poca adherencia con

la formación.

A la profundidad 12628’ donde esta ubicado el sensor inferior, se puede

observar que de 6’ de espaciamiento 3’ pies por encima, muestran adherencia de

cemento con el revestidor con una amplitud de 6 mV y en las líneas del SBT se puede

observar que hay poca adherencia de cemento con la formación. Como pudimos

observar anteriormente a través del registro SBT/VDL, se nota claramente la poca

adherencia de cemento en el revestidor a la profundidad donde se encuentran

ubicados los sensores. De igual forma la medición de variables de fondo(presión)

que realiza este sensor, permanece arrojando lecturas altas e inesperadas en el fondo

del pozo.

Las propiedades de la cementación realizada en el revestidor 4-1/2” en el pozo

VLA-1329 condujo al rendimiento favorable en el funcionamiento de los sensores de

fondo, debido a que sus lecturas de fondo son relativamente cercanas a los valores

reales de yacimiento, entre las propiedades más importantes se encuentran la

densidad, resistencia a la compresión, tiempo de espesamiento y temperatura.


91

Seguidamente se muestra los registros SBT/VDL en la ubicación de los sensores de

fondo en el pozo VLA-1329.

Gráfico N°2

Registro SBT(intervalo a la profundidad del sensor)

Fuente: Hector Manzanero.2000

Sensor a 5634’

3

3

Sensor a 5716’

3

3

Línea de adherencia cemento-casing

Línea de adherencia casing-cemento-formacion

Zona Cementada

Zona Cementada


92

Gráfico N°3 Registro SBT(intervalo a la profundidad del sensor)


A la profundidad de 5634’; 5716’; 5744’ y 5801’ donde se encuentran ubicados

los sensores de fondo, se puede observar claramente que la línea de adherencia de

casing-cemento tiene 5 mv de amplitud cumpliéndose 6’ de sello aislando zonas de

formación y en la línea de adherencia de casing-cemento-formacion no presenta

Línea de adherencia casing-cemento

Línea de adherencia Casing-cemento-formacion

Sensor a 5744’

3

3

Sensor a 5801’

3

3

Zona Cementada

Zona Cementada


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líneas del casing y mostrando líneas de adherencia de cemento con la formación,

evitando migración de fluidos a la formación de cemento. A través de los registros

SBT/VDL se muestra claramente que a la profundidad en que se encuentran los

sensores de fondo sobre el revestidor de 4-1/2” permanece con un aislamiento

hidráulico de cemento a lo largo de la columna del revestidor, que facilita la

supervisión de fondo sin ser afectada. A continuación se muestra la estructura a nivel

de subsuelo para sensores permanentes de fondo en revestidor.

Figura N°20 Estructura en subsuelo. Sensores de revestidor.

Fuente. Hector Manzanero. 2000


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E. Procedimientos Adecuados que Requieren los Sensores Permanentes de

Fondo Previo y Posteriormente a su Instalación.

En esta etapa, a continuación se describen los procedimientos mas adecuados

que requieren los sensores permanentes de fondo para garantizar el adecuado y

correcto funcionamiento del mismo, instalado en la sección anular del pozo entre la

formación y el revestidor, ya que es necesario tomar en consideración los siguientes

aspectos:

• Acondicionar las propiedades del lodo, peso y aditivos. Requiriendo un peso

ideal(lib/gal) con aditivos antiespumante y de bajo régimen de filtrado.

• Casing Tally. Registro de tubos disponibles para la perforación del pozo, que

deben ser identificados y ordenados por el equipo de trabajo para determinar en

que tubo o revestidor sé ubicaran los sensores.

• Registros de caliper. Registros de caliper (eléctricos) de hueco abierto, estos

registros identifican presencia de gas, crudo, agua; espesor de arena y

resistividad. Con la información suministrada por estos registros se puede

determinar la ubicación exacta de los sensores.

• Profundidad de cada sensor. Una vez corrido los registros caliper se puede dar a

la empresa responsable por la instalación de los sensores, la exacta ubicación o

profundidad donde se desea la medición. Previa a la información suministrada por


95

estos registros, se debe dar una profundidad de diseño que permita al proveedor

calcular la cantidad de cable y accesorios requeridos para la instrumentación del

pozo.

• Registro de rayos gamma. Registros localizadores de cuello previo a la

cementación y después de la cementación. Estos registros se corren para

confirmar que los sensores están colocados frente a las arenas de interés.

• Una vez corrido el revestidor en el pozo, chequear la señal del sensor cada 10

tubos y verificar la continuidad de la guaya y el sensor.

• Verificar que los puertos de comunicación no se encuentren taponados por lodo al

momento de circulación y desplazamiento.

• Utilizar lavadores y espaciadores (preflujos) con alto régimen de desplazamiento,

para limpiar la formación y el revoque originado por el lodo.

• Desplazar la lechada de cemento dentro del casing para el llenado anular, con su

adecuado peso y propiedades. Requiriendo densidades livianas(lib/gal), con

aditivos antimigratorios y poca perdida de fluido.

• Diseñar la lechada de cemento dependiendo de las condiciones del pozo,

verificando las condiciones del sensor para adaptarse al cemento.


96

• Verificar las mediciones de fondo trasmitidas por el sensor ante la presión de

bombeo y desplazamiento del cemento.

F. Lineamientos Propuestos para Pruebas de Cementación con Sensores

Permanentes de Fondo en Aplicaciones de Pozos Observadores.

A continuación se presentan los lineamientos adecuados que se deben tomar

en cuenta para la elaboración de pruebas cementación con sensores permanentes de

fondo para futuras aplicaciones de sensores en pozos observadores.

Preparación de la Lechada en Laboratorio(mezcla de cemento+agua+aditivos)

- Densidad(peso). Los requerimientos de mezclado en laboratorio son calculados por

medio de las siguientes formulas:

Vs = Vc + Vw + Va y Ms = Mc + Mw + Ma

Ya que la densidad estimada será Ds = Ms / Vs

Donde; Vs = volumen de la lechada(ml) Ms = peso de la lechada(gm) Vc = volumen del cemento(ml) Mc = peso del cemento(gm)

Vw = volumen del agua(ml) Mw = peso del agua(gm) Va = volumen de aditivo(ml) Ma = peso deladitivo(gm)

Ds = densidad de la lechada(gm / ml)


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- Resistencia a la compresión. Se determina la resistencia del cemento ante los

parámetros establecidos de presión y temperaturas circulante y estáticas del pozo. La

resistencia del cemento también es importante para determinar el daño sufrido del

mismo al momento de la detonación del dispositivo auxiliar de disparo de los

sensores que así lo requieran.

- Tiempo de Espesamiento. Las condiciones de laboratorio deben representar

tiempo, temperatura y la presión a la cual la mezcla se vera expuesta durante las

operaciones de bombeo del pozo. También se determinara el tiempo de fraguado del

cemento pasando a estado sólido, que permitirá realizar la detonación del dispositivo

auxiliar de disparo, de los sensores que así lo requieran.

Requerimientos de los Sensores Permanentes de Fondo

- Rango de operación. Se deben adaptar a las condiciones del pozo(presión y

temperatura de fondo).

- Precisión y Resolución. La precisión y resolución de este equipo varían según el

fabricante, ya que permite conocer el grado de exactitud sobre las mediciones

realizadas y el margen de error obtenido.

- Resistencia a la vibración y sensibilidad. Debido a que existen sensores con

electrónica integrada en el fondo que operan en limitados rangos de presión y

temperatura.


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- Sensor sin dispositivo auxiliar de disparo. Diseño adecuado del cemento, liviano

y poroso, para facilitar la comunicación del sensor con las arenas de interés.

Estos lineamientos presentados en forma general se adaptan a los

requerimientos de operación para los sensores permanentes de fondo analizados en la

investigacion en aplicaciones para revestidores. Debido a que el diseño y aplicación

de los sensores permanentes de fondo, estará sujeto a las especificaciones de cada

fabricante. Y por otro lado el diseño y aplicación del cemento estará sujeto a las

condiciones que se encuentra el pozo. Logrando así, futuras aplicaciones de sensores,

adaptándose a las condiciones del cemento sobre pozos observadores.

a. identificación y estudio del problema

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