art willson 160613
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PERFORACIÓN EN
SUDAMÉRICA: ENFOQUE
DE ESTABILDAD DE POZO
PARA CONDICIONES
GEOLÓGICAS COMPLEJAS.Camilo Eduardo Londoño Sánchez
Cristhian Camilo Velandia Avendaño
M.D.ZOBACK,N.C.LAST and S.WILLSOM, Drilling in south America :A wellbore
stability Approach for Complex Geologic, SPE 53940
Introducción
Glosario
Condiciones geológicas y estado de esfuerzos en el norte de Sudamérica
Inestabilidad de pozos asociados a condiciones geológicas complejas
Método de análisis
Ejemplos de casos históricos
Conclusiones
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN
Jaime A. Martínez. «Structural Evolution of The
Llanos Foothills, Eastern Cordillera, Colombia».
PROBLEMAS
Costos por pozo mayores
a US$ 40 Millones.
Tiempos de perforación
superiores a un año.
EXPERIENCIA
BP desarrolla campo
Cusiana en los 90’s.
Atacar el problema de
inestabilidad ahorraría
millones de dólares.
INTRODUCCIÓNConfiguración
Inusual
Altos esfuerzos horizontales
Capas altamente buzadas
Intercalaciones arena-arcilla
Plantear técnicas
Reducir problemas
Disminuir los costos
Modificado de: teo-geoteo.blogspot.com
Bit-balling:
Es uno de los principales problemas presentes en la interacción fluido de
perforación -formación arcillosa , debido a que al absorber agua del lodo, los
cortes de shales se hinchan, adhiriéndose a la broca dando lugar a ala
inestabilidad de pozo , además de efectos indeseables como la reducción de la
tasa de penetración , bloqueo parcial de las boquillas y desgaste de los dientes
de la broca, llevando a tiempos no productivos y elevados costos de perforación.
Hanging-wall y foot-wall:
GLOSARIO
GEOLOGÍA Y ESTADO DE ESFUERZOS
La fisiografía del
Norte de América del
Sur está dominada
por La Cordillera de
los Andes al Oeste y
por La Cuenca de Los
Llanos y La Cuenca
de Las Barinas al
Este.
SPE 53940.
GEOLOGÍA Y ESTADO DE ESFUERZOS
La historia tectónica
de la región está
dominada por la
yuxtaposición y por
el movimiento
relativo entre las
placas de Nazca,
Caribe y de América
del Sur.
Tomado de: peceman.wordpress.com/2010/05/19/distribucion-
superficial-de-las-placas-litosfericas/
GEOLOGÍA Y ESTADO DE ESFUERZOS
Regiones tectónicas
Arco Plano
Cadena Volcánica
Altiplano
Cordillera
Piedemonte
Llanos
Esfuerzos compresivos
Cordillera Piedemonte
Esfuerzos de tensión
Arco Plano
Altiplano
GEOLOGÍA Y ESTADO DE ESFUERZOS
Esfuerzos compresivos
Grandes empujes y fallas de
salto
Liberan los esfuerzos en la cuenca de Los Llanos
SPE 53940.
INESTABILIDAD DE POZOS EN C.G.C.
Esfuerzo horizontal máximo mayor al vertical.
Dirección preferencial
de perforación
up-dip.
Buzamiento de hasta 50°en el techo.
Esfuerzos principales sufren una
alta rotación.
SPE 53940.
INESTABILIDAD DE POZOS EN C.G.C.
Extensos ‘breakouts’ de hasta
44’’ en huecos de 12 ¼’’
Shales naturalmente fracturados
susceptibles a exfoliación.
Como consecuencia de un
suaveo producido en los viajes,
caen cavings.
Tomado de: agushoe.wordpress.com/2011/06/08/the-
hole-problem-sloughing-shale/
INESTABILIDAD DE POZOS EN C.G.C.
Inestabilidad en el Campo Pedernales
Gran ángulo
Perforación cross-dip
Bedding-parallelshear
SPE 53940.
INESTABILIDAD DE POZOS EN C.G.C.
Patrones de falla producidos pueden crearle esquinas a las fracturas.
Los métodos analíticos de este artículo, pueden
aplicarse a cualquier pozo con trayectoria cercana a
la dirección paralela de los estratos.
Puede presentarse en perfiles invertidos de pozo y también en formaciones levantadas alrededor de
diapiros salinos.
«La falta de reconocer los mecanismos adicionales de inestabilidad es un factor
importante que contribuye a problemas
operacionales»
SPE 53940.
MÉTODO DE ANÁLISIS
La experiencia del caso histórico sumado al
análisis previo, demostraron que los pozos
perforados up-dip son más estables que los
perforados con trayectoria cross-dip y estos
a su vez son más estables que los perforados
down-dip.
A medida que la trayectoria del pozo se
desvía de la normal del estrato, su
estabilidad es cada vez menor.
• Ángulo de ataque 0°: pozo
perpendicular al estrato.
• Ángulo de ataque 90°: pozo paralelo al
estrato.
Tiempo perforación de acuerdo a la trayectoria. Ángulo de Ataque y Orientación Relativa.
SPE 5
3940.
SPE 5
3940.
MÉTODO DE ANÁLISIS
Trayectoria óptima de perforación
Dirección de
buzamiento
Buzamiento de la capa
Trayectoria del pozo
Trayectoria del pozo respecto al buzamiento del
estrato
Up-dip: 0°
Cross-dip: 90° o 270°
Down-dip: 180°
MÉTODO DE ANÁLISISModelo de
predicción de estabilidad de
pozo.
Deslizamiento en los planos
de estratificación.
Superficie de fricción Mohr-
Coulomb.
Permite analizar roca intacta y con efectos de
cizalla.
Incluir el deslizamiento en
los planos de estratificación
débiles.
Permite predecir muchos
‘breakouts’ ignorados por el
otro modelo.
SPE 5
3940.
CASOS HISTÓRICOS
UBICACIÓN
El campo Cusiana está ubicado en elpiedemonte llanero, en la región delCasanare, Colombia.
Esta zona es de gran importancia parala exploración y explotación dehidrocarburos.
Los yacimientos están siendo evaluadosconstantemente debido a quepresentan problemas de inestabilidadasociados a una geología complejarelacionada con el alto tectónismo y lacontinua reorientación de esfuerzos.
Campo Cusiana (COLOMBIA)
Campo Cusiana (COLOMBIA)El espesor de la formación mirador varía entre los
60 a 270 m (200 a 880 pies).
La formación mirador es el principal reservorio en
la cuenca de los llanos orientales.
La formación cuervos tiene un espesor entre 100
a 360 m (330 a 1200pies).
Formación barco presenta un espesor de 100 a
200 m (330 a 660 pies).
El espesor de la formación Guadalupe varia entre
150 y 300 m (500 a 1000 pies ).
Las perforaciones más problemáticas se
presentaron en la formación Carbonera, una
secuencia alternante de arenas y arcillas.
Datos del campo Cusiana
Problemas de
inestabilidad de pozosAnálisis de
estabilidad de pozo
La inestabilidad que se presenta en el
campo Cusiana trae como consecuencia
gran variedad de problemas entre los
cuales se encuentran:
• Ensanchamiento del hueco (breakout)
• Washout
• Pega de tuberías
• Derrumbes
• Bit-balling
• Deformación de casing
La región se caracteriza porque los esfuerzos
máximos y mínimos son horizontales y el
intermedio es el esfuerzo vertical.
Varias soluciones se buscaron, como incrementar el
peso del lodo, pero sus efectos fueron negativos.
Debido a las significativas perdidas del mismo,
concluyeron que el peso del lodo no sería la
solución , debían tener en cuenta mas parámetros
como la formulación química, la perforación y el
monitoreo en tiempo real de las condiciones del
hueco.
Se pudo concluir que la utilización del lodo base agua o base aceite no
mostraba diferencia significativas .
Estadísticamente miraron los factores que podían afectar la geometría del
hueco incluyendo las propiedades del lodo , la hidráulica de la broca y
parámetros de perforación lo cual revelo que la desviación y el azimut eran
importantes .
Se encontró que se podría reducir el tiempo de operación perforando
perpendicularmente al estrato.
RESULTADOS Y RECOMENDACIONES
OBTENIDAS
CONCLUSIONES
Se debería manejar un esquema de estudio para el análisis de estabilidad depozo con los pasos necesarios para desarrollar un completo análisis quepermita entender los mecanismos que conducen a la inestabilidad y poderplantear las estrategias más adecuadas para resolver o mitigar los problemas.
Evitar la exposición de las zonas problemas al lodo de perforación por muchotiempo puesto que a medida que este aumenta, la resistencia de la roca esdisminuida y puede causar el colapso de los pozos.
Un estudio geomecánico permite tomar decisiones que llevan a mejorar laestabilidad de pozo, lo cual se traduce en menor tiempo de perforación ymenores costos para la empresa.
Para pozos que se perforan en ambientes con condiciones geológicascomplejas, es importante usar un modelo en el cual se considere a la roca conpropiedades anisotrópicas.
La mejor forma de evitar los breakouts y la inestabilidad de pozo, es perforaren dirección normal a la estratificación.
BIBLIOGRAFIA
M.D.ZOBACK,N.C.LAST and S.WILLSOM, Drilling in south America :A wellbore
stability Approach for Complex Geologic, SPE 53940
http://repositorio.uis.edu.co/jspui/bitstream/123456789/1030/2/112798.pdf
hhtp://ri.bib.udo.edu.ve/bitstream/123456789/.../MARTINEZ%20RAUDY.pd
http://repositorio.uis.edu.co/jspui/bitstream/123456789/6848/2/143252.pdf