Manual WC Drilling TCC 2017
Manual WC Drilling TCC 2017
Manual WC Drilling TCC 2017
CONTROL DE POZOS
2016
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 10
2. CONCEPTOS FUNDAMENTALES ......................................................................... 11
2.1. Geología ...................................................................................................................................... 11
2.1.1. Sedimentación ...................................................................................................................... 11
2.1.2. Porosidad y permeabilidad ................................................................................................... 12
2.1.3. Sobrecarga ........................................................................................................................... 12
2
3.2.2. Soporte de las paredes del pozo, revoque (torta, enjarre, cake). ........................................ 34
3.2.3. Transportar los cortes perforados hacia la superficie. ......................................................... 34
3.2.4. Mantener los cortes en suspensión cuando se detiene la circulación. ................................ 34
3.2.5. Flotabilidad de la sarta de perforación y de revestimiento. ................................................. 34
3.2.6. Lubricar y enfriar la sarta de perforación. ............................................................................ 35
3.2.7. Generar energía hidráulica para la broca. ........................................................................... 35
3.2.8. Medio adecuado para correr registros eléctricos (perfilaje del pozo). ................................. 35
3.2.9. Medio para prevenir corrosión. ............................................................................................ 35
3.2.10. Medio para transmisión y recepción de datos para motores y herramientas en el fondo. .. 35
3.2.11. Medio para tener información del pozo. ............................................................................... 35
3
5.2.3. Pérdida de circulación .......................................................................................................... 56
5.2.4. Insuficiente llenado del pozo durante los viajes ................................................................... 57
5.2.5. Presiones de suabeo o de surgencia ................................................................................... 59
5.2.6. Falla en los procesos de cementación ................................................................................. 59
6. BARRERAS ............................................................................................................ 65
6.1. Número de barreras .................................................................................................................... 65
6.2. Otro tipo de barreras ................................................................................................................... 65
7. INFLUJOS A PROFUNDIDADES SOMERAS ........................................................ 66
7.1. Sistema desviador ....................................................................................................................... 66
7.2. Procedimientos recomendados para la operación del desviador ............................................... 67
8. SEÑALES DE ADVERTENCIA DE UN INFLUJO ................................................... 68
8.1. Clasificación de las señales de advertencia de influjo ................................................................ 68
8.1.1. Historial de la zona: .............................................................................................................. 68
8.1.2. Respuesta física del pozo .................................................................................................... 68
8.1.3. Cambios químicos y otras respuestas de tipo técnico en el pozo. ...................................... 69
4
8.2.6. Flujo del pozo con las bombas apagadas ............................................................................ 70
8.2.7. Cambios en el peso de la sarta de trabajo........................................................................... 70
8.2.8. Disminución de la densidad del fluido de trabajo ................................................................. 70
8.2.9. Incremento en los cloruros del lodo ..................................................................................... 70
9. DETECCIÓN DE INFLUJOS................................................................................... 71
9.1. Flujo con bombas apagadas ....................................................................................................... 71
9.2. Ganacia en tanques .................................................................................................................... 71
9.3. Aumento en el flujo de retorno .................................................................................................... 71
9.4. Roles y responsabilidades del personal durante un cierre y control de pozo ............................. 71
10. SIMULACROS ........................................................................................................ 74
10.1. Tanques ....................................................................................................................................... 74
10.2. Viaje ............................................................................................................................................. 74
10.3. Stripping ...................................................................................................................................... 74
10.4. Choque ........................................................................................................................................ 74
10.5. Preventores ................................................................................................................................. 75
10.6. En fondo ...................................................................................................................................... 75
10.7. Collares o juntas en el conjunto de preventores ......................................................................... 75
10.8. Sin tubería. .................................................................................................................................. 75
11. PROCEDIMIENTOS DE CIERRE DE POZO .......................................................... 76
11.1. Cierre del pozo para conjuntos de preventores de superficie ..................................................... 76
11.1.1. Cierre del pozo durante la perforación ................................................................................. 77
11.1.2. Cierre del pozo durante los viajes de tubería ...................................................................... 78
5
13.4.6. Fallas en los manómetros .................................................................................................... 96
13.4.7. Falla en el separador de lodo/gas ........................................................................................ 96
13.4.8. Falla en conjunto de preventores ......................................................................................... 96
13.4.9. Formación de hidratos.......................................................................................................... 97
13.4.10. Pérdidas de circulación ........................................................................................................ 97
13.4.11. Alcanzar la máxima presión permitida en superficie (MAASP) ........................................... 98
13.4.12. Problemas con la línea de matar y choque .......................................................................... 99
14.6. Control de pozo en pozos horizontales o con alto ángulo de desviación ................................. 114
14.7. Metodos de control de migración .............................................................................................. 117
14.7.1. Método de control de migración (manómetro de tubería) .................................................. 117
14.7.2. Método de presión por el revestimiento o método volumétrico ......................................... 119
6
15.1. Cabezal y revestimiento del pozo ............................................................................................. 140
15.1.1. Cabezal del pozo ................................................................................................................ 140
7
15.15.5. Válvula flotadora ................................................................................................................. 184
8
16.5.12. Camisa corrediza ............................................................................................................... 207
16.5.13. Niple ................................................................................................................................... 207
16.5.14. Mandril ................................................................................................................................ 207
16.5.15. Canasta para chatarra........................................................................................................ 208
16.5.16. Raspadores de revestimiento ............................................................................................ 208
16.5.17. Reparador de revestimiento ............................................................................................... 208
16.5.18. Lubricadores ....................................................................................................................... 208
16.5.19. Centralizador ...................................................................................................................... 208
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1. INTRODUCCIÓN
Por naturaleza, los fluidos confinados en el subsuelo se encuentran bajo presión y su liberación no
controlada en la superficie ha demostrado tener el potencial de generar consecuencias devastadoras en la
vida humana, medioambiente, equipos y áreas de trabajo, a tal punto que la industria y gobiernos han
destinado sus esfuerzos en desarrollar mejores tecnologías, estándares y regulaciones que permitan
reducir la magnitud de los reventones y desde un punto de vista preventivo, reducir la probabilidad dela
ocurrencia de un influjo.
Este manual se orienta a ser una guía basada en las practicas recomendadas en la industria de perforación
y servicio a pozo, basándose en los lineamientos establecidos por organismos reconocidos a nivel mundial
en la industria de petróleo y gas como IOGP (International Oil and Gas Producers), API (American
Petroleum Institute), ISO (International Stantard Organization) y ANSI (American National Standards
Institute), aclarando que su contenido no constituye line.
Los contenidos del manual se estructuran con base a los lineamientos establecidos por los entes
certificadores como IADC (International Association of Drilling Contractors) e IWCF (International Well
Control Forum).
10
2. CONCEPTOS FUNDAMENTALES
2.1. Geología
La información obtenida por este conjunto de disciplinas es la base para la planeación, ejecución y revisión
de proyectos de la industria de petróleo y gas. Desde la perspectiva de control de pozos, existen algunos
procesos de relevancia en los programas de trabajo.
2.1.1. Sedimentación
Debido a la fuerza de gravedad, las áreas elevadas de la litósfera terrestre prevalentemente son afectadas
por los fenómenos erosivos debido a diferenciales de presión que generan vientos, mientras que las zonas
deprimidas prevalentemente son sujetas a procesos de sedimentación; las depresiones de la litósfera en
las que se acumulan sedimentos, son llamadas cuencas sedimentarias.
11
2.1.2. Porosidad y permeabilidad
Se define como porosidad de una roca la relación entre espacio ocupado y espacio libre, es decir, un
porcentaje que relaciona el volumen que ocupan los poros en un volumen unitario de roca; si la porosidad
es del 33%, representa que una tercera parte son espacios libres o poros en roca, los cuales tienen el
potencial de almacenar fluidos. Las dos terceras partes restantes están ocupadas por material solido. La
interconexión entre espacios, la cual permite que los fluidos se puedan mover, se conoce como
permeabilidad. La relación de espacio libre se clasifica en dos etapas, la primera es la porosidad primaria
la cual se manifiesta en el momento en que se depositan el material solido que compone la roca.
Generalmente tiene una composición intergranular en las arenas y arenisca. La porosidad secundaría
(también conocida como inducida) se caracteriza por ser resultado de procesos químicos y/o geológicos
que ocurren después de la depositación, y tambien por el desarrollo de fracturas en algunas lutitas, calizas
y por las cavernas generadas por disolución en algunas calizas.
Se pueden encontrar porosidades que pueden estar referenciadas desde el 10%, de hasta 30% en arenas
no consolidadas; en el caso de lutitas o arcillas se puede tener porosidades de más del 10% con contenido
de agua, sin embargo por la porosidad tan reducida de este tipo de formaciones, la permeabilidas es
demasiado baja.
Se define como permeabilidad la capacidad que tiene la roca para que in fluido se puede mover entre poros
sin alterar su estructura interna. La permeabilidad se puede cacarterizar cuando se puede apreciar el paso
de un fluido con relación al tiempo en que se demora en pasar. La velocidad con la que un fluido atraviesa
el material depende de tres factores, estos son la porosidad del material, la densidad afectada por la
temperatura del fluido que atraviesa el material y la presión que se está ejerciendo sobre el mismo fluido.
La unidad que se utiliza para medir este fenómeno, se origina de los enunciados de la Ley de Darcy. Un
darcy (D) como unidad de permeabilidad equivale a una permeabilidad tal, que un centímetro cúbico (1
cm³) de un fluido que tiene una viscosidad de un centipoise (1 cP), fluye en un segundo (1 s) con una
presión diferencial de una atmósfera (1 atm), a través de un material poroso cúbico que tiene un centímetro
(1 cm) de lado; el milidarcy (mD) es la unidad empleada que equivale a una milésima de Darcy (D).
2.1.3. Sobrecarga
Se define como sobre carga a la fuerza ejercida sobre las formaciones superioressobre las formaciones
más profundas. Generalizando, en el planeta tierra, soportan grandes fuerzas resultantes a la gran
cantidad de formaciones o grandes espesores de las formaciones que están encima de éstas, por lo que
la carga se convierte en una sobrecarga. A travez de muchos estudios se ha parametrizado que en
promedio, la gravedad especifica equivalente de las formaciones en el planeta tierra planeta tierra tienen
una densidad relativa (gravedad específica) de 2,5.
En sistema ingles, al multiplicar esta gravedad especifica por la densidad del agua que es de 8,33 ppg
(lg/gal) obtendríamos una sobrecarga de aproximadamente 20,83 ppg (lb/gal) o en sistema métrico, al
multiplicar por la densidad del agua de 1 g/cm³, una densidad equivalente de 2,5 g/cm3.
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2.2. Presión
Se define como presión, a la relación que existe entre la fuerza y una unidad de área. Esta se puede medir
en Pascales, Bares, libra por pulgada cuadrada, kilogramo sobre centímetro cubico, etc. En el sector
hidrocarburos las unidades mas utilizadas son psi (pound square inch) que traduce libra fuerza por pulgada
cuadrada (lbf/pulg²), kilogramo sobre centrimeto cuadrado (kg/cm²) y Bar
𝐅𝐮𝐞𝐫𝐳𝐚
𝐏𝐫𝐞𝐬𝐢ó𝐧 =
Á𝐫𝐞𝐚
En el sistema métrico la presión se mide en kilogramos fuerza (kgf/cm 2) que equivale a una fuerza total de
un kilogramo (kg) actuando uniformemente en un área de un centímetro cuadrado (cm 2); en el sistema
inglés la presión se mide en libras fuerza por pulgada cuadrada (lbf/pul 2), que equivale a una fuerza total
de una libra (lb) actuando uniformemente en un área de una pulgada cuadrada (pul 2), también se conoce
con el acrónimo psi del inglés pound per square inch.
Ejemplo:
Se cierra un pozo bajo presión con un preventor anular sobre el cuerpo de tubería de perforación de 5 pulg
o 12,7 cm de diámetro externo (OD - Outside Diameter) con extremo abierto. ¿Cuál será la fuerza que
actúa sobre la sarta de tubería, si se registra una presión de cierre de 1400 psi (lb/pul2) o 98,43 kg/cm2?
F=PxA
Entonces, Área = 0,7854 x (5”)2 = 19,64 pul2, así F = 1400 lb/pul2 x 19,64 pul2 = 27496 lbf
Área = 0,7854 x (12,7 cm)2 = 126,68 cm2, asi F = 98,43 kg/cm2 x 126,68 cm2 = 12469,11 kgf
Se define como presión de formación o presión de poro, a la que ejercen los fluidos en los espacios porosos
de la roca de forma natural. Su valor es equivalente a la resultante de la columna hidrostática de los fluidos
por encima del punto de medición.
En condiciones normales, se estima que la presión equivalente debería se igual a la de una columna
hidrostática de agua, ya sea dulce o salada. Esta comparación se utiliza para clasificar la presión de
formación en un rango normal. Si la presión real se encuentra por encima de este rango, estimando que la
densidad equivalente del agua salada es de 8,94 lb/gal o 1,073 g/cm3 se consideraría que la formación
tiene presión anormal. En el caso que sea inferior a la densidad del agua dulce 8,33 lb/gal o 1,00 g/cm3, se
estimaría que la presión de formación es subnormal.
Existen casos particulares documentados como algunas zonas del golfo de Mexico donde se ha registrado
densidades equivalentes de 9,21 lb/gal o 1,106 g/cm3, y el Mar muerto donde las densidades equivalentes
pueden llegar a 9,71 lb/gal o 1,166 g/cm3.
13
Presion anormal
Para que se presente este escenario de forma natural, debe existir algún mecanismo que genere sello e
interrumpa la comunicación entre poros. Pueden ser condiciones como erosion y levantamiento, domos o
lechos salinos, flujo artesiano, o cualquier condición que someta a la formación mayores presiones.
Actualmente en campos donde existen pozos inyectores se ha demostrado que su efecto en pozos
cercanos es de aumentar los valores de presión en fondo previamente registrados.
Presion subnormal
Estas son formaciones donde de forma natural los fluidos nativos encontraro comunicación hacia otras
formaciones a través de fallas o fracturas. De forma artificial, esta condición se presenta en áreas donde
se han depletado las formaciones o donde por prácticas operacionales se alcanzan valores de fractura
suficientes para que existan pérdidas totales.
Se define como la presión necesaria para que se presente una fractura en la formación y se induzcan
perdidas de fluido. Aunque en algunos casos podría volver a cerrar una vez se alivie la presión, en general
la definición apunta a un daño permanente. La presión de fractura de una formación se puede expresar en
términos de presión, gradiente o densidad equivalente.
Los gradientes de fractura generalmente se incrementan con la profundidad, debido a que las formaciones
son mas compactas debido a la sobrecarga ejercida sobre ellas. Las formaciones con rocas como el granito
son muy resistentes, por el contrario las formaciones de calizas son relativamente débiles y se fracturan
fácilmente Pero si hablamos de las formaciones que se encuentran en aguas profundas en el mar son
frágilmente compactas por lo tanto el gradiente de presión generalmente es bajo.
La presión hidrostática es la presión ejercida por una columna de fluido de fase liquida en estadop estatico,
la cual es resultante del efecto de la fuerza de la gravedad sobre la vertical de una columna de fluido con
determinada densidad.
Para calcular la cantidad de presión hidrostática que ejerce un fluido con una determinada densidad en una
unidad de longitud vertical, se utiliza el gradiente de presión, se mide en libras por pulgada cuadrada por
pie (lb/pul2/pie - psi/pie) o en kilogramos por centímetro cuadrado por metro (kg/cm 2/m), si se tienen
diferentes columnas de fluido en el pozo se debe calcular la presión hidrostática de cada columna, la
sumatoria de estas presiones hidrostáticas es la presión hidrostática de la columna conformada por los
diferentes fluidos; para reportar el gradiente de presión en las unidades anteriormente descritas del sistema
inglés o sistema métrico se requiere de un factor de conversión para convertir la masa de la densidad en
fuerza, la cual es afectada por la gravedad terrestre. A continuación se muestra la deducción de la constante
0.052 para el sistema inglés y de la constante 1/10 para el sistema métrico:
𝐠𝐫
𝐅𝐃 × 𝐓𝐕𝐃 𝐩𝐢𝐞𝐬
𝐏𝐇 = 𝐅𝐃 𝐩𝐩𝐠 𝐱 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 x 𝐓𝐕𝐃 𝐩𝐢𝐞𝐬 𝐏𝐇 = 𝐜𝐦𝟑
𝟏𝟎
Donde PH es presión hidrostática, FD es la densidad del fluido y TVD es la profundidad vertical verdadera
14
La presión hidrostática en unidades de campo o sistema inglés se calcula mediante la relación matemática
enunciada por los científicos Blaise Pascal and Daniel Bernoulli.:
𝐏=𝛒×𝐠×𝐡
Donde,
lbm pie
Reemplazando unidades, 𝐏𝐇 = 𝟏 × 𝟑𝟐, 𝟐 × pie
gal s2
El concepto libra fuerza (lbf), kilogramo fuerza (kgf), gramo fuerza (gf) se refiere a la fuerza con la cual el
campo gravitacional terrestre atrae una masa de una libra, un kilogramo o un gramo respectivamente, de
este modo y aplicando la segunda ley de Newton:
𝐅=𝐦×𝐚
Donde,
pie
Reemplazando unidades, 𝟏 lbf = 𝟏 lbm × 𝟑𝟐, 𝟐
s2
lbf
Reemplazando en la fórmula de presión: 𝐏𝐇 = 𝟏 × pie
gal
gal gal
Al tener, 𝟎, 𝟎𝟓𝟏𝟗𝟒 ≅ 𝟎, 𝟎𝟓𝟐
pie×pul2 pie×pul2
Normalmente el factor de conversión constante, en la industria petrolera, se utiliza sin unidades ya que de
acuerdo a la anterior deducción se sabe que las unidades son consistentes con las unidades de presión,
densidad y profundidad.
Entonces,
𝐏𝐇 = 𝐅𝐃 × 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 × 𝐓𝐕𝐃
15
La presión hidrostática en el sistema métrico se calcula mediante la siguiente expresión:
𝐏=𝛒×𝐠×𝐡
Donde,
𝐅=𝐦×𝐚
Donde,
gf
Reemplazando en la fórmula de presión tenemos, 𝐏𝐇 = 𝟏 ×m
cm3
gf 𝟏 kgf 𝟏𝟎𝟎 cm
Ahora aplicando factores de conversión tenemos, 𝐏𝐇 = 𝟏 ×m× ×
cm3 𝟏𝟎𝟎𝟎 gf 𝟏m
Normalmente el factor de conversión constante, en la industria petrolera, se utiliza sin unidades ya que de
acuerdo a la anterior deducción se sabe que las unidades son consistentes con las unidades de presión,
densidad y profundidad.
Entonces,
𝐅𝐃×𝐓𝐕𝐃
𝐏𝐇 = 𝟏𝟎
Ejemplo:
Se tiene un pozo con una profundidad medida de 16404’ (5000 m) y una profundidad vertical verdadera de
12123’ (4000 m), la densidad del lodo de perforación es de 12,1 lb/gal (1,450 g/cm 3). ¿Cuál es la presión
hidrostática en el fondo del pozo?
g
lb lb 𝟏,𝟒𝟓𝟎 ×𝟒𝟎𝟎𝟎 m kg
cm3
𝐏𝐇 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 × 𝟏𝟐, 𝟏 × 𝟏𝟐𝟏𝟐𝟑′ = 𝟕𝟔𝟐𝟕, 𝟖 𝐏𝐇 = = 𝟓𝟖𝟎
gal pul2 𝟏𝟎 cm2
16
2.2.4. Gradiente de presión hidrostática
Para calcular el gradiente de presión hidrostática de un fluido se multiplica la densidad por la constante de
conversión, 0,052 para el sistema inglés y 1/10 para el sistema métrico.
g
lb 𝐅𝐃
cm3
𝛁𝐏𝐇 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 × 𝐅𝐃 gal 𝛁𝐏𝐇 = 𝟏𝟎
Donde,
Ejemplo:
Se tiene un pozo con una densidad del lodo de perforación de 12,1 lb/gal (1,450 g/cm 3). ¿Cuál es el
gradiente de presión hidrostática del fluido?
g
kg⁄cm
𝟏,𝟒𝟓𝟎 2
lb⁄pul2 cm3
𝛁𝐏𝐇 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 × 𝟏𝟐, 𝟏
lb
gal
= 𝟎, 𝟔𝟐𝟗𝟐
pie
∇𝐏𝐇 = = 𝟎, 𝟏𝟒𝟓𝟎
𝟏𝟎 m
El fluido que está dentro del pozo, el cual genera presión hidrostática, es el control primario del pozo.
La presión diferencial es la diferencia que existe entre la presión de la formación (PFm) y la presión
hidrostática (PH); para evitar que en el pozo se presente un influjo, la presión hidrostática del fluido en el
fondo del pozo, debe ser por lo menos igual a la presión de la formación (PH = PFm); si la presión
hidrostática en el fondo del pozo es mayor a la presión de la formación, el pozo está sobrebalanceado (PH
> Pfm); si la presión hidrostática en el fondo del pozo es menor a la presión de formación, el pozo esta
subbalanceado o bajo balance (PH < PFm).
El concepto de densidad de fluido equivalente es utilizado en varias operaciones normales en el pozo, por
ejemplo: pruebas de goteo o fuga (LOT - Leak Off Test), pruebas de integridad de formación (FIT -
Formation Integrity Test), presiones de fractura, presiones de yacimientos, etc.
Si se tiene una presión conocida a una profundidad vertical verdadera (TVD) de interés, la presión se puede
expresar como una densidad de fluido equivalente referido a ésa profundidad en específico.
Ejemplo:
Se tiene un yacimiento de hidrocarburos con una presión de 7852 lb/pul² (552 kg/cm²) a 11500’ (3505,2 m)
MD, 10850’ (3307,1 m) TVD. ¿Cuál es el la densidad equivalente del fluido con el que puede controlar la
presión en el fondo?
lb
𝐅𝐃𝐞 = 𝐏𝐇 ÷ 𝐓𝐕𝐃 ÷ 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 = 𝟕𝟖𝟓𝟐 ÷ 𝟏𝟎𝟖𝟓𝟎′ ÷ 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 = 𝟏𝟑, 𝟗𝟐 ppg
pul2
kg g
𝐅𝐃𝐞 = (𝟏𝟎 × 𝐏𝐇) ÷ 𝐓𝐕𝐃 = (𝟏𝟎 × 𝟓𝟓𝟐 2
) ÷ 𝟑𝟑𝟎𝟕, 𝟏 m = 𝟏, 𝟔𝟔𝟖
cm cm3
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2.3. Profundidad vertical verdadera y profundidad medida
En un pozo es importante diferenciar la profundidad vertical verdadera (TVD - True Vertical Depth; PVV),
y la profundidad medida (MD - Measured Depth; PM), para poder aplicar de forma adecuada las relaciones
para los cálculos de control de pozo.
Para cálculos de espacios como volúmenes de fluido, capacidades o desplazamientos a una profundidad
de interés en el pozo se utiliza la profundidad medida.
Ángulo de
inclinación
TVD MD
True Vertical Depht Measured depth
(Profundidad vertical verdadera) (Profundidad medida)
Presión Capacidades
Gradiente Desplazamientos
Densidad Volumenes
Estroques
18
2.4. Principio de tubo en “U”
Este principio se manifiesta en espacios comunidados donde se encuentra un fluido de fase liquida. Por la
acción de la fuerza de gravedad, ambas columnas siembre tenderán a encontrar un balance hidrostático
cuando estén expuestas a la atmosfera.
Este principio se aplica en un pozo petrolífero, en este caso se tienen dos vasos comunicados en el fondo
con un mismo fluido, cuando se tiene una operación normal, un vaso o recipiente es la sarta de trabajo y
el otro vaso o recipiente es el espacio anular; la presión atmosférica actúa en la misma proporción en los
dos recipientes por lo tanto no se tiene en cuenta. En una operación para sacar tubería seca, generalmente
se bombea una píldora (bache) pesada a través de la sarta y se espera su estabilización antes de iniciar el
viaje, por la comunicación en fondo se presenta el fenómeno de vasos comunicantes, en este caso hay
dos recipientes por lo tanto se asemeja a un tubo en “U”, por el espacio anular se presenta un flujo el cual
equivale al desplazamiento de fluido resultante del volumen de la píldora (bache) de mayor densidad hasta
que la presión hidrostática en el fondo del pozo por el “recipiente” de la tubería es igual al “recipiente” del
espacio anular, el espacio anular quedará totalmente lleno hasta la línea de flujo y en la tubería quedará
una altura vacía compensada con la densidad de la píldora (bache).
Ejemplo:
Se planea bombear una píldora pesada de 11,5 lb/gal dentro de una tubería de perforación con una
capacidad de 0,0129 bbl/pie, para que el nivel dentro de la tubería disminuya 270’ y sacar tubería seca
desde la profundidad del zapato (TVD 6800’), la densidad del fluido de trabajo es 9,9 lb/gal. ¿Qué volumen
de píldora pesada se requiere?
Ganancia = 3.48 bbl
270 pies
Aire
270
FD = 9.9 ppg pies
Profundidad: 6800 pies TVD
FD = 9.9 ppg
𝑏𝑏𝑙
9.9 𝑝𝑝𝑔 𝑋 270 𝑝𝑖𝑒𝑠 𝑥 0.0129
𝑝𝑖𝑒
= = 21.5 𝑏𝑏𝑙
11.5 𝑝𝑝𝑔 − 9.9 𝑝𝑝𝑔
19
2.5. Presión de circulación y pérdidas de presión por fricción
Sarta
Línea de Bombas
retorno
Espacio anular
1. Geometria del sistema como los diámetros y longitudes de las líneas de superficie, elementos de
la sarta, broca, espacio anular, entre otros.
2. Propiedades del fluido como la densidad y la viscosidad
3. Tasa de circulación.
Durante una operación normal, la bomba de circulación debe ejercer una presión de bombeo en superficie,
capaz de superar las pérdidas por fricción de todo el sistema de circulación del pozo; la cantidad de presión
que la bomba ejerce en el fondo del pozo, solo es una fracción de la presión en superficie, esta fracción de
presión es percibida directamente por la formación en el fondo del pozo. En producción es normal que se
realicen circulaciones en reversa o en inversa, es decir que se bombea por el espacio anular y retorna el
fluido a superficie a través de la sarta de trabajo.
𝐒𝐏𝐌𝐟 𝟐
𝐏𝐟 = 𝐏𝐢 × ( )
𝐒𝐏𝐌𝐢
Donde,
20
El comportamiento de la presión de la bomba de circulación con respecto a cambios de densidad es de
tendencia lineal.
𝐅𝐃
𝐏𝐟 = 𝐏𝐢 × (𝐅𝐃𝐟)
𝐢
Donde,
La presión de la bomba que percibe la formación o que efectivamente es ejercida sobre la formación, es la
presión inicial de bombeo menos todas las pérdidas por fricción desde la punta de la sarta de trabajo hacia
atrás, es decir que solo se aplica la pérdida de presión del espacio anular sobre la formación en el fondo
del pozo, las pérdidas de presión en el espacio anular rara vez exceden las 200 lb/pul 2 (14,0 kg/cm2) ; esta
presión de la bomba que percibe la formación en el fondo del pozo expresada en términos de densidad
equivalente, más la densidad del fluido en el pozo equivale a la densidad equivalente de circulación (DEC)
en inglés Equivalent Circulating Density (ECD),
La densidad equivalente de circulación depende de la profundidad del pozo, la densidad y reología del
fluido en el pozo, diámetro de los componentes de la sarta de trabajo, diámetro del hueco abierto y
revestido, tasa y galonaje de circulación, cantidad de cortes en el espacio anular, entre otros factores.
Cuando la presión de la formación en el fondo del pozo es igual a la ECD, la formación puede iniciar a
aportar fluidos en el momento que se paren las bombas de circulación.
𝟏𝟎 × ∆𝐏 𝐞𝐬𝐩𝐚𝐜𝐢𝐨 𝐚𝐧𝐮𝐥𝐚𝐫
𝐄𝐂𝐃 = + 𝐅𝐃
𝐓𝐕𝐃
Donde,
21
Ejemplo:
Se tiene un pozo perforado hasta 12345 pies MD y 10823 pies TVD (3763 m MD y 3300 m TVD) don de se
encuentra un fluido con una densidad de 13,9 ppg (lb/gal) o 1,67 gr/cm³. Las pérdidas por fricción en el
espacio anular se estiman en 210 psi o 15 kg/cm². Determine la densidad equivalente de circulación (ECD)
𝟐𝟏𝟎 𝐩𝐬𝐢
𝐄𝐂𝐃 = + 𝟏𝟑, 𝟗 ppg = 𝟏𝟒, 𝟐𝟕 ppg
𝟎, 𝟎𝟓𝟐 × 𝟏𝟎𝟖𝟐𝟑 𝐩𝐢𝐞𝐬
kg
𝟏𝟎 × 𝟏𝟓
𝐄𝐂𝐃 = cm2 + 𝟏, 𝟔𝟕 g = 𝟏, 𝟕𝟏𝟓 g
𝟑𝟑𝟎𝟎 m cm3 cm3
2.7. Toleranca al influjo (Kick Tolerance)
Para el adecuado diseño y ejecución de un programa de perforación, es necesario estimar parámetros que
permitan establecer el límite técnico de cada fase. Uno de estos parámetros es la Tolerancia al Influjo (Kick
Tolerance), y su objetivo es definir cuál sería el máximo volumen de influjo que puede soportar el pozo al
circular un influjo de naturaleza gaseosa, no limitándose al escenario de cierre de pozo, si no durante las
operaciones de control de pozos.
En los capítulos posteriores de este manual se encuentra mayor información sobre la tolerancia al influjo.
Es importante aclarar que según el API RP 59, se define como pruebas de integridad de formación a las
pruebas orientadas a determinar la presión máxima que soporta la sección de hueco abierto por debajo de
la última sección “revestida – completada”. Existen dos formas de realizer estas pruebas, una de ellas es
conocida como la prueba de fuga o goteo (Leak Off Test) y la otra se llama prueba de competencia de
formacion (Formation Competecy Test)
Esta prueba está diseñada para determinar la presión con la cual la formación comienza a aceptar el fluido
de prueba y establecer en qué momento se podría fracturar, pero tomando todas las medidas
correspondientes para evitar generar daños permanentes en la formación.
El objetivo de esta prueba es conocer la resistencia o integridad de la formación que queda expuesta
inmediatamente debajo del último revestimiento instalado y cementado, la máxima densidad equivalente
que se puede tener en profundidades posteriores; estos datos pueden ser la base para la toma de
decisiones sobre el cambio del diseño de revestimiento en el pozo o para conocer las máximas presiones
en superficie en las operaciones de circulación de influjos; con esta prueba también se tiene indicios de la
calidad del trabajo de cementación.
Una vez se ha esperado el suficiente tiempo para el fragüe del cemento, se inicia a perforar el
cemento que se encuentre encima del collar flotador (float collar)
Circular el pozo para homogenizar la densidad del fluido en el pozo y garantizar la limpieza del
mismo.
22
Instalar una bomba de alta presión y bajo caudal a la línea de la tuberia, o a la línea de matar
comunicándose con el espacio anular.
Realizar una prueba de presión de las líneas de superficie y del sistema de prueba.
Cerrar el pozo con ep preventor designado
Iniciar el bombeo a una tasa constante, con un volumen sugerido entre ¼ bbl/min (40 l/min) y ½
bbl/min (80 l /min).
Graficar la presión observada y detener la prueba cuando se detecte el cambio en la tendencia.
Apagar la bomba y esperar la estabilización, Se recomienda monitorear al menos 10 minutos luego
de la estabilización.
Liberar la presión de forma segura con el sistema de la bomba de prueba hasta cero (0) psi, liberar
la presión verificando que no hayan presiones atrapadas.
Presion de ruptura de la
formación (FBP)
PRESIÓN
Ciclo sencillo
VOLUMEN
La prueba inicia verificando la presión hidrostática del pozo a la atmosfera, luego de haber garantizado que
las propiedades del fluido de prueba sean uniformes y este se encuentre libre de gas.
Desde el inicio hasta el punto 1 Se bombea fluido de prueba al pozo a una tasa lenta verificando que la
tendencia sea un incremento lineal en la presión a causa de la compresión del fluido, la expansión del
revestimiento, la expansión del hueco abierto y la fuga de fluido. (En la prueba de competencia de formación
o FCT no se supera este intervalo).
En el punto 1 se encuentra el primer cambio en la tendencia y se recomienda sea tomado como el punto
de goteo, fuga o punto de LOT (Tambien conocido como punto de fractura sin que esto represente que se
haya llegado hasta este punto)
23
Entre el punto 1 y 2 se detiene la bomba tan pronto como el punto de fuga 1 haya sido identificado. En este
intervalo se alcanzaría el punto de fuga máximo y el punto 2 representaria la presión final en la cual se
apago la bomba.
Luego de que se apaga la bomba se aprecia en el intervalo 3 – 4 que la presión tiende a estabilizarse
dependiendo le la filtración en las paredes del pozo e idealmente se esperaría que dichas fracturas se
cerraran de nuevo. Una vez se demuestre la estabilidad con el pozo cerrado se detemirnaria el final de la
prueba (etapas 5 a 6).
Posteriormente se aliviara la presión del pozo. En algunas ocaciones la prueba se repite y se registran los
volúmenes drenados al despresurizar. En esta etapa también algunas compañías realizan simulacros del
choque.
Como resultado de la prueba se obtiene una presión de LOT, la suma de esta presión en términos de
densidad equivalente a la TVD del zapato y la densidad del fluido que está en el pozo en el momento de la
prueba, equivale a la máxima densidad equivalente que se podría tener en el pozo sin generar grandes
pérdidas de fluido o una fractura en la formación que se encuentra inmediatamente debajo del zapato del
último revestimiento sentado y cementado. Para realizar el cálculo de la máxima densidad permitida,
también conocido como fluido de fractura (FFD - Fracture Fluid Density) se tiene la Fórmula:
𝐏
LOT
𝐅𝐅𝐃 = 𝟎,𝟎𝟓𝟐×𝐓𝐕𝐃 + 𝐅𝐃prueba
𝐳𝐚𝐩𝐚𝐭𝐨
𝟏𝟎×𝐏𝐋𝐎𝐓
𝐅𝐅𝐃 = 𝐓𝐕𝐃 + 𝐅𝐃prueba
𝐳𝐚𝐩𝐚𝐭𝐨
Ejemplo:
Se realiza una prueba de fuga (LOT) en un pozo, el revestimiento está instalado y cementado a 6155’ (1876
m), la prueba se realiza con agua con una densidad de 8,3 lb/gal (1,0 g/cm 3), la presión de fuga fue de 600
lb/pul2 (42,18 kg/cm2), ¿Cuál es la densidad equivalente de la prueba (FFD)?
lb
𝟔𝟎𝟎 lb lb lb
pul2
𝐅𝐅𝐃 = + 𝟖, 𝟑 = 𝟏𝟎, 𝟏𝟕𝟒𝟔 = 𝟏𝟎, 𝟏
𝟎, 𝟎𝟓𝟐 × 𝟔𝟏𝟓𝟓′ gal gal gal
kg
𝟏𝟎 × 𝟒𝟐, 𝟏𝟖
𝐅𝐅𝐃 = cm2 + 𝟏, 𝟎 g = 𝟏, 𝟐𝟐𝟒𝟖 g = 𝟏, 𝟐𝟐 g
𝟏𝟖𝟕𝟔 m cm3 cm3 cm3
Se considera que la formación que se encuentra inmediatamente del último revestimiento sentado y
cementado es más débil que las formaciones que están debajo por los efectos de sobrecarga de las
formaciones superiores, pero se pueden encontrar formaciones subnormalmente presurizadas las cuales
serán más débiles.
24
2.8.2. Prueba de competencia de la formación (FCT)
La prueba de competencia de la formación, más conocida por su acrónimo en inglés FCT (Formation
Competency Test), es una prueba que se realiza para corroborar la resistencia de una formación de la cual
ya se tiene una prueba de fuga (LOT) previamente; el objetivo de esta prueba es corroborar que la
formación que queda expuesta inmediatamente debajo del último revestimiento instalado y cementado, en
un pozo de desarrollo, resista la densidad del fluido que se ha utilizado en pozos vecinos que han sido
perforados en la misma estructura del yacimiento; en otras palabras, no se requiere realizar un LOT, solo
se requiere confirmar que la formación resista la presión hidrostática máxima que se ha requerido para
perforar los pozos vecinos.
Si un yacimiento ha sido explotado por un largo periodo de años, se recomienda realizar nuevas pruebas
de LOT ya que las características de las rocas de la formación pudieron cambiar significativa con los
procesos de producción y los años de producción. El procedimiento para realizar la prueba de integridad
de formación es similar a la prueba de integridad del revestimiento, con la diferencia que la formación está
expuesta en unos 10’ (3 m) a 15’ (4,5 m).
VOLUMEN
La máxima presión anticipada en superficie y la máxima presión permitida en superficie tienen a ser
parámetros que pueden ser confundidos por el uso de su acrónimo debido a que en el idioma inglés, las
palabras anticipado y permitido (allowed) comparten la misma letra inicial. Se recomienda verificar que
cualquier dato que se liste bajo los acrónimos M.A.S.P o M.A.A.S.P, corresponda al contexto para el cual
se está citando.
25
2.9.1. Máxima presión anticipada en superficie
La máxima presión anticipada en superficie se calcula a partir de una presión de fondo a la profundidad
final del pozo, para pozos exploratorios, asumiendo que el pozo está cerrado y totalmente lleno de gas, la
presión en superficie será el resultante de la presión de la formación menos la presión hidrostática generada
por la columna de gas; a la presión resultante en superficie se le adiciona, de acuerdo a las prácticas de la
industria, un de margen de seguridad del 25%, la máxima presión anticipada en superficie será la presión
resultante incluido el margen de seguridad. En los pozos de desarrollo ya se conocen varias características
del yacimiento, por lo tanto se asume que la mitad del pozo estará lleno de gas y la otra mitad de fluido de
trabajo, bajo estos parámetros se calcula la máxima presión anticipada en superficie; el gradiente de
presión hidrostática del gas para calcular la máxima presión anticipada en superficie se puede asumir en
un valor de 0,1 lb/pul2/pie (0,0231 kg/cm 2/m).
La presión de trabajo de cualquier componente del conjunto de BOP podrá exceder la máxima presión
anticipada en superficie, pero ningún componente individual podrá tener una presión de trabajo inferior a
la máxima presión anticipada en superficie, dentro de la selección del conjunto de BOP se debe seleccionar
un preventor de respaldo el cual se utilizará en caso de presentarse una falla en otro componente del
conjunto de BOP, el preventor de respaldo debe aislar la presión del pozo de todos los componentes del
conjunto de BOP para poder realizar algún tipo de reparación, por lo tanto se incluye dentro de las pruebas
de presión pero durante las operaciones normales no se utiliza.
Esta presión se obtiene después de registrar y analizar los resultados de las pruebas de integridad de
formación y se interpreta coma máxima presión de referencia en superficie, particularmente con reverencia
al revestimiento, la cual, de llegar a ser excedida, aumenta las probabilidades de inducir a pérdidas en el
punto más débil de pozo, el cual generalmente será la formación inmediatamente abajo del último zapato,
o en escenarios particulares, el revestimiento (casing burst). En algunos lugares se le da el acrónimo de
M.A.A.S.P (Maximum Allowable Annular Surface Pressure) o M.A.C.P (Maximum Allowable Casing
Pressure).
Dentro de las presiones máximas permitidas o admisibles en superficie que se deben tener registradas y
publicadas está la presión de estallido de la cabeza de pozo, la presión de colapso de los tubulares (la
tensión reduce la resistencia al colapso de los tubulares), la presión de estallido del revestimiento y la
máxima presión admisible en superficie por el espacio anular sin causar una fractura en el zapato del último
revestimiento instalado y cementado; estas presiones deben ser plenamente conocidas por el equipo de
trabajo de perforación, el cual debe entender su aplicabilidad y estar publicadas en puntos estratégicos del
piso de trabajo (rig floor).
La presión de estallido del revestimiento es una limitante para las presiones contenidas en el pozo en
cabeza, normalmente la compañía operadora toma un 70 a 80% del 100% de la presión de estallido del
revestimiento considerada por el fabricante, a medida que el revestimiento está trabajando y con el
transcurrir del tiempo durante la producción del pozo, este porcentaje disminuirá irremediablemente;
observar las recomendaciones del fabricante contenidas en tablas referidas al revestimiento de interés.
También se debe tener en cuenta la presión de trabajo del conjunto de BOP y del árbol de producción.
Manual de operaciones de control de pozo
26
La máxima presión admisible en superficie por el espacio anular también conocida con el acrónimo del
inglés MAASP (Maximum Allowable Annulus Surface Pressure), es la presión máxima que se puede tener
en el espacio anular sin causar grandes pérdidas de fluido en la formación que está debajo del último
revestimiento instalado y cementado en el pozo (o de las perforaciones - cañoneos), a partir de la densidad
equivalente (FFD) del LOT y del fluido que se está utilizando en el pozo.
En el sistema inglés:
MAASP es la máxima presión admisible en superficie por el espacio anular en lb/pul 2 (psi).
TVDzapato es la profundidad vertical verdadera del último revestimiento instalado y cementado en pies.
FFDLOT es la densidad equivalente de la prueba de fuga (LOT) en lb/gal (ppg).
FD es la densidad del fluido de perforación que se está utilizando en lb/gal (ppg).
En el sistema métrico:
(𝐅𝐅𝐃𝐋𝐎𝐓−𝐅𝐃) × 𝐓𝐕𝐃zapato
𝐌𝐀𝐀𝐒𝐏 =
𝟏𝟎
Donde,
Ejemplo:
La densidad equivalente de una prueba de fuga (LOT) en un pozo fue de 10,1 lb/gal (1,22 g/cm 3), el
revestimiento está instalado y cementado a 6155’ (1876 m), el pozo se continuó perforando con una
densidad de fluido de perforación de 9,1 lb/gal (1,09 g/cm 3), ¿Cuál es la MAASP?
lb lb lb lb
𝐌𝐀𝐀𝐒𝐏 = (𝟏𝟎, 𝟏 − 𝟗, 𝟏 ) × 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 × 𝟔𝟏𝟓𝟓′ = 𝟑𝟐𝟎, 𝟎𝟔 = 𝟑𝟐𝟎
gal gal pul2 pul2
g g
(𝟏, 𝟐𝟐 3 − 𝟏, 𝟎𝟗 3 ) × 𝟏𝟖𝟕𝟔 𝐦 kg kg
𝐌𝐀𝐀𝐒𝐏 = cm cm = 𝟐𝟒, 𝟑𝟖𝟖 2 = 𝟐𝟒, 𝟑 2
𝟏𝟎 cm cm
27
2.10. Presión en el fondo del pozo (BHP)
La presión de fondo de pozo (BHP) es la sumatoria de todas las presiones ejercidas en el pozo en su
profundidad total, y dependiendo del trabajo que se esté realizando, la presión resultante puede estar
afectada por diversos factores los cuales se mencionan a continuación.
La presión en el fondo del pozo (BHP - Bottom Hole Pressure), en condiciones estáticas y con
sobrebalance, es igual a la presión hidrostática generada por la columna vertical del fluido.
𝐅𝐃×𝐓𝐕𝐃
𝐁𝐇𝐏 = 𝐅𝐃 × 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 × 𝐓𝐕𝐃 𝐁𝐇𝐏 = 𝟏𝟎
La presión en el fondo del pozo, si se está realizando un viaje sacando tubería, es igual a la presión
hidrostática generada por la columna vertical del fluido menos la presión de suabeo. El suabeo es el efecto
de succión (efecto “jeringa”) que se genera en el pozo al sacar la sarta de trabajo, lo que genera una
reducción en la presión en el fondo del pozo; este efecto se produce porque el fluido que está en el pozo
no baja por el espacio anular con la misma velocidad a la que la sarta sube, creando un vacío debajo del
ensamblaje del fondo del pozo (BHA - Bottom Hole Assembly) y probable aporte de fluidos de la formación
al pozo, es decir un influjo.
La presión en el fondo del pozo, si se está realizando un viaje metiendo tubería, es igual a la presión
hidrostática generada por la columna vertical del fluido más la presión de surgencia. La surgencia es el
efecto de compresión (efecto “pistón”) que se genera en el pozo al meter la sarta de trabajo, lo que genera
un aumento en la presión en el fondo del pozo; este efecto se produce porque el fluido que está en el pozo
no se desplaza hacia arriba por el espacio anular con la misma velocidad a la que la sarta baja, por lo que
el fluido trata de comprimirse debajo del BHA, si la presión de compresión es alta puede superar la presión
de fractura de la formación, como consecuencia perder presión hidrostática drásticamente y probable
aporte de fluidos de la formación al pozo, es decir un influjo.
Las presiones de suabeo y de surgencia se ven afectadas por la velocidad con que se mueve la sarta de
trabajo, la viscosidad del fluido, la densidad del fluido, la resistencia al gel del fluido, espacio anular entre
la sarta de trabajo y las paredes del pozo, problemas que se tengan en las paredes del pozo o en el
revestimiento instalado (restricciones en el espacio anular).
La presión en el fondo del pozo, en condiciones dinámicas, es igual a la presión hidrostática generada por
la columna vertical del fluido más las pérdidas por fricción en el espacio anular, también se conoce como
la presión de circulación en el fondo del pozo.
28
La presión en el fondo del pozo, si se está perforando bajo balance (Under Balance) utilizando una cabeza
rotatoria (Rotary Head), es igual a la suma de la presión hidrostática generada por la columna vertical del
fluido, las pérdidas por fricción en el espacio anular y la contrapresión ejercida por la cabeza rotatoria.
Si se tuvo un influjo durante las operaciones de perforación y el pozo se cerró correctamente, la presión en
el fondo del pozo se puede calcular por los dos extremos del tubo en “U”, una vez se han estabilizado las
presiones luego del cierre. La BHP por la tubería es igual a la suma de la presión de cierre en la sarta de
trabajo y la presión hidrostática generada por la columna vertical del fluido; la presión de cierre en la tubería
se conoce con el acrónimo SIDPP (Shut In Drill Pipe Pressure), SITP (Shut In Tubing Pressure) o PCTP
(Presión de Cierre en la Tubería de Perforación o Producción).
La BHP por el espacio anular es igual a la suma de la presión de cierre en el revestimiento, la presión
hidrostática generada por la columna vertical del fluido encima del influjo y la presión hidrostática generada
por la columna vertical del influjo; la presión de cierre en el revestimiento se conoce con el acrónimo SICP
(Shut In Casing Pressure) o PCTR (Presión de Cierre en la Tubería de Revestimiento).
La presión en el fondo del pozo también se ve afectada por la presión surgencia de la bomba, en el
momento de la bomba iniciar la circulación se genera un efecto de compresión por la presión que aplica la
bomba para romper la fuerza de gel del lodo de perforación, si se prende la bomba súbitamente en el fondo
del pozo se va a generar un golpe de ariete el cual puede ser tan alto que puede superar la presión de
fractura de la formación y como consecuencia tener un influjo en el pozo; para evitar estas situaciones y
disminuir la intensidad del golpe de ariete en el fondo del pozo, se recomienda aumentar lentamente la tasa
de circulación cuando se inicie a circular después de un viaje hacia el fondo del pozo o luego de tener el
pozo estático por largo tiempo, también se puede aplicar esta recomendación para disminuir la tasa de
circulación y alargar la vida útil de los equipos de superficie.
El gas es un tipo de fluido que tiene la característica de ser altamente compresible y su volumen está
relacionado con variables como la presión y la temperatura. Adicionalmente debido a su baja densidad,
tiene la capacidad de afectar la presión hidrostática de la columna de fluido de trabajo de tal forma que en
determinadas proporciones puede ser un factor determinante para generar un influjo. Así mismo, durante
las operaciones de control de pozos, es determinante comprender su comportamiento para establecer e
interpretar adecuadamente los parámetros durante la implementación de los procedimientos y recuperar el
control del pozo efectivamente.
29
Diversos estudios para describir su comportamiento de han realizado a lo largo de la historia como la ley
de Boyle–Mariotte, la ley de charles hasta la ley de los gases ideales enunciada por primera vez por Émile
Clapeyron y más recientes como la ley de los gases reales.
Sin embargo la ley de Boyle–Mariotte ha demostrado ser, para fines prácticos, la más sencilla y
conservadora para el análisis del comportamiento del gas, no solo en operaciones de perforación y servicio
a pozo, sino incluso para dimensionamiento de equipos como el sistema de control hidráulico.
También más conocida como Ley de Boyle, formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de las
leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cantidad medida de gas a
temperatura constante; la Ley de Boyle dice que el volumen del gas es inversamente proporcional a la
presión si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes. Cuando aumenta la presión el volumen
del gas disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen del gas aumenta; esta relación se
plasma en la siguiente Fórmula:
𝐏𝟏 × 𝐕𝟏 = 𝐏𝟐 × 𝐕𝟐
Donde,
Tambien conocida como Ley de Charles, formulada por Jacques Charles y Gay-Lussac, es una de las leyes
de los gases que relaciona el volumen y la temperatura de una cantidad medida de gas ideal, manteniendo
la presión constante con una constante de proporcionalidad directa.
En esta ley, Jacques Charles dice que para una cantidad medida de gas a una presión constante, al
aumentar la temperatura el volumen del gas aumenta, al disminuir la temperatura el volumen del gas
disminuye. La ley de los gases ideales combina la Ley de Boyle con la Ley de Charles de acuerdo a la
siguiente Fórmula:
𝐏𝟏 ×𝐕𝟏 𝐏𝟐 ×𝐕𝟐
=
𝐓𝟏 𝐓𝟐
Donde,
30
2.12. Efectos de la tubería ligera y tubería pesada
Tuberia ligera es la condición donde las fuerzas resultantes del cabezal de pozo y de la boyancia son
mayores a las que ejerce la sarta o tubería, y tenderán a sacarla del pozo. Tuberia pesada es una condición
donde la fuerza resultante de la sarta o tubería es mayor a la presión del cabezal del pozo y de las fuerzas
de boyancia que tratan de sacar la tubería del pozo.
En esta condición la tubería se podría dirigir hacia el pozo si se puerde la fuerza de agarre sobre la sarta o
tubería. La caracterización de que sea tubería ligera o pesada determinara la selección de operaciones
como snubbing o stripping. En snubbing la presión que se ejercerá en la tubería es mayor que el peso de
la misma, por lo que deberá ser forzada al pozo; mientras que en stripping el peso de la tubería ayuda a
sobreponerse a la fuerza del pozo.
El tema de tuberías con distintos diámetros o geometrías especiales se debe contextualizar según la
operación que se esta realizando:
En el contexto de operaciones de perforación se refiere a sartas de tuberías o revestimientos que tiene uno
o más tamaños y/o pesos, y la sección más grande queda en superficie y la mas pequeña en fondo. El
tubular de menor tamaño se corre en el pozo primero seguido del siguiente diámetro. Esto implica que en
la operación se debe tener en cuenta la disponibilidad de herramientas adecuadas para los distintos tipos
de tamaños.
Los pozos con alto ángulo de inclinación o incluso los de tendencia horizontal requieren una interpretación
diferente a los pozos de tendencia vertical debido al comportamiento de presión con respecto a la
profundidad vertical verdadera (TVD) y su relación con la profundidad medida (MD) del pozo perforado, en
términos de interpretación de señales de advertencia, parámetros en superficie y procedimientos de control
de pozos, sin limitarse a estos aspectos. Los principios básicos de operaciones de control de pozo sirven
como base de aplicación para pozos con alto ángulo de inclinación y horizontales. Sin embargo estas
condiciones y variables adicionales como pozos con espacio reducido van a requerir tener en cuenta otras
consideraciones.
31
Patadas y detección:
La intensidad de un influjo podría ser mayor debido a la sección desviada o transversal que se
perfora a través de la formación que tiene el potencial de fluir.
La densidad equivalente de circulación (ECD), será relativamente más alta debido a las
dimensiones del pozo y mayor profundidad medida (MD) en comparación con la profundidad
vertical verdadera (TVD).
La detección de influjos será más difícil debido al ángulo de inclinación, y es probable que si se
detecta, las presión se cierre en tubería y revestimiento (SIDPP y SICP) sean similares, debido a
que el influjo estaría en la sección desviada, por lo que la referencia más fiable para la detección
del influjo seria el aumento en la línea de retorno y el volumen en tanques.
Si el influjo es de naturaleza gaseosa, la tasa de migración podría ser mínima o incluso nula.
Aumentan la probabilidad de un evento de pega de tubería por el asentamiento de recortes en la
sección desviada u horizontal y por el contacto de la tubería con las paredes del pozo, limitando
los métodos de control de pozos.
Control de pozos:
Al detectar la patada, se pueden implementar los métodos convencionales de cierre de pozo, aunque se
recomienda el cierre duro para disminuir el volumen de influjo debido al mayor flujo que se puede presentar
en la zona transversal con potencial de aportar. Adicionalmente se deben tener en cuenta las siguientes
condiciones:
Presiones de cierre cercanas o iguales a cero, no implican que no haya un influjo si existe un
volumen de ganancia en tanques.
Las presiones de cierre en tubería y revestimiento (SIDPP y SICP) tendrán valores muy cercanos
debido que la reducción de presión hidrostática a causa del influjo en el espacio anular será mínima
por lo que éste se encontrará alojado en el espacio anular de la sección desviada y horizontal.
Las técnicas para determinar el tipo de influjo obteniendo su densidad utilizando las presiones de
cierre y la ganancia en tanques no será posible por las características de la presión de cierre en
revestimiento (SICP).
El esquema de presión de tubería a medida que se circula fluido de control no se puede calcular
de forma lineal como en un pozo vertical y requiere mayores ajustes por los ángulos de inclinación.
Cuando se va a iniciar un viaje de tubería para sacar la sarta del fondo del pozo hasta una profundidad de
finida o hasta superficie, se debe tener especial cuidado en no generar excesivas presiones de suabeo las
cuales generen un influjo, si se tiene un excedente de densidad en el fluido que compense el efecto “jeringa”
que se genera durante el viaje, este excedente se llama margen de viaje o margen de seguridad. Si no se
tiene este exceso de densidad, se puede aumentar la densidad del fluido para compensar la ECD con la
cual se estaba trabajando durante las operaciones de perforación; el aumento de densidad no debe ser
muy grande a tal punto que genere una pérdida de circulación al sobrepasar la presión de fractura de una
formación, pero si el aumento es muy pequeño no podrá evitar que se presente un influjo en el pozo. El
margen de viaje depende del espacio anular entre la sarta de trabajo y las paredes del pozo, la
configuración y diámetro de herramientas especiales en la sarta de perforación, de la velocidad con que se
saca la tubería, de la viscosidad del fluido, de la reología del fluido y de la densidad del fluido.
32
3. TIPOS DE FLUIDOS Y MANEJO DE TANQUES
El fluido que está en el pozo ejerce una presión hidrostática, esta presión hidrostática es el control primario
del pozo sobre las presiones de formación; los fluidos de perforación base agua o base aceite, los fluidos
de cementación y los fluidos de completamiento se ven afectados por la presencia de gas de diferentes
formas. Los fluidos base agua disminuyen drásticamente la presión hidrostática ejercida en el fondo del
pozo cuando entra gas en la columna de fluido, por la pérdida de presión hidrostática en fondo por debajo
de la presión de formación se genera un influjo desplazando un volumen de fluido en superficie; al cerrar
el pozo, esta pérdida de presión hidrostática se va a ver reflejada en altas presiones de cierre en superficie.
Los gases que se pueden encontrar en las formaciones van desde gases de hidrocarburos como el metano
(CH4) que es soluble en fluidos base aceite, dióxido de sulfuro (SO 2), hasta gases tóxicos como el sulfuro
de hidrógeno (H2S) y el dióxido de carbono (CO2) que son solubles en fluidos base agua y base aceite;
cuando los gases son solubles en líquidos se comportan como un líquido hasta que la presión no es
suficiente para mantenerlos en solución.
Son los más comunes a nivel mundial por su disponibilidad, tienden a ser más económicos y
ambientalmente más manejables. Dependiendo de su aplicación se pueden utilizar bases como agua
fresca, agua de mar y salmueras especializadas, y sus propiedades se pueden complementar mediante el
uso de materiales densificantes como barita, geles, polímeros e inhibidores.
De las bases para fluidos es la menos compresible y la que menos presenta expansión por efectos de
temperatura, además debido a la incompatibilidad química con el gas natural, hace que la detección de
influjos de este tipo sea más notoria por lo que el gas no se solubiliza en fluidos base agua.
Las propiedades generales de los fluidos base agua hacen que la densidad del mismo sea predecible y
estable, ayudando a estimar de forma más adecuada la presión de fondo de pozo en condiciones estáticas
y dinámicas.
Tienden a ser fluidos menos densos que bases agua su implementación se presenta cuando los gradientes
de fractura de la formación requieren presiones hidrostáticas menores.
Son más sensibles al efecto de la presión y al comprimirse tenderán a ganar más densidad y el fenómeno
será más notorio a medida que aumenta la profundidad.
También son sensibles a los cambios de temperatura haciendo que se “adelgacen” y expandan a medida
que esta aumenta y viceversa, efecto que también será más notorio a medida que aumente la profundidad.
No son tan comunes y se utilizan en zonas donde las formaciones tienen bajos gradientes de presión en
trabajos de perforación y operaciones remediales debido a la baja presión hidrostática que ejercen sobre
la formación.
33
3.2. Fluidos de perforación
Para evitar el ingreso no deseado de los fluidos de la formación al pozo (agua, petróleo, gas) conocidos
como influjos, con el lodo de perforación, se genera una presión hidrostática suficiente para tener éstas
presiones de fondo en balance o sobrebalanceadas.
3.2.2. Soporte de las paredes del pozo, revoque (torta, enjarre, cake).
Las paredes de las formaciones que se exponen al perforar el pozo pueden derrumbarse antes de instalar
y cementar la tubería de revestimiento, al perforar las formaciones se reemplaza el soporte natural con el
fluido de perforación; dependiendo de las presiones de sobrecarga que tenga la información, será la
magnitud de presión que se requiere compensar con el fluido de perforación. En formaciones duras y
consolidadas la densidad del fluido será suficiente para mantenerlas estables; en formaciones no blandas
y no consolidadas, además de la densidad se requiere que el lodo de perforación forme un revoque en las
paredes del pozo, este revoque se requiere que sea delgado, impermeable y resistente.
Durante la circulación del lodo de perforación a través de las boquillas de la broca, los cortes son
arrastrados por el lodo y son transportados hasta la superficie donde pasan por el equipo de control de
sólidos, son retenidos en superficie y el lodo una vez está limpio vuelve a entrar al pozo por la sarta de
perforación para iniciar un nuevo ciclo.
En el momento que se detiene la circulación del lodo, los cortes (ripios, cuttings) perforados tienden a caer
al fondo del pozo por el efecto gravitacional de la Tierra; el lodo de perforación debe contar con
características de gel para mantener los cortes en suspensión hasta que se reinicie la circulación del lodo.
El peso de la sarta de perforación con las herramientas especiales que la componen o el peso de la sarta
de revestimiento que se corre dentro del pozo puede ser de varias miles de libras (kilos), estos pesos son
sostenidos por la torre y subestructura del taladro; la densidad del fluido ayuda a sostener estos pesos
gracias al empuje que ejerce en sentido contrario a la fuerza de gravedad, este empuje se conoce como
flotabilidad (principio de Arquímedes), el empuje actúa en el área de la sección transversal expuesta.
34
3.2.6. Lubricar y enfriar la sarta de perforación.
Cuando la broca gira haciendo contacto con la formación, la fricción genera altas temperaturas mientras se
perfora, el lodo absorbe esta temperatura y la libera en superficie; adicionalmente el lodo de perforación
gracias a productos químicos que reducen la fricción mantiene una lubricidad en el pozo, gracias a este
efecto la vida útil de la broca y varios componentes de la sarta, disminuye el desgaste entre la sarta de
perforación y el revestimiento instalado, disminuye los efectos de torque y arrastre, también disminuye el
esfuerzo de la bomba de circulación.
A medida que el lodo es circulado a través de la sarta de perforación va saliendo por las boquillas (jets,
chorros, nozzles) de la broca (mecha, trícono, trépano, bit), al salir se generan altas velocidades o energía
hidráulica la cual ayuda a levantar los cortes del fondo, evitando retraso en la tasa de penetración (ROP -
Rate Of Penetration) por la reperforación de los cortes y posible incorporación de arcilla de tamaño pequeño
al lodo de perforación.
3.2.8. Medio adecuado para correr registros eléctricos (perfilaje del pozo).
El fluido de perforación es el medio por el cual herramientas de medición mientras se perfora MWD
(Measurement While Drilling), para registrar mientras se perfora LWD (Logging While Drilling), obtener
datos de presiones durante la perforación con PWD (Pressure While Drilling) registros eléctricos,
tecnologías que se usan para estudiar las formaciones; para que éstas herramientas puedan trabajar
adecuadamente necesitan que el fluido de perforación sea un medio líquido adecuado para su
funcionamiento.
La sarta de perforación y la sarta de revestimiento están construidas por metal, así como los tanques de
almacenamiento de fluido y otros equipos metálicos de superficie que están en contacto con el lodo de
perforación, por esta razón al lodo se le adicionan productos químicos que ayudan a prevenir la corrosión
de los metales, estos químicos son muy utilizados en los trabajos de completamiento y reparación de pozos.
3.2.10. Medio para transmisión y recepción de datos para motores y herramientas en el fondo.
El lodo es el medio por el cual los operadores de herramientas direccionales o de orientación reciben la
información de sus herramientas las cuales son recibidas por terminales computarizadas, esta información
es analizada y convertida a datos, luego del análisis de estos datos los operarios envían por el mismo
medio información a las herramientas en fondo o toman acción en superficie para modificar algún aspecto
de los parámetros de perforación y/o desempeño de las herramientas en fondo.
El lodo es el medio que trae los cortes de perforación a superficie, en el equipo de control de sólidos primario
se puede realizar un análisis de los cortes y tener una noción de lo que está sucediendo en el pozo, con la
suficiente experiencia se puede hacer un escenario muy acertado de las condiciones del hueco que se está
perforando.
35
3.3. Propiedades químicas y físicas del lodo de perforación
Las propiedades químicas y físicas del lodo de perforación son monitoreadas constantemente, éstas son
modificadas o controladas de acuerdo a las necesidades operativas de la perforación, también aplica en
los trabajos de completamientos y reparaciones de pozo. Dentro de las propiedades que se monitorean y
controlan en el lodo de perforación está la densidad, temperatura, viscosidad, resistencia al gel (gel
strength), cloruros, punto de cedencia (yield point), prueba azul de metileno (MBT - Methylene Blue Test),
pH.
3.3.1. Densidad
La densidad del fluido puede reducirse cuando se realizan procesos planeados de centrifugado o dilución,
estos procesos deben ser monitoreados para no exceder los límites de densidad requerida para controlar
la presión de la formación; la densidad del fluido de trabajo también puede disminuir cuando se contamina
con cemento, decantación de la barita o por efectos de temperatura.
3.3.2. Temperatura
Las propiedades reológicas del lodo y la eficiencia de sus aditivos se afectan por la temperatura, la
temperatura del lodo en el fondo del pozo no se puede determinar fácilmente, la temperatura del lodo se
mide en la descarga de la línea de flujo con un termómetro estándar, esta temperatura es un indicio
razonable de la temperatura de fondo.
La viscosidad es la oposición de un líquido a fluir, la viscosidad solo se manifiesta cuando un líquido está
en movimiento, la reología es el estudio del esfuerzo y la deformación de los fluidos; la viscosidad en el
lodo de perforación se genera por la cantidad de sólidos que no reaccionan con el agua contenidos en el
mismo lodo. La viscosidad se mide de dos formas en campo, la viscosidad de embudo utilizando un embudo
Marsh tomando el tiempo que dura un ¼ gal (0,9464 l) para pasar a través del embudo, el valor resultante
36
es una medida cualitativa de la viscosidad en segundos por cuarto de galón, a mayor tiempo mayor
viscosidad.
La resistencia de gel es una medida de la atracción física y electroquímica de las partículas en condiciones
estáticas, en otras palabras es la fuerza necesaria para iniciar el flujo desde una condición estacionaria,
las unidades que se utilizan para la resistencia al gel es lb/100 pie2; el lodo de perforación tiende a
gelatinizarse en los tanques y en el pozo cuando se suspende la circulación y la rotación de la sarta, la
resistencia al gel también indica la tensión superficial estática del lodo que es la capacidad del lodo para
mantener los sólidos en suspensión cuando el lodo está en reposo. La resistencia al gel depende de la
cantidad y tipo de sólidos en suspensión, tiempo, temperatura entre otros factores.
Prueba que se realiza al lodo para conocer la tasa de pérdida de agua o filtración, en otras palabras se
mide la cantidad de agua aproximada que pierde el lodo en las formaciones permeables y la cantidad
aproximada de revoque de lodo que se forma en las paredes permeables del pozo; el filtrado se reporta en
centímetros cúbicos de agua filtrada durante 30 minutos y el revoque se mide en milímetros con una
descripción de las características del mismo.
3.3.6. Cloruros
La prueba de cloruros o salinidad que se realiza a los lodos determina la habilidad para inhibir
hinchamientos de formaciones arcillosas, también para determinar la concentración de sal en lodos base
agua salada; las pruebas se realizan en el filtrado del lodo y se expresa en g/l o ppm.
La prueba de MBT (Methylene Blue Test)mide la capacidad total de intercambio catiónico de un sistema
de arcilla y determina el contenido de sólidos activos en el lodo de perforación en lb/bbl, a mayor cantidad
de iones que la arcilla intercambie con cationes de azul de metileno, más reactiva será la arcilla y mayor
será su potencial de hinchamiento, la arena, barita, caliza, etc. no absorben azul de metileno; el conocer el
tipo de arcilla contenido en el lodo de perforación como el de la formación ayuda a prevenir excesivas
resistencias al gel, viscosidad, densidad, arrastre de la sarta de perforación, costos de tratamientos
químicos, inestabilidad de las paredes del pozo, pega de tubería, etc.
3.3.8. pH
Prueba para determinar si el lodo es alcalino o ácido, varios productos químicos adicionados al lodo
requieren un ambiente alcalino para trabajar eficientemente.
37
3.4. Fluido base aceite y la solubilidad del gas
Punto de burbuja
Gas en solución
Durante la perforación con fluidos o lodos base aceite, en presencia de gas se pueden presentar
situaciones muy diferentes a la perforación con lodo base agua, el gas que se encuentra en las formaciones
perforadas entra en solución en el lodo base aceite, a medida que el lodo se está circulando hacia la
superficie la presión hidrostática que mantiene el gas en solución va disminuyendo, a medida que el lodo
con el gas en solución llega a la superficie se presenta un punto donde la presión hidrostática no es
suficiente para mantener el gas en solución y ocurre una separación rápida del gas y el lodo base aceite,
esto se conoce como presión de burbuja (punto de burbuja); la separación trae como consecuencia un
aumento rápido del flujo de retorno y como consecuencia una drástica disminución de la presión
hidrostática en el fondo del pozo y la presencia de un influjo, el gas se expande hacia la superficie de
acuerdo a la ley de los gases ideales. Debido a la solubilidad de los gases como el metano (CH 4), que tiene
una densidad de 0,0055 lb/gal (0,00066 g/cm3), durante operaciones normales puede presentarse un influjo
hasta de 5 bbl (800 l - 0,8 m3) sin que el equipo de trabajo de perforación, completamiento o reparación de
pozos lo detecte.
La equipo de trabajo de perforación, completamiento o de reparación de pozo debe estar alerta para
reaccionar ante estas situaciones de descarga del espacio anular, cerrando el pozo lo más rápido posible,
para prevenir estas situaciones se recomienda que durante las operaciones de perforación se calibren los
sensores de nivel y flujo en el punto más sensible posible de acuerdo a las características del equipo,
monitorear y comparar la densidad del lodo entrado y saliendo del pozo, realizar chequeo de flujo ante los
aumentos de tasa de penetración también conocidos como drilling break, circular fondos arriba ante
cualquier aumento de los niveles de gas, considerar circular fondos arriba a través del choque con el pozo
cerrado si los niveles de gas son muy altos o cuando se perfora en aguas profundas con el conjunto de
preventores instalados en el fondo del mar; el equipo de trabajo de perforación deben estar alerta en las
operaciones que pueden enmascarar un influjo como la presión de suabeo que se presenta cuando se
saca la tubería del fondo del pozo, derrames de lodo en superficie o fugas en el sistema de lodos sin cambio
en el volumen total del lodo, perforar formaciones que tienen gas en su interior, pérdidas parciales de
circulación, malfuncionamiento de los equipos de control de sólidos, cambio en el volumen del pozo sin
cambios en el volumen de lodo, cambios en la densidad del lodo durante las operaciones de perforación,
38
malfuncionamiento del desgasificador de vacío, transferencia de lodo mientras se perfora (malentendido
común entre el perforador y el Ingeniero de fluidos); el equipo de trabajo de perforación, completamiento y
reparación de pozos deben tener especial atención durante los viajes de tubería para evitar generar
presiones de suabeo o surgencia excesivas, llevar adecuadamente la hoja de viaje verificando el volumen
de lodo de llenado o desplazado.
Cuando se está perforando con lodos base aceite o se están realizando completamientos con aceite
(petróleo crudo) o reparación de pozos con presencia de aceite (petróleo crudo), los componentes del
equipo de perforación, completamiento, reacondicinamiento o workover que estén en contacto con el fluido
del pozo deben ser resistentes al aceite, también se recomienda trabajar con una válvula de contrapresión
instalada en la sarta, utilizar una válvula hidráulica tipo HCR en la línea del choque con una configuración
de acuerdo al API STD 53, mínimo tener instalados dos choques remotos y un choque manual en el múltiple
del choque, un separador líquido-gas (lodo-gas) con una certificación del dimensionamiento adecuado para
manejar un posible influjo proveniente del yacimiento intervenido, si se está perforando bajo balance
verificar periódicamente las operaciones del empaque (bearing) de la cabeza rotatoria y el sistema de la
cabeza rotatoria en general (RCD - Rotary Control Devices); equipo de trabajo debe entender y monitorear
las presiones del acumulador, tomar las tasas lentas de circulación de las bombas de lodo incluyendo la
bomba de respaldo (back up), tener una concentración especial sobre el cambio de cualquier condición o
parámetro durante las operaciones de perforación.
Cuando se utiliza petróleo crudo para perforar, realizar trabajos de reacondicionamiento o reparación de
pozos debido a su densidad, capacidad de arrastre de sólidos y su compatibilidad química con la formación
de interés, se debe asegurar que el petróleo esté libre de gas en solución, de asfaltos y parafina, los dos
últimos factores afectan la permeabilidad de forma negativa, el trabajar con petróleo crudo tiene el riesgo
inherente de su inflamabilidad. La medición de la densidad del petróleo crudo con la balanza de lodos
tiende a dar valores incorrectos debido a la expansión térmica que tiene el crudo cuando es expuesto a
temperaturas elevadas o viceversa; la mejor forma de medir la densidad del petróleo crudo es el uso de un
hidrómetro que entrega una medida de densidad a una temperatura de referencia, con esta lectura se debe
realizar correcciones de la gravedad API por temperatura para poder realizar un cálculo de la presión
hidrostática efectiva que está ejerciendo la columna de crudo en el fondo del pozo.
Cuando se tienen yacimientos donde su presión de formación en muy baja, se utiliza un gas como parte
del fluido de perforación, la presión en el fondo del pozo se controla con la contrapresión ejercida en
superficie, el gas natural es extremadamente inflamable por lo que se utiliza el nitrógeno; el nitrógeno es
un gas inerte que no provoca daño a la formación, a las partes metálicas expuestas o a los sellos de caucho
de los equipos con los cuales entra en contacto; para retirar los residuos sólidos en el pozo con gas es un
proceso complicado, pero al mezclar el nitrógeno para generar una espuma se resuelve el problema, la
espuma optimiza la limpieza del pozo y el transporte de residuos sólidos a superficie.
39
el agua salada tiende a aumentar el volumen de las arcillas, donde se puede utilizar potasio para prevenir
este tipo de problemas), compatibilidad química con la formación, consecuencias desfavorables al medio
ambiente para su disposición, genera corrosión a los equipos, se cristaliza debido a la sobresaturación de
la solución o a bajas temperaturas.
Para poder conocer la densidad y la presión hidrostática que genera la salmuera en el fondo del pozo, se
debe realizar un cálculo con correcciones por temperatura de acuerdo a la siguiente Fórmula:
Donde,
Densidad de la salmuera
lb/gal g/cm3 Factor térmico.
8,4 a 9,0 1,008 a 1,080 0,0017
9,1 a 11,0 1,092 a 1,321 0,0025
11,1 a 14,5 1,33 a 1,741 0,0033
14,6 a 17,0 1,753 a 2,041 0,0040
17,1 a 19,2 2,053 a 2,305 0,0048
Las salmueras son fluidos higroscópicos, es decir que absorben el agua de la atmósfera; en zonas
extremadamente húmedas, la densidad de la salmuera puede reducirse en varias horas hasta en 1 lb/gal
(0,12 g/cm3), la reducción de densidad es más crítica en salmueras de alta densidad, en las salmueras de
densidades bajas también se presenta esta situación.
Fluidos de reacondicionamiento, como las salmueras, generan el control primario del pozo; también con
ayuda de viscosificantes tienen la capacidad de lavar escamas o residuos de la tubería de producción,
arena o contaminantes en el fondo del pozo; al compararlas con los fluidos de perforación su capacidad de
transportar sólidos es muy limitada, esta falencia aumenta si no se adicionan materiales que aumenten su
viscosidad. Al utilizar solventes en los fluidos de reacondicionamiento se puede disolver asfaltenos, ceras
y parafinas las cuales, como ya se enunció, generan disminución de la permeabilidad y del diámetro interno
de la tubería de producción afectando la producción de hidrocarburos. La migración de influjos de gas en
las salmueras se presenta a mayores velocidades que en los fluidos de perforación, la poca cantidad de
sólidos en suspensión, baja reología y viscosidad opone poca resistencia al proceso de migración por
diferencia de densidades.
40
La densidad de las salmueras se puede medir en la balanza de lodos, pero así como el petróleo crudo las
salmueras también son afectadas por la temperatura, una mejor lectura de densidad de las salmueras se
halla con el hidrómetro; la salmuera presenta una expansión térmica con temperaturas elevadas, pero con
bajas temperaturas se puede cristalizar hasta llegar a perder las condiciones para ser bombeado, en ambos
escenarios hay disminución de densidad de la salmuera. Salmueras como el cloruro de sodio (NaCl),
cloruro de potasio (KCl), bromuro de sodio (NaBr) son salmueras monovalentes, se consideran salmueras
simples y se clasifican de baja densidad, este tipo de salmueras se utilizan individualmente o combinadas
con densidades máximas hasta de 12,7 lb/gal (1,525 g/cm 3); si se requiere obtener salmueras de mayor
densidad se utilizan salmueras divalentes como el cloruro de calcio (CaCl 2), bromuro de zinc (ZnBr2),
bromuro de calcio (CaBr2), este tipo de salmueras también se pueden utilizar individualmente o combinadas
con densidades máximas hasta de 20,2 lb/gal (2,425 g/cm 3). La relación de una sal con la otra debe ser
controlada cuidadosamente para alcanzar las densidades requeridas, variaciones en las proporciones de
sales mezcladas, o de cantidad de sal y agua en la solución pueden variar drásticamente el punto de
cristalización; para evitar errores típicos se recomienda consultar las tablas, gráficos y estudios
suministrados por los proveedores de los productos y aditivos para la preparación de salmueras.
41
3.6. Fluidos empacadores
Los fluidos empacadores permanecen en el espacio anular entre el revestimiento (previniendo su colapso)
y la tubería de producción (previniendo el estallido); el correcto diseño de un fluido empacador hará que
sea económico, no corrosivo, estable durante el tiempo y bajo la acción de las temperaturas de fondo, de
fácil bombeo sin generar daños a los sellos de los empaques instalados en el fondo del pozo.
Los fluidos de cementación se alojan en el espacio anular entre el revestimiento y el hueco abierto para
aislar formaciones que tienen diferentes fluidos y presiones de poro, fracturas, también protege el
revestimiento de la corrosión y de cargas axiales; puede ser afectado por el gas de la formación y generar
problemas de comunicación de presión entre formaciones, presión entre revestimientos en superficie, por
lo que se debe diseñar lechadas adecuadas para prevenir la contaminación con gas.
En la medida en que sea posible, tener fluidos reacondicionados como fluido con mayor densidad previendo
un influjo o material de pérdida (LCM), permitirán resolver problemas de una forma más adecuada
42
4. DATOS PRE-REGISTRADOS
Para entender los conceptos de control de pozo se requiere realizar unos cálculos matemáticos para
obtener unos datos básicos pero claves, los cuales se requiere que estén claros y disponibles antes de
iniciar las operaciones de perforación.
En las operaciones de control de pozo se requiere realizar cálculos del volumen de fluido que hay en el
pozo, dentro de la sarta de trabajo y en el espacio anular, al igual que realizar cálculos del desplazamiento
de la tubería para aplicar las buenas prácticas de perforación durante los viajes de tubería.
Capacidades y desplazamiento
Para reportar capacidades y desplazamientos en unidades de campo en barriles por pie (bbl/pie) o litros
por metro (l/m), se requiere de un factor de conversión para llevar las pulgadas (pul) a unidades de campo;
los fabricantes de tubería utilizan las pulgadas para reportar el diámetro externo de los tubulares utilizados
en la industria petrolera, más varias características adicionales dependiendo el tipo de tubería de la que se
esté hablando, la información completa se encuentra en tablas o en el manual del fabricante.
Factor de conversión a partir del área del círculo y se toma como referencia un pie o un metro de longitud,
𝛑×𝐝𝟐
𝐀𝐜í𝐫𝐜𝐮𝐥𝐨 = 𝛑 × 𝐫 𝟐 =
𝟒
43
En el sistema inglés, para reportar el diámetro en pulgadas (pul) en barriles por pie (bbl/pie) se requiere la
constante 1029,4 bbl/pie×pul2, normalmente la constante se utiliza sin unidades en la fórmula la cual se
deduce así:
bbl 𝐈𝐃𝟐
𝐂𝐚𝐩𝐚𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 pie = 𝟏𝟎𝟐𝟗,𝟒
l
𝐂𝐚𝐩𝐚𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 m = 𝟎, 𝟓𝟎𝟔𝟕 × 𝐈𝐃𝟐
Donde,
ID es el diámetro interno en pulgadas del tubular o del pozo sin sarta de trabajo.
La capacidad anular entre un tubular y una sección del pozo, es el volumen de fluido que puede ser
contenido dentro del volumen entre el tubular y la sección del pozo, la sección del pozo puede estar
revestida o sin revestir, para calcular la capacidad anular se utiliza la siguiente Fórmula:
l
𝐂𝐚𝐩𝐚𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐚𝐧𝐮𝐥𝐚𝐫 m = 𝟎, 𝟓𝟎𝟔𝟕 (𝐈𝐃𝟐 − 𝐎𝐃𝟐 )
Donde,
ID es el diámetro interno en pulgadas del revestimiento, del pozo revestido o sin revestir.
OD es el diámetro externo en pulgadas del tubular que se encuentra dentro del pozo.
44
El desplazamiento de los tubulares depende de la forma de los mismos y de la densidad del material en
que están construidos, el acero; el acero que se utiliza para la fabricación de tubería de perforación (DP -
Drill Pipe), tubería extra pesada de perforación (HWDP - Heavy Weight Drill Pipe), collares de perforación
(lastra barrenas, “botellas de perforación”, porta mechas, DC - Drill Collar), tubería de revestimiento, tubería
de producción y accesorios de la sarta de trabajo, la densidad del acero es aproximadamente 65,4 lb/gal
(7,85 g/cm3).
Si se tienen los valores precisos del peso en libras por pie (lb/pie - #/pie) de los collares de perforación,
tubería de revestimiento y tubería de producción, el desplazamiento se puede calcular con la siguiente
Fórmula:
lb
bbl 𝐏𝐞𝐬𝐨
pie
𝐃𝐞𝐬𝐩𝐥𝐚𝐳𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 pie = lb
𝟐𝟕𝟓𝟎
bbl
lb
l 𝐏𝐞𝐬𝐨 l×pie
pie
𝐃𝐞𝐬𝐩𝐥𝐚𝐳𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 m = lb × 𝟓𝟐𝟏. 𝟔𝟏 m×bbl
𝟐𝟕𝟓𝟎
bbl
Para calcular el desplazamiento de tubulares como los collares de perforación, tubería de revestimiento y
tubería de producción, se puede realizar un cálculo volumétrico muy aproximado utilizando la siguiente
Fórmula:
l
𝐃𝐞𝐬𝐩𝐥𝐚𝐳𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 m = 𝟎, 𝟓𝟎𝟔𝟕 (𝐎𝐃𝟐 − 𝐈𝐃𝟐 )
Donde,
Las ecuaciones volumétricas para calcular el desplazamiento no aplican para el DP o el HWDP, ya que no
se tiene en cuenta el volumen de acero adicional de las conexiones (caja y pin), para este tipo de tubulares
el desplazamiento se debe tomar directamente de las tablas o se puede realizar un cálculo aproximado con
el peso ajustado suministrado por el fabricante en tablas o en las especificaciones de la tubería dividido en
la densidad del acero, como se puede ver en la siguiente fórmula:
lb
bbl 𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐚𝐣𝐮𝐬𝐭𝐚𝐝𝐨
pie
𝐃𝐞𝐬𝐩𝐥𝐚𝐳𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 pie = lb
𝟐𝟕𝟓𝟎
bbl
lb
l 𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐚𝐣𝐮𝐬𝐭𝐚𝐝𝐨 l×pie
pie
𝐃𝐞𝐬𝐩𝐥𝐚𝐳𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 m = lb × 𝟓𝟐𝟏, 𝟔𝟏 m×bbl
𝟐𝟕𝟓𝟎
bbl
Al multiplicar la capacidad del tubular, capacidad anular o desplazamiento calculado con las formulas
anteriores por la longitud o profundidad de interés se tiene el volumen de fluido en la sección.
45
El reglamento de la Oficina de Administración, Regulación y Aplicación de Energía Oceánica de los Estados
Unidos de Norteamérica (BOEMRE - Bureau of Ocean Energy Management, Regulation, and Enforcement)
conocida antes como Servicio de Administración de Minerales (MMS - Minerals Management Service)
referente a los procedimientos de perforación costa afuera, requiere que cuando se saque tubería del pozo
se debe llenar el espacio anular con fluido antes de que la presión en el fondo del pozo disminuya en 75
lb/pul² (psi), o llenar el pozo cada cinco paradas (stands, parejas, tiros, lingadas) de tubería de perforación,
la que tenga menor caída de presión hidrostática; lo anterior también aplica para las operaciones de
completamiento o reparación de pozos cuando se saca tubería de producción o tubería de trabajo. La mejor
práctica de perforación o de trabajo es llenar el pozo de forma continua, evitando errores con los cálculos
y abrir la oportunidad para que entre un influjo en el pozo.
Al sacar tubería del pozo se presenta una disminución del nivel del fluido que se encuentra en el pozo, lo
que genera una pérdida de presión hidrostática en el fondo del pozo, ésta pérdida de presión hidrostática
se puede calcular mediante las siguientes formulas cuando se saca tubería seca:
𝐕𝐨𝐥𝐮𝐦𝐞𝐧 𝐝𝐞𝐬𝐩𝐥𝐚𝐳𝐚𝐝𝐨
∆𝐡 =
𝐂𝐚𝐩𝐚𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐝𝐞𝐥 𝐫𝐞𝐯𝐞𝐬𝐭𝐢𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 − 𝐃𝐞𝐬𝐩𝐥𝐚𝐳𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐭𝐮𝐛𝐞𝐫í𝐚
𝐕𝐨𝐥𝐮𝐦𝐞𝐧 𝐝𝐞𝐬𝐩𝐥𝐚𝐳𝐚𝐝𝐨
∆𝐡 =
𝐂𝐚𝐩𝐚𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐝𝐞𝐥 𝐞𝐬𝐩𝐚𝐜𝐢𝐨 𝐚𝐧𝐮𝐥𝐚𝐫 + 𝐂𝐚𝐩𝐚𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐭𝐮𝐛𝐞𝐫í𝐚
∆𝐏𝐇 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 × 𝐅𝐃 × ∆𝐡
𝐅𝐃 × ∆𝐡
∆𝐏𝐇 =
𝟏𝟎
Donde,
Volumen desplazado equivale al volumen de acero (tubería seca) que es retirado del pozo en barriles
(bbl) o litros (l).
Desplazamiento de la tubería en bbl/pie o l/m.
Longitud de la tubería en pies (pie) o metros (m).
∆h es la caída de nivel del fluido en el pozo en pies (pie) o metros (m).
Capacidad del revestimiento en bbl/pie o l/m.
Capacidad del espacio anular en bbl/pie o l/m.
Capacidad de la tubería en bbl/pie o l/m.
∆PH es la pérdida de presión hidrostática en lb/pul2 (psi) o kg/cm 2.
FD es la densidad del fluido en lb/gal (ppg) o g/cm 3.
46
Ejemplo:
bbl
𝐕𝐨𝐥𝐮𝐦𝐞𝐧 𝐝𝐞𝐬𝐩𝐥𝐚𝐳𝐚𝐝𝐨 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟕𝟖 × 𝟗𝟎′ × 𝟓 Lodo de 11,6 ppg (1,39 g/cm3)
pie
= 𝟑, 𝟓𝟏 bbl
𝟑, 𝟓𝟏 bbl
∆𝐡 = = 𝟓𝟏, 𝟔𝟐′
bbl bbl
𝟎, 𝟎𝟕𝟓𝟖 − 𝟎, 𝟎𝟎𝟕𝟖
pie pie
lb
∆𝐏𝐇 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 × 𝟏𝟏, 𝟔 × 𝟓𝟏, 𝟔𝟐′ = 𝟑𝟏, 𝟏𝟒 psi
gal
l
𝐕𝐨𝐥𝐮𝐦𝐞𝐧 𝐝𝐞𝐬𝐩𝐥𝐚𝐳𝐚𝐝𝐨 = 𝟒, 𝟎𝟕 × 𝟐𝟕, 𝟒𝟐 m × 𝟓 = 𝟓𝟓𝟖 l
m
g
𝟓𝟓𝟖 l 𝟏,𝟑𝟗 × 𝟏𝟓,𝟕𝟑 m kg
cm3
∆𝐡 = l l = 𝟏𝟓, 𝟕𝟑 m ∆𝐏𝐇 = 𝟏𝟎
= 𝟐, 𝟏𝟗 cm2
𝟑𝟗,𝟓𝟒 − 𝟒,𝟎𝟕
m m
47
Factor de conversión a partir del área del círculo, se toma como referencia tres cilindros y una eficiencia
del 100%,
𝟑𝛑 × 𝐃𝟐 × 𝐋 × 𝐞𝐟𝐟
𝐃𝐞𝐬𝐩𝐥𝐚𝐳𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 𝐁𝐨𝐦𝐛𝐚 𝐓𝐫𝐢𝐩𝐥𝐞𝐱 =
𝟒
Donde,
Desplazamiento de la bomba triplex en barriles por estroque (bbl/stk) o litros por estroque (l/stk).
D es el diámetro de las camisas o cilindros de la bomba triplex en pulgadas (pul).
L es el recorrido de cada pistón de la bomba triplex en pulgadas por estroque (pul/stk).
eff es la eficiencia de la bomba de porcentaje (%).
Se cuenta con una bomba triplex con camisas de 5”, un recorrido de 12” y opera al 95% de su capacidad,
¿Cuál es la capacidad de la bomba por cada estroque (embolada)?
bbl
𝐃𝐞𝐬𝐩𝐥𝐚𝐳𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟐𝟒𝟑 × (𝟓 pul)𝟐 × 𝟏𝟐 pul × 𝟗𝟓% = 𝟎, 𝟎𝟔𝟗𝟑
stk
l
𝐃𝐞𝐬𝐩𝐥𝐚𝐳𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟖𝟔𝟏𝟏(𝟓 pul)𝟐 × 𝟏𝟐 pul × 𝟗𝟓% = 𝟏𝟏, 𝟎
stk
La presión a tasa (rata, gasto) lenta (reducida) de circulación, presión reducida de la bomba, también
conocida en inglés con el acrónimo SCRP (Slow Circulating Rate Pressure) entre otros nombres, es la
medida de todas las pérdidas por fricción del sistema de circulación cuando se circula el fluido en el pozo
a una velocidad de la bomba muy lenta para realizar el control del pozo.
Intencionalmente se selecciona una velocidad de circulación muy lenta (reducida) pero uniforme, para
minimizar las pérdidas por fricción y los efectos de estas pérdidas en la formación del fondo del pozo, el
objetivo de todos los métodos de control de pozo es mantener constante la presión del fondo del pozo,
ligeramente más alta que la presión de la formación; en otras palabras se requiere aumentar la presión del
fondo del pozo a un mínimo suficiente para superar las pérdidas por fricción de retorno en el espacio anular,
lo cual se logra circulando el fluido del pozo a la menor velocidad posible, la cual va a corresponder a la
presión a tasa lenta de circulación (SCRP).
48
Cabe mencionar que cuando se circula el fluido dentro del pozo a una presión a tasa lenta de circulación,
las pérdidas de presión por fricción en el espacio anular son mínimas, ya que el volumen de fluido en el
espacio anular es elevado; al tener grandes volúmenes de lodo de perforación en el espacio anular, gran
cantidad de lodo fluye a superficie sin tocar en ningún momento las paredes del pozo o las paredes de la
tubería de revestimiento, lo que lleva a concluir que las pérdidas por fricción en el espacio anular son muy
bajas por las mínimas pérdidas por fricción que se generan al circular a baja tasa de las bombas. La presión
a tasa lenta de circulación registrada en superficie, en el manómetro que se utilizará para realizar el control
del pozo (consola del choque remoto) puede ser una aproximación de las pérdidas por fricción generadas
únicamente en la sarta de trabajo, solo si los volúmenes en la sarta de trabajo son pequeños comparados
con los volúmenes en el espacio anular.
En las operaciones de control de pozo, generalmente se requiere aumentar la densidad del fluido de
perforación, adicionando barita al lodo de perforación, inicialmente se realiza una cubicación de los tanques
multiplicando el largo por el alto por el ancho de cada tanque; para calcular el número de sacos de barita
para aumentar la densidad del lodo a la necesaria para controlar el pozo en todo el sistema de lodos, se
utiliza la siguiente Fórmula:
En el sistema inglés se utilizan sacos de barita de 100 lb, la densidad de la barita depende de su pureza,
en promedio se utiliza una densidad de 35 ppg.
Sx 𝟏𝟒𝟕𝟎(𝐅𝐃𝟐 − 𝐅𝐃𝟏 ) lb
= ÷ 𝟏𝟎𝟎
bbl 𝟑𝟓 − 𝐅𝐃𝟐 Sx
49
Donde,
Sx/bbl son los sacos de barita de 100 lb necesarios para incrementar la densidad del lodo a la de control.
1470 es la densidad de la barita en lb/bbl.
100 es el peso de un saco de barita en lb.
35 es la densidad de la barita en lb/gal (ppg).
FD1 es la densidad inicial del lodo en lb/gal (ppg).
FD2 es la densidad final del lodo en lb/gal (ppg).
En el sistema métrico se utilizan sacos de barita de 50 kg, la densidad de la barita depende de su pureza,
en promedio se utiliza una densidad de 4,2 g/cm 3.
Sx 𝟒𝟐𝟎𝟎(𝐅𝐃𝟐 − 𝐅𝐃𝟏 ) kg
= ÷ 𝟓𝟎
m3 𝟒,𝟐 − 𝐅𝐃𝟐 Sx
Donde,
Sx/m3 son los sacos de barita de 50 kg necesarios para incrementar la densidad del lodo a la de control.
4200 es la densidad de la barita en kg/m 3.
50 es el peso de un saco de barita en kg.
4,2 es la densidad de la barita en g/cm 3.
FD1 es la densidad inicial del lodo en g/cm 3.
FD2 es la densidad final del lodo en g/cm 3.
Ejemplo:
Se requiere incrementar en 0,5 lb/gal (0,06 g/cm 3) la densidad del lodo de perforación en el sistema de
lodos en un pozo; en superficie se tienen 450 bbl (556545,5 l - 55,66 m3), en el pozo se tienen 650 bbl
(103342 l - 103,342 m3), la densidad homogénea del lodo en tanques y en el pozo es de 12,1 lb/gal (1,450
g/cm3), ¿Cuántos sacos de barita se requieren para incrementar la densidad del lodo?
lb
Sx 𝟏𝟒𝟕𝟎 bbl (𝟏𝟐, 𝟔 ppg − 𝟏𝟐, 𝟏 ppg ) lb Sx
= ÷ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟎, 𝟑𝟐𝟖𝟏
bbl 𝟑𝟓 ppg − 𝟏𝟐, 𝟔ppg Sx bbl
Sx
Sx = 𝟎, 𝟑𝟐𝟖𝟏 × (𝟑𝟓𝟎 bbl + 𝟔𝟓𝟎 bbl) = 𝟑𝟐𝟖, 𝟏 Sx ≅ 𝟑𝟐𝟗 Sx
bbl
kg g g
Sx 𝟒𝟐𝟎𝟎 m3 (𝟏, 𝟓𝟏 cm3 − 𝟏, 𝟒𝟓 cm3 ) kg Sx
3
= g g ÷ 𝟓𝟎 = 𝟏, 𝟖𝟕𝟑𝟔 3
m 𝟒, 𝟐 − 𝟏, 𝟓𝟏 3 Sx m
cm3 cm
Sx
Sx = 𝟏, 𝟖𝟕𝟑𝟔 × (𝟓𝟓, 𝟔𝟔 m3 + 𝟏𝟎𝟑, 𝟑𝟒𝟐 m3 ) = 𝟐𝟗𝟕, 𝟗𝟏 Sx ≅ 𝟐𝟗𝟖 Sx
m3
50
La adición de barita al lodo de perforación para aumentar su densidad contempla un aumento del volumen
del fluido en el sistema activo del lodo, de acuerdo a la siguiente fórmula:
En el sistema inglés:
𝐒𝐱
𝐕gan = x 100
𝟏𝟒𝟕𝟎
Donde,
VGan es la ganancia por la adición de barita para incrementar la densidad del lodo a la de control, en bbl.
Sx son los sacos de barita de 100 lb adicionados al sistema activo de lodo.
1470 es la densidad de la barita en lb/bbl.
100 es el peso de un saco de barita en lb.
En el sistema métrico:
𝐒𝐱
𝐕gan = x 50
𝟒𝟐𝟎𝟎
Donde,
VGan es la ganancia por la adición de barita para incrementar la densidad del lodo a la de control, en m 3.
Sx son los sacos de barita de 50 kg adicionados al sistema activo de lodo.
4200 es la densidad de la barita en kg/m 3.
50 es el peso de un saco de barita en kg.
Ejemplo:
De acuerdo a los cálculos realizados en el ejemplo anterior, ¿Cuánto fue el aumento en volumen en el
sistema activo de lodo?
𝟑𝟐𝟗 Sx
𝐕gan = 𝐱 𝟏𝟎𝟎 = 𝟐𝟐, 𝟑𝟖 bbl
lb
𝟏𝟒𝟕𝟎
bbl
𝟐𝟗𝟖 Sx
𝐕gan = x 50 = 𝟑, 𝟓𝟓 m3
kg
𝟒𝟐𝟎𝟎 3
m
51
4.5. Adición de agua fresca para disminuir la densidad del fluido
En ocasiones se requiere disminuir la densidad de los fluidos de perforación, como el caso de tener
pérdidas severas de circulación por exceso de densidad del fluido de trabajo, en el caso de los fluidos base
agua se realiza dilución con agua fresca, con la siguiente Fórmula se calculan los barriles (m 3) de agua
fresca requeridos por cada barril (m 3) de fluido con la densidad original, para no aumentar el volumen total
de fluido se debe descartar el mismo volumen de fluido antes de realizar la dilución.
(𝐂𝐅𝐃−𝐃𝐅𝐃)
𝐕agua = (𝐂𝐅𝐃−𝐖𝐃)
× 𝐕total
Donde,
Con la siguiente fórmula se calculan los barriles (m 3) de agua fresca requeridos por cada barril (m 3) de
fluido con la densidad original, aumentando el volumen total del fluido sin realizar descarte de fluido.
(𝐂𝐅𝐃−𝐃𝐅𝐃)
𝐕agua = (𝐃𝐅𝐃−𝐖𝐃)
× 𝐕total
Donde,
52
5. INFLUJOS
Un influjo es la entrada no deseada de fluidos de la formación al pozo, esto sucede cuando la presión
hidrostática del fluido de perforación, completamiento o reacondicionamiento del pozo es menor que la
presión de la formación, la permeabilidad de la formación afecta de una forma directa la cantidad de fluidos
de la formación que potencialmente pueden entrar al pozo; el influjo también es conocido, dependiendo el
país de la operación, como: influx, kick, patada, burbuja, amago, brote, arremetida, surgencia, aporte,
fluencia, etc. Un influjo no detectado, detectado tardíamente o manejado inadecuadamente puede conllevar
a un reventón también conocido como descontrol total del pozo o blowout.
Cuando se habla de control de pozo (Well Control), se habla sobre el control de los influjos o de los
reventones, el control del pozo es importante, pero es más importante prevenir que los influjos se
presenten; algunos influjos son inevitables, como cuando se perfora en zonas totalmente desconocidas,
sin embargo es crucial trabajar con el objetivo de minimizar los eventos de control de pozo. Para cumplir
con el objetivo de minimizar la ocurrencia de un influjo, es muy importante entender las causas de los
influjos, estar atentos a detectar situaciones que pueden generar un influjo; en el caso que el influjo ya esté
en el pozo debe ser detectado oportunamente y cerrar el pozo para tener el menor volumen de fluidos de
la formación dentro del pozo.
El gas es el tipo de influjo que tiene un comportamiento más complejo debido a que por su compresibilidad,
su volumen se va a ver afectado por fenómenos como la presión y temperatura. Diversos estudios para
describir su comportamiento de han realizado a lo largo de la historia como la ley de Boyle–Mariotte, la ley
de charles hasta la ley de los gases ideales enunciada por primera vez por Émile Clapeyron y más recientes
como la ley de los gases reales
El gas también es altamente soluble en fluidos base aceite o sintéticos, y se debe tener medidas especiales
para detectar influjos y controlarlos.
El agua es casi incompresible, por lo que no sufre de expansión significativa a medida que la presión se
reduzca haciendo que las tasas de bombeo y retorno se sostengan a medida que se circula el influjo. A
medida que se circulan se espera ver que la lectura de presión del revestimiento se vaya reduciendo a
medida que el agua sea desplazada por el fluido de control.
Tienen un bajo nivel de compresibilidad con respecto a los influjos de tipo gaseoso y se comportan como
influjos de gas de bajo volumen.
El sulfuro de hidrógeno, también conocido como ácido sulfhídrico de fórmula H 2S; es un gas más pesado
que el aire, es inflamable, incoloro, altamente tóxico, odorífero, soluble en el agua; en concentraciones
bajas, menores a 150 ppm tiene olor a materia orgánica en descomposición o a huevo podrido, en
concentraciones mayores genera pérdida del olfato, conjuntivitis, irritación de la garganta y vías
53
respiratorias, somnolencia; en bajas concentraciones (20 - 50 ppm) en el aire causa un malestar agudo que
conlleva a la asfixia y a la muerte por sobreexposición, en altas concentraciones causa la muerte en menos
de dos minutos.
Aparte de ser un gas letal, es muy corrosivo para los metales, el H 2S puede causar la rápida falla de la
sarta de trabajo o del revestimiento, si se presenta una falla de éstas tuberías a una profundidad somera,
con la presencia de un influjo con H2S causaría situaciones peligrosas y difíciles de manejar en superficie;
otro efecto nocivo del H2S es que degrada las propiedades del fluido de perforación ya que se genera una
reacción química, con fluidos de viscosidad alta puede conllevar a pérdidas de circulación y mayores
pérdidas de presión hidrostática con el pozo cerrado, por su alta solubilidad en el agua comparado con
otros gases puede causar complicaciones cuando sale de la solución al llegar a la superficie, aparte de
quedar acumulado en la parte baja del taladro por ser más pesado que el aire, va a generar una drástica
caída del nivel en el espacio anular con una alta probabilidad de que el pozo se descargue rápidamente.
El H2S es un gas letal, inflamable, corroe el acero, degrada las propiedades del fluido de perforación,
soluble en el agua, los problemas que causa la presencia del H 2S son variados y críticos, por lo tanto se
requiere tipos de fluido de trabajo, tuberías, equipamiento, conjunto de preventores de reventones,
procedimientos y planes de contingencia especiales para el apropiado manejo de este gas.
El identificar las señales de advertencia de que un influjo ha entrado al pozo favorece directamente el éxito
de las operaciones de control de pozo, entre mayor sea el volumen de influjo en el pozo, mayor será la
dificultad del control. La presión hidrostática que ejerce la columna del lodo de perforación es la barrera de
defensa contra las presiones de formación, en otras palabras es el control primario del pozo; el tener una
presión hidrostática insuficiente en el fondo del pozo, generará un influjo, por lo tanto se debe conocer que
las causas que pueden generar un influjo son:
Una de las condiciones para que se presente un influjo en el pozo es que la presión hidrostática del fluido
utilizado en el pozo sea menor que la presión de la formación que se está perforando, esto se presenta
cuando se perforan formaciones con presiones normales o anormales; se cree que la mayoría de los influjos
se presentan cuando se perforan formaciones con presiones anormales, pero la gran mayoría de influjos
se presenta cuando se perforan formaciones con presiones normales, algunos influjos se convierten en
reventones.
54
estado, personal con bastante experiencia atento a la prevención de posibles influjos, toda una logística
preparada para identificar y proyectar presiones de formación, gradientes de fractura, características de
formaciones perforadas y por perforar; parámetros de perforación, indicadores como la tasa de penetración,
gas de conexión o de fondo; información de LWD, MWD, PWD; variación del exponente “d” corregido; etc.
Después de perforar y de perfilar el pozo se puede identificar mejor las formaciones anormalmente
presurizadas mediante el análisis de los registros eléctricos, registros de resistividad, temperatura, sónico,
medición directa de la presión, etc., los cuales con software especiales son analizados y permiten
caracterizar mejor las formaciones perforadas.
Dentro de las causas de las presiones anormales de formación a continuación se relacionan algunas:
Durante la perforación se pueden identificar señales que se está perforando una formación anormalmente
presurizada, estas señales deben ser identificadas por equipo de trabajo de perforación y reportadas a la
supervisión del pozo ya que algunas señales se pueden confundir con otro suceso, dentro de estas señales
podemos enumerar: variación en el tamaño, forma y cantidad de cortes de perforación; cambios en la tasa
de penetración (ROP); cambios en las tendencias del torque, del arrastre, de la temperatura del lodo a la
salida de la línea de flujo, de la densidad de las arcillas, del porcentaje de cloruros; gas de formación o
aumento del gas de conexión; entre otros.
Las presiones anormales superficiales también se conocen como riesgos someros, son pequeñas
formaciones con agua con un sello en el tope o lentes gas que tiene presiones altas a profundidades
someras, las cuales impiden la instalación de un conjunto de preventores de reventones para contenerlas,
por la baja integridad de las formaciones superficiales para soportar elevadas presiones si se cierra el pozo;
al encontrarse con este tipo de formaciones superficiales con altas presiones se debe programar el uso de
un desviador de flujo (diverter) para aliviar las altas presiones de manera controlada.
También se puede tener presiones anormales en formaciones superficiales o someras por flujo artesiano,
este tipo de presiones ocurre con la carga de las formaciones con fluidos como agua lluvia, estos influjos
se presentan cerca de formaciones montañosas.
Debido a fuerzas tectónicas las formaciones se pueden fracturar y ser levantadas en un movimiento brusco
donde intervienen grandes fuerzas, excesiva fricción y altas temperaturas, aunque la presión de la
formación no sea alta, la profundidad a la cual se encuentra ahora es más somera lo que hace que su
presión de poro a esta profundidad sea anormal si los fluidos no han migrado. En ocasiones se perforan
fallas intencionalmente en busca de depósitos de hidrocarburos, en la perforación direccional se perforan
fallas, en éstos casos es frecuente tener influjos o pérdidas de circulación que conllevan a un influjo; el
equipo de trabajo de perforación deben estar alerta para estas situaciones las cuales generan situaciones
de control de pozo.
55
Presión anormal en domos salinos
Los domos salinos o diapiros salinos, son estructuras geológicas de masas de evaporitas (sales, anhidrita
y yeso) en el que se fuerza este material dúctil, deformable y móvil a través de rocas sedimentarias,
atravesándolas y deformándolas en un lento proceso medible en millones de años. La forma del diapiro
depende del ambiente tectónico, en zonas con bajo estrés tectónico los diapiros tienen estructuras en forma
de hongo. El ascenso del diapiro deforma las capas intruídas elevándolas a su alrededor, formando una
estructura anticlinal, se forma una especie de cono en el que el diapiro o domo ocupa el eje central, con la
presencia de capas impermeables los hidrocarburos (predominando gas) se acumulan por debajo de estas
capas en las formaciones porosas y permeables generando presiones anormales.
El gran espesor de formaciones arcillosas con permeabilidad casi nula, obstaculizan la comunicación de
los fluidos en las formaciones inferiores con la superficie, por efecto de la sobrecarga de las formaciones
encima de los grandes espesores de arcilla se ejerce una fuerza que hace que las arcillas estén
geopresurizadas de forma anormal, así mismo las rocas permeables que están debajo de estas arcillas.
Los volúmenes de gas que se encuentran en trampas geológicas ubicadas en un espacio poroso y
permeable, asociados también a presencia de petróleo y agua; es una fuente generadora de presiones
anormales, generada por la diferencia de densidad de los fluidos que se encuentran en el yacimiento.
El anticlinal es una deformación de los pliegues formado por las rocas depositadas inicialmente en forma
horizontal, por esfuerzos tangenciales o intrusiones de pareas más profundas se realiza la deformación
que lleva estratos a unas profundidades más superficiales conservando la presión de formación original,
generando presiones anormales durante la perforación.
Una de las causas más comunes de los influjos es la insuficiente densidad del fluido que se encuentra en
el pozo para controlar la presión de la formación, el fluido que se encuentra en el pozo debe generar, por
lo menos, una presión hidrostática equivalente a la presión de poro de la formación a la profundidad que
está trabajando.
La presión hidrostática que ejerce el fluido en el fondo del pozo se ve disminuida si el nivel baja, si se
presenta una pérdida de circulación el nivel del fluido en el pozo baja y como consecuencia se presenta un
influjo, generalmente la formación que recibe la pérdida del fluido no es la misma formación que aporta los
fluidos al pozo; la formación que aporta el influjo va a tener una presión alta, mientras que una formación
débil de baja presión recibe el fluido del pozo, si no hay fluido de trabajo en los tanques, se debe llenar el
pozo con el fluido base del lodo, agua en el caso de lodos base aceite o diésel en el caso de lodos base
aceite. Algunas de las causas para tener pérdidas de circulación son: densidad excesiva del fluido de
trabajo, perforación dentro de formaciones anormalmente presurizadas o agotadas, presiones de cierre por
encima de la MAASP, presiones excesivas de surgencia (pistoneo), obstrucción del espacio anular.
56
5.2.4. Insuficiente llenado del pozo durante los viajes
A medida que se saca la sarta de trabajo del pozo, la presión hidrostática en el fondo del pozo decrece, ya
que el volumen de acero que se retira del pozo disminuye el nivel del fluido, un influjo puede ocurrir cuando
la presión hidrostática decrece a tal punto que la presión de la formación es mayor a la presión hidrostática
generada por la columna disminuida del fluido en el pozo; la presión hidrostática en el fondo del pozo se
mantiene si se llena el pozo a medida que se saca la sarta de trabajo, con un volumen de lodo equivalente
al volumen de acero que se retira. Es de suma importancia que equipo de trabajo comprenda que el nivel
del fluido en el pozo desciende a medida que se sacan tubos del pozo, calcular el volumen de acero que
se saca del agujero y compensarlo con un volumen de lodo equivalente, un equipo de gran ayuda para
éstos cálculos es el tanque de viaje en donde se puede realizar una comparación periódica del volumen
adicionado al pozo a medida que se saca tubería del mismo, el registro de éstos volúmenes de llenado son
fundamentales para prevenir influjos (hoja de viaje), si los volúmenes no concuerdan se debe parar y
verificar si el pozo está fluyendo o está tomando fluido de trabajo; cuando se realizan viajes de tubería
hacia adentro, es decir metiendo tubería, también se deben llevar éstos cálculos comparativos para
identificar probables influjos por exceder las presiones de fractura de las formaciones.
La causa más común de los influjos es el inadecuado llenado del pozo mientras se saca tubería, el no llenar
el pozo combinado con los efectos de suabeo que se genera al sacar la tubería y la falta de presión de
circulación al no estar conectada la bomba de circulación hace que la presión hidrostática ejercida por la
columna de fluido de trabajo en el fondo del pozo se vea disminuida, hasta rangos en donde un influjo se
puede presentar; por lo tanto si se quiere prevenir un influjo durante los viajes de tubería, es obligatorio
llevar un registro del volumen de acero extraído del pozo versus el volumen de fluido de trabajo agregado
al pozo, el mejor sensor para realizar este procedimiento es el ojo humano. Si el pozo no recibe o toma el
volumen de fluido calculado es una señal de que los fluidos de la formación están entrando al pozo, por lo
tanto se requiere realizar una verificación de flujo (chequeo de flujo) para descartar otra posible causa de
esta situación anormal, como una obstrucción en el espacio anular.
Durante los viajes es muy común realizar una maniobra para sacar tubería seca, esta maniobra consiste
en bombear una píldora (bache) pesada con el objetivo de utilizar el concepto de vasos comunicantes o
tubo en “U” y dejar un espacio vacío en la sarta de trabajo, generalmente de 180’ (55 m) a 270’ (82 m);
para realizar los cálculos del volumen o peso de la píldora y realizar la maniobra correctamente se utiliza
la siguiente Fórmula:
Con el monitoreo de los volúmenes en superficie, también se puede identificar una pérdida de fluidos
durante los viajes, que si no se atiende la situación puede conllevar también a un influjo; durante los viajes
metiendo tubería también se debe monitorear el desplazamiento del fluido versus el volumen de acero que
está entrando al pozo, cualquier presión de surgencia excesiva generada por la sarta de trabajo puede
generar una fractura en la formación la cual puede desencadenar la presencia de un influjo en el pozo
luego de una pérdida del fluido de trabajo. Como ya se ha mencionado, la herramienta para llevar el control
de éstos volúmenes es el tanque de viaje, y el registro escrito de este seguimiento o monitoreo se conoce
57
como hoja de viaje, en algunas compañías operadoras es imperativo anexar la hoja de viaje original en el
reporte diario de operaciones una vez se termina un viaje metiendo o sacando tubería. Dentro de las buenas
prácticas que se deben tener mientras se realizan los viajes de tubería está el mantener el pozo siempre
lleno, llenar el pozo constantemente mientras se saca la sarta del pozo, verificar máximo cada cinco
paradas de tubería de perforación (DP) o de producción (tubing) extraídas del pozo si el volumen de llenado
versus el volumen de acero extraído son equivalentes (manteniendo un llenado constante), verificar
máximo cada tres paradas de tubería extra-pesada de perforación (HWDP) extraídas del pozo si el volumen
de llenado versus el volumen de acero extraído son equivalentes (manteniendo un llenado constante),
verificar cada paradas de collares de perforación (DC) extraída del pozo si el volumen de llenado versus el
volumen de acero extraído son equivalentes (manteniendo un llenado constante), el pozo se debe llenar a
través de la línea de llenado no por la línea de matar, la línea de llenado instalada en el niple campana no
debe estar ubicada frente al inicio de la línea de flujo ya que en el momento de un llenado el lodo puede
irse hacia la línea de flujo sin llenar efectivamente el pozo.
Antes de realizar un viaje de tubería se debe realizar una circulación para garantizar que el espacio anular
está libre de cortes, realizar una verificación de flujo, utilizar el tanque y la hoja de viaje, mantener el pozo
siempre lleno, evitar presiones excesivas de suabeo o surgencia, entre otras medidas.
HOJA DE VIAJE
POZO: VIAJE
FECHA DENSIDAD DEL PERDIDAS DE FLUIDO
FLUIDO
PROFUNDIDAD TAMAÑO DP DESPLAZAMIENTO DEL DP
TIEMPO TAMAÑO DC DESPLAZAMIENTO DEL DC
# VOLUMEN COMENTARIOS
Paradas TEORICO ULTIMO VIAJE VIAJE ACTUAL
Si se genera una presión de suabeo excesiva al sacar la tubería se puede generar un influjo, si el influjo es
de gas y se encuentra una herramienta de gran diámetro o el espacio anular esta embotado, el gas puede
generar una fuerza hacia arriba la cual impide que el fluido descienda normalmente y la tubería puede
empezar a salir llena, en estos casos se debe cerrar el pozo adecuadamente volver a fondo y realizar una
circulación hasta retirar el influjo. Si el pozo empieza a fluir después que se ha sacado toda la sarta de
trabajo del pozo, es la consecuencia de presiones de suabeo en algún momento del viaje hacia afuera, en
este momento el cerrar el preventor de ariete ciego el cual evita caída de objetos al pozo y evita que el
influjo siga entrando al asegurarse que el choque este cerrado; otra acción es introducir rápidamente una
parada de tubería de trabajo instalando la válvula de seguridad para cerrar el pozo adecuadamente, esta
maniobra lleva más tiempo que la anterior, personal con suficiente experiencia puede llevarla a cabo para
facilitar futuras operaciones de control de pozo.
Se debe tener especial cuidado en identificar el cambio del nivel en los tanques de fluido de trabajo y no
confundir incrementos o caídas de nivel, consecuencia de operaciones normales y programadas como
aumento de nivel por adición de un volumen de fluido nuevo al sistema activo; disminución del nivel de los
tanques por descarte de fluido de trabajo contaminado o viejo, o disminución del nivel por falla en el sistema
de control de sólidos, pérdidas parciales o totales de circulación.
58
Durante las operaciones de corrida de revestimiento, los influjos que se presentan en éstos casos tienen
las mismas características de los influjos que se presentan durante los viajes de tubería, en las operaciones
de corrida de revestimiento se concentran los esfuerzos y cuidados en el correcto torque, manipulación,
etc. de las juntas de revestimiento, pero el seguimiento en el tanque de viaje al desplazamiento del lodo
por bajar las juntas de revestimiento se convierte en una operación secundaria o no se le da importancia,
tampoco se le da la importancia a la posibilidad de cerrar el pozo mientras se corre revestimiento en el
pozo y no se tienen los respectivos sustitutos (cross over - XO) para conectarse con la válvula de seguridad
a la junta de revestimiento que se esté corriendo. Durante las operaciones para bajar tubería de cementaci
se detectan los influjos cuando el lodo desplazado por el revestimiento no se detiene y sigue fluyendo, si
se detecta un influjo, el pozo debe ser cerrado correctamente con el preventor de ariete para el
revestimiento o con el preventor anular, se debe tener en cuenta que para circular el influjo se necesita
instalar la válvula de seguridad con el sustituto para la conexión del revestimiento.
Cuando se saca tubería del pozo, se puede realizar tan rápido que la presión hidrostática efectiva en el
fondo del pozo se puede ver reducida a tal rango que puede estar por debajo de la presión de formación y
se presentan influjos, este efecto se maximiza si la broca o los estabilizadores están embotados con arcillas
generando una zona de baja presión debajo del BHA, geometría del pozo, reología del fluido de trabajo.
Cuando se mete tubería al pozo, se puede realizar tan rápido que la presión hidrostática efectiva en el
fondo del pozo puede verse incrementada a tal punto de sobrepasar las presiones de fractura de las
formaciones y como consecuencia perder fluido de control y generar un influjo de los fluidos de la formación.
Se puede presentar presencia de un influjo luego de realizar una cementación si no se realiza un correcto
procedimiento, el gas puede generar canalizaciones en el cemento por donde podría llegar hasta superficie
entre dos revestimientos sentados y cementados, si se realiza una cementación en un liner, esta
canalización puede generar influjos en el tope del liner que entran directamente al pozo; los fluidos de
cementación deben prever la presencia de gas para garantizar que no sean afectados por el gas y generar
futuros problemas, los tiempos de fragüe son muy importantes cumplirlos garantizando el aislamiento
hidráulico de la formación con el cemento y una óptima adhesión a las paredes externas del revestimiento.
Generalmente se realizan pruebas del revestimiento luego de una cementación, para garantizar la
integridad del mismo, cuando se cementa un liner se realizan pruebas secas y húmedas para verificar la
integridad del tope del liner y de la cementación.
A parte de las causas que ya se han enunciado, se pueden presentar otros factores secundarios en la
localización los cuales también pueden generar la presencia de influjos en el pozo por una baja presión
hidrostática para controlar la presión de la formación, como fallas en equipos de bombeo durante las
operaciones de cementación, inadecuado control mientras se corre tubería de revestimiento,
procedimientos inadecuados de control mientras se realizan operaciones con cable de acero (wire line),
procedimientos de control inadecuados cuando se retira o se instala el conjunto de preventores de
reventones o el árbol de producción, colisión con un pozo vecino y perforación del mismo, procedimientos
de control inadecuados mientras se realiza las pruebas de pozo, falla en el sistema de llenado del pozo
con fluido a medida que se saca tubería del mismo.
59
5.3.2. Sartas con elementos que no se pueden cortar
Dentro del programa de trabajo se deben tener en cuenta escenarios donde elementos de la sarta que no
se pueden cortar como el ensamble de fondo de pozo (BHA), collares de perforación, herramientas de
prueba, bombas de fondo y otros equipos, pasan a través del conjunto de preventores.
Antes de realizar el movimiento de estos elementos se recomienda realziar un chequeo de flujo para
asegurar el estado del pozo. Una vez se realice el viaje se deben tener en cuenta los siguientes casos:
Si las condiciones del influjo lo permiten, se recomienda sacar la sarta y cerrar el pozo con el ariete
ciego o ciego de corte.
Si la opción anterior no es posible, seria una opción conectar un tubular que pueda ser cortado y
correr la sarta hacia debajo de forma que el pozo se pueda cerrar con alguno de los preventores.
Otra opción consiste en conectar una valvula de seguridad en la sarta y cerrar el pozo alrededor
del tubular que sea más adecuado para el cierre.
En escenarios donde se empaqueta la tubería, al intentar sacar la tubería se puede suaverar el pozo e
inducir un influjo. En algunos casoss se requiere trabajar una pega diferencial de tubería, reduciendo la
fuerza de la pega, al realizar este procedimiento se puede generar un influjo si la densidad disminuye
demasiado.
Cuando el sistema se encuentra en sobre balance no debería presentarse un influjo, sin embargo el gas
liberado de los recortes de perforación se mezclará con el fluido de trabajo y tenderá a expandirse a medida
que se acerque a la superficie afectando la densidad del fluido de trabajo y la presión hidrostática que
ejerce la columna del espacio anular. La relación de gas en el fluido de trabajo se debe monitorear para
poder tomar medidas adecuadas y evitar que una reducción en la densidad del fluido genere un influjo.
El algunos casos, cuando el fluido contaminado con gas llega a la superficie, ce cierran los preventores y
se dirige el flujo a través de la línea del choque para evitar que el gas al expandirse bruscamente desaloje
lodo por el niple de la campana. Si el gas comienza a desalojar lodo con frecuencia la cabeza hidrostática
se reducirá debido a la perdida de volumen de fluido de trabajo.
En operaciones donde se requiere circular, el volumen desplazado de tubería, equipos y/o herramientas,
debe ser reemplazado de forma adecuada para que el pozo permanezca lleno y no se afecte la presión
hidrostática.
Si no se puede llenar el pozo de forma adecuada, cualquier operación, particularmente del viaje se debe
suspender y se deben tomar medidas adecuadas dependiendo del comportamiento del pozo, las cuales en
la mayoría de casos van a requerir regresar a fondo y circular el pozo.
La periodicidad del llenado del pozo durante los viajes de tubulares debe permitir monitorear el
comportamiento de niveles de forma adecuada y asi prevenir un influjo. Actualmente se recomienda el
llenado continuo del pozo en la medida que sea razonablemente posible, teniendo presente no omitir el
monitoreo del pozo, por lo que será necesario un sistema de medición de volumen aislado, como un tanque
de viaje.
60
5.3.6. Operaciones de servicio a pozo.
El gas presente en la zona se mezclará con el fluido de trabajo aumentando el riesgo de reducir la densidad
del fluido. Tasas elevadas de perforación aceleraran el proceso en zonas con gas somero o camas de
carbón (coal beds) al reducir la densidad del fluido y a causa de la expulsión de fluido de control en la
superficie cuando el gas se libera de las secciones contaminadas.
Normalmente esta prueba se conduce al posicionar un empaque por encima de la formación que se va a
probar bajo presión permitiendo que la formación fluya. Durante la prueba, el espacio por debajo del
empaque y una porción de la tubería se llenan con fluido de la formación.
Al finalizar la prueba el fluido que quedo por encima de la válvula de la tubería debe ser eliminado
adecuadamente con métodos como la circulación en reversa, con el objetivo de recuperar el control
primario del pozo. El procedimiento requiere precauciones para evitar el suaveo al sacar la tubería de
prueba debido al tamaño de los empaques.
Desde un pozo existente se pueden perforar otros pozos direccionales, lo que aumenta el riesgo de afectar
la sarta de producción presente y los fluidos del pozo de producción pueden entrar al pozo perforado o se
pueden tener pérdidas hacia el pozo completado, en cualquiera de los dos casos se puede presentar un
influjo.
Después de haber realizado un viaje o una conexión, realizar una circulación fondos arriba se puede
presentar una repentina perdida de densidad en el fluido de trabajo a causa del gas que podría ingresar al
pozo ante la reducción en la presión de fondo al apagar las bombas o al suavear el pozo durante el viaje.
Si la tendencia indica que el contenido de gas en el fluido va aumentando, es una señal de advertencia de
zonas con una presión de formación mayor que pueden llevar a un influjo.
Un influjo puede presentarse en cualquier momento y realizando cualquier operación en el pozo, en pozos
de diámetro reducido las herramientas corridas con cable pueden generar un pistoneo al entrar o un suabeo
al ser sacadas, pequeños influjos pueden generar grandes problemas en superficie; el problema que se
presenta durante la corrida de registros eléctricos es que se permite que un influjo progrese, se descubren
cuando los influjos ya están avanzados o se decide cerrar el pozo cuando el influjo ya ha adquirido gran
potencia. El ahorro de tiempo y de costos son factores que hacen que se tomen decisiones arriesgadas
donde las barreras para el control del pozo no son instaladas, siempre que se corran registros eléctricos o
se realicen maniobras con cable (wire line) se debe utilizar un lubricador, el lubricador debe ser probado
antes de correr las herramientas de registro a la máxima presión anticipada en superficie, el lubricador
puede ir instalado sobre el preventor anular o asegurado dentro de un preventor de ariete, en producción
se instala sobre la válvula de suabeo o corona; el lubricador debe tener una longitud adecuada para trabajar
61
en la altura libre de la torre y para que en su interior entre la totalidad de las herramientas de registro que
se corren dentro del pozo, si se presenta un influjo el lubricador permitirá que la herramienta quede dentro
de su cuerpo sin necesidad de cortar el cable para cerrar el pozo; en caso de requerir cortarse el cable se
puede realizar con el preventor de ariete cortador si está disponible, de cualquier forma en el piso de trabajo
se debe contar con un cortador hidráulico accionado por una bomba manual hidráulica, nunca se deben
utilizar válvulas de seguridad o maestras para realizar el corte ya que no están diseñadas para este trabajo.
Luego de realizar la prueba de fuga (LOT) se tiene la máxima densidad equivalente que se puede tener en
el pozo sin generar pérdidas en la formación que se encuentra debajo del último revestimiento instalado y
cementado, se debe evitar que la densidad equivalente de circulación (ECD), las presiones de surgencia
al bajar con la sarta al pozo o que la densidad del lodo en reposo sobrepase esta densidad equivalente;
una gran pérdida de lodo se presentará cuando se sobrepase este límite de densidad equivalente de la
prueba de fuga, lo que trae como consecuencia un influjo. Si se tienen formaciones susceptibles a
hincharse como lutitas de baja o nula permeabilidad, tenderán a fracturarse y aceptar fluido del pozo con
la ECD, pero cuando se apagan las bombas esta pérdida de fluido se suspende y las lutitas tienden a
cerrase nuevamente devolviendo el fluido que aceptaron; el perforador y el personal del taladro deben estar
seguros que solamente el volumen perdido de fluido de trabajo es el que está retornando del pozo y no
volúmenes adicionales que indicarían la entrada de un influjo al pozo, en caso de no estar seguro si es un
influjo o es el efecto “ballooning” de las lutitas el procedimiento recomendado es cerrar adecuadamente el
pozo y circular el pozo fondos arriba evaluando los retornos del fluido, la perforación del pozo continuará
de acuerdo al conocimiento del comportamiento del efecto “balloning” teniendo presente el verificar los
volúmenes de retorno mientras se reviste la zona problema.
Una de las precauciones que se deben tener cuando se cierra un pozo es no sobrepasar la máxima presión
admisible en superficie por el espacio anular (MAASP), el influjo que genera mayor pérdida de presión
hidrostática en el fondo del pozo son los influjos de gas, como consecuencia también se van a tener altas
presiones en el espacio anular en superficie; un pequeño influjo de gas se expande a medida que se circula
hacia la superficie, por lo que la columna de fluido de trabajo va disminuyendo, los influjos de líquidos
debido a su baja compresibilidad y expansión no presentan las características de los influjos de gas. Para
no sobrepasar la MAASP se debe calcular el máximo volumen de un influjo de gas que se puede circular
fuera del pozo sin causar pérdidas excesivas de fluido de perforación en la formación que está debajo del
último revestimiento instalado y cementado, basado en una presión de formación.
Se asume una presión de cierre en la tubería que equivale al desbalance que puede existir entre
la densidad del fluido de perforación y la densidad equivalente de la formación a la TVD planeada
de terminación de la sección.
Calcular la MAASP con los datos del LOT en la formación del último revestimiento instalado y
cementado.
Calcular la longitud de gas por debajo del zapato para que la presión de cierre en el revestimiento
(SICP) sea igual a la MAASP.
Calcular el volumen en el espacio anular por debajo del zapato equivalente a la longitud de gas
calculada en el paso anterior (VGZ - Volumen de gas debajo del zapato).
Calcular el volumen de gas equivalente del VGZ en el momento del cierre en el espacio anular a
las condiciones del fondo del pozo (VGC - Volumen de gas en el cierre).
Reportar la tolerancia al influjo como el máximo volumen permitido de gas en el momento del
cierre del pozo (VGC).
62
Ejemplo:
Calcule la tolerancia al influjo del pozo, asumiendo una intensidad del influjo de gas de 0,5 lb/gal (0,06
g/cm3) en la SIDPP y un gradiente de presión de gas de 1ppg (0,0231 kg/cm²/metro). En un pozo que se
encuentra a una profundidad de 15000 pies TVD (4572 m) y con una densidad de fluido de 14.7 ppg (1,76
gr/cm³). El zapato se encuentra a una profundidad de 6100 pies TVD (1859,3 m) y la capacidad anular
entre hueco abierto y tubería 0,0505 bbl/pie (26,35 l/m). La presión de cierre en el revestimiento equivale a
la presión de cierre en la sarta de trabajo más la pérdida de presión hidrostática generada por el influjo, de
acuerdo a la siguiente Fórmula en lb/pul2 o kg/cm2.
bbl
𝐕𝐆𝐙 = 𝟔𝟓𝟑′ × 𝟎, 𝟎𝟓𝟎𝟓 = 𝟑𝟐, 𝟗𝟕 bbl Revestimiento a
pie 6100 pies TVD
(1859,3 m)
𝟑𝟐, 𝟗𝟕 bbl × 𝟓𝟒𝟖𝟕 𝐩𝐬𝐢
𝐕𝐆𝐂 = = 𝟏𝟓, 𝟐𝟔 bbl
𝟏𝟏𝟖𝟓𝟔 𝐩𝐬𝐢
Capacidad anular
La tolerancia al influjo será de 15,26 bbl de gas, si se deja entrar un entre hueco
abierto y tubería
volumen mayor de gas, al circularlo se tendrá problemas de pérdidas 0,0505 bbl/pie
de fluido de perforación y posible fractura a nivel del zapato. (26,35 l/m)
En sistema métrico:
Gradiente del gas
g g 0,1 psi/pie (0,0231
𝟏𝟖𝟓𝟗, 𝟑 𝐦 × (𝟐, 𝟒𝟏 3 − 𝟏, 𝟕𝟔 3 ) kg
𝐌𝐀𝐀𝐒𝐏 = cm cm = 𝟏𝟐𝟎 2 kg/cm²/metro)
𝟏𝟎 cm
g
kg 𝟎,𝟎𝟔 ×𝟒𝟓𝟕𝟐 m kg
cm3
∆𝐏𝐇 = 𝟏𝟐𝟎 −( ) = 𝟗𝟐, 𝟓𝟕 Profundidad total
cm2 𝟏𝟎 cm2
de 15000 pies
TVD (4572 m)
kg
𝟗𝟐, 𝟓𝟕 2 × 𝟏𝟎
𝐡𝐠𝐚𝐬 = cm
g g = 𝟔𝟎𝟓, 𝟒𝟑 𝒎
𝟏, 𝟕𝟔 − 𝟎, 𝟐𝟑𝟏
cm3 cm3
kg
l 𝟏𝟓,𝟗 m3 × 𝟑𝟐𝟕,𝟐
cm2
𝐕𝐆𝐙 = 𝟔𝟎𝟓, 𝟒𝟑 m × 𝟐𝟔, 𝟑𝟓 = 𝟏𝟓𝟗𝟓𝟑 l = 𝟏𝟓, 𝟗 m3 𝐕𝐆𝐂 = kg = 𝟔, 𝟓 m3
m 𝟖𝟎𝟒,𝟕
cm2
La tolerancia al influjo será de 6,5 m3 de gas, si se deja entrar un volumen mayor de gas, al circularlo se
tendrá problemas de pérdidas de fluido de perforación y posible fractura a nivel del zapato.
63
5.3.14. Influjos generados intencionalmente
La técnica para generar el menor daño de formación mientras se perfora un pozo es la perforación bajo
balance (under balance), en donde se perfora el pozo con una presión hidrostática del fluido de perforación
menor a la presión de la formación, es decir que el pozo va a estar fluyendo a medida que se está
perforando, para esto se requiere de una cabeza rotatoria en superficie la cual va a ejercer una
contrapresión manteniendo el sello y ejerciendo cierto control sobre la presión de fondo a medida que los
cortes de perforación acompañados de los fluidos de la formación son recibidos en superficie.
Durante las operaciones de perforación de un pozo se realizan operaciones para conocer el potencial de
las formaciones ya perforadas, para realizar estas pruebas se requiere estimular el pozo para que los
fluidos de la formación entren al pozo para poder caracterizarlos, también para conocer las presiones de la
formación, permeabilidad etc.; el estimular el pozo quiere decir que se generan las condiciones para que
se presente un influjo o la entrada de los fluidos de la formación al pozo. La prueba DST (Drill Stem Test)
es un procedimiento que se realiza durante la perforación de un pozo a través de la tubería de perforación,
donde se aísla y se prueba la presión, permeabilidad y capacidad de producción de una formación, esta
prueba recopila información de los fluidos de la formación y del comportamiento de la presión en la tubería
de perforación, con las cuales se puede caracterizar el yacimiento y su comerciabilidad.
Otros influjos se inducen intencionalmente cuando se tiene una pega diferencial de tubería, al reducir la
densidad del fluido de trabajo, se reduce la presión en el fondo del pozo por debajo de la presión de la
formación y la presión diferencial que está atrapando la tubería desaparece, así mismo como se reduce la
presión en el fondo del pozo y se libera la tubería, también se permite que los fluidos de la formación
ingresen al pozo.
Una vez se termina de perforar el pozo y está totalmente revestido, se reemplaza el fluido de perforación
por una salmuera, se cañonea a profundidades donde basados en registros eléctricos se tiene posibles
horizontes productores, si la formación tiene suficiente presión se va a generar una entrada de fluidos de
la misma y una posible producción por flujo natural, si no es suficiente la presión del yacimiento para
producir en superficie por sí misma, se realizan procedimientos donde se busca generar influjos como tal,
es decir se suabea el pozo intencionalmente o se implemente sistemas de levantamiento artificial para
generar la producción del pozo.
Tambien conocida como prueba de influjo o prueba diferencial negativa. Consiste en una prueba donde la
presión hidrostática se reduce de tal manera que la dirección de la presión diferencial se de de la formación
al pozo. En su procedimiento, se circula un fluido de menor densidad con el objetivo de identificar si se
presenta una diferencial de presión a causa de que exista algún punto de fuga. Esta prueba se implementa
para verificar si existe comunicación entre la formación a través del revestimiento, un lapso de tubería d
eproduccion, un tapon de cemento o tapon puente.
Se deben tomar precauciones y verificar que el conjunto de preventores y el sistema de control de pozos
en general se encuentre completamente operacional, en caso de que si exista dicha comunicación y se
induzca un influjo durante la prueba,
64
6. BARRERAS
El plan de pozo debe considerar en que fases y operaciones existe el potencial de que haya una patada y
se tenga un influjo, para operaciones de perforación, servicio a pozo, instalación de tapones y abandono.
Dentro del se debe contar con una serie de barreras que permitan contener el flujo y ofrecer medios para
controlar el pozo.
Se recomienda que al menos se cuente con dos barreras independientes, que pueden incluir, pero no se
limitan a:
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7. INFLUJOS A PROFUNDIDADES SOMERAS
Flujos de gas y agua a profundidades someras son problemáticos en cualquier escenario. El cierre del pozo
ante un influjo de esta naturaleza a profundidades con bajos gradientes de fracturas, seguramente
conducirán fracturar el pozo y perdidas del fluido de trabajo hacia la formación. Adicionalmente este tipo
de influjos a pocas profundidades, generan problemas relacionados con la estabilidad del equipo de
perforación.
Algunas precauciones que se pueden tener para manejar de una manera más eficiente las presiones
anormales superficiales es perforar un hueco piloto de bajo diámetro, controlar los parámetros de
perforación disminuyendo la ROP, periódicamente circular el pozo a altas tasas, evitar presiones excesivas
de suabeo o de surgencia durante los viajes; una señal certera de que un influjo de gas superficial ha
entrado al pozo es la disminución de la presión de circulación, el gas en el espacio anular baja la densidad
equivalente del lodo y para la bomba de circulación es mucho más fácil circular el espacio anular.
Debido a estas variables, en lugar de cerrar el pozo, se plantea la alternativa de desviar y circular el influjo
a través de una línea de venteo o flujo a un área segura que no ponga en riesgo al personal, equipo y
localización.
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Escenarios donde se recomienda el uso de desviadores
• Escenarios donde exista la posibilidad de tener influjos de gas o agua a profundidades someras
antes de haber sentado el primer revestimiento.
• Al perforar en zonas debajo del primer revestimiento donde la presión anticipada de fractura no
permite el cierre del pozo o el aumento en la densidad del fluido de trabajo y existe elevado riesgo
de generar fracturas canalizando el influjo por fuera del primer revestimiento.
• En localizaciones donde en personal no puede evacuar el equipo de forma segura ante un evento
de pérdida total del control del pozo.
En la mayoría de los casos será necesario bombear a tasas más altas a las que se tenía antes del influjo,
esto con el objetivo de controlar la presión de fondo de pozo y aprovechar la presión por fricción en el
espacio anular para reducir la relación de fluido gas. Al realizar incrementos graduales en la densidad del
influjo detendrá eventualmente el flujo de fluidos de la formación.
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8. SEÑALES DE ADVERTENCIA DE UN INFLUJO
Un influjo puede ocurrir en cualquier momento en que la presión hidrostática de la columna de fluido no
sea suficiente para contrarrestar la presión de poro en el fondo del pozo, equipo de trabajo debe tener la
capacidad de identificar cualquier indicativo anormal que indique que un influjo ha entrado al pozo, entre
más rápido se detecte un influjo y se cierre el pozo, más fácil será mantener el pozo bajo control, así se
evita que un problema menor se convierta una catástrofe de grandes proporciones.
La mayoría de las señales de advertencia o indicadores de que un influjo ha entrado al pozo están
relacionadas con las alteraciones o cambios en el sistema del fluido de perforación o de trabajo, ya que las
condiciones del fondo del pozo infieren directamente en las características del fluido de trabajo, es
responsabilidad de cada integrante del equipo de perforación o de trabajo identificar y reportar cualquier
cambio en las condiciones normales de trabajo en su área de labores.
Si se identifica una señal o indicio de que en el pozo hay un influjo, se deben iniciar los procedimientos de
control del pozo, no se debe buscar otras explicaciones hasta que se compruebe que el pozo no está
fluyendo; en algunas áreas de perforación en diferentes países, algunos indicadores de que un influjo ha
entrado en el pozo son relativamente normales, sin embargo se debe asumir que el pozo está fluyendo
hasta que no se compruebe lo contrario.
Según el API RP 59, Las señales de advertencia se pueden clasificar en tres grupos principales como:
68
8.1.3. Cambios químicos y otras respuestas de tipo técnico en el pozo.
La bomba de circulación desplaza una cantidad de fluido hacia el pozo por cada minuto (gpm - galones por
minuto), esta cantidad de fluido entrando se mantiene constante, por lo que el fluido de retorno o tasa de
retorno de flujo debe ser equivalente al volumen que entra; si las condiciones de flujo de la bomba se
mantienen constantes y se identifica un aumento de la tasa de retorno del flujo, se puede entender que un
influjo ha entrado al pozo, se debe corroborar esta deducción realizando una verificación de flujo o chequeo
de flujo (check flow) ya que se puede confundir con otras circunstancias, como una obstrucción en el sensor
de flujo por grandes cortes del pozo saliendo por la línea de flujo. Se debe contar con una alarma sonora y
visual que indique aumento o disminución de la tasa de retorno de flujo.
La cantidad de fluido que entra al pozo debe ser la misma cantidad de lodo que sale del pozo, al entrar
fluidos de la formación al pozo desplaza un volumen del fluido de trabajo el cual se puede evidenciar en
los tanques de lodo, si el influjo es de gas el efecto se ve más fácilmente en lodos base agua que en lodos
base aceite por la solubilidad del gas en el aceite. El aumento de volumen en los tanques advertirá equipo
de trabajo que un influjo ha entrado al pozo, por lo que los tanques de lodo deben estar aforados,
demarcados y con sensores que den la alerta de que los niveles de los tanques han aumentado; el sistema
totalizador de los tanques (PVT - Pit Volumen Totalizer) debe estar calibrado adecuadamente y
monitoreado por personal idóneo para la tarea, este personal debe ser informado de las transferencias de
fluido entre tanques o de algún tratamiento que se realice con el objeto de no confundir los cambios de
volumen con la entrada de un influjo al pozo; un aumento de volumen de los tanques generado por un
influjo puede ser asumido como una transferencia o un tratamiento del lodo, lo que se haga con el fluido
de trabajo en superficie debe ser informado a todo el personal involucrado para descartar confusiones
respecto al origen del aumento o disminución del nivel de los tanques del sistema activo del lodo. Se debe
contar con una alarma sonora y visual que indique aumento o disminución de los niveles de los tanques de
lodo.
Un influjo ocurre cuando la formación tiene una porosidad y permeabilidad suficientes para almacenar
fluidos y permitir su paso hacia el pozo, cuando la presión hidrostática de la columna de fluido es menor
que la presión de la formación; si la roca tiene una porosidad mayor que la formación anterior se generará
un aumento de la tasa de penetración (drilling break), ya que una mayor parte de la roca está ocupada por
fluidos y una menor parte es la matriz de la roca. Un cambio de la tasa de penetración (ROP - Rate Of
Penetration) indica un cambio de formación, no siempre que se tiene un cambio de formación quiere decir
que se tendrá un influjo, pero si es conveniente prevenir algún evento de control de pozo realizando una
verificación de flujo (chequeo de flujo). El aumento en la tasa de penetración puede indicar la entrada a una
formación anormalmente presurizada, puede ser consecuencia de cambios en el peso sobre la broca,
cambios en las revoluciones (RPM) o por un cambio en la tasa de circulación de las bombas.
69
8.2.4. Rastros de petróleo o aumento del gas durante las circulaciones
En el momento que se identifican trazas de petróleo o un incremento anormal de gas, se puede pensar que
la presión hidrostática de la columna de fluido no es suficiente para controlar la presión de la formación,
por lo que la formación está aportando petróleo y gas; un fluido de trabajo gasificado no genera siempre
un influjo, pero si el porcentaje de gas es muy alto puede disminuir la presión hidrostática a tal punto que
se presenta un influjo, a medida que el gas se expande durante la circulación, la presión hidrostática en
fondo disminuye. Las trazas de petróleo y el aumento de gas es una señal de que los fluidos de la formación
están entrando al pozo, si la presencia de gas es muy alta es recomendable circular el pozo a través del
choque y del separador líquido-gas (lodo-gas).
Los influjos generalmente tienen una densidad más baja que el fluido de trabajo, esto hace que la densidad
de la columna de fluido en el espacio anular disminuya, como consecuencia para la bomba de circulación
será más fácil desplazar una columna más liviana disminuyendo la presión de circulación por el efecto del
tubo en “U”, al disminuir el esfuerzo de la bomba aumentará la velocidad de la misma. Este efecto también
sucede cuando se bombea una píldora pesada para sacar tubería seca o cuando hay una sección lavada
en el hueco abierto; si el efecto de disminución de la bomba de circulación y aumento de la velocidad es
identificado en superficie, para no caer en especulaciones, se debe realizar una verificación de flujo
(chequeo de flujo) para descartar la presencia de un influjo.
Cuando las bombas de circulación no están funcionando y una vez el fluido de trabajo se ha estabilizado
por el principio de vasos comunicantes (tubo en “U”) al nivel de la línea de flujo, durante este proceso el
flujo tenderá a disminuir, posterior a esto no debe existir flujo proveniente del pozo; si el flujo de retorno
tiende a aumentar cada vez con mayor velocidad, es un indicativo claro de que hay un influjo en el pozo.
El efecto de flotación de la sarta al estar sumergida en el fluido de trabajo hace que la sarta pese menos
que al estar en el aire (boyanza), a mayor densidad mayor efecto de flotación y viceversa, los influjos hacen
que la columna del espacio anular sea menos densa de lo normal disminuyendo el efecto de flotación y
aumentando el peso de la sarta de trabajo.
Los fluidos de la formación que entran al pozo como un influjo, generalmente tienen una densidad menor
a la del fluido de trabajo, a medida que se circula el fluido de trabajo se va combinando con los fluidos de
la formación disminuyendo la densidad de la columna, esto se puede identificar en la descarga de la línea
de flujo, cuando el influjo es gas también se identifica en superficie por medio de sensores de gas instalados
a la salida del espacio anular cuando el gas expandido sale del fluido. Durante la perforación de
formaciones gasíferas es normal tener un corte de gas o presencia de gas en los cortes perforados, pero
se debe tener especial atención si esta presencia de gas tiene una tendencia a aumentar hasta valores
donde la presión hidrostática de la columna del fluido de trabajo puede disminuir a un rango donde la
presión en fondo es menor que la presión de la formación generando un influjo en el pozo.
El aumento del contenido de cloruros en las pruebas que se realizan al fluido de perforación es un posible
indicio que un influjo ha entrado al pozo, lo cual debe verificarse realizando un seguimiento de la tendencia
de este aumento durante varias pruebas similares al fluido.
70
9. DETECCIÓN DE INFLUJOS
Aunque en el capitulo anterior se mencionaron diversas señales de advertencia, el personal debe tambien
verificarlas de forma adecuada y oportuna para implementar los procediminentos mas efectivos segun la
situacion. A continuacion se mencionan algunas practicas enfocadas a verificar la presencia de un influjo y
los roles y responsabilidades del personal.
Este fenómeno se puede presentar por varias causas, incluyendo un influjo por un sub balance con
respecto a la formación. Expansión térmica del fluido, o “balloning” por una formación sobre balanceada
(apertura y cierre de una fractura). Este fenómeno se debe medir de forma sistemática para poder detectar
cambios en las tendencias y permitir tomar medidas adecuadas de acción.
Si se mantiene la tasa de bombeo constante, el flujo por el espacio anular se debería comportar de forma
similar. Un influjo se verá reflejado en un aumento en el flujo de retorno debido al volumen adicional de
influjo y/o la expansión del mismo, afectando en casos particulares la tasa de bombeo dependiendo de las
características de esta.
El personal que compone l equipo de trabajo depende de muchos factores, como el tamaño del taladro,
tipo de operación a realizar, contratos, etc.; cada persona debe conocer su cargo, obligaciones y
responsabilidades concernientes a la prevención, identificación y manejo de eventos de control de pozo.
Operaciones como corrida de revestimiento, de registros eléctricos, cementación, instalación de cabezales,
etc., se deben sumar a los planes de contingencia acerca del control del pozo; para que todos los planes
de prevención, identificación y manejo de influjos sea exitoso se debe tener una comunicación adecuada y
permanente donde se tenga una retroalimentación de la información y asegurar vías de comunicación
efectivas. A continuación se enumeran algunas responsabilidades de cada integrante del equipo de trabajo
las cuales se recomienda sean tenidas en cuenta cuando se realicen los planes de contingencia para
eventos de control de pozo, las normas o políticas para asignar roles y responsabilidades son asignadas
por la compañía operadora o por la compañía contratista que suministra el taladro.
71
Encuellador (Enganchador, Engrampador, Chango, Derrickman)
Dirigirse hacia los tanques de lodo verificando los niveles de los tanques.
Estar alerta a las instrucciones del Ingeniero de lodos.
Asegurar el correcto funcionamiento de las bombas de circulación.
Supervisar al personal encargado de agregar y mezclar los productos químicos para el fluido de
trabajo.
Reportarse a su lugar asignado previamente por el perforador (piso de trabajo, múltiple del
choque, bombas de circulación, etc.)
Seguir las indicaciones del perforador.
Mecánico (Mechanic)
Asiste al mecánico para asegurar el funcionamiento de los equipos necesarios durante el control
del pozo.
Permanece en el área para asistir al mecánico en caso de detener todos los equipos.
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Ingeniero de Operaciones Marítimas
Permanecer en el piso de trabajo para la revisión e inspección de la consola de control del equipo
submarino.
Monitorear problemas con el funcionamiento de los equipos submarinos y garantizar su
funcionamiento.
Permanecer alerta a las instrucciones del Jefe de Equipo.
Informar al perforador, Jefe de Equipo y Jefe de Pozo sobre los aumentos de presión de
formación.
Monitorear, registrar e informar sobre los cambios en el sistema activo del fluido de trabajo
durante las operaciones de control de pozo.
Mantener los sensores de nivel de los tanques, gas, H2S en óptimas condiciones de
funcionamiento.
73
10. SIMULACROS
El objetivo de los simulacros es fortalecer la capacidad del equipo de trabajo para reaccionar de forma
adecuada ante eventos no planeados y situaciones de emergencia. La familiarización con las señales de
advertencia, permiten desarrollar una mejor capacidad de respuesta a través del uso adecuado de los
equipos disponibles e interpretación de parámetros. Los simulacros deberían estar documentados, y
durante su ejecución se deben identificar oportunidades de mejora. La implementación de las mismas y el
seguimiento a sus resultados.
10.1. Tanques
Durante una operación rutinaria, y en la medida que no ponga en riesgo la operación, se recomienda que
una presiona con autorizada levante el flotador lo suficiente para activar la alarma de los tanques. Se espera
que la reacción del equipo de trabajo sea posicionar la sarta, el tubular o elemento en una posición segura
donde sea efectivo cerrar los preventores y tomar el tiempo de reacción el cual debería ser inferior a un
minuto
10.2. Viaje
Se recomienda que se realicen cuando la broca o punta se encuentre por encima del revestimiento. Se
debe tener una válvula de seguridad en posición abierta, con todos los accesorios para poderla conectar a
los diferentes tipos de conexión y lista para instalar. Se recomienda seguir los siguientes pasos:
10.3. Stripping
Se recomienda que se haga al menos un simulacro por pozo y por equipo de trabajo. Se recomienda que
se realice en fases de operación como luego de haber sentado el revestimiento y antes de realizar el “drill
out” del cemento. Teniendo la tubería en pozo, los preventores cerrados y el pozo cerrado bajo una presión
establecida, se realiza el forzamiento de una longitud establecida de tubería. Se deben asignar roles y
responsabilidades donde se evidencie la capacidad del equipo de trabajo de revisar variables como la
regulación de presión hidráulica que reciben los preventores, cuidado de los empaques. Aumento de
presión en el sistema al forzar la tubería, mecanismos para aliviar presión, etc.
10.4. Choque
Se recomienda que este simulacro se lleve a cabo antes de perforar el revestimiento de superficie, y en
cada sección subsecuente. Luego de haber alcanzado el valor de presión acordada para el simulacro, con
el pozo cerrado bajo presión, se arranca la bomba a una tasa segura y se manipula el choque procurando
mantener la lectura de presión del revestimiento estable. Este simulacro permite verificar como reacciona
físicamente el choque, y también puede ser utilizado para referenciar el tiempo de demora hidráulica para
que el manómetro de la tubería reaccione a la apertura o cierre del mismo.
74
10.5. Preventores
Este simulacro incluye el simulacro de tanques e incluye el cierre del pozo. El cierre debe realizarse en
menos de dos minutos. Se recomienda que este simulacro se realice semanalmente.
10.6. En fondo
Se debe conducir solo con el objetivo de que el perforador lo reconozca, espaciando adecuadamente el
tubular y apagando las bombas, para evitar una posible pega de tubería. Se recomienda seguir los
siguientes pasos:
• Dar la señal.
• Detener la perforación o cualquier operación.
• Espaciar y posicionar el tubular o elemento en un punto donde se puedan cerrar los preventores.
• Detener la bomba (si aplica)
• Realizar un chequeo de flujo
Antes de que los collares o el ensamble de fondo de pozo (BHA) llegue a la superficie, se deben tener los
crossovers o sustitutos listos para instalarlos en la junta. Posterior mente se instala, torquea y cierra una
válvula de seguridad. Si se llega a presentar flujo, normalmente será rápido debido a que si se trata de un
influjo de naturaleza gaseosa, la expansión será más rápida. Si se agarra una junta con el elevador, va a
permitir en muchos escenarios instalar la válvula de seguridad más fácilmente. Si se llegara a presentar un
influjo, se debe analizar si es más conveniente terminar de sacar el ensamble de fondo de pozo (BHA) y
cerrar con los preventores de ariete ciego. Para el simulacro se recomienda seguir los siguientes pasos:
Este simulacro es bastante sencillo y solo requiere dar la señal de alarma y cerrar los preventores de ariete
ciegos, verificando que no haya ningún riesgo para la operación y que los niveles de autorización hayan
sido establecidos y aprobados para la operación de este equipo.
75
11. PROCEDIMIENTOS DE CIERRE DE POZO
Estos procedimientos dan por hecho que la planeación pre- influjo recopilo toda la información necesaria y
se tienen zonas identificadas donde se podría presentar una patada.
Si se tienen sospechas se recomienda que inmediatamente se detenga la operación que se está realizando,
espaciar adecuadamente el tubular o elementos que puedan impedir que los componentes de control de
pozos puedan cerrar de forma adecuada, y en caso de que haya circulación, apagar las bombas y realizar
un chequeo de flujo.
Una vez se tiene una señal o indicio que un influjo ha entrado en el pozo, o si se tiene dudas acerca de
tener o no un influjo, se debe iniciar los procedimientos de cierre, generalmente el factor humano es el
causante que influjos detectados a tiempo se conviertan en un reventón; las situaciones de influjos se
consideran situaciones de emergencia donde el personal debe reaccionar de forma segura, organizada y
efectiva para realizar un control de pozo adecuado, este procedimiento inicia desde el cierre del pozo ante
cualquier señal de advertencia o indicio de que se tiene un influjo en el pozo, un influjo por pequeño que
se “considere” es un reventón en potencia.
Los simulacros de descontrol de pozo deben ser realizados con cada equipo de trabajo en diferentes
escenarios de la operación, trabajando con un desviador, con cabeza rotatoria con un conjunto BOP,
perforando, realizando un viaje de tubería; todos los simulacros deben realizarse como si fuese un evento
real; este tipo de ejercicios pueden ser anunciados o realizarse sin previo aviso, pero siempre considerando
no generar riesgos a la operación en curso o al personal, un simulacro de control de pozo no significa la
evacuación del equipo.
Generalmente cuando se identifica una señal de advertencia o indicio de que un influjo ha entrado en el
pozo, el perforador decide realizar una verificación de flujo o chequeo de flujo, el perforador es el
responsable directo de cerrar el pozo; las verificaciones de flujo también se realizan, por políticas de las
compañías operadoras, antes de iniciar a sacar la sarta de trabajo, al llegar al zapato de la última sarta de
revestimiento instalada y cementada, antes de extraer los collares de perforación, a solicitud del
representante de la compañía operadora (Jefe de Pozo), a solicitud del personal que realiza el control del
lodo o de cualquier trabajador que detecte un indicio de la presencia de un influjo en el pozo. Las
características del yacimiento como la permeabilidad, el tipo de fluido en los poros de la formación, la
profundidad perforada entre otros son factores importantes que definen la periodicidad de la verificación de
flujo en el pozo; el chequeo de flujo se debe realizar observando directamente el pozo o por medio de
sensores de flujo y sensores de niveles en tanques, el tiempo de la verificación se extenderá hasta que se
esté seguro que no hay un influjo en el pozo, si por el contrario el chequeo de flujo confirma la presencia
de un influjo, se debe cerrar el pozo inmediatamente; si se está realizando un viaje sacando tubería y se
tiene un aumento de nivel en los tanques y se realiza un chequeo de flujo sin que se identifique aporte, la
acción más segura es volver al fondo y circular fondos arriba.
Para cerrar el pozo se debe garantizar que la conexión (tool joint) de la tubería de perforación o producción
no quede ubicada dentro del conjunto de preventores de reventones, los preventores de ariete de tubería
están diseñados para cerrar sobre el cuerpo del tubo, para lograr esto se debe tener en cuenta las
distancias de la mesa de trabajo y las alturas del conjunto de BOP, una práctica recomendada es dejar la
conexión tres pies (aproximadamente un metro) por encima de la mesa de trabajo antes de cerrar el BOP,
a este procedimiento se le denomina posicionar la sarta para el cierre del pozo. Una vez el pozo está
cerrado se pueden realizar movimientos lentos de la tubería como rotación o reciprocación de acuerdo a
las facilidades del conjunto de BOP minimizando la probabilidad de una pega de tubería, con el preventor
anular se puede realizar estos movimientos con mayor facilidad.
76
11.1.1. Cierre del pozo durante la perforación
A continuación se describen los procedimientos de cierre durante las operaciones de perforación con la
sarta en el fondo del pozo de acuerdo al API RP 59:
• Detener la rotación.
• Levantar del fondo con el TDS o kelly, posicionar la
sarta de trabajo para el cierre del pozo. B
• Parar las bombas de circulación.
• Observar si el pozo está fluyendo (chequeo de flujo).
• Abrir la válvula hidráulica (HCR) de la línea del C
choque (A).
• Cerrar el preventor de reventones designado (B).
• Cerrar el choque remoto (C).
• Verificar que el flujo se haya detenido.
A
• Registrar la hora del cierre; iniciar un registro minuto
a minuto de la presión de cierre de la sarta de
trabajo (SIDPP), la presión de cierre del espacio
anular (SICP) y el volumen ganado en los tanques,
identificar la estabilización de las presiones de cierre
en el registro.
• Notificar al representante de la compañía
operadora.
77
11.1.2. Cierre del pozo durante los viajes de tubería
A continuación se describen los procedimientos de cierre durante las operaciones de viajes de tubería
(sacando o metiendo tubería) de acuerdo al API RP 59:
• Detener el viaje.
• Sentar la sarta sobre las cuñas con un posicionamiento A
adecuado para el cierre del pozo.
• Instalar la válvula de seguridad correctamente
(torquear). (A)
• Cerrar la válvula de seguridad con la llave.(A)
• Observar si el pozo está fluyendo (chequeo de flujo). C
• Abrir la válvula hidráulica (HCR) (B) de la línea del D
choque.
• Cerrar el preventor de reventones designado (C).
• Cerrar el choque remoto. (D)
• Verificar que el flujo se haya detenido e Instalar la Inside
BOP (De ser necesario). B
• Registrar la hora del cierre; iniciar un registro minuto a
minuto de la presión de cierre de la sarta de trabajo
(SIDPP), la presión de cierre del espacio anular (SICP)
y el volumen ganado en los tanques, identificar la
estabilización de las presiones de cierre en el registro.
• Notificar al representante de la compañía operadora.
78
Como se explicó con anterioridad, es recomendable realizar un chequeo de flujo antes de iniciar a sacar
los collares de perforación de pozo; sin embargo un influjo se puede presentar una vez se ha iniciado a
sacar el BHA del pozo, adicionalmente si no se cuenta con una válvula antiretorno (float valve) y el BHA
está compuesto de collares de perforación con espirales, la situación se hace difícil para el cierre del pozo;
los collares de perforación y partes del BHA que no se desarmen, se deben ubicar en la torre de tal manera
que no dificulten el acceso a la tubería de perforación, si es necesario utilizarla o forzarla a través de los
preventores si se presenta un influjo.
Los collares de perforación tienen una conexión diferente a la conexión de la tubería de perforación, por lo
que la válvula de seguridad debe tener instalado un sustituto (cross over) para que exista la transición de
la conexión de la válvula de seguridad a la conexión de los collares de perforación, el sustituto debe
instalarse en la válvula de seguridad una vez se inicia a sacar el BHA y tener la válvula disponible en la
mesa de trabajo para ser utilizada, el espacio anular se cerrará con el preventor anular. En estas situaciones
se debe tener un plan de acción claramente establecido y conocido por los integrantes del equipo de trabajo
para el cierre del pozo, donde se deben discutir temas como el sacar el BHA remanente del pozo y luego
cerrar el pozo, instalar una parada de tubería de perforación con un sustituto a los collares de perforación
y cerrar el pozo sobre la tubería de perforación, dejar caer el BHA remanente al pozo y luego cerrar el pozo;
una vez se tenga el mejor procedimiento se debe socializar con todos los integrantes del equipo de trabajo
para que no se presenten dudas en el evento de un influjo durante la manipulación del BHA fuera del pozo.
Cuando se habla de cerrar el pozo, se asegura primero la sarta de trabajo ya que sería el camino más
rápido por donde los fluidos de la formación llegarían a la superficie, como ya se explicó con anterioridad;
pero cuando se está corriendo revestimiento el camino más corto para que los fluidos de la formación
lleguen a superficie es el espacio anular, por lo tanto el espacio anular se debe cerrar primero, para realizar
esta operación se debe instalar y probar un ensamblaje del diámetro del revestimiento en el preventor de
ariete superior el antes de iniciar a bajar la sarta de revestimiento.
Se debe contar con un sustituto (cross over) de la conexión del revestimiento a la conexión de la tubería
de perforación o de la válvula de seguridad, luego de cerrar el espacio anular se debe instalar este
adaptador o sustituto para terminar de cerrar el pozo por los dos extremos del tubo en “U” y prevenir algún
flujo en caso de que el equipo de flotación del revestimiento falle.
Si se utiliza el preventor anular para cerrar el espacio anular sobre el revestimiento se debe ajustar la
presión de cierre de acuerdo a la presión de colapso del revestimiento, las pruebas de cierre con el
preventor anular y el ajuste de la presión de cierre se deben realizar antes de iniciar a bajar el revestimiento,
iniciando con una presión de cierre del preventor anular de 0 lb/pul 2 (0 kg/cm2) hasta llegar a la presión
adecuada de sello sobre el revestimiento con incrementos de 100 psi (7,0 kg/cm 2).
Si se tiene una cabeza rotatoria instalada encima del conjunto de preventores de reventones, en
operaciones de perforación bajo balance, se utiliza esta cabeza rotatoria para perforar y circular con
presencia de gas mientras se realiza una separación del gas y del fluido de perforación, enviando el gas a
quema y el líquido luego de retirarle todo el gas, vuelve a los tanques de succión del sistema activo del
lodo, si se tiene un influjo de gas el cierre del pozo se realiza con el conjunto de BOP, no con la cabeza
rotatoria, la cabeza rotatoria si puede ser utilizada como un desviador de flujo.
79
11.2. Cierre cuando la tubería esta fuera de pozo
El tiempo si tubería fuera del pozo se debería minimizar. Si se llegara a evidenciar un influjo, se debería
dar prioridad al cierre con los preventores de ariete ciegos. El preventor anular tiene la capacidad de cerrar
sin tubería pero con una elevada probabilidad de generar daños permanentes en el empaque.
Se deben tomar las precauciones de contar con todos los sustitutos o crossovers necesarios y otro tipo de
elementos cuando se estén corriendo herramientas de servicio que puedan interferir con el adecuado cierre
de los preventores.
En operaciones de servicio a pozo, y en la medida que sea viable, para actividades de mantenimiento,
reparación o al detener las operaciones de noche, se recomienda que se corra la tubería a una profundidad
lo suficientemente apta para poder controlar el pozo.
En muchos escenarios las patadas de pozo durante esta operación se puede manejar de una forma similar
a cuando se está perforando. Si la tubería de producción se encuentra cerca de fondo, se recomienda
espaciar el tubular para evitar una pega de tubería, teniendo en cuenta que en varios escenarios será
necesario realizar operación de stripping. De esta forma el influjo se puede circular con fluido acondicionad
para el control del pozo.
Existen casos donde se recomienda que la tubería de producción de deba mover hasta el último
revestimiento en pozos donde el hueco abierto es inestable.
Sin embargo al realizar este procedimiento desplazara el fluido denso que se inyecto y hacer que el pozo
comience a fluir de nuevo. Adicionalmente, este procedimiento puede generar pérdidas de circulación por
debajo del zapato, consecuencia que se debe asumir desde el momento de implementar este método.
Una vez el influjo haya sido evacuado, y el fluido haya sido reacondicionado, será viable correr la tubería
de producción de nuevo.
Si la patada de pozo ocurre mientras se está corriendo la tubería de producción cuando está dentro del
revestimiento y hay una distancia considerable con respecto al zapato, se recomienda que se implemente
un procedimiento de “stripping” para hacer que la tubería de producción se posicione cerca al zapato, pero
no en hueco abierto, para poder implementar métodos de control de pozos.
80
11.3.2. Corriendo revestimiento
Los influjos durante la corrida de revestimiento generan problemas de mayor complejidad con respecto a
otro tipo de influjos. Intentar implementar procedimientos de “stripping” solo sería recomendable si este se
encuentra cerca a la profundidad estimada del zapato.
Si el influjo se presenta cuando solo se ha corrido una sección corta de revestimiento, la presión en el
espacio anular tenderá a forzar el revestimiento hacia afuera. En este caso se recomienda que se asegure
el revestimiento y se llene con fluido de trabajo inmediatamente. Si una larga sección de revestimiento se
ha corrido al pozo, la suma de las fuerzas ejercidas por la tensión, presión externa del espacio anular
incluyendo la fuerza que generan los preventores, pueden colapsar el revestimiento, por este motivo, se
recomienda que el pozo se cierre con precaución y con las líneas y el choque completamente abiertas.
Cuando largas secciones de revestimiento están expuestas a la presión del espacio anular, se podría
observar una reducción en el indicador de peso en el gancho a medida que la presión en el espacio anular
aumenta.
Debido al diámetro del revestimiento y el reducido espacio anular, con respecto a otros escenarios de
control de pozos, se recomienda que se circule a tasas de circulación más bajas y se replantee la operación
teniendo en cuenta que llenar el tubular va a requerir mayores volúmenes de fluido y se verá un
comportamiento en la presión del espacio anular diferente a escenarios convencionales.
Se debe tener en cuenta que la presencia de influjo dentro del revestimiento y sus efectos en la columna
de fluido, va a generar dificultades en tomar parámetros para establecer datos como presiones de
circulación y aumentará la probabilidad de escenarios con pérdidas de circulación y reventones
subterráneos.
Como último recurso, se debe plantear la posibilidad de circular un tapón de barita o incluso cementar el
revestimiento en esa posición.
Para operaciones con wireline de debe tener en cuenta el uso de preventores más especializados que
garanticen el adecuado cierre alrededor de cable o inclusive cortar el mismo, considerando equipos
adicionales como un lubricador y operaciones con alta presión.
En este tipo de configuraciones el lubricador debe incluir un prensa estopas (stuffing box) o empaque de
cabeza, inyectores de grasa, juntas lubricadoras, una válvula para inyectar o drenas y un conjunto de
preventores de arietes.
El equipo puede estar instalado sobre un preventor anular o un árbol de producción, y en cualquiera de los
casos se recomienda que si se detecta un influjo, se detenga la operación, se cierre la válvula de inyección
o drenaje y se cierren los preventores para wireline.
Deben existir medios para poder recuperar el cable en caso de que se tenga que cerrar el pozo con los
arietes de corte.
81
12. ACTIVIDADES PORTERIORES AL CIERRE DEL POZO
Una vez se ha adquirido conocimientos más avanzados de los conceptos de control de pozo se requiere
realizar unos cálculos matemáticos un poco más avanzados pero no difíciles de hallar, esta información se
debe actualizar constantemente a medida que se avanza en las operaciones de perforación,
completamiento, reacondicionamiento o trabajos de reparación a pozos; las operaciones matemáticas son
básicas como multiplicación, división, suma, resta, desarrollo de potencias, pero lo importante es que los
conceptos de despeje de ecuaciones estén claros.
El desarrollo de las ecuaciones, los cálculos y los conceptos claros facilitan la generación de ideas para
encuentrar soluciones a problemas en el pozo cuando se tiene un influjo presente, para facilitar el manejo
de éstos datos se recurre a una tabla que organiza la información, la tabla recibe varios nombres
dependiendo el país y el área donde se desarrollen las operaciones en el pozo.
El control exitoso de un pozo requiere que el equipo de trabajo recopile información necesaria antes de
iniciar cada fase de perforación o de un trabajo en la etapa de producción, ésta información debe ser precisa
a partir de cálculos y mantener la hoja de control llena previamente a la cual solo se le incluirán los datos
del cierre del pozo en presencia de un influjo, la hoja de control es fácil de llenar y de utilizar, es
recomendable mantener un tablero en la casa del perro con los datos del estado mecánico del pozo y una
hoja de control actualizada. Dentro de la información que se requiere tener previamente registrada en la
hoja de control debería aparecer:
Cuando se presenta un influjo en el pozo y se cierra el pozo correctamente, una vez se estabilizan las
presiones se obtienen los datos del influjo, es decir la presión de cierre en la tubería de perforación (SIDPP)
o tubería de producción (SITP), la presión de cierre en el revestimiento (SICP) y las ganancias.
La densidad del fluido de control (KFD - Kill Fluid Density) es la densidad requerida para controlar la presión
de la formación en el fondo del pozo con la presión hidrostática de la columna del fluido de trabajo; la
presión de cierre de la tubería expresada en densidad equivalente, es la cantidad de densidad que se
requiere aumentar a la densidad del fluido actual (CFD) para controlar el pozo.
82
La relación matemática para obtener el fluido de control se basa en convertir la diferencial de presión de
cierre en tubería en densidad y adicionársela a la densidad del fluido de trabajo actual:
𝐒𝐈𝐃𝐏𝐏
𝐊𝐅𝐃 = 𝟎,𝟎𝟓𝟐×𝐓𝐕𝐃 + 𝐂𝐅𝐃
pozo
𝟏𝟎×𝐒𝐈𝐃𝐏𝐏
𝐊𝐅𝐃 = + 𝐂𝐅𝐃
𝐓𝐕𝐃pozo
Donde,
La presión inicial de circulación (ICP) es la suma de la presión de cierre de la tubería (SIDPP) más la
presión a tasa lenta de la bomba de circulación (SCRP), de acuerdo con la siguiente Fórmula:
La presión final de circulación (FCP) es la presión a tasa lenta de la bomba de circulación ajustada por el
bombeo de un lodo de densidad diferente, en el caso de un control de pozo, por un lodo de mayor densidad;
la presión final de circulación se debe mantener constante una vez el fluido de control llega a la punta de
la sarta de trabajo que está en el fondo del pozo, comienza a ascender por el espacio anular hasta que se
obtienen retornos con la misma densidad de entrada por la línea de flujo, matemáticamente se expresa:
𝐊𝐅𝐃
𝐅𝐂𝐏 = 𝐒𝐂𝐑𝐏 × 𝐂𝐅𝐃
Donde,
Cuando se aplica el método de control de pozo denominado esperar y densificar, se utiliza una tabla de
presión de circulación versus los estroques bombeados desde la superficie hasta la broca, esta tabla indica
la disminución gradual de la presión a medida que el fluido de control va llenando la sarta de trabajo hasta
llegar a la presión final de circulación (FCP), durante las operaciones de control se debe tener la presión
de fondo constante o un poco por encima de la presión de la formación, aproximadamente 100 psi (7,03
kg/cm2) con el objetivo de evitar la entrada de un nuevo influjo.
83
12.2. Registro de las presiones de cierre y análisis de las condiciones de cierre
Luego de cerrar un pozo una vez un influjo ha entrado, las presiones en superficie incrementan y
posteriormente se estabilizan, en superficie se van a tener dos presiones de cierre más una ganancia
generada por el influjo; la presión de cierre en la tubería (SIDPP - Shut In Drill Pipe Pressure) y la presión
de cierre en el revestimiento (SICP - Shut In Casing Pressure) se reportan en lb/pul2 (kg/cm2) y la ganancia
en barriles (m 3), la estabilización de éstas presiones de cierre dependen del tipo de influjo que entre en el
pozo y de la permeabilidad de la formación que aporta el influjo, para identificar la estabilización se debe
realizar un seguimiento a las presiones de cierre cada minuto hasta identificar la estabilización; un influjo
puede ser líquido (petróleo o agua) o gas, la densidad de un influjo de agua salada esta entre 8,4 lb/gal
(1,01 g/cm3) y 10,2 lb/gal (1,23 g/cm 3), un influjo de gas tiene una densidad menor a 3,0 lb/gal (0,36 g/cm 3),
un influjo que tenga una densidad entre 3,0 lb/gal (0,36 g/cm3) y 8,4 lb/gal (1,01 g/cm 3) es una mezcla de
petróleo, agua y gas.
Los influjos líquidos tienen una baja compresibilidad o expansión mientras se circulan fuera del pozo por lo
que el volumen de fluido de control bombeado y el volumen de fluido recibido en los tanques serán
básicamente los mismos, éstos influjos tampoco migran mientras el pozo está cerrado como lo haría un
influjo de gas; la presión en el espacio anular en superficie no aumentará mientras se circula un influjo
líquido ya que no se presentará una pérdida de presión hidrostática adicional a la del cierre por expansión
del influjo, por el contrario la presión en el espacio anular tiende a disminuir cuando las capacidades
anulares cambian de tamaño (aumentan) a medida que el influjo es circulado hacia la superficie, a no ser
que se permita la entrada de un nuevo influjo, la presión en el espacio anular también disminuirá a medida
que el fluido de control llene el espacio anular.
84
Ejemplo:
Ganacia en
tanques 18 bbl 𝐡influjo = 𝐆𝐚𝐧𝐚𝐧𝐜𝐢𝐚 ÷ 𝐂𝐚𝐩. 𝐀𝐧𝐮𝐥𝐚𝐫
Donde,
DP 4 ½” 16,6
lb/pie
hinflujo es la longitud del influjo en el fondo del pozo en pies
(metros).
Fluido de
Ganancia es el volumen de lodo (fluido) desplazado en
perforación
14,7 ppg superficie por la entrada del influjo en bbl (m 3).
Donde,
El identificar el tipo de influjo permitirá tomar precauciones adicionales para manejar el influjo en superficie,
sin embargo se reitera que todo influjo debe ser tomado como si fuese un influjo de gas (escenario más
crítico), los influjos de agua y petróleo tienen gas en solución.
85
En el momento de la estabilización de las presiones la presión en el fondo del pozo (BHP) y la presión de
la formación (PFm) van a ser iguales, por lo tanto:
BHPsarta es la presión en el fondo del pozo por la sarta de trabajo en lb/pul2 (kg/cm2).
PHsarta es la presión hidrostática del lodo (fluido de trabajo) en la sarta en lb/pul2 (kg/cm2).
SIDPP es la presión de cierre en la sarta de trabajo en lb/pul2 (kg/cm2).
𝐁𝐇𝐏sarta = ( 𝟏𝟒, 𝟕 𝐩𝐩𝐠 𝐱 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 × 𝟗𝟐𝟓𝟎 𝐩𝐢𝐞𝐬 ) + 𝟕𝟓𝟎 𝐩𝐬𝐢 = 𝟕𝟖𝟐𝟏 𝐩𝐬𝐢
La presión de cierre de la tubería con la sarta en el fondo del pozo, indica la presión en exceso que tiene
la formación sobre la presión hidrostática que ejerce la columna del fluido de trabajo, como en la tubería se
está bombeando fluido limpio y el influjo se ubicaría en el espacio anular, entonces la presión de cierre en
la tubería de perforación (SIDPP) o presión de cierre en la tubería de producción (SITP - Shut In Tubing
Pressure) generalmente debe ser menor a la presión de cierre en el revestimiento (SICP). Si la densidad
total del fluido en el espacio anular es más alta que la densidad del fluido en la sarta de trabajo, por mala
limpieza del hueco y exceso de cortes presentes, es posible registrar una presión de cierre mayor en la
sarta respecto a la presión de cierre en el revestimiento (SICP).
La presión de cierre en la tubería puede ser demasiado alta o demasiado baja sin explicación satisfactoria,
estas lecturas pueden deberse a presiones atrapadas, válvula de contrapresión instalada en la sarta (float
valve), lecturas de las presiones de cierre antes de la estabilización, lecturas de las presiones de cierre
posteriores a la migración de un influjo de gas.
Donde,
BHPesp. anular es la presión en el fondo del pozo por el espacio anular en lb/pul2 (kg/cm2).
PHlodo esp. anular es la presión hidrostática del fluido de trabajo en el espacio anular en lb/pul2 (kg/cm2).
PHinflujo es la presión hidrostática del influjo en el espacio anular en lb/pul2 (kg/cm2).
SICP es la presión de cierre en el revestimiento en lb/pul2 (kg/cm2).
𝐁𝐇𝐏esp. anular = (𝟏𝟒, 𝟕 𝐩𝐩𝐠 𝐱 𝟎, 𝟎𝟓𝟐𝟎 𝐱 𝟖𝟓𝟓𝟓 𝐩𝐢𝐞𝐬) + (𝟐, 𝟒𝟗 𝒑𝒑𝒈 𝒙 𝟎, 𝟎𝟓𝟐 𝒙 𝟔𝟗𝟒, 𝟗𝟖 𝒑𝒊𝒆𝒔) + 𝟏𝟏𝟗𝟏 𝒑𝒔𝒊
= 𝟕𝟖𝟐𝟏 𝐩𝐬𝐢
La presión de cierre en el revestimiento indica la presión en exceso que tiene la formación sobre la presión
hidrostática que ejerce la columna de fluido de trabajo más la pérdida de presión hidrostática generada por
el influjo, el influjo generalmente tiene una densidad menor a la del fluido del trabajo, por este motivo la
presión de cierre del revestimiento (SICP) será mayor a la presión de cierre de la tubería.
86
Determinar la densidad del influjo para el pozo que se presenta a continuacion (sistema métrico):
HWDP (82,3 m)
4 ½” , 41 lb/pie
El tipo de influjo se puede calcular con SIDPP, SICP y la
longitud del influjo con la siguiente fórmula:
DC (219,5 m)
6 ¾”, 105,3 lb/pie
𝟏𝟎 × (𝐒𝐈𝐂𝐏 − 𝐒𝐈𝐃𝐏𝐏)
Broca de 8 ½” a
𝛒influjo = 𝐅𝐃 −
𝐡𝐢𝐧𝐟𝐥𝐮𝐣𝐨
2896 metros MD
2820 metros TVD
kg kg
g 𝟏𝟎 × (𝟖𝟒 − 𝟓𝟑 2 ) g
cm2 cm
𝛒𝐢𝐧𝐟𝐥𝐮𝐣𝐨 = 𝟏, 𝟕𝟕 3 − = 𝟎, 𝟑𝟎𝟓
cm 𝟐𝟏𝟏, 𝟔𝟖 m cm3
g
𝟏, 𝟕𝟕 × 𝟐𝟖𝟐𝟎 m kg kg
𝐁𝐇𝐏sarta = cm3 + 𝟓𝟑 2 = 𝟓𝟓𝟐, 𝟏𝟒 2
𝟏𝟎 cm cm
g g
𝟏, 𝟕𝟕
3 × 𝟐𝟔𝟎𝟖, 𝟑𝟐 m 𝟎, 𝟑𝟎𝟓 3 × 𝟐𝟏𝟏, 𝟔𝟖 m kg
𝐁𝐇𝐏espacio anular = cm + cm + 𝟖𝟒 2
𝟏𝟎 𝟏𝟎 cm
kg
= 𝟓𝟓𝟐, 𝟏𝟑
cm2
Manual de operaciones de control de pozo
87
12.3. Válvula flotadora o de contra presión (B.P.V)
Las válvulas de contra presión se instalan en la sarta con el objetivo de minimizar la probabilidad de que al
estabilizarse las columnas al apagar la bomba los recortes de perforación taponen las boquillas de la
bomba. Sin embargo en la mayoría de los casos al cerrarse esta válvula no se puede obtener la lectura de
cierre en tubería.
La práctica más recomendada es incrementar la presión dentro de la sarta con la ayuda del sistema de
circulación a la presión más baja posible para que se ecualicen las presiones y la válvula abra. En el
momento en que la presión del casing aumente, se confirma que hubo comunicación.
El instalar válvulas de contrapresión es una práctica normal cuando se utilizan herramientas direccionales,
MWD, LWD, para evita la entrada de cortes en la broca cuando se está bajando tubería y para evitar los
efectos del tubo en “U” en el espacio anular; cuando un influjo entra al pozo, la válvula de contrapresión
puede contener la presión de la formación dando como resultado una presión de cero en el manómetro de
la tubería o valores parciales no confiables. Para obtener una lectura de presión de cierre de la tubería
correcta se debe abrir la válvula de contrapresión presurizando la sarta de trabajo, esta apertura de la
válvula dependerá del sistema de accionamiento de las bombas de circulación, el procedimiento para abrir
la válvula de contrapresión que se utiliza es realizar una prueba de goteo (LOT), utilizando una bomba de
bajo caudal y alta presión (bomba de cementación) a una tasa lenta (¼ bbl/min - 40 l/min) a través de la
tubería, en el momento que se abra la válvula de contrapresión se presentará una variación de la presión
en el manómetro de la tubería, la presión registrada antes de la variación es la presión de cierre de la
tubería.
Cuando se presenta un influjo de gas en el pozo, va a generar diversos efectos en las presiones en el pozo
dependiendo del manejo que se le dé, un manejo inadecuado de un influjo de gas puede generar
situaciones con consecuencias desastrosas, para facilitar la explicación de la migración de un influjo de
gas y sus efectos se considerará que se tiene una sola burbuja despreciando los efectos de
compresibilidad, temperatura, solubilidad y tipo de gas, se asume que el influjo está en el fondo del pozo;
una vez se cierra el pozo y las presiones se estabilizan, la presión en el fondo del pozo (BHP), la presión
de la formación (PFm) y la presión del gas son iguales.
Una vez el pozo está cerrado con la presencia de un influjo de gas, este comenzará a migrar hacia la
superficie, la migración del gas hace que la presión en todos los puntos del pozo aumente en la misma
proporción, en superficie la presión de cierre de la tubería (sin válvula de contrapresión en la sarta) y la
presión de cierre del revestimiento se incrementarán en la misma proporción, la tasa de migración del gas
puede estar entre unos cientos de pies por minuto a varios miles de pies por minuto; la situación más crítica
que se podría tener, asumiendo que la formación más débil no se fracture, es tener la burbuja debajo del
conjunto de BOP sin expandirse, es decir se tendría la presión de la formación en cabeza de pozo y la
presión de fondo sería la presión de la formación más la presión hidrostática de toda la columna de fluido
en el espacio anular; la tasa de migración del influjo de gas se calcula con la siguiente relación:
Donde,
Tmigración es la tasa de migración por hora del influjo de gas en pie/h (m/h).
∆P es el incremento de presión en una hora en lb/pul2/h (kg/cm2/h).
∇PH es el gradiente de presión hidrostática del fluido de trabajo en lb/pul2/pie (kg/cm 2/m).
88
La altura que ha migrado el influjo se calcula con la siguiente relación matemática:
∆P
hmigración =
∇PHfluido
Donde,
Ejemplo:
Las presiones de cierre de la tubería y del revestimiento en un pozo se incrementaron uniformemente 200
lb/pul2 (14,0 kg/cm2) en una hora, en el pozo se tiene un fluido de trabajo con un gradiente de presión de
0,6032 lb/pul2/pie (0,164 kg/cm2/m). ¿Cuál es la tasa de migración del influjo y que longitud ha migrado en
2,5 horas?
lb⁄
pul2 500
lb
200 pie pul2
Tmigración = h
lb⁄ = 331,6 hmigración = lb⁄ = 828,9 pies
pul2 h pul2
0,6032 0,6032
pie pie
kg
⁄ 2 kg
14,0 cm 35,0
m cm2
Tmigración = kg
h
= 85,4 hmigración = kg = 213,4 m
⁄ 2 h ⁄ 2
0,164 cm 0,164 cm
m m
La migración de un influjo de gas en un pozo cerrado incrementará la presión en todos los puntos del pozo
a medida que migra, la burbuja migra con la misma presión de la formación y el mismo volumen con el cual
entró, la altura del influjo cambiará de acuerdo a las capacidades anulares y así mismo cambiará la pérdida
de presión hidrostática que genera; si se circula un influjo de gas sin permitir que se expanda, las presiones
aumentarán en todos los puntos del pozo ya que la burbuja estaría siendo circulada con la presión de la
formación, en las dos situaciones la presión en el pozo se incrementará hasta sobrepasar la presión de
fractura del punto débil del pozo, se perderá fluido de trabajo el cual va a ser reemplazado por más fluidos
de la formación (gas) y las presiones se incrementarán, pudiendo llegar a la máxima presión anticipada en
superficie; la máxima presión anticipada en superficie se calcula asumiendo que el pozo está cerrado y
está totalmente lleno de gas.
Si se permite que el gas se expanda sin control, antes de cerrar el pozo o durante la circulación de un
influjo de gas , la burbuja se comportará de acuerdo a la ley de los gases, expandiéndose a medida que se
dirige a la superficie, al expandirse va a desplazar más fluido a la superficie aumentando la longitud del
influjo, al mismo tiempo disminuyendo la presión hidrostática total ejercida a la formación por el espacio
anular, esta pérdida de presión hidrostática hace que entre más volumen de gas al pozo y se dirige la
situación a un reventón; se pueden presentar problemas de congelación por la rápida expansión del gas
cuando el gas sale a través del choque.
89
12.5. Presiones atrapadas
Al momento de cerrar el pozo, se pueden presentar condiciones donde queden presiones atrapadas
haciendo que la presión de fondo de pozo (BHP) quede por encima de la presión de formación. Se han
presentado casos donde al cerrar el pozo las bombas aún no se han terminado de apagar o incluso a causa
de la migración del gas.
Se considera buena práctica revisar si existen presiones atrapadas luego del cierre y antes de iniciar las
operaciones de control de pozos.
Una práctica recomendada para nivelar la presión consiste en purgar lentamente fluido del espacio anular,
preferiblemente con un choque manual y detectar si la presión en tubería cae. No se recomienda purgar
más de un barril. Si al realizar esta operación no cae la lectura de presión en tubería, se puede afirmar que
no había presión atrapada.
Generalmente las presiones de cierre no se consideran un inconveniente, pero si con muy altas o muy
bajas pueden generar problemas, registrar las presiones estabilizadas adecuadamente minimiza la
probabilidad de tener complicaciones durante las operaciones de control de pozo; después de cerrar el
pozo registre minuto a minuto las presiones de cierre de la tubería (SIDPP, SITP) y del revestimiento (SICP)
hasta que se observe una estabilización, esta estabilización dependerá de factores como la permeabilidad
de la formación, el tipo y volumen del influjo, densidad del fluido de trabajo, entre otros factores, por lo que
es difícil predecir el tiempo en que las presiones de cierre se estabilizarán.
Ya que la presión de cierre de la tubería es el parámetro para calcular la densidad del fluido de control, el
tener una presión muy alta generará la preparación de un fluido de control de alta densidad y por ende
tener altas presiones de circulación, una consecuencia de este inconveniente es sobrepasar la presión de
fractura de la formación y tener pérdidas de circulación, si por el contrario las presiones de cierre registradas
son muy bajas, no se preparará una densidad de fluido de control adecuada para equilibrar la presión de
la formación, produciendo un nuevo influjo en el pozo.
Si se considera que las presiones de cierre son extrañamente altas, se debe liberar una cantidad mínima
(50 a 100 lb/pul2 - 3,5 a 7,0 kg/cm 2) de presión a través del choque monitoreando los cambios en las
presiones de cierre, si se tiene presión atrapada las presiones de cierre se mantendrán estáticas a la nueva
presión luego de drenar un poco de fluido, si las presiones de cierre iniciales eran correctas, el drenaje de
una pequeña cantidad de fluido a través del choque para liberar una cantidad mínima de presión generará
la entrada de un influjo adicional, por ende se presentará un pequeño aumento en la presión de cierre en
el revestimiento; sin embargo si se tiene presión atrapada (por ejemplo por cerrar el pozo antes de apagar
las bombas de circulación) es posible que se requiera realizar varios ciclos de liberación de pequeñas
cantidades de presión hasta identificar las presiones de cierre reales.
90
13. MANEJO DEL RIESGO
Plan de acción detallado que tenga en cuenta limitaciones del equipo, profundidad de las secciones de
revestimiento, gradientes de fractura, riesgos esperados, máxima densidad de fluido esperada,
presiones de formación y otro tipo de características particulares de las zonas a perforar o intervenir.
Prácticas, entrenamiento y simulacros que permitan mejorar la capacidad de respuesta del personal y
asegurar que los equipos de trabajo y dispositivos de seguridad se encuentren disponibles y
operacionales.
Información pre-registrada del programa como:
Datos del revestimiento como sartas, peso, grado y tipo de aleación, resistencia a la tensión,
etc.
Límite de presión del sistema y presión segura de trabajo para equipos de control de pozos,
cabezales y revestimientos.
Presión de fractura del sistema, resultado de pruebas de integridad de formación.
Máxima presión permitida en superficie y planes de contingencia para escenarios donde se
exceda este límite.
Presión de circulación para control de pozos a diferentes tasas de circulación.
Geometría del pozo.
Configuración de la sarta.
Tipo de cierre de pozo seleccionado y equipos involucrados.
El mantener la presión de fondo un poco por encima de la presión de la formación hace necesario instaurar
una contrapresión que no puede ser muy alta ya que podrían generar pérdidas del fluido, pero esta
contrapresión debe ser suficiente para evitar la entrada de nuevos influjo y poder tener un margen de
seguridad para que los posibles errores durante el control del pozo no terminen en nuevos influjos. El
margen de seguridad está directamente relacionado con las especificaciones del pozo, la principal variable
para escoger la contrapresión necesaria para el trabajo es la integridad de la formación más débil del pozo,
en otras palabras la MAASP; si se cuenta con una SICP de 600 lb/pul 2 (42,2 kg/cm 2) y la MAASP es de
1000 lb/pul2 (70,3 kg/cm 2), se puede tomar un margen de seguridad para aplicar la contrapresión de 200
lb/pul2 (14,1 kg/cm2) lo cual quiere decir que se tiene 200 lb/pul2 (14,1 kg/cm2) adicionales garantizando
una buena tolerancia ya que entre la SICP y la MAASP hay una diferencia de 400 lb/pul 2 (28,12 kg/cm2);
pero si por el contrario entre la SICP y la MAASP solo hay una diferencia de 200 lb/pul 2 (14,1 kg/cm2) sería
recomendable tomar un margen de seguridad de solo 50 lb/pul 2 (3,52 kg/cm2), como recomendación se
deben tener manómetros con una escala que permita registrar cambios de presión de 50 lb/pul 2 (3,52
kg/cm2) o con mayor sensibilidad. En el presente manual se tomará como ejemplo un margen de seguridad
91
de 100 lb/pul2 (7,0 kg/cm 2), lo cual facilitará los cálculos y la explicación de diferentes métodos de control
de pozo o manejo de los influjos.
Cualquier programa de perforación o servicio a pozo requiere que exista un progama detallado donde de
describa no solo el objetivo del proyecto, si no que Anticipándose a la ocurrencia de un influjo, se debe
diseñar un plan de acción documentado y más específico, que tenga en cuenta los recursos reales
disponibles en el equipo, características de la localización y otras condiciones ambientales que puedan
afectar la implementación de métodos de control de pozos. Este plan debe estar enfocado al tipo de
operación, ya sea perforación o servicio a pozo y debe tener en cuenta las fases del proyecto. Según
recomendaciones internacionales como API RP 59, se recomienda que como mínimo se cubran los
siguientes aspectos:
Plan de acción detallado que tenga en cuenta limitaciones del equipo, profundidad de las
secciones de revestimiento, gradientes de fractura, riesgos esperados, máxima densidad de fluido
esperada, presiones de formación y otro tipo de características particulares de las zonas a perforar
o intervenir.
Prácticas, entrenamiento y simulacros que permitan mejorar la capacidad de respuesta del
personal y asegurar que los equipos de trabajo y dispositivos de seguridad se encuentren
disponibles y operacionales.
Información pre-registrada del programa como:
o Datos del revestimiento como sartas, peso, grado y tipo de aleación, resistencia a la
tensión, etc.
o Límite de presión del sistema y presión segura de trabajo para equipos de control de
pozos, cabezales y revestimientos.
o Presión de fractura del sistema, resultado de pruebas de integridad de formación.
o Máxima presión permitida en superficie y planes de contingencia para escenarios donde
se exceda este límite.
o Presión de circulación para control de pozos a diferentes tasas de circulación.
o Geometría del pozo.
o Configuración de la sarta.
o Tipo de cierre de pozo seleccionado y equipos involucrados.
92
Fallas en los manómetros.
Formación de hidratos.
El taponamiento de una o más boquillas de la broca durante un control de pozo, se identifica por el
incremento súbito en la presión de circulación de la tubería, la presión del revestimiento se mantendrá en
el valor actual sin aumentar o disminuir súbitamente, si el operador del choque tiene dudas sobre el
inconveniente que se presenta en el pozo debe tomar la decisión más segura para la operación, es decir
parar la bomba y cerrar el pozo de acuerdo al correcto procedimiento; si el operador del choque identifico
que el problema que se presentó es el taponamiento de una o más boquillas de la broca pero que se tiene
retorno por el revestimiento y la presión del revestimiento se comporta normalmente, deberá tomar la
presión de la tubería como la nueva presión de circulación, si se está bombeando fluido de control se debe
corregir la tabla de presión de circulación versus estroques; si el operador del choque no identifica el
inconveniente y abre el choque para llevar la presión de la tubería a la presión original de la tubería antes
del taponamiento de la boquilla, la BHP disminuirá hasta el punto de la entrada de un nuevo influjo durante
el tiempo que se mantenga la baja presión de fondo. Si el pozo se cerró completamente, inicie a bombear
hasta alcanzar la tasa lenta de circulación manteniendo la presión del revestimiento constante para
mantener la BHP constante y evitar la entrada de un influjo adicional, cuando se obtenga la tasa lenta de
circulación seleccionada, registre la presión de la tubería como la nueva presión de circulación y realice las
correcciones necesarias en la hoja de control.
Si por el contrario una o más de una de las boquillas se desgasta (se pierde o es lavada) ocurrirá el efecto
contrario al explicado anteriormente, es decir la caída repentina solo se va a observar en la tubería mientras
que la presión en el revestimiento se mantendrá en el mismo valor en el momento de la pérdida de la(s)
boquilla(s), al cerrar el choque para recuperar la presión de la tubería se aumenta la presión de fondo a
rangos donde se puede sobrepasar la presión de fractura, por lo que deberá tomar la presión de la tubería
como la nueva presión de circulación, si se está bombeando fluido de control se debe corregir la tabla de
presión de circulación versus estroques.
En este tipo de situación se aprecian pèrdidas repentinas la presión de circulación, sin que se vea afectada
la presión en el revestimiento y para la gran mayoría de las bombas, un aumento en el la tasa de bombeo,
pueden ser señales claras de que hay una fisura en la tubería. Si adicionalmente se aprecia una
disminución en el peso de la sarta, puede indicar que la tubería se ha roto. En estos casos, no se
recomienda realizar operaciones de viaje o “stripping” si hay sospechas de un influjo, y se deben
implementar métodos alternativos de control de pozos.
Si se trata de una fisura o lavado durante operaciones de control de pozos, se recomienda suspender la
circulación y movimientos longitudinales o de rotación para la probabilidad de que la tubería se termine de
romper. Las medidas de control dependerán del tipo de daño que se presente y se recomienda verificar
ascpectos como ubicar el punto de fisura o ruptura ya sea comparando el peso de la sarta antes de la
ruptura, o circulando un fluido de referencia o marcador para establecer el punto de fisura también se puede
monitorear las presiones de cierre. Si los valores de la presión de cierren en tubería (SIDP) y revestimiento
(SICP) son similares, posiblemente el influjo se encuentra debajo de la fisura, de la broca, o del punto de
ruptura.
93
La acción más segura a realizar, si se tiene dudas sobre el inconveniente que se presenta en el pozo, es
apagar la bomba y cerrar el pozo de acuerdo al correcto procedimiento, una vez el pozo este cerrado
registrar las presiones de cierre y analizarlas; una vez se identificó que el inconveniente es un hueco en la
tubería, las presiones de cierre pueden dar un indicio de la ubicación del influjo respecto a la profundidad
del orificio en la sarta, si las presiones de cierre de la tubería y del revestimiento son iguales, el influjo está
debajo del hueco, si la presión de cierre de la tubería es menor a la presión de cierre del revestimiento
indica que el influjo está encima del hueco, en éste caso se podría intentar continuar circulando el influjo
para controlar el pozo, la presión de circulación debe establecerse dentro de unos parámetros confiables,
periódicamente se debe cerrar el pozo para evaluar la presión de circulación versus el tamaño del orificio,
la circulación a través del orificio lo va a agrandar.
Si el influjo se encuentra debajo del orificio se debe contemplar el uso del método volumétrico de control
de migración, también se puede retirar del pozo presurizado la tubería hasta poder retirar la parte dañada,
volver a fondo y utilizar métodos convencionales de control de pozo; el uso de tubería flexible es otra opción
a utilizar para solucionar el inconveniente.
Cuando se presenta un bloqueo o un colapso de formaciones en el espacio anular, durante las operaciones
de control de pozo, se va a incrementar la presión de la tubería progresivamente o súbitamente, la presión
en el revestimiento va a disminuir paulatinamente; si se continua bombeando, la presión aumentará debajo
del bloqueo lo cual se reflejará en el manómetro de la tubería y en el aumento de presión en el fondo del
pozo, con la consecuencia de fracturar la formación y generar pérdidas de circulación, por lo tanto la bomba
de circulación se debe apagar de inmediato y el choque se debe cerrar completamente, utilice el método
volumétrico de control de migración mientras que se implementa una solución. Antes de solucionar el
bloqueo en el espacio anular se debe controlar la presión del pozo, realizar una perforación en la sarta de
trabajo por encima del empaquetamiento o cortar la sarta en este punto, controlar el pozo hasta esta
profundidad, el pozo no se encuentra totalmente controlado, pero al no fluir permitirá trabajar el
empaquetamiento lavando con tubería flexible o implementar actividades de pesca hasta poder realizar
una circulación total con el fluido de control.
Los inconvenientes que se presentan en el choque afectan la presión del revestimiento y la presión en la
tubería de trabajo, el equipo de trabajo debe tener pleno conocimiento de la alineación de las válvulas del
múltiple del choque de acuerdo al tipo de cierre que se utilizará en el pozo, así mismo debe tener pleno
conocimiento de alinear las válvulas en caso de tener problemas con uno de los choques y requerir circular
por el choque de respaldo, los manómetros de la consola del choque indicarán si el inconveniente se
presenta aguas arriba o aguas abajo del manómetro observado, si los problemas se generan aguas abajo
del choque, se debe buscar una vía alterna de circulación mientras se repara el equipo por ejemplo
taponamiento del separador líquido-gas (lodo-gas).
Cuando el choque tiene un desgaste avanzado por la agresividad de las partículas abrasivas del fluido de
trabajo o de control, se generará un inconveniente relacionado al choque lavado (wash out) ocasionando
un descenso progresivo de la presión del revestimiento seguido de la disminución progresiva de la presión
de la tubería, requiriendo cerrar el choque para incrementar la presión de la tubería sin obtener respuesta
de incremento de presión en los dos manómetros, la tardía identificación de éste inconveniente genera en
la drástica disminución de la presión de fondo, entrada de un gran volumen de influjo desplazando grandes
cantidades adicionales de fluido de trabajo a los tanques; de inmediato cierre el pozo utilizando la válvula
94
HCR en el conjunto de BOP o una válvula manual de alta presión aguas arriba del choque, apague la
bomba de circulación, realice la alineación necesaria en el múltiple del choque para continuar la operación
de control a través del choque de respaldo.
Cuando el choque se tapona por presencia de algún material desprendido como cauchos del equipo
direccional, bloques de lutita, etc. se presentará un incremento progresivo o drástico de la presión del
revestimiento y posteriormente se presentará el mismo comportamiento en la presión de la tubería, el abrir
el choque no genera ninguna respuesta en la disminución de la presión de los manómetros en la consola
del choque, si no se identifica este inconveniente a tiempo puede generar pérdidas parciales o totales de
circulación, en superficie se puede identificar la presencia del taponamiento por un fuerte sonido y/o
vibración en el múltiple del choque; de inmediato pare la bomba de circulación y cierre el pozo utilizando
una válvula de alta presión aguas arriba del choque, puede ser con la válvula HCR, luego cierre la válvula
aguas abajo del choque aislando totalmente el choque taponado (recuerde que queda una presión atrapada
si se requiere realizar reparaciones en el choque, realice la alineación necesaria en el múltiple del choque
para continuar la operación de control a través del choque de respaldo.
La tasa lenta de la bomba de circulación y el desplazamiento de la misma son dos factores básicos para el
control del pozo, si se identifica un malfuncionamiento o la bomba falla durante una operación de control
de pozo, utilice otra bomba de circulación; si el malfuncionamiento de la bomba se identifica durante la
operación de control, apague la bomba adecuadamente manteniendo la presión del revestimiento
constante en el valor observado en el momento que se toma la decisión de apagar la bomba, ajuste el
choque para mantener la presión del revestimiento constante en éste valor hasta que la bomba sea
apagada, cierre el choque completamente, se puede utilizar un margen de seguridad; si la bomba falla
totalmente durante un control del pozo, cierre el por completo el choque y monitoree las presiones de cierre
hasta identificar una estabilización, probablemente ingresó otro influjo.
En cualquiera de los dos casos anteriores de la falla de la bomba de circulación, una vez se ha cerrado el
pozo utilice los métodos de control de migración del hasta que se pueda reparar la falla de la bomba o
hasta alinear otra bomba de circulación; cuando se utiliza otra bomba de circulación se debe tener las hojas
de control actualizadas con las características de la nueva bomba, de ahí la importancia de tomar las
presiones a la tasa lenta de circulación de todas las bombas del taladro, incluyendo la que está de respaldo.
Las fallas en las bombas pueden causar comportamientos erráticos en la presión de circulación,
movimientos en la manguera rotaria, ruidos y otro tipo de eventos. La falla puede ser total o parcial
Este tipo de falla se verá reflejada en una reducción de presión de circulación y en la mayoría de tipo de
bombas, en un aumento en la velocidad de las mismas, aunque el problema también puede originarse en
una fisura en la sarta, problemas en las boquillas de la broca, daños en el choque, fugas en líneas de
superficie, o incluso en afectación severa en el fluido de circulación.
Si se demuestra que el problema es en la bomba que está en uso, es recomendable detener la operación
de forma adecuada y reiniciar con otra bomba, aplicando todos los reajustes en los parámetros de control
de pozo correspondientes.
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Falla total en la bomba.
Una falla total en la bomba se verá manifestada en una caída en la presión de circulación y una reducción
drástica en la presión de fondo de pozo aumentando la probabilidad de tener un segundo influjo. Se
recomienda que la reacción inmediata sea la de cerrar el pozo y monitorear en superficie el impacto de
este evento.
De no tener otra alternativa para circular el influjo, en escenarios donde su naturaleza sea de gas, se deben
tomar medidas orientadas al control de migración mientras se soluciona el problema y el pozo no podrá ser
totalmente controlado por métodos convencionales de circulación.
Si se conduce la toma periódica de las presiones a tasa lenta de circulación se puede monitorear
adicionalmente posibles fallas en manómetros, también se puede identificar si no tienen una calibración
adecuada comparando las lecturas con otros manómetros instalados en el taladro que indican las mismas
lecturas o valores aproximados dependiendo de su ubicación y las pérdidas por fricción involucradas; si
uno de los manómetros principales falla, se puede continuar con el control del pozo utilizando un
manómetro alterno instalado remotamente,
Si se utilizan manometros alejados de la consola del choque, se deben tomar medidas que garanticen
adecuada comunicación entre el operador del choque y la persona que realiza la lectura de presión y se
debe tener en cuenta la disponibilidad de equipos de comunicación a prueba de explosión.
La causa mas frecuente de problemas con el separador se origina por el dimensionamiento y conexión del
mismo. Este equipo se puede sobre cargar por el dimensionamiento y la altura del sello hidráulico o puede
presurizarse debido a las restricciones en la salida del gas. Se deben tomar precauciones desde el diseño,
conexión, inspección y mantenimiento, según las recomendaciones del fabricante y en el momento de
realizar operaciones de control de pozos, se deben tener en cuenta factores como la tasa de circulación y
el volumen de influjo a circular.
Si se presentan fugas en un componente del conjunto de preventores cerrado, dependiendo del equipo
pueden aplicar medidas iniciales como aumentar la presión hidraulica de cierre desde el acumulador o el
cierre de uno o mas preventores. Una vez el pozo esté controlado se debe reemplazar el elemento de
empaque desgastado. En el caso de los preventores de ariete, algunos modelos cuentan con un sello de
emergencia secundario para reducir temporalmente las fugas que se presentan en los empaques de los
pistones de operación.
Para operaciones costa afuera, donde el conjunto de preventores se encuentra en el lecho marino, se
cuenta con componentes adiconales de respaldo los cuales pueden ser utilizados para solucionar
problemas con los preventores. Si la falla se presenta en las uniones de las bridas se debe cerrar el
componente que está en la parte inferior de la falla, es casos extremos se apoyaria la sarta de trabajo en
el ariete colgador inferior y se cortaria la sarta con el ariete ciego-cortador (blind shear ram), el último
recurso en caso de fallas en el conjunto de preventores de reventones que no se puedan solucionar es
bombear un tapón de cemento para sellar el pozo.
96
13.4.9. Formación de hidratos
La formación de hidratos se puede presentar en ambientes con bajas temperaturas y pozos en aguas
profundas. Se deben realizar análisis para estimar el potencial de formación de hidratos, los riesgos
asociados y los correspondientes planes de contingencias.
Los hidratos son sólidos congelados compuestos de agua y gases de hidrocarburos; la formación de
hidratos requiere que esté presente el agua y el gas en condiciones estáticas bajo condiciones de alta
presión y temperaturas menores o iguales a 32 °F (0 °C), durante la perforación la presencia de hidratos
puede obstruir las líneas de flujo, los tubulares articulados (chicksan), herramientas de prueba en superficie,
el conjunto de BOP, etc.; en el caso de la presencia de un influjo de gas, puede quedar atrapado debajo
de un bloque de hidratos, haciendo imposible la circulación del influjo y el control del pozo.
Lo mas recomendable es fortalecer las medidas para la prevención de de formación de hidratos. Esta se
puede prevenir manteniendo la temperatura del gas a niveles mayores que la temperatura a la cual se
forman los hidratos con la presión y condiciones de cada pozo en específico, bajar la temperatura de
formación de hidratos inyectando al yacimiento de gas sales o alcoholes, disminuir el punto de rocío del
vapor de agua contenido en el gas evitando la solidificación adicionando sustancias como el glicol o el
metanol, disminuir la presión por debajo de la presión a la que se forman los hidratos a la temperatura y
condiciones de cada pozo en específico.
Si los hidratos ya están formados se deben derretir aumentando la temperatura alrededor del taponamiento,
con el objeto de derretir los sólidos congelados, la circulación de fluidos calientes cerca o directamente
alrededor del taponamiento; si hay presencia de hidratos en la sarta de perforación en una plataforma
marina, se puede bombear un fluido caliente hacia el fondo; la utilización de tubería flexible o tubería de un
diámetro pequeño puede ser introducida en la mayoría de los pozos perforados en tierra o costa afuera,
una vez se encuentra la tubería cerca al taponamiento por los hidratos se circula fluido caliente para derretir
los sólidos congelados.
Si se presentan pérdidas parciales de circulación durante el control del pozo, los cambios de presión
realizados con el choque no serán efectivos, se observará una disminución en el volumen total de los
tanques de lodo, la presión en el revestimiento va a tener una disminución progresiva seguida de una
disminución de la presión en la sarta de trabajo; si se identifica este comportamiento durante el control del
pozo, se debe eliminar el margen de seguridad adoptado para evitar que un influjo adicional entre al pozo,
verificar que el fluido de control no tenga una densidad adicional a la requerida, adicionar material de
pérdida de circulación (LCM - Lost Circulation Material) al fluido de control con un tamaño acorde a las
herramientas de fondo evitando taponamientos en la sarta debido a la tasa lenta de la bomba de circulación,
un tamaño fino de LCM es un buen inicio y gradualmente aumentar el tamaño de acuerdo al
comportamiento en el pozo, reducir la tasa de circulación de la bomba aplicando el correcto procedimiento,
si es necesario cierre el pozo mientras el material de pérdida actúa sellando la zona de pérdida o que la
zona donde se pudo inducir una fractura trate de cerrarse por sí misma, si el influjo está encima de la zona
de pérdida el problema tiende a solucionarse rápidamente, durante el cierre se puede utilizar los métodos
de control de migración del gas; por ejemplo las compañías operadoras que perforan en la costa de Estados
Unidos de Norteamérica con el Golfo de México, asumen que la zona de pérdida se encuentra en la
formación que está debajo del último revestimiento sentado y cementado, sin embargo esto no siempre es
así, la zona de pérdida puede estar en una formación más profunda.
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Pérdidas totales de circulación
Las pérdidas severas o totales de circulación impiden la utilización de los métodos principales de control
de pozo, si se tienen pérdidas totales de circulación, la presión en el fondo del pozo ha disminuido tanto
que la probabilidad de que todo el espacio anular esté lleno de gas es alta; esta situación también es
conocida como un descontrol subterráneo la cual se puede identificar si se observa una disminución
repentina de la presión en superficie debido al fracturamiento de la formación, vibración del conjunto de
BOP o del árbol de producción, pérdida de comunicación de tubo en “U” entre el revestimiento y la tubería,
oscilación errática de la presión en el manómetro del revestimiento llegando a altas presiones, al
implementar el método de stripping metiendo o sacando tubería no hay cambios en la presión del
revestimiento, vibración o arrastre de la sarta de trabajo cuando se mueve frente a la formación de la
pérdida, al bombear lentamente un volumen de fluido de trabajo no hay manifestación en el manómetro del
revestimiento (no aplica como señal de descontrol subterráneo si la tubería esta empaquetada), entre otras
señales.
Para solucionar éste inconveniente crítico se debe identificar la profundidad a la que se tiene la zona de
pérdida, el objetivo de la solución es reducir o suprimir la pérdida de circulación hasta el punto que se
pueda implementar uno de los métodos principales de control de pozo; el uso de registros eléctricos puede
ayudar a definir la profundidad de la zona de pérdida, al correr un registro de temperatura se puede localizar
el cambio anormal de la temperatura, correr un registro sónico puede identificar la profundidad de la zona
de pérdida ya que se genera un nivel de ruido (los ruidos en la superficie pueden generar resultados
erróneos del registro), el bombeo de trazas radioactivas a través de la sarta de trabajo o del espacio anular
entrarán en la zona de pérdida la cual será identificada al correr un registro rastreador de radioactividad
(se puede contaminar con radioactividad varias zonas en el fondo del pozo, dificultando la profundidad
exacta de la zona de pérdida), al correr un dispositivo de identificación de flujo (dispositivo giratorio con una
hélice pequeña) la zona de pérdida hará que la hélice cambie si dirección de giro indicando la profundidad
de la zona de pérdida; éstos métodos podrán indicar el mejor método a implementar para solucionar el
inconveniente de la zona de pérdida dentro de los cuales puede ser el bombeo de tapones de barita o de
cemento de acuerdo al tipo de influjo, combinado con el bombeo de material de pérdida por el espacio
anular, es decir utilizar un control “sándwich”. La ubicación exacta del tapón en la zona de pérdida es crucial
para optimizar el sellado de la formación, el desplazamiento de las bombas de circulación y los estroques
necesarios para ubicar el tapón deben ser calculados con exactitud, la probabilidad de taponar las boquillas
o de presentarse una pega de tubería es alta por lo que se debe tomar acciones para prevenir estos
inconvenientes.
Problemas relacionados con influjos de gran tamaño o problemas mecánicos pueden generar presiones
excesivas en el revestimiento desde el cierre o en el momento en que el influjo alcance el zapato del último
revestimiento. Este tipo de problemas puede hacer que se alcance la máxima presión permitida en el
espacio anular generando pérdidas de circulación, un reventón subterraneo e incluso un reventon en
superficie. Para el manejo de esta situación se deben considerar muchos factores.
Diseño
El adecuado diseño del programa en términos del revestimiento, selección de equipos, tolerancia al influjo
y otros factores, enfocándose en la resistencia de la formación por encima de la resistencia de los equipos
en superficie, serán determinantes en reducir este tipo de problemas.
98
Alcanzar la presión máxima al momento del cierre de pozo.
Si se alcanza la máxima presión permitida durante el cierre se deben revisar métodos alternativos que
minimicen las posibles consecuencias. En este caso se deben implementar medidas que debieron haber
sido revisadas en el plan de contingencia, las cuales pueden ir desde procedimientos donde se aplica
presión baja manipulando el choque, métodos de control de migración o circular el influjo administrando las
perdidas.
Si durante la circulación del influjo se alcanza la máxima presión permitida, se deben establecer prioridades.
Desde el programa de trabajo se debe establecer si es más importante evacuar el influjo revisando las
siguientes alternativas:
En casos donde la presión en el revestimiento supera la presión de trabajo de los equipos de superficie se
deben tomar medidas especiales que incluyen procedimientos que puede ir desde métodos de uso de
choque a baja presión, bombear un tapón de barita, bombear una lechada de cemento, hasta permitir el
flujo del pozo hasta que la presión disminuya.
Tanto los equipos de superficie, como el revestimiento y el hueco abierto pueden sufrir daños. Si los equipos
de superficie soportan la presión y el revestimiento está sentado a una profundidad tal que no exista la
posibilidad que al fallar se comunique con la superficie, se puede plantear la opción de cerrar el pozo y
permitir que la formación expuesta se fracture, incluso la implementación de métodos de inyección
(bullheading) por el espacio anular debería ser una opción para tener en cuenta.
Aunque todo el sistema de control de pozos debe ser probado al iniciar el proyecto y subsecuentemente,
en caso de presentarse problemas como fugas enestas líneas, deben existir medios como válvulas
manuales para aislar las secciones con problemas, hasta el uso de líneas auxiliares como las salidas
laterales de los preventores de ariete para poder continuar con la operación.
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14. MÉTODOS DE CONTROL DE POZO Y MANEJO DE INFLUJOS
Dependiendo del escenario, existen diversos métodos de control de pozos. Si la tubería se encuentra cerca
a fondo, no existen limitantes para circular, se pueden implementar los métodos de presión de fondo
constante. Si la circulación no es posible y el influjo es de naturaleza gaseosa, se implementarían métodos
de control de migración. En escenarios especiales donde ninguno de los métodos mencionados sea viable,
será necesario implementar métodos de inyección.
Una vez se cierra el pozo, luego de identificar la presencia de un influjo, se detiene el ingreso de fluidos de
la formación al pozo y se inicia la estabilización de las presiones de cierre en superficie, en el momento en
el cual se presenta la estabilización de las presiones de cierre la presión de fondo (BHP) y la presión de la
formación (PFm) son iguales. Si se mantiene la presión de fondo constante mientras se circula el influjo
fuera del pozo, mientras se circula el influjo y se bombea fluido de control al mismo tiempo o mientras se
bombea fluido de control no entrará más influjo, en las operaciones de control del pozo se debe tener una
pequeña presión adicional para compensar los errores humanos que se generan mientras se circula el
influjo sin que la presión en fondo sea excesiva y pueda generar pérdidas de circulación, normalmente se
maneja un rango de 100 lb/pul2 (7.0 kg/cm2), previniendo que se presenten reventones subterráneos; se
entiende como reventón subterráneo cuando la excesiva presión en el pozo hace que los fluidos de una
formación más profunda entren al pozo y posteriormente a una formación que está encima de la formación
que aporta los fluidos.
El objetivo de los métodos de control de pozo con la tubería en el fondo, es mantener la presión de fondo
constante o levemente superior a la presión de la formación para impedir la entrada de nuevos influjos,
cumpliendo este objetivo y si el influjo es de gas se permitirá la expansión del gas evitando la entrada de
nuevos influjos. La presión de la sarta de trabajo, con la broca o la punta de la sarta en el fondo del pozo,
es un directo indicador de la presión en el fondo del pozo, además garantiza que durante la circulación se
circula efectivamente el influjo; los tres métodos principales de control de pozo, utilizando la presión de la
sarta de trabajo para mantener la presión del fondo constante son:
La hoja de control es un formato el cual se llena con los datos relevantes sobre geometría del pozo, salida
y presión de una bomba y presiones de cierre, la cual se representa una referencia para poder monitorear
en escalas de tiempo y/o estroques el perfil de presión de circulación de un influjo y los volúmenes que se
están circulando. Todo con el fin de realizar la operación de control de pozo de forma adecuada,
manteniendo la presión de fondo de pozo constante.
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Manual de operaciones de control de pozo
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Manual de operaciones de control de pozo
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Manual de operaciones de control de pozo
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Manual de operaciones de control de pozo
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14.2. Procedimiento para iniciar a bombear y circular el influjo.
Si el equipo cuenta con bombas de circulación eléctricas se puede iniciar a bombear a muy baja tasa de
circulación con el choque cerrado; pero si el equipo cuenta con bombas de circulación mecánicas se corre
el riesgo de fracturar la formación ya que la bomba no puede arrancar gradualmente, si a ésta situación se
suma el uso de un choque manual el cual va a ser difícil de abrir y cerrar rápidamente, la probabilidad de
generar pérdidas de circulación se incremente. Para iniciar el bombeo en equipos que tienen bombas de
circulación mecánicas, se debe abrir el choque aproximadamente ⅛ antes de iniciar el bombeo, esto puede
generar otro influjo en el pozo lo cual es preferible antes de fracturar la formación, una vez se ha abierto el
choque se inicia a bombear hasta alcanzar la velocidad de la tasa lenta de circulación seleccionada para
controlar el pozo, luego de alcanzar la velocidad seleccionada se debe ajustar la presión del revestimiento
a la presión de cierre original (SICP).
1. El operador del choque está a cargo de la operación de control de pozo, el operador de la bomba
de circulación debe estar alerta a las instrucciones del operador del choque.
2. El operador del choque debe ajustar el choque, abriéndolo o cerrándolo, para mantener la presión
en el espacio anular constante e igual a la presión de cierre en el revestimiento (SICP),
simultáneamente da instrucciones al operador de la bomba de circulación de aumentar la tasa de
circulación hasta llegar a la velocidad de control seleccionada.
3. Si se bombea fluido de control tenga en cuenta el volumen de fluido en las líneas de superficie,
desde la bomba de circulación hasta el piso de trabajo.
4. Una vez se llegue a la velocidad de control seleccionada y las presiones se estabilicen, verifique
que la presión inicial de circulación (ICP) que se registra en el manómetro de la tubería sea la
misma ICP calculada en la hoja de control.
5. Si la ICP real es mayor a la calculada, corregir la hoja de control con la ICP real; si la ICP real es
menor a la calculada, cierre el choque y pare la bomba de circulación manteniendo la SICP
constante, luego verifique si existe algún problema con el sistema de circulación, si en un nuevo
intento el problema persiste utilice otra bomba de circulación y una nueva hoja de control.
La tasa inicial de bombeo hasta alcanzar la tasa de circulación planificada para el control del pozo debe
ser lenta, con una tasa lenta se tiene una presión por fricción baja minimizando los golpes de ariete o
surgencias de la bomba en el fondo del pozo, también se da tiempo al operador del choque para realizar
los ajustes del choque para mantener la presión del fondo constante evitando la entrada de nuevos influjos
y la generación de altas presiones que conllevarían a pérdidas de circulación.
Si por alguna razón no se registró la presión a tasa lenta de circulación antes de la presencia de un influjo,
se puede calcular a partir de iniciar correctamente el método del perforador, una vez se tienen las presiones
de cierre correctas iniciar el bombeo lentamente hasta alcanzar la tasa lenta de circulación seleccionada,
con el choque mantener la presión del revestimiento constante al valor inicial de cierre, una vez se alcanza
la tasa lenta de la bomba y las presiones del revestimiento y de la tubería se estabilicen, registre la presión
inicial de circulación en el manómetro de la tubería, de la Fórmula No. 69 se tiene que la presión a tasa
lenta de circulación (SCRP) es igual a la presión inicial de circulación (ICP) menos la presión de cierre en
la tubería (SIDPP).
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14.4. Tiempo de reacción o de retraso
Ya que el pozo se representa como un tubo en “U”, la variación de la presión por uno de los extremos de
este tubo en “U” va a manifestarse en el otro extremo pero no de forma inmediata denominado “tiempo de
reacción o de retraso”, este concepto es muy importante para realizar un control de pozo adecuado; cuando
se realiza una modificación de la presión se genera una onda de presión la cual viaja hacia el otro extremo
del tubo en “U”, este tiempo va a depender de las propiedades de los fluidos en el pozo, de la
compresibilidad del gas, profundidad del pozo, etc.; se puede tomar una guía práctica para calcular el
tiempo de reacción, de dos a tres segundos por cada 1000’ (305 m) de sarta de trabajo en el pozo, en un
pozo de 15000’ (4572 m) el tiempo de reacción sería de 60 a 90 segundos; una vez se realice una
corrección real en el pozo, se debe registrar el tiempo de reacción real y anotarlo en la hoja de control. El
iniciar a bombear para circular el influjo, es de las operaciones del control de pozo que requiere mayor
coordinación entre el operador del choque y el operador de la bomba de circulación.
El método de esperar y densificar recibe su nombre debido a que se espera un tiempo mientras se
densifique o aumenta la densidad del fluido de trabajo para circular el influjo fuera del pozo, este método
también se conoce como el método del Ingeniero o método de circulación sencilla; el método del Ingeniero
se utiliza cuando se tienen influjos generados por subbalance, después de cerrar el pozo se adiciona barita
al sistema del fluido en superficie hasta llegar a la densidad del fluido de control (KFD).
El pozo se puede controlar con una sola circulación completa, debido a que se recomienda utilizar una
densidad de fluido equivalente a la presión de la formación en el fondo del pozo, puede requerirse
circulaciones adicionales para aumentar la densidad del fluido de acuerdo a las recomendaciones o criterios
de la compañía operadora antes de reiniciar las operaciones de perforación.
Cuando se utiliza este método para controlar un pozo con la presencia de un influjo, con el pozo cerrado
se espera mientras se aumenta la densidad del fluido de trabajo en los tanques de superficie hasta la
densidad requerida para controlar el pozo; para cumplir con las necesidades del método y mantener una
densidad constante del fluido de control mientras se circula el influjo, es necesario tener la infraestructura
suficiente para mezclar la barita al fluido de trabajo, en operaciones marítimas se mezcla un lodo pesado
que se tienen de reserva con el lodo de trabajo para alcanzar la densidad de control lo que reduce el tiempo
de espera; en la localización o plataforma se debe tener suficiente barita o material densificante para
aumentar la densidad de todo el volumen activo del sistema del fluido en por lo menos 1,0 ppg (0,12 g/cm 3).
Una vez se tiene el influjo en el pozo y se va a utilizar el método del Ingeniero, se requiere generar una
tabla de presión de circulación versus estroques bombeados de fluido de control a través de la sarta de
trabajo, también llamada “Programa de disminución de presión”, esta tabla se encuentra en la parte final
de la hoja de control; una vez el fluido con densidad de control alcance la broca (con la broca en fondo), se
requiere mantener la presión final de circulación (FCP) constante hasta que el fluido de control retorne a la
superficie a través del espacio anular, en otras palabras hasta que el fluido de control “de la vuelta
completa”, la FCP es la nueva presión a tasa lenta de la bomba de circulación para vencer las pérdidas por
fricción generadas dentro del pozo con la nueva densidad del fluido de control. Si se requiere verificar los
cálculos de la hoja de control, se puede cerrar el pozo una vez el fluido de control alcance la broca e inicia
a subir por el espacio anular, en este momento la presión de cierre en la tubería (SIDPP) debe ser 0 si la
106
densidad del fluido de control es suficiente para vencer la presión de la formación (PFm), por lo tanto el
método del Ingeniero requiere de una sola circulación para controlar el pozo.
El pozo se puede controlarse con una sola circulación, por lo tanto el pozo, el conjunto de BOP, el
zapato del revestimiento estarán bajo presión por menos tiempo.
Las presiones ejercidas en el pozo y en el conjunto de BOP generalmente son menores que las
que se alcanzan con el método del perforador, esto se hace más evidente si el influjo es de gas o
si fue generado por un subbalance significativo.
Los cálculos y ajustes del choque para mantener constante la presión en el fondo del pozo se
facilitan.
La probabilidad de generar pérdidas de circulación si la densidad del fluido de control es excesiva
se disminuye.
La densidad equivalente del fluido a nivel del zapato o punto débil del pozo generalmente será
menor una vez el fluido con densidad de control inicie a subir por el espacio anular antes que el
tope del influjo alcance la profundidad del zapato, así mismo se generarán menores presiones en
el revestimiento en superficie.
La desventaja es el tiempo de espera con el pozo cerrado y sin circulación que se requiere mientras se
incrementa la densidad del fluido, por lo que el influjo no se circula fuera del pozo de inmediato, esto
significa alta probabilidad de una pega de tubería por el asentamiento de los cortes de perforación, pero
esta probabilidad es específica para ciertos pozos dependiendo de la buenas prácticas de perforación o
trabajo implementadas previamente a la presencia del influjo, es decir que se debe considerar evitable
cuando se emplea el método del Ingeniero; también se puede controlar la migración del gas mientras se
aumenta la densidad del fluido hasta la densidad de control.
Procedimiento
107
En la siguiente gráfica se detalla el comportamiento de presión en tubería y en el revestimiento realizando
una sola circulación mientras se retira un influjo de gas del pozo generado por subbalance.
1600
1200
psi
1000
800
600
400
Presión final de circulación -
ICP = SCRP x ( KFD / FD)
200
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
TIEMPO DE BOMBEO
0 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800
ESTROQUES POR MINUTO
A C
B D
800
psi
F'
400
0 G
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
BARRILES BOMBEADOS
108
14.5.2. Método del perforador
El método del perforador se utiliza para circular influjos fuera del pozo sin aumentar la densidad del fluido
de trabajo, si el influjo fue generado mecánicamente no se necesita realizar una segunda circulación con
fluido con densidad de control, si el influjo fue generado por un subbalance se requerirá aumentar la
densidad del fluido de trabajo hasta una densidad suficiente para controlar la presión de la formación
realizando una circulación adicional donde se reemplaza el fluido original por el fluido de control.
En la primera circulación se sacan los fluidos de la formación que hayan entrado al pozo, se mantiene la
presión constante en el fondo del pozo manteniendo la presión inicial de circulación (ICP) constante durante
la primera circulación, como no se aumenta la densidad del fluido de trabajo, no se requiere disminuir la
presión en la sarta de trabajo de acuerdo a la tabla de presión de circulación versus estroques bombeados
de fluido de control a través de la sarta de trabajo, la hoja de control que se utiliza en el método del
perforador es la misma hoja de control del método del Ingeniero; si se requiere aumentar la densidad del
fluido y realizar una segunda circulación, se sigue el procedimiento del método del Ingeniero con la
diferencia que en el pozo ya no hay influjo.
La circulación del pozo se inicia una vez se tienen las presiones estabilizadas de cierre.
En la primera circulación no se requiere aumentar la densidad del fluido de trabajo, no se requiere
material densificante.
Para mantener la presión de fondo constante, se requieren presiones más altas en superficie que en
el método del Ingeniero.
Durante la primera circulación utilizando la densidad del fluido original, si el influjo es por subbalance,
se tendrán presiones más altas en la superficie y por ende las presiones en el zapato o punto débil del
pozo serán más altas.
Si el influjo es por subbalance, se requiere una segunda circulación aumentando el tiempo del pozo
bajo presión, así mismo el conjunto de BOP y el personal.
109
5. Parar la bomba y cerrar completamente el choque, el pozo está controlado cuando la presión de
cierre de la tubería (SIDPP) y la presión de cierre del revestimiento (SICP) son igual a 0; si la presión
de cierre de la tubería (SIDPP) y la presión de cierre del revestimiento (SICP) son iguales pero
mayores a 0 se requiere de una segunda circulación.
1600
1200
psi
1000
800
Presión de bombeo SCRP
600
200
0
0 5 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TIEMPO DE BOMBEO
C'
1200
PRESIÓN DEL REVESTIMIENTO
1000 PRESIÓN EN EL
REVESTIMIENTO
A
B
800 EL INFLUJO DE GAS SALE DEL POZO
psi
600
400
200
VOLÚMEN DE GAS GANANCIA EN TANQUES
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
BARRILES BOMBEADOS
110
Procedimiento en la segunda circulación
1600
Presión inicial de circulación
1400
ICP = SCRP + SIDPP
PRESIÓN EN TUBERÍA
1200
psi
1000
800
600
200
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
TIEMPO DE BOMBEO
0 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800
111
COMPORTAMIENTO DE PRESIÓN EN EL REVESTIMIENTO IMPLEMENTANDO
EL MÉTODO DEL PERFORADOR – SEGUNDA CIRCULACIÓN
700
600
SIDPP = SICP
PRESIÓN EN TUBERÍA
500
psi
400
300
200
El fluido de control llego a
fondo y comienza a
100
desplazar el fluido del
espacio anular
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
TIEMPO DE BOMBEO
Una vez el pozo este controlado se debe realizar un chequeo o verificación de flujo, al menos por una hora
o de acuerdo a las políticas de la compañía operadora, si se requiere se aumenta la densidad del fluido de
control hasta un margen de seguridad seleccionado, dentro de este margen se puede considerar el margen
de viaje; se puede realizar un viaje corto para corroborar pequeñas acumulaciones del influjo en zonas
lavadas (wash out) o aporte de un nuevo influjo, permitiendo una evaluación adecuada del margen de viaje
o de seguridad implementado en la nueva densidad del fluido.
Una vez se cierra el pozo, luego de la presencia de un influjo y de registrar las presiones de cierre
estabilizadas y la ganancia, se inicia de inmediato la circulación aumentando la densidad del fluido mientras
se saca el influjo del pozo, a medida que se circula el influjo se va aumentando la densidad del fluido en
incrementos adicionando barita continuamente; este procedimiento hace que se tenga dos o más
densidades de fluido dentro de la sarta lo que dificulta determinar la presión en el fondo del pozo, para
utilizar este método se requiere tener determinada información y cálculos adicionales, otros cálculos se
deben realizar durante la ejecución, por esta razón las compañías prefieren utilizar el método del Ingeniero
o el método del Perforador, ya que el método concurrente es complicado de utilizar, adicional que se
requerirán varias circulaciones para controlar el pozo por completo; el número de circulaciones que se
deben realizar con el método concurrente dependen de cierto modo de la capacidad del equipo de
aumentar la densidad del fluido del sistema activo, también de las condiciones del fluido y su
homogeneidad.
Luego de alcanzar la ICP, se realiza un incremento en la densidad del fluido de 0,1 lb/gal (0,012 g/cm 3), se
debe disminuir la presión en la sarta de trabajo de acuerdo al “Programa de disminución de presión”, esta
presión se debe mantener constante hasta que el siguiente incremento de densidad llegue a la broca, el
siguiente incremento de densidad puede ser de 0,1 lb/gal (0,012 g/cm 3) o mayor; el procedimiento continua
hasta que se alcanza la densidad del fluido de control (KFD) y este llega a la broca alcanzando la presión
112
final de circulación (FCP) la cual se debe mantener constante hasta que el fluido con densidad de control
llega a la superficie por el espacio anular.
1600
Presión de circulación
1400 a tasa de control
1200
1000
800
600
Presión final de
400 circulación
200
0
10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 11.0
1270 1225 1170 1130 1100 1050 1010 960 920 870 825
PRESIÓN EN LA TUBERÍA
0500 0515 0530 0550 0615 0637 0700 0725 0755 0825 0855
TIEMPO DE SUCCIÓN
19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19
1/2 CIRCULACIÓN SUPERFICIE FONDO
113
14.6. Control de pozo en pozos horizontales o con alto ángulo de desviación
Con los avances tecnológicos de la industria petrolera, la perforación de pozos horizontales o con alta
ángulo de desviación es una operación común en algunos yacimientos, el principio de control de pozo para
este tipo de pozos es la misma, aunque hay algunos aspectos que se deben tener en cuenta durante el
control del pozo. Los influjos en los pozos horizontales o de alto ángulo de desviación pueden generarse
por formaciones con fallas naturales, pérdidas de circulación por exceso de la ECD (en la parte horizontal
la ECD aumenta más rápido que la resistencia de las formaciones), exceso de presiones de suabeo o
surgencia, presiones de suabeo durante los viajes por las condiciones del espacio anular si no hay una
eficiente limpieza del hueco, entre otras causas.
Cuando se bombea un fluido de control la presión en la tubería debe disminuir a medida que la columna
del fluido de control aumenta, la presión por fricción aumenta al circular el fluido de control por la parte
horizontal o los tramos con alto ángulo de desviación, al utilizar una hoja de control para pozos verticales
se pueden generar presiones más altas en el fondo del pozo las cuales pueden sobrepasar la presión de
fractura de la formación, este tipo de hojas de control relacionan el incremento de la presión por fricción y
el incremento de la presión hidrostática de forma lineal. En pozos horizontales o con alto ángulo de
desviación, el aumento por la presión por fricción y el incremento en la presión hidrostática se deben
analizar por separado ya que puede suceder que se obtenga la presión final de circulación (FCP) cuando
aún falta bombear varios barriles (litros) de fluido de control para llegar a la broca, si el pozo tiene varios
KOP y EOB se debe realizar divisiones en la tabla de control de presión de circulación versus estroques
de acuerdo a esta cantidad, una hoja de control para pozos horizontales o de alto ángulo de desviación se
utiliza cuando se tiene un promedio de ángulo de 50° o más en el pozo.
Otra consideración que se debe tener en cuenta es seleccionar el método de control de pozo que genere
mínimas presiones en el revestimiento, la ventaja de utilizar el método de esperar y densificar en pozos
verticales es disminuir la presión en el zapato del revestimiento cuando el fluido de control entra al espacio
anular cuando el influjo de gas aún está en el hueco abierto comparado con el método del perforador, esto
hace que la presión hidrostática en el espacio anular aumente requiriendo bajas presiones de control en
superficie. En pozos horizontales o de alto ángulo de desviación el aumento de la presión hidrostática
generado por el fluido de control en el espacio anular no se hace efectivo hasta que el fluido de control no
esté en la parte vertical del pozo, al tener un gran volumen del espacio anular en la parte horizontal
comparado con el volumen de la parte vertical, el influjo se circulará fuera del hueco abierto antes de que
el fluido de control llegue a la sección vertical del pozo, las presiones en el zapato se comportarán como si
se estuviese aplicando el método del perforador; el método del perforador es muy aceptado para el control
de pozos horizontales con éstas condiciones de mayor volumen del espacio anular en la sección horizontal
versus la vertical ya que el tiempo que el pozo está sin circulación se disminuye y el influjo es retirado del
pozo sin esperar que el fluido sea llevando hasta la densidad de control, luego circularlo con la densidad
de control calculada.
114
Los pozos horizontales o con alto ángulo de desviación pueden generar situaciones anormales después
de circular un influjo de gas fuera del pozo, las zonas donde se ha lavado (wash out) las paredes del pozo
o donde se presentan ensanchamientos por derrumbes pueden formar cavidades en la parte superior
donde se va a acumular el gas, así mismo en la parte inferior se acumulan recortes los cuales pueden estar
acumulados por deficientes prácticas de limpieza de hueco; se puede pensar que el pozo está controlado
luego de realizar un chequeo de flujo satisfactorio, por lo que se abre el conjunto de BOP y se realiza una
circulación del pozo para limpiarlo con altas tasas de circulación, al mismo tiempo que los recortes
asentados en el fondo del pozo, el gas que está en la parte superior va a ser arrastrado por el fluido y se
expandirá llegando a superficie libremente; en superficie se presentará un aumento en el retorno de fluido
en la línea de flujo, aumento en el volumen de los tanques y fluido cortado por el gas, por lo que se puede
confundir con un nuevo influjo y la necesidad de incrementar la densidad del fluido. En estas condiciones
luego de un chequeo de flujo exitoso, el pozo debe ser cerrado y circulado a través del choque y el
separador líquido-gas (lodo-gas), la pérdida de presión hidrostática en el espacio anular pudo haber
generado la entrada de un nuevo influjo, aplicando el método del perforador con la densidad de control se
controlará el pozo, no incremente la densidad del fluido nuevamente, una tasa alta de circulación y si es
posible un movimiento de la sarta de trabajo ayudarán a remover el gas en la parte horizontal del pozo.
Existe una situación que se debe tener en cuenta cuando se circula un influjo de gas en pozos horizontales
y es cuando el influjo pasa de la sección horizontal a la sección vertical, mientras el influjo de gas este en
la sección horizontal la migración va a ser mínima y no se presentará expansión por lo que mantener la
presión de fondo constante con el choque será una operación relativamente sencilla, una vez el influjo llega
a la parte vertical se presentará expansión y migración del gas, por lo tanto los ajustes del choque para
mantener la presión del fondo constante van a ser más frecuentes.
Si se presenta un problema durante el control de un pozo vertical, horizontal o con alto ángulo de desviación
y usted no sabe qué está generando el problema o no lo sabe manejar, lo más recomendable es parar el
proceso de control, cerrar el pozo, reevaluar las condiciones y encontrar el mejor método de control, con el
pozo cerrado se tiene el tiempo para analizar el problema y solucionarlo. Recuerde que una operación
relativamente fácil puede terminar en un descontrol del pozo, la seguridad del personal es el factor
más importante durante cualquier operación.
115
En la hoja de control para pozos horizontales o con un alto ángulo de desviación se debe ajustar teneindo
en cuenta que como cada vez van a ser mas pronunciadas las diferencias entre la profundidad medida y
la profunidad calculada, se deberán realizar ajustes más específicos para los cambios de presión con
respecto a la profundidad. Particularmente se debe tener en cuenta que van a ver ajustes por las perfdidas
por fricción, los cuales están relacionados con la profundidad medida, y ajustes por presión hidrostática,
los cuales están relacionados con la profundidad vertical verdadera (TVD). Estos ajustes se pueden calcular
teniendo como referencia la presión de circulación en el KOP y en el EOB, para realizar éstos cálculos se
utilizan las siguientes ecuaciones:
(FCP−SCRP)×MDKOP SIDPP×TVDKOP
CPKOP = ICP + ( − )
MDpozo TVDpozo
Donde,
(FCP−SCRP)×MDEOB SIDPP×TVDEOB
CPEOB = ICP + ( − )
MDpozo TVDpozo
Donde,
En las dos ecuaciones anteriores se relaciona la profundidad medida del KOP o EOB con la profundidad
medida del pozo, esta relación tiene en cuenta el incremento de presión generado por la fricción dentro de
la sarta de trabajo; también se relaciona la profundidad vertical verdadera del KOP o EOB con la
profundidad vertical verdadera del pozo, esta relación tiene en cuenta el incremento de la presión
hidrostática generada por el fluido de control a la profundidad de interés.
116
14.7. Metodos de control de migración
Este es un método que aplica de una forma fácil el método volumétrico, para aplicarlo se requiere tener
lectura de presión en el manómetro de la sarta de trabajo con la tubería en el fondo del pozo, para
monitorear la presión del fondo del pozo, no se requiere realizar cálculos complicados; si se tiene un influjo
de gas donde se identifica que migra y no se cuenta con las facilidades para implementar los métodos
principales de control de pozo se puede aplicar el método de presión por la sarta de trabajo, a continuación
se explica el procedimiento del método:
1. Una vez el pozo este cerrado y las presiones de cierre (SIDPP y SICP) se han estabilizado,
registrar la presión de cierre de la tubería, la presión de cierre del revestimiento y las
ganancias; si se identifica que el influjo es de gas y que existe migración del mismo, iniciar a
implementar el método de presión por la sarta de trabajo.
2. Permitir que el influjo migre incrementando la presión en la sarta de trabajo y en el
revestimiento en un margen de seguridad (100 lb/pul2 - 7,0 kg/cm2), la migración del gas hace
que las presiones incrementen en la misma cantidad, éste es el margen de seguridad el cual
garantiza que no entrará un nuevo influjo ya que la presión de fondo tiene 100 lb/pul2 (7,0
kg/cm2) adicional a la presión de la formación, este será el límite inferior del procedimiento.
3. Permitir que el influjo siga migrando e incrementando la presión en la sarta de trabajo y en el
revestimiento en 100 lb/pul2 (7,0 kg/cm2) adicionales, éste es el límite superior del
procedimiento o margen de trabajo, recordar que el monitoreo de la presión de fondo se realiza
a través de la sarta de trabajo, por lo tanto de acá en adelante se controlará la presión de
fondo monitoreando la presión de la sarta de trabajo.
El margen de trabajo debe ser seleccionado bajo las mismas condiciones que se
selecciona el margen de seguridad, es decir teniendo en cuenta la MAASP.
4. Abrir el choque (se recomienda que se utilice el choque manual ya que permite drenar [purgar,
aliviar, sangrar] pequeños volúmenes de fluido de trabajo con mayor exactitud que con el
choque remoto) y drenar fluido de trabajo hasta que en la sarta de trabajo se alcance el límite
inferior del procedimiento; el fluido drenado del pozo se debe recibir en un tanque calibrado
alineado a la línea de salida de líquido del separador líquido-gas (lodo-gas).
117
5. Una vez se alcance el límite inferior del procedimiento en la sarta de trabajo, cerrar el choque
y permitir que el influjo migre incrementando la presión en la sarta de trabajo en el margen de
trabajo, nótese que el margen de seguridad no se utiliza.
6. Repetir los pasos 4 y 5 del procedimiento hasta que se pueda implementar un procedimiento
de control de pozo adecuado o hasta que el influjo de gas llegue a la parte superior del pozo,
debajo del conjunto de BOP, pero no deje salir el gas; en la parte superior, el influjo de gas no
migrará más, por lo tanto las presiones de cierre no van a aumentar, la presión de fondo será
igual a la presión de la formación más el margen de seguridad, si se permite salir el gas la
presión hidrostática del espacio anular sobre la presión de la formación puede disminuir a tal
punto que puede entrar un nuevo influjo de gas.
Durante este procedimiento se permite la expansión controlada del influjo, teniendo en cuenta un margen
de seguridad para prevenir la entrada de nuevos influjos, se debe tener en cuenta la tolerancia al influjo
(kick tolerance) para evitar problemas de pérdida de fluido de trabajo por fracturar la formación débil del
pozo; se puede presentar un tiempo considerable de respuesta entre la presión del revestimiento y la
presión de la sarta de trabajo en pozos profundos.
El manómetro de la tubería, con la tubería en el fondo del pozo, es el medio para monitorear directamente
la presión en el fondo del pozo (BHP), en la siguiente figura se muestra el comportamiento de la presión
en la tubería utilizando el método de presión por la sarta de trabajo, la presión en el fondo del pozo (BHP)
tendrá el mismo comportamiento de la presión de la tubería.
400
350
PRESIÓN EN TUBERÍA
300
MARGEN DE TRABAJO
250
200
150
MARGEN DE SEGURIDAD
100
50
0
0 5 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TIEMPO
118
14.7.2. Método de presión por el revestimiento o método volumétrico
El método de presión por el revestimiento más conocido como el método volumétrico se utiliza cuando se
tiene influjos de gas donde no se tiene lectura de presión en la sarta de trabajo y se tiene una alta migración
(la SICP aumenta significativamente), por ejemplo: taponamiento total de las boquillas de la broca, se tienen
un empaquetamiento total con el influjo encima de la pega; cuando se tiene una ruptura en la sarta de
trabajo que no permite circular el influjo por uno de los métodos principales de control de pozo, durante un
tiempo requerido para reparar equipos de superficie (bombas de circulación) y se tienen válvula de
contrapresión (float valve), mientras se espera para incrementar la densidad del fluido de trabajo hasta la
densidad del fluido de control, la sarta de trabajo se encuentra muy lejos del fondo con el influjo en el fondo
del pozo o si no se tiene tubería en el pozo y solo se puede monitorear la presión de fondo a través del
revestimiento, a continuación se explica el procedimiento del método:
1. Una vez el pozo este cerrado registrando la ganancia y las presiones de cierre (SIDPP y SICP) se
han estabilizado, identificando que por alguna razón enunciada anteriormente la SIDPP no tiene
lectura, identificando que el influjo es de gas y que existe migración del mismo; se deben realizar
varios cálculos antes de implementar el método volumétrico.
2. Seleccione un margen de seguridad y un margen trabajo (de acuerdo al numeral 6.2. del manual, se
recomienda utilizar el mismo rango para los dos márgenes).
3. Calcular la presión hidrostática que se pierde al drenar un barril (1000 l) de fluido de trabajo a través
de la capacidad anular superior (por donde se drena el fluido a través del choque).
4. Calcular el volumen a drenar de fluido de trabajo necesario para compensar la presión del margen
de trabajo.
5. Calcular la presión del choque inicial que es igual a la suma de la SICP más el margen de seguridad
más el margen de trabajo, este resultado es la presión del choque del primer ciclo.
6. Calcule la presión del choque del segundo ciclo la cual es igual a la presión del choque del primer
ciclo más el margen de trabajo, este procedimiento se repetirá de acuerdo a los ciclos necesarios
para implementar el método volumétrico; con éstos cálculos registrados iniciar a aplicar el método.
7. Permitir que el influjo migre incrementando la presión en el revestimiento en un margen de seguridad
(100 lb/pul2 - 7,0 kg/cm2), la migración del gas hace que la presión se incremente en todos los puntos
del pozo, éste es el margen de seguridad el cual garantiza que no entrará un nuevo influjo ya que la
presión de fondo tiene 100 lb/pul2 (7,0 kg/cm2) adicional a la presión de la formación.
8. Permitir que el influjo siga migrando e incrementando la presión en el revestimiento en un margen
de trabajo de 100 lb/pul2 (7,0 kg/cm2) adicionales, a diferencia del método anterior que se
monitoreaba la presión del fondo directamente por la sarta de perforación con un fluido homogéneo,
en el método volumétrico se monitoreará la presión de fondo con el manómetro del revestimiento
donde se encuentran dos fluidos, el fluido original de trabajo y el influjo que es gas, el cual está
migrando, al aplicar el método el gas se expandirá y se presentarán pérdidas de presión hidrostáticas
las cuales deben ser compensadas con el choque utilizando la ley de los gases.
9. Cuando la presión en el revestimiento indique que se tiene el margen de seguridad más el margen
de trabajo, abrir el choque manual y drenar fluido de trabajo, manteniendo la presión del
revestimiento constante, hasta recibir el volumen equivalente para compensar la presión del margen
de trabajo; el fluido drenado del pozo se debe recibir en un tanque calibrado alineado a la línea de
salida de líquido del separador líquido-gas (lodo-gas).
10. Una vez el volumen equivalente para compensar el margen de trabajo se tenga en los tanques, cerrar
el choque y permitir que el influjo migre incrementando la presión en el revestimiento en el margen
de trabajo seleccionado, nótese que el margen de seguridad no se utiliza; el margen de trabajo se
utilizó cuando se drenó el volumen equivalente a la presión del margen de trabajo, permitiendo la
expansión del gas y disminuyendo su presión interna, por lo tanto para continuar con el método
volumétrico se requiere que la presión en el revestimiento aumente en el margen de trabajo, el cual
va a ser utilizado para permitir la expansión del gas y mantener la presión de fondo (BHP) con una
contrapresión evitando la entrada de nuevos influjos.
119
11. Repetir los numerales 9 y 10 del procedimiento hasta que se pueda implementar un procedimiento
de control de pozo adecuado o hasta que el influjo de gas llegue a la parte superior del pozo, debajo
del conjunto de BOP, pero no deje salir el gas; en la parte superior, el influjo de gas no migrará más,
por lo tanto la presión en el revestimiento no aumentará más, en la situación más crítica la presión
de fondo será igual a la presión de la formación más el margen de seguridad, si se permite salir el
gas la presión hidrostática del espacio anular sobre la presión de la formación puede disminuir a tal
punto que puede entrar un nuevo influjo de gas.
MARGEN DE SEGURIDAD
TIEMPO
En pozos donde se tienen dos revestimientos expuestos a la presión del pozo, es decir un revestimiento
que va hasta superficie y un revestimiento colgado al final del anterior, es decir con un liner y si este liner
tiene un gran longitud, se puede presentar un subbalance al utilizar la capacidad anular para calcular el
volumen a drenar al aplicar el método volumétrico cuando el influjo aún está en el espacio anular del liner
con la sarta de trabajo, para prevenir que se presente un nuevo influjo por esta situación se puede utilizar
un margen de seguridad más alto y continuar utilizando la capacidad anular superior para calcular los
volúmenes a drenar en cada ciclo del procedimiento; otra opción es utilizar la menor capacidad anular del
liner con la sarta de trabajo para calcular el volumen a drenar en el primer ciclo, después del primer ciclo
utilizar la capacidad anular superior para los demás ciclos del método.
Cuando se utiliza el método volumétrico en pozos horizontales o de alto ángulo de desviación se debe
tener precaución con el volumen a drenar para compensar la presión del margen de trabajo, al utilizar la
capacidad anular superior se puede causar un exceso de presión cuando el influjo está por debajo de la
sección de alto ángulo de desviación, probablemente la presión de fractura de la formación no puede
soportar la presión del margen de seguridad más la presión del margen de trabajo hasta que el influjo
empiece a subir por la sección vertical del pozo; para compensar esta situación en el primer ciclo calcule
la pérdida de presión hidrostática por barril (litro) utilizando la capacidad anular corregida por el ángulo (≥
50°) de acuerdo a la siguiente Fórmula, posteriormente utilice la capacidad anular superior para los
siguientes ciclos.
PH⁄ ∇PHfluido
bbl = Cap.anular ×cos(α)
120
Donde,
PH/bbl es la presión hidrostática por cada barril (litro) a la profundidad del ángulo de desviación de interés
en lb/pul2/bbl (kg/cm2/l).
∇PH es el gradiente de presión hidrostática del fluido de trabajo en lb/pul2/pie (kg/cm2/m).
Capanular es la capacidad anular a la profundidad del ángulo de desviación en bbl/pie (l/m).
Cos (α) es el coseno del ángulo de desviación.
Para tabular de forma adecuada y poder llevar un control adecuado de cuanto aumenta la presion de fondo
de pozo (BHP) a causa de la migración del gas en el pozo cerrado y posteriormente cuanto disminuye a
medida que se drena el fluido de trabajo se recomienda que se tabulen los siguientes datos:
MARGEN DE SEGURIDAD
TIEMPO
VOLUMEN PURGADO
VOLUMEN ACUMULADO
121
14.8. Método de inyección y drenaje
Si se utilizó el método de presión por la sarta de trabajo o el método volumétrico hasta que el influjo de gas
llegó hasta la parte superior del pozo debajo del conjunto de BOP, cuando aún no se puede implementar
uno de los métodos principales de control de pozo, se utiliza el método de inyección y drenaje, también
conocido como método de lubricación y purga. Es decir que este método es la continuación de los dos
métodos anteriores, este método también puede utilizarse en las siguientes situaciones:
Cuando el influjo de gas está en la parte superior del pozo se puede bombear una pequeña cantidad de
fluido de trabajo dentro del pozo con una bomba de alta presión y bajo caudal, se debe esperar un tiempo
para que el fluido inyectado al pozo descienda y genere una presión hidrostática, luego se podrá drenar
una cantidad de gas sin disminuir la presión en el fondo del pozo, equivalente a la presión hidrostática
ganada por el fluido inyectado, evitando la entrada de un nuevo influjo; la mayoría de los influjos no se
controlan con éste método, pero las presiones de cierre se reducen notablemente mientras se puede
implementar alguno de los métodos principales de control de pozo.
Una vez se inyecta el fluido de trabajo (o de control si se conoce la presión de la formación) se debe esperar
un tiempo adecuado para que el fluido descienda hasta generar una presión hidrostática efectiva en el
fondo del pozo, el tiempo de espera puede variar de 20 a 30 minutos o más dependiendo de las
características (densidad, viscosidad, etc.) del fluido inyectado y del gas, de la geometría del pozo y la
sección transversal por donde “decantará” el fluido inyectado, el no esperar a que el fluido inyectado
descienda puede generar pérdidas de fluido inyectado a través del choque cuando se inicie a drenar el gas,
por lo tanto pérdidas de la presión hidrostática del fluido de trabajo inyectado y drenado con el gas.
Este método utiliza la ley de los gases y se puede utilizar cuando se tienen influjos de gas por subbalance
o generados mecánicamente (suabeo), si el influjo fue generado mecánicamente y con el conjunto de BOP
instalado en la superficie, una vez se llene el pozo con el fluido de trabajo, el pozo debe estar controlado;
si el influjo es por subbalance se necesita incrementar la densidad del fluido para controlar el pozo, una
vez se retira todo el gas la presión de cierre del revestimiento indicará la cantidad de subbalance que se
tiene para realizar los cálculos y controlar el pozo; a continuación se explica el procedimiento del método:
1. Una vez se tiene el influjo de gas en la parte superior del pozo debajo del conjunto de BOP, luego
de un procedimiento de control de migración de un influjo de gas o antes de implementar una
operación de stripping; se debe realizar varios cálculos antes de implementar el método volumétrico
de inyección y drenaje.
2. Seleccionar un margen de seguridad (el margen de seguridad ya está aplicado en el pozo de los
métodos anteriores de control de migración) y un margen trabajo (de acuerdo al numeral 6.2. del
manual, se recomienda utilizar el mismo rango para los dos márgenes).
3. Calcular la presión hidrostática que se gana al inyectar un barril (159 l) de fluido de trabajo a través
de la línea de matar (kill line) a la capacidad anular superior (por donde se inyecta el fluido y
posteriormente se drenará el gas seco a través del choque).
4. Con una bomba de bajo caudal y de alta presión, bombear fluido (inyectar) a través de la línea de
matar hasta aumentar la presión del revestimiento en la presión del margen de trabajo, una vez se
observe el aumento de la presión en el margen de trabajo detener el bombeo.
122
5. Medir exactamente el nivel del tanque desde donde se succionó el fluido inyectado (lubricado),
generalmente es el tanque de viaje o los tanques de la unidad de las bombas de alta presión y bajo
caudal, calcular el volumen de fluido inyectado al pozo en el paso anterior.
6. Esperar de 20 a 30 minutos para que el fluido inyectado caiga (“descienda, decante”) a través del
gas hasta el fondo del pozo donde se encuentra el nivel del fluido líquido del pozo en el espacio
anular, generando una presión hidrostática adicional y efectiva sobre la presión de la formación.
7. Drenar gas seco a través de la línea del choque para quema, reduciendo la presión en el
revestimiento en la ganancia de la presión hidrostática y el margen de trabajo utilizado para inyectar
el fluido al pozo.
8. Repetir los numerales 4, 5, 6 y 7 del procedimiento hasta que se pueda implementar un
procedimiento de control de pozo adecuado o hasta que el influjo de gas sea reemplazado totalmente
por fluido de trabajo inyectado (lubricado).
123
14.9.1. Método de presión de inyección y drenaje
Este método se utiliza cuando se sabe que la densidad del fluido inyectado (lubricado) es suficiente para
controlar la presión de la formación una vez se ha retirado todo el gas del pozo, es decir para influjos de
gas generados mecánicamente y no para influjos generados por subbalance; a continuación se explica el
procedimiento del método:
1. Una vez se tiene el influjo de gas en la parte superior del pozo debajo del conjunto de BOP, luego
de un procedimiento de control de migración de un influjo de gas o antes de implementar una
operación de stripping, se tiene la presión de cierre del revestimiento (SICP) antes de implementar
el método de presión de inyección y drenaje (P1).
2. Seleccionar un margen de seguridad (el margen de seguridad ya está aplicado en el pozo de los
métodos anteriores de control de migración) y un margen trabajo (de acuerdo al numeral 6.2. del
manual, se recomienda utilizar el mismo rango para los dos márgenes).
3. Con una bomba de bajo caudal y de alta presión, bombear fluido (inyectar) a través de la línea de
matar hasta aumentar la presión del revestimiento (P1) en la presión del margen de trabajo, una vez
se observe el aumento de la presión en el margen de trabajo detener el bombeo; una vez se estabilice
la presión, se tendrá una nueva presión de cierre del revestimiento (P2) la cual aumentó en el margen
de trabajo.
4. Esperar de 20 a 30 minutos para que el fluido inyectado caiga (“descienda, decante”) a través del
gas hasta el fondo del pozo donde se encuentra el nivel del fluido líquido del pozo en el espacio
anular, generando una presión hidrostática adicional y efectiva sobre la presión de la formación.
5. Calcular la presión (P3) hasta la cual se permitirá que disminuya la presión en el revestimiento,
mientras se drena gas seco para quema, de acuerdo a la siguiente fórmula:
(P1 )2
P3 =
P2
Donde,
6. Drenar gas seco a través de la línea del choque para quema, reduciendo la presión en el
revestimiento una vez se ha ganado presión hidrostática con el fluido inyectado hasta la P 3, esta
presión de cierre del revestimiento estabilizada será la nueva P1 para el siguiente ciclo.
7. Repetir los numerales 3, 4, 5 y 6 del procedimiento hasta que se pueda implementar otro
procedimiento de control de pozo o hasta que el influjo de gas sea reemplazado totalmente por fluido
de trabajo inyectado (lubricado).
124
14.9.2. Método dinámico de inyección y drenaje
En pozos con el conjunto de BOP instalado en el fondo del mar, se utiliza el método dinámico de inyección
y drenaje, cuando el pozo está cerrado y se tiene gas en la parte superior del pozo debajo del conjunto de
BOP; se mantiene la circulación a través de la línea de matar y la línea del choque controlando en superficie
la ganancia en el tanque de viaje, la línea de matar se utiliza para monitorear la presión del pozo; a
continuación se explica el procedimiento del método:
1. Una vez se tiene el influjo de gas en la parte superior del pozo debajo del conjunto de BOP, luego
de un procedimiento de control de migración de un influjo de gas o antes de implementar una
operación de stripping; se debe realizar varios cálculos antes de implementar el método dinámico de
inyección y drenaje.
2. Seleccionar un margen de seguridad (el margen de seguridad ya está aplicado en el pozo de los
métodos anteriores de control de migración), en el tanque de viaje se debe tener el volumen de fluido
de trabajo equivalente al gas que se va a retirar.
3. Calcular la presión hidrostática que se gana al inyectar un barril (159 l) de fluido de trabajo a través
de la línea de matar (kill line) a la capacidad anular superior (por donde se inyecta el fluido y
posteriormente se drenará el gas seco a través del choque).
4. Corroborar que la línea de matar (kill line) esté llena de fluido de trabajo, se recomienda aislar el
pozo y circular la línea de matar con fluido de trabajo garantizando un medio adecuado para
monitorear la presión en el conjunto de BOP adecuadamente.
5. Realizar la adecuada alineación en el conjunto de BOP para circular fluido de trabajo a través de la
línea de matar y obtener retornos a través de la línea del choque, el tanque de viaje debe ser
monitoreado de forma precisa, los retornos deben ser enviado a través del separador líquido-gas
(lodo-gas), la salida de líquido del separador líquido-gas debe estar alineada al tanque de viaje.
6. Con una bomba de bajo caudal y de alta presión, bombear fluido (inyectar) a través de la línea de
matar a una tasa lenta, a medida que se alcanza la velocidad seleccionada de la bomba, la presión
en la línea de matar aumentará; la pérdida de presión por fricción en la línea del choque se puede
compensar, por lo tanto la presión de la bomba será igual a la pérdida de presión por fricción en la
línea de matar, pero si no se puede compensar la pérdida de presión por fricción en la línea del
choque, la presión en la línea de matar será mayor; durante toda la operación se debe monitorear y
controlar la presión en la línea de matar con el choque (estrangulador).
7. Ajustar el choque para mantener la presión de circulación constante en la línea de matar a medida
que se drena gas del pozo para quema; reducir la presión en la línea de matar a medida que el nivel
en el tanque de viaje disminuya, compensando el aumento de la presión hidrostática en el espacio
anular.
8. Continuar con el procedimiento hasta que se retire la totalidad del influjo de gas que se encuentra
debajo del conjunto de BOP, se identificará este momento cuando el volumen en el tanque de viaje
sea constante, es decir que el volumen inyectado es igual al volumen recibido; si el pozo fue
suabeado la presión en la línea de matar equivaldrá a la pérdida de presión por la fricción de la línea
de matar más la pérdida de presión por la fricción en la línea del choque más la pérdida de presión
por la fricción del choque completamente abierto (full open); si el pozo no está controlado (influjo por
subbalance) se tendrá un valor mayor en la presión final de circulación descrita en éste mismo punto.
125
14.10. Método de stripping
El método de stripping consiste en deslizar o mover la tubería hacia adentro o hacia afuera del pozo, con
un influjo en el pozo, es decir con el pozo presurizado; como en los métodos anteriores se debe mantener
la presión del fondo constante o levemente por encima de la presión de la formación, evitando la entrada
de nuevos influjos o sobrepasando la presión de fractura de la formación y generando pérdidas de fluido
de trabajo.
Este método se utiliza cuando la sarta de trabajo está parcial o totalmente fuera del fondo del pozo,
regresando la tubería al fondo del pozo con el pozo cerrado para aplicar un método principal de control de
pozo, generalmente el método del perforador ya que los influjos que se generan con la tubería fuera del
pozo son generados por excesivas presiones de suabeo; a medida que se mueve la tubería a través del
conjunto de BOP (stripping) se debe tener cuidado en mantener el peso sobre la sarta para evitar que la
tubería sea expulsada del pozo, si los componentes del conjunto de BOP ya han trabajado con alta presión
o presentan desgaste en el componente de sello (caucho) se pueden presentar complicaciones, las
operaciones de stripping exigen altos niveles de coordinación entre los miembros del equipo de trabajo de
perforación y personal de compañías de servicio, el personal debe estar atento y familiarizado con las
responsabilidades de su cargo, los procedimientos para las operaciones de stripping varían dependiendo
de la técnica a implementar y al equipo disponible en el taladro; dentro de las consideraciones a tener en
cuenta el personal debe conocer el procedimiento adecuado para mover la conexión de la tubería a través
del conjunto de BOP dependiendo la técnica de stripping que se esté utilizando, el volumen útil del
acumulador remanente, identificar presiones altas cercanas al MAASP, monitorear las presiones del
revestimiento y volúmenes en el tanque de viaje, identificar migración del influjo de gas, conocer las
características de los equipos de control de pozo con información detallada de cada componente en la
localización (manuales), evaluar la posibilidad de una pega de tubería.
Si la tubería está totalmente fuera del pozo se requiere implementar la técnica de stripping ariete a ariete
(ram to ram), ya que la fuerza para mover la sarta a través del conjunto de BOP depende de la presión de
cierre del revestimiento (SICP), el área de la tubería y la fricción que se genera entre la tubería y el empaque
del componente del conjunto de BOP, esta fuerza se puede calcular basado en la Fórmula No. 1 más la
fricción generada entre el tubo de la sarta de trabajo y el caucho del componente del conjunto del BOP.
π×(D)2 ×SICP
F= + Ffricción
4
Donde,
F es la fuerza necesaria para mover la tubería a través del conjunto de BOP en lbf (kgf).
D es el mayor diámetro externo de la tubería (conexión - tool joint) en pul (cm).
SICP es la presión de cierre del revestimiento en lb/pul2 (kg/cm2).
Ffricción es la fuerza aproximada de fricción que se genera entre el tubular y el caucho del componente del
conjunto de BOP en lbf (kgf).
Si la presión en el revestimiento es muy alta, el peso de la tubería no será suficiente para que la sarta
pueda deslizarse por su propio peso, por lo que se requerirá una fuerza adicional para realizar el stripping,
generalmente se utiliza el bloque viajero para empujar la tubería lo cual genera un alto riesgo de que se
pueda resbalar ocasionando que la tubería pueda ser expulsada del pozo; si la tubería está totalmente
fuera del pozo el inicio del stripping se convierte en una operación de alto riesgo hasta que el peso de la
sarta sea suficiente para sobrepasar la fuerza que hace el pozo para expulsar la tubería, para ejecutar el
método de stripping se requiere instalar una válvula interna de prevención (Inside BOP) sobre la válvula de
seguridad instalada en la sarta de trabajo una vez el pozo está cerrado (ver el cierre del pozo durante los
viajes de tubería 5.5.2.), adicionalmente debe estar disponible en el piso de trabajo otra válvula de
126
seguridad de total apertura como respaldo en caso que la válvula interna de prevención o la válvula
flotadora fallen.
Cuando se mueve la tubería hacia adentro o hacia afuera del pozo con el conjunto de BOP cerrado se debe
tener las mismas consideraciones de un viaje convencional respecto a los volúmenes desplazados o de
llenado, respecto a la presión el comportamiento no es igual a un viaje convencional; el verificar el
comportamiento en el tanque de viaje es de suma importancia ya que si se adiciona mucho fluido de trabajo
al pozo cuando se está realizando un stripping hacia afuera se puede generar pérdida de fluido hacia la
formación, si el stripping es hacia adentro y se presenta un sobre desplazamiento se puede generar un
nuevo influjo, a veces se presentan las dos situaciones simultáneamente; el movimiento de la tubería y el
ajuste del choque deben estar eficientemente coordinados evitando presiones excesivas con el objetivo de
mantener la presión de fondo constante o un poco por encima de la presión de la formación; si las presiones
del pozo son excesivamente altas, donde el peso de la sarta de trabajo no será suficiente para contrarrestar
la fuerza que el pozo hace para expulsar la tubería, se requerirá implementar el método de snubbing, el
cual mueve la tubería a través del conjunto de BOP con altas presiones en el pozo donde el peso de la
sarta no es suficiente para utilizar el método de stripping.
Hay dos técnicas de stripping, de periodo o ciclo corto y de periodo o ciclo largo, las dos técnicas se pueden
ver afectadas por la compresión de los fluidos a medida que la tubería entra al pozo, se puede presentar
insuficiente drenaje de fluido de trabajo el cual compensa la compresión a medida que la tubería entra al
pozo (desplazamiento total de los tubulares), la penetración de la sarta de trabajo en el influjo hace que la
altura del influjo aumente y a su vez la pérdida de presión hidrostática generada por el influjo también
aumenta. Una vez la sarta haya atravesado totalmente el influjo lo empujará (bombeará) a medida que se
continúe realizando el stripping (migración asistida), la migración del gas por diferencia de densidades
puede aumentar las presiones en superficie si no se controla adecuadamente con una adecuada detección.
El método de stripping de periodo corto se utiliza cuando se requiere mover un máximo de 20 paradas a
través del conjunto de BOP cerrado con el pozo presurizado; asumiendo que el influjo es de gas y la
migración o el aumento de las presiones relacionadas con el influjo de gas no afectarán nocivamente el
procedimiento, tenga en cuenta la MAASP tomando un factor de seguridad respecto a esta presión (75 a
80%), si las presiones en superficie sobrepasan este factor de seguridad adicional pase a utilizar el método
de stripping de periodo largo; a continuación se explica el procedimiento del método:
1. Una vez el pozo este cerrado registrando la ganancia y las presiones de cierre (SIDPP y SICP) se
han estabilizado con la broca lejos del fondo del pozo con la presencia de un influjo de gas, instalar
la válvula interna de prevención (Inside BOP) encima de la válvula de seguridad en la sarta de
trabajo; se debe realizar algunos cálculos antes de implementar el método de stripping de periodo
corto.
2. Seleccionar un margen de seguridad (MS); en los métodos de control de migración se obtenía los
márgenes de seguridad y de trabajo permitiendo que el influjo de gas migrara, el objetivo de los
métodos de stripping es llevar la tubería al fondo del pozo, al mover la tubería a través del conjunto
de BOP cerrado, la presión en el revestimiento aumentará.
3. Iniciar a mover la primera parada de tubería a través del conjunto de BOP cerrado, permitiendo que
la presión en el revestimiento se incremente en el margen de seguridad, puede requerirse meter más
de una parada hasta alcanzar la presión del margen de seguridad.
4. Una vez se alcance la presión de seguridad, el operador del choque debe drenar un volumen de
fluido de trabajo equivalente al desplazamiento total (desplazamiento + capacidad) de la tubería que
entre al pozo a medida que la sarta baja, el perforador o maquinista debe bajar la tubería a una baja
velocidad (se recomienda 2 min/parada), los cuñeros deben eliminar las imperfecciones dejadas por
127
las llaves de potencia en las conexiones para prolongar la vida útil de los cauchos de los
componentes del BOP.
5. Una vez se termine de meter la parada en el pozo y se reciba en el tanque de viaje el volumen
equivalente a la tubería introducida, cerrar el choque y llenar la tubería desde la válvula interna de
prevención hasta la superficie, monitorear la presión del revestimiento identificando si la presión del
revestimiento se ve afectada por la migración del gas, si la presión en el revestimiento aumenta por
la migración del gas utilice el procedimiento de stripping de periodo largo.
6. Repetir los numerales 4 y 5 del procedimiento hasta que la tubería llegue al fondo, el gas llegue a
superficie o hasta que el procedimiento de stripping no se pueda continuar por problemas en el
conjunto de BOP o en el hueco abierto.
7. Cuando la tubería este en el fondo, controle el pozo utilizando el método del perforador.
El siguiente formato reúne la información básica para tener referencias numéricas para la operación de
stripping de corto plazo:
Datos necesarios:
Parada NO. SICP antes de Stripping SICP después del Stripping Volumen drenado SICP después de drenar
fluido de trabajao
128
14.10.2. Método de stripping de periodo largo
El método de stripping de periodo largo se utiliza cuando se requiere mover más de 20 paradas a través
del conjunto de BOP cerrado con el pozo presurizado, con un influjo de gas donde la migración y el aumento
de las presiones relacionadas con el influjo de gas afectan directamente el procedimiento, esta sería la
situación más crítica, el volumen de fluido de trabajo recibido en el tanque de viaje a medida que se mueve
la tubería a través del conjunto de BOP cerrado equivale al volumen de la tubería metida más el volumen
de la expansión del gas, del tanque de viaje se drena el volumen conocido de la tubería metida a un tanque
calibrado con el volumen total del desplazamiento de una parada, este tanque recibe el nombre de tanque
de stripping el volumen que queda en el tanque de viaje corresponde al volumen que se expande el gas
dentro del pozo, para prolongar la vida útil del empaque del preventor anular se recomienda instalar una
botella de surgencia lo más cerca posible al puerto hidráulico de cierre del preventor anular; a continuación
se explica el procedimiento del método:
1. Una vez el pozo este cerrado registrando la ganancia y las presiones de cierre (SIDPP y SICP) se
han estabilizado con la broca lejos del fondo del pozo con la presencia de un influjo de gas con alto
potencial de migración, instalar la válvula interna de prevención (Inside BOP) encima de la válvula
de seguridad en la sarta de trabajo; se deben realizar varios cálculos antes de implementar el método
de stripping de periodo largo.
2. Seleccionar un margen de trabajo (MTRAB); en los métodos de control de migración se obtenía los
márgenes de seguridad y de trabajo permitiendo que el influjo de gas migrara, el objetivo de los
métodos de stripping es llevar la tubería al fondo del pozo, al mover la tubería a través del conjunto
de BOP cerrado, la presión en el revestimiento aumentará.
3. Calcular la presión hidrostática que se pierde al drenar un barril (159 l) de fluido de trabajo a través
de la capacidad anular superior (por donde se drena el fluido a través del choque).
4. Calcular la longitud del influjo de gas cuando está en el fondo del pozo en hueco abierto (L i).
5. Calcular la longitud del influjo de gas cuando es penetrado totalmente por el BHA (L f).
6. Calcular la presión del margen de seguridad (MSEG) la cual equivale a la pérdida de presión
hidrostática adicional que genera el influjo, cuando sea atravesado totalmente por el BHA.
7. Calcular el volumen del tanque de viaje (V1) que equivale al margen de trabajo dividido de la pérdida
de presión hidrostática por cada barril (159 l) de fluido de trabajo que se drena a través de la línea
del choque.
8. Calcular el volumen del tanque de stripping (V2) que equivale al volumen del desplazamiento total
(capacidad + desplazamiento) de una parada de tubería.
9. Calcular la presión del choque inicial (Pchoque 1), que equivale a la SICP más el MTRAB más el MSEG.
10. Calcular las presiones del choque siguientes (Pchoque 2, Pchoque 3, etc.), que es igual a la presión del
choque anterior más la MTRAB.
11. Regular la presión de cierre del preventor anular para prolongar la vida útil del caucho permitiendo
el paso de las conexiones más fácilmente, amortiguando la presión con la botella de surgencia,
observar las recomendaciones del fabricante del preventor anular respecto a las presiones de cierre
para una operación de stripping.
12. Iniciar a mover la primera parada de tubería a través del conjunto de BOP cerrado, permitiendo que
la presión en el revestimiento se incremente en el margen de seguridad y en el margen de trabajo,
es decir la presión del choque inicial (Pchoque 1); el perforador o maquinista debe bajar la tubería a
una baja velocidad (2 min/parada), los cuñeros deben eliminar las imperfecciones dejadas por las
llaves de potencia en las conexiones para prolongar la vida útil de los cauchos de los componentes
del BOP.
13. Una vez se alcance la presión del choque inicial, el operador del choque debe drenar fluido de trabajo
del pozo manteniendo la presión del revestimiento constante en la P choque 1, cuando se termine de
mover la parada dentro del pozo, cerrar el choque manteniendo la Pchoque 1 constante.
14. En el tanque de viaje se tendrá el volumen desplazado por la parada de tubería más el volumen
desplazado por la expansión del gas, drenar al tanque de stripping el volumen total desplazado por
129
e
la parada de tubería (V2), en el tanque de viaje se tiene el volumen desplazado por la expansión del
gas el cual se acumulará hasta alcanzar el volumen total equivalente a la presión de trabajo (V 1).
15. Repetir los numerales 13 y 14 del procedimiento hasta alcanzar en el tanque de viaje, una ganancia
equivalente al V1, luego de alcanzar este volumen en el tanque de viaje (drenando el volumen del
desplazamiento de la tubería metida al pozo) cierre el choque.
16. Continuar metiendo tubería a través del conjunto de BOP cerrado hasta alcanzar el margen de
trabajo, es decir la siguiente presión del choque y repetir los numerales 12, 13 y 14 del procedimiento
hasta que la tubería llegue al fondo, el gas llegue a superficie o hasta que el procedimiento de
stripping no se pueda continuar por problemas en el conjunto de BOP o en el hueco abierto.
17. Cuando la tubería este en el fondo, controle el pozo utilizando el método del perforador.
El siguiente formato reúne la información básica para tener referencias numéricas para la operación de
stripping de corto plazo.
Datos necesarios:
Este formulario se debe complementar con los formatos de método de control volumétrico para dimensionar
de forma adecuada la hidrostática por barril aliviada, cada vez que sea necesario drenar fluido del pozo
para aliviar la presión.
130
14.11. Método de circulación inversa
Los influjos ingresan al interior de la tubería de mayor resistencia desde que se inicia la
circulación.
Es el camino más corto y rápido para retirar sedimentos o cualquier fluido a la superficie.
En muchas ocasiones el fluido del espacio anular tiene una densidad suficiente para controlar
la presión de la formación, los tiempos de mezcla para densificar se reducen notablemente.
Preferiblemente se utiliza la circulación en inversa sobre el método de inyección sin drenaje o
retorno (bullheading) en yacimientos donde no se desea tener invasión o pérdida de fluido
hacia la formación, ya que se considera una operación más rápida, simple y minimiza el daño
a la formación.
Se dificulta realizar cálculos de presión en el choque para mantener la BHP constante, cuando
se tienen diferentes densidades en el sistema de circulación
La mayor cantidad de pérdidas de presión por fricción se tienen en el diámetro menor, es decir
en la sarta de trabajo, esto genera que en el fondo se generan presiones muy altas al circular
en inversa que por el método convencional, en superficie se requiere la misma presión de
circulación para circular por los dos métodos en el mismo sistema de circulación. Durante la
perforación, si se aplica una circulación inversa, la probabilidad que una formación débil no
soporte el exceso de presión es muy alta; durante la etapa de producción de un pozo, un
131
revestimiento en mal estado o débil puede fallar por las altas presiones ejercidas en el espacio
anular; si se tiene gas en la tubería de producción o la tubería está en mal estado, se puede
generar un colapso por la diferencia de presión con el espacio anular.
Cuando se tiene gas en la tubería, el control de la BHP con el choque se dificultará debido a la
compresibilidad y expansión del gas.
La migración del gas en el espacio anular puede ser más rápida que la tasa de bombeo, el
aumento de la viscosidad del fluido bombeado puede contrarrestar este efecto, pero como
consecuencia se tendrá aumento de las pérdidas de presión por fricción aumentando la BHP.
En espacios anulares de gran tamaño se requiere tener bombas de gran capacidad de caudal
para llenar el espacio anular y llenar el nivel que desciende a medida que se circula un influjo
de gas fuera del pozo.
1. Una vez el pozo este cerrado registrando las presiones de cierre (SIDPP, SITP y SICP) estabilizadas,
con la presencia de un influjo de gas; se debe establecer comunicación en el fondo del pozo entre la
sarta de trabajo y el espacio anular.
2. En el momento que se establezca la comunicación en el fondo del pozo, es decir garantizando el
efecto de vasos comunicantes o tubo en “U”, se registrará un aumento de presión en la BHP debido
al sobrebalance hidrostático en el espacio anular, como consecuencia se registrará un leve aumento
en la presión de cierre en la tubería.
3. Mantener constante la presión de cierre de la tubería realizando los ajustes necesarios con el choque
para garantizar que la BHP sea constante mientras se inicia a bombear a través del revestimiento a
la tasa lenta de circulación seleccionada (generalmente de 1 a 2 bbl/min - 159 a 318 l/min), con el
choque se puede generar una contrapresión para mantener la BHP levemente por encima de la PFm,
esta contrapresión se denomina margen de seguridad (de acuerdo al numeral 6.2. del manual).
4. Una vez se alcance la tasa lenta de circulación seleccionada, mantener la presión de circulación
constante en el revestimiento ajustando el choque, mientras se realizan las operaciones de control
del pozo.
132
14.12. Método de inyección sin drenar o método de bullheading
La permeabilidad o fracturas naturales de la formación deben ser suficientes para admitir el influjo de lo
contrario se debe generar fracturas, si no se requiere provocar fracturas y se tiene una suficiente
permeabilidad para que el influjo retorne a la formación no se debe exceder las presiones máximas
permitidas en la superficie calculadas como función de las presiones de fractura, el método de bullheading
es un método de control muy utilizado en la perforación de pozos horizontales (influjo en la sección
horizontal) con formaciones con alta permeabilidad, el método de bullheading no es recomendable utilizarlo
en la perforación de pozos verticales con una gran longitud de hueco abierto con varias formaciones
expuestas.
La aplicación del método de inyección sin retorno se limita cuando los fluidos de la formación tienen una
viscosidad alta, por las presiones de estallido de la sarta de trabajo, presiones de estallido del revestimiento
cuando se aplica presión para compensar el efecto de abombamiento de la sarta de trabajo cuando se
realiza la inyección a través de la tubería, baja permeabilidad de la formación, migración del gas, baja
presión equivalente de fractura de la formación, entre otras; a continuación se explica el procedimiento del
método:
1. Una vez el pozo este cerrado registrando las presiones de cierre (SIDPP, SITP y SICP) estabilizadas,
con la presencia de un influjo de gas; se debe determinar la presión de estallido de la tubería (si la
inyección se va a realizar por el revestimiento se debe determinar la presión de estallido del
133
revestimiento), una vez se inicie el procedimiento no se debe exceder ninguna presión máxima
permisible o límite.
2. Generar una hoja de trabajo, graficando presión versus estroques bombeados, iniciar la gráfica con
la presión de cierre en la tubería y cero (0) estroques.
3. Calcular los estroques necesarios para desplazar totalmente el volumen de la tubería a la formación,
este sería el punto final de la gráfica cuando el pozo está controlado a menos que se haya
considerado inyectar un volumen adicional a la formación.
4. Calcular la máxima presión permitida en la tubería al inicio de la operación, en función de la presión
de fractura de la formación, tener en cuenta un margen de seguridad de 300 a 500 lb/pul2 (21,1 a
35,2 kg/cm2) por debajo de la máxima presión permitida en la tubería para no generar presiones
excesivas en la formación; registrar estas dos presiones en la hoja de trabajo cuando se tienen cero
estroques bombeados.
5. Calcular la máxima presión permitida en la tubería al final de la operación, en función de la presión
de fractura de la formación, es decir cuando todo el volumen de la tubería ha sido bombeado a la
formación, tener en cuenta un margen de seguridad de 300 a 500 lb/pul 2 (21,1 a 35,2 kg/cm2) por
debajo de la máxima presión permitida en la tubería para no generar presiones excesivas en la
formación; registrar estas dos presiones en la hoja de trabajo cuando se tiene el total de estroques
bombeados a la formación, es decir cuando el pozo está controlado.
6. Trazar líneas paralelas en la gráfica uniendo las presiones de acuerdo a sus características, es decir
una línea recta desde la presión de cierre de la tubería con cero estroques bombeados hasta una
presión de cero cuando se ha cumplido con los estroques a bombear, esta línea se conoce como
límite inferior; una línea recta desde la máxima presión permitida en la tubería con cero estroques
bombeados hasta la máxima presión permitida cuando se ha cumplido con los estroques a bombear,
una línea recta desde la presión del margen de seguridad con cero estroques bombeados hasta la
presión con el margen de seguridad cuando se ha cumplido con los estroques a bombear.
7. Iniciar a bombear monitoreando la presión en la tubería a medida que los estroques de inyección de
fluido de control al pozo va avanzando, la presión de la tubería no debe estar por debajo de la línea
que indica el límite inferior, ésta presión tampoco debe exceder la línea que indica el límite superior,
para controlar la presión en la tubería se controla la tasa de circulación de la bomba en superficie.
8. Detener la bomba una vez se cumplan los estroques del volumen de la tubería, también se va a
identificar un aumento de presión en la tubería ya que el fluido de control que inicia a ser inyectado
a la formación tiene una densidad diferente a la del fluido que anteriormente estaba en la sarta de
trabajo; cerrar el pozo, liberar presiones atrapadas y observar el comportamiento de la presión.
9. Cuando se tiene un pozo con la tubería de producción arenada o con desechos que impide realizar
el control del pozo por medio del método de (bullheading), se utiliza tubería flexible para circular
fluidos con el objeto de limpiar el fondo del pozo y también para controlarlo mediante una circulación
con densidad de control. Cuando se tienen pozos de gas, se tiene limitación en el uso de la tubería
flexible debido a las limitaciones de la resistencia de este tipo de tubería, al estar llena de fluido la
tubería tenderá a sobrepasar su límite de resistencia fallando, en pozos de hidrocarburos líquidos
este fenómeno no sucede debido a la flotabilidad ejercida lo que reduce la carga total sobre la tubería
flexible.
134
14.13. Otros aspectos
A continuación se hará referencia a situaciones especiales respecto a las operaciones y el control del pozo.
El perforar sin retornos es una operación común en algunos yacimientos fracturados, las fracturas pueden
ser tan extensas que puede tener como consecuencia perforar sin retorno durante varios días,
generalmente se utiliza salmuera como fluido de perforación por su fácil almacenamiento en los tanques
de lodo, si los niveles de salmuera son bajos o la densidad de la misma no es la adecuada, la tasa de
perforación se puede restringir hasta tener los niveles requeridos o la densidad necesaria de salmuera.
135
14.13.3. Perforación bajo balance
Perforar bajo balance (under balance) o mientras la formación está produciendo, es una operación fuera
de lo normal respecto al control de pozo, ya que el control del pozo mientras que se perfora lo realiza un
dispositivo rotatorio en superficie y no la presión hidrostática generada por la columna de fluido en el pozo;
en otras palabras, se perfora el pozo mientras que la formación fluye hasta un rango determinado de presión
en superficie, esta técnica de perforación no es aplicable a todos los yacimientos, pozos con características
de altas presiones y altas temperaturas (HPHT) se deben perforar con técnicas convencionales. El perforar
mientras que la formación fluye, prácticamente elimina las pérdidas de circulación en formaciones
subnormalmente presurizadas o con pobre compactación, proporciona información directa del yacimiento
y de la producción de hidrocarburos; la técnica de perforar bajo balance generalmente se utiliza en la
perforación de la sección horizontal de los pozos, sea en pozos horizontales o convencionales se debe
utilizar métodos convencionales de control de pozo cuando la presión o la tasa de producción de la
formación se incrementa notablemente; en caso de tener una alta producción de petróleo durante la
perforación bajo balance, se debe tener en superficie las facilidades para el manejo del crudo y no generar
demoras en las operaciones de perforación.
Fuente Weatherford
Se puede continuar la perforación utilizando el preventor anular como si fuese una cabeza rotatoria con
algunas consideraciones, por ejemplo mantener la tubería lubricada y regular la presión de cierre del
preventor anular para disminuir la fricción del empaque con la tubería garantizando el sello, el empaque del
preventor anular va a tener un desgaste adicional a su uso normal, por lo que se debe tener un plan de
contingencia preparado para cerrar el pozo con otro componente del conjunto de BOP (un preventor de
ariete) y controlar el pozo; algunas cabezas rotatorias están diseñadas para soportar presiones en cabeza
hasta 5000 lb/pul2 (351,5 kg/cm 2) en condiciones estáticas.
Algunas operaciones de perforación bajo balance inyectan nitrógeno, espuma o fluidos de baja densidad
para reducir la presión hidrostática de la columna de fluido en el pozo incrementando la ROP y
disminuyendo la invasión o daño a la formación.
136
14.13.4. Control del pozo con tubería flexible
Los métodos de control de pozo se pueden aplicar en cualquier tipo de taladro o geometría del pozo sin
realizar modificaciones en los cálculos. Las condiciones cambian cuando se realiza el control del pozo con
tubería flexible (Coiled Tubing), con la punta de la tubería flexible en el fondo del pozo pero con gran parte
de la tubería flexible aún en el carrete, utilizando el método de esperar y densificar; se necesita varios
estroques para llenar con el fluido de control la tubería flexible que se encuentra en el carrete y el resto de
la tubería flexible que se encuentra en el pozo, lo que aumentará las pérdidas de presión por fricción, el
incremento de presión hidrostática no será efectivo en el pozo hasta que el fluido de control no ingrese a
la tubería flexible que está dentro del pozo, la presión de circulación debe ser calculada en cualquier punto
de la tubería flexible de acuerdo a la siguiente Fórmula:
Se consideran pozos de diámetro reducido aquellos donde más del 90% del pozo se perfora con brocas
de 7 pulgadas de diámetro o de menor diámetro, el principal motivo para seleccionar la perforación de
diámetro reducido generalmente es la reducción de costos debido a la reducción del tamaño del
revestimiento, reducción en los suministros consumibles en el fondo del pozo y la reducción del tiempo de
perforación asociado con equipos de perforación más pequeños. Un espacio reducido durante la
perforación, es el que se presenta durante la perforación con revestimiento (casing drilling) donde se debe
implementar planes de contingencia en caso de un influjo de forma similar cuando se tiene un influjo
corriendo revestimiento.
Los pequeños volúmenes del espacio anular relacionados con la perforación de diámetro reducido significa
que para un determinado volumen de influjo, se tendrá una altura mayor comparado con una perforación
convencional con un espacio anular más grande, por lo tanto la pérdida de presión hidrostática generada
por el influjo será mayor en un pozo de diámetro reducido, comparada con la pérdida de presión hidrostática
generada por el mismo volumen de influjo en un pozo convencional; por lo tanto se requiere un alto grado
de sensibilidad para el monitoreo y detección de un influjo que en los pozos convencionales, los pequeños
espacios generan valores altos de densidad equivalente de circulación (ECD) mientras se realiza una
circulación, por lo tanto la probabilidad de que se presente un influjo cuando se detiene la circulación se
incrementa drásticamente, adicionalmente los pequeños espacios anulares que se tienen entre los
componentes de la sarta y el hueco generan altas presiones de suabeo y de surgencia.
Si se utiliza una sarta de perforación de minería, la tubería de perforación tendrá un diámetro muy cercano
al diámetro del pozo en toda la longitud de la sarta de trabajo, no solamente en la sección del BHA como
ocurre en una sarta de perforación convencional, cuando se genera el revoque (cake, torta, enjarre) se
debe tener especial cuidado para evitar un evento de pega de tubería por presión diferencial; se debe llevar
hojas de viaje precisas, lo cual se puede conseguir utilizando un tanque de viaje con un área de sección
transversal más pequeña de acuerdo a los volúmenes que se manejan en un pozo de diámetro reducido,
137
con dispositivos de medición de nivel exactos, en este tipo de pozos se requiere realizar chequeo de flujo
en momentos críticos, por ejemplo luego de detener la circulación.
El control de pozo para pozos de diámetro reducido está definido como un tema crítico para la aplicación
exitosa de la técnica de perforación de pozos de diámetro reducido, la diferencia para la aplicación de los
principios de control de pozo entre los pozos de diámetro reducido y los pozos convencionales es el gran
efecto de un influjo en el reducido espacio anular (5 a 10 veces más pequeño), por lo tanto la atención en
la planificación de un pozo de diámetro reducido es de vital importancia, todo el personal en campo debe
estar muy bien informado sobre la sensibilidad del sistema de perforación, con adecuados niveles de
entrenamiento sobre la técnica de perforación de pozos de diámetro reducido para poder implementarlo
adecuadamente y perforar el pozo con éxito.
Cada pozo es diferente a otro, así esté perforado en el mismo yacimiento o en la misma localización, por
lo tanto se debe desarrollar un plan de contingencia específico en cada caso, existen otros métodos de
control de pozo como por ejemplo el método de control dinámico entre otros, son métodos que tienen
ventajas y desventajas, en el presente manual no se profundizará en estos métodos ya que su aplicabilidad
puede no ser entendida, pueden ser utilizados erróneamente generando consecuencias fatales, daño al
medio ambiente o pérdida de equipos, estas técnicas son aplicadas por personal con entrenamiento
especial para aplicar este tipo de métodos de control de pozo específico.
Este método utiliza la densidad equivalente de circulación (ECD) para equilibrar la densidad equivalente
de la formación en el fondo del pozo, al circular el fluido de trabajo a altas velocidades se generan altas
fricciones entre el fluido de trabajo y las paredes del pozo, lo que generará mayores pérdidas de presión
por fricción y se requerirá menores presiones de control en superficie o adición de material densificante al
fluido de trabajo para igualar la presión de la formación en el fondo del pozo; para utilizar el método de
control dinámico requiere realizar muchos cálculos ya que se dificulta pronosticar la presión de fondo,
equipo de trabajo con bastante experiencia con el uso de este método teniendo en cuenta las
características de cada pozo en específico pueden utilizar adecuadamente el método.
138
15. EQUIPOS DE CONTROL DE POZO
El control primario del pozo es la presión hidrostática que ejerce la columna vertical del fluido de trabajo
sobre la formación, cuando la presión hidrostática no es suficiente para controlar la presión de la formación
y el control primario se pierde, por lo tanto se debe utilizar el control secundario del pozo, el cual se trata
del uso del conjunto de preventores de reventones, cuando se activa un componente del conjunto de
preventores de reventones se cierra el pozo evitando que los fluidos de la formación sigan entrando al
pozo. Los componentes del conjunto preventor de reventones deben ser un medio que cierre totalmente el
pozo alrededor de los tubulares de la sarta de trabajo (DP, HWDP, DC, tubería de producción o tubería de
revestimiento) o cerrar el pozo sin sarta de trabajo, en la presencia de un influjo, luego de que el pozo sea
cerrado el conjunto de BOP debe soportar la máxima presión anticipada en superficie en la condición más
crítica del pozo; deben detener el flujo de fluidos de trabajo contaminados con gas, gases libres, petróleo,
agua salada o influjos con la combinación de estos fluidos, con la facilidad de dirigirlos a través de un
choque de control hacia un separador líquido-gas, tanques o piscinas de recibo de fluidos contaminados,
si se esperan ambientes con presencia de H2S el equipo de control de pozo debe ser fabricado para este
tipo de ambientes; deben proveer las facilidades para bombear a través de la sarta de trabajo un fluido
homogéneo, libre de contaminantes de influjos o un fluido de control para circular el influjo fuera del pozo
utilizando los métodos de control de pozo vistos en el capítulo 7 del presente manual, si la sarta de trabajo
no está en el pozo, el conjunto de BOP debe contar con las facilidades para inyectar fluido al pozo a través
de una línea de matar; deben permitir meter o sacar la sarta de trabajo cuando el pozo está presurizado
por la presencia de un influjo, un gran porcentaje de los influjos ocurren durante los viajes de tubería, es
difícil controlar un influjo mediante una circulación si la tubería está lejos del fondo, el conjunto de BOP
debe tener las facilidades para devolver la sarta al fondo del pozo con el pozo presurizado; los conjuntos
de control de reventones instalados en el fondo del mar deben tener la capacidad de cortar la sarta de
trabajo que se encuentra atravesando el conjunto de BOP, cuando por una emergencia se requiere cerrar
el pozo y desconectarse totalmente, adicionalmente debe contar con la facilidad de desconectar el raiser
(tubo conductor que va desde el tope del conjunto de BOP hasta el piso de trabajo).
Los componentes del conjunto de preventores de reventones requieren de varios equipos complementarios
para poder cumplir con las anteriores funciones, también requieren estar instalados en un adecuado
soporte que garantice el cumplimiento de las funciones de todos los equipos diseñados para sostener la
presión del pozo en el caso más crítico de un influjo; este soporte es el revestimiento del pozo y la cabeza
de pozo que se instala a este revestimiento. Cuando no se está utilizando un componente metálico del
conjunto de preventores de arietes o un accesorio de los mismos y se debe almacenar por un largo tiempo,
debe ser recubierto con una capa protectora para prevenir corrosión; el almacenamiento de las partes de
caucho (elastómeros) se debe realizar de acuerdo a las recomendaciones del fabricante.
139
15.1. Cabezal y revestimiento del pozo
140
15.2. Carretes de trabajo
Los carretes de trabajo para un conjunto de BOP deben cumplir mínimo con las siguientes características:
• Para conjuntos de BOP con una presión de trabajo de 3000 y 5000 lb/pul2 (210,9 y 351,5 kg/cm 2)
dos salidas laterales, ambas con un diámetro nominal de mínimo de dos (2) pulgadas, las salidas
deben tener conexión de brida o de perno (studded).
• Para conjuntos de BOP con una presión de trabajo de 10000, 15000 y 20000 lb/pul2 (703, 1054,5
y 1406 kg/cm2) dos salidas laterales, una con un diámetro nominal de mínimo tres (3) pulgadas
(choque) y la otra con un diámetro nominal de mínimo de dos (2) pulgadas (matar), las salidas
deben tener conexión de brida o de perno (studded).
• Debe tener el mismo diámetro vertical que el diámetro interno del conjunto de BOP para
acoplarse adecuadamente y al menos el mismo diámetro del máximo diámetro de la parte
superior de la cabeza del revestimiento/tubing head.
• Debe tener la misma presión de trabajo de los preventores de ariete instalados en el conjunto de
BOP.
• Al probar la línea del choque con un carrete de trabajo, éste se adhiere al régimen de pruebas de
la línea del choque y el conjunto de BOP.
Durante las operaciones de perforación, completamiento, reacondicionamiento, workover, etc. las salidas
de la cabeza de pozo no se deben utilizar para instalar la línea del choque o la línea de matar; solo en caso
de extrema emergencia se realizaría esta configuración en caso de que el control primario del pozo falle.
Los preventores de ariete son elementos que están diseñados para cerrar el pozo y generar un sello con
los cauchos que están integrados a bloques de acero conocidos como ensamblaje del ariete, los arietes
tienen su nombre del cilindro hidráulico y el pistón de operación que acciona el ensamblaje del ariete; los
primeros modelos se operaban manipulando tornillos sinfín muy largos y se les denominaban compuertas
debido al gran parecido con las válvulas de compuerta.
Los preventores de ariete son operados con el fluido hidráulico suministrado por el acumulador a las
cámaras de apertura y cierre que se encuentran en ambos costados del componente, internamente se
encuentra un pistón de doble accionamiento; cuando el acumulador envía fluido hidráulico a las cámaras
de cierre e inician a presurizarse, el pistón de operación del ariete en cada extremo inicia a moverse para
cerrar el pozo, al mismo tiempo el fluido hidráulico que está en las cámaras de apertura se despresuriza y
retorna hacia el tanque de almacenamiento del acumulador; cuando el acumulador envía fluido hidráulico
a las cámaras de apertura e inician a presurizarse, el pistón de operación del ariete en cada extremo inicia
a moverse para abrir el pozo, al mismo tiempo el fluido hidráulico que está en las cámaras de cierre se
Manual de operaciones de control de pozo
141
despresuriza y retorna hacia el tanque de almacenamiento del acumulador; las operaciones de cierre y
apertura del ariete se ejecutan de esta forma gracias a las válvulas de tres posiciones cuatro vías que se
encuentran instaladas en el acumulador. Cuando el preventor de ariete está cerrado, los ensamblajes de
cada lado se unen en el centro del pozo, unas placas metálicas en la parte posterior del ariete ejercen una
fuerza extrusora sobre el caucho hacia la tubería, el contacto es continuo incluso si la tubería tiene un
movimiento ascendente o descendente, lo que genera que el caucho sufra desgaste, la fuerza extrusora
hace que aunque el caucho o empaque se vaya desgastando el sello continúe, las platinas superiores e
inferiores en los empaques de los arietes impiden que el caucho se desvíe hacia arriba o hacia abajo;
cuando los arietes de tubería se cierran sin existir tubería en el pozo, hace que los arietes sufran daños
debido a la extrusión del caucho.
Todos los preventores de ariete, independiente del perfil de operación, son diseñados para confinar la
presión del pozo de abajo hacia arriba; en otras palabras si se aplica presión de arriba hacia abajo, el
preventor no ejercerá sello, no se puede probar de arriba hacia abajo, si el ariete se instala al revés (de
cabeza) no servirá de barrera para contener la presión del pozo. Los preventores de ariete que tienen en
su cuerpo salidas laterales con conexión bridada o de perno para la instalación de las líneas de circulación,
deben estar ubicadas debajo de los ensamblajes del ariete para permitir la circulación mientras se efectúa
el sello de la presión del pozo, este sello se garantiza con el contacto del sello superior del ensamblaje del
ariete con la parte superior interna del cuerpo del ariete, la conexión superior e inferior del cuerpo del ariete
es bridada, de perno o abrazadera; cuando el pozo está cerrado bajo presión, genera fuerza o asiste a los
ensamblajes del ariete a mantener el sello en la parte superior del ensamblaje y en la parte frontal del perfil
de operación.
En la localización se debe tener disponible para los servicios previstos partes de repuesto para el preventor
de ariete, las partes deben estar cuidadosamente almacenadas, con el mantenimiento adecuado y de fácil
acceso, como mínimo se debe contar con:
Un juego completo de empaques para cada tamaño y tipo de los preventores de ariete que estén
en uso, incluyendo los arietes para revestimiento.
Un juego completo de empaques para las compuertas para cada tamaño y tipo de los
preventores de ariete que estén en uso.
Un juego completo de empaques plásticos para el sello secundario para cada tamaño y tipo de
los preventores de ariete que estén en uso.
Anillos metálicos para los sellos para todas las conexiones.
Si se va a almacenar por un largo tiempo el preventor de ariete o equipos relacionados con éste, debe ser
recubierto con una capa protectora para prevenir corrosión; el almacenamiento de las partes de caucho
(elastómeros) se debe realizar de acuerdo a las recomendaciones del fabricante.
15.3.1. Hydril (una compañía de General Electric Oil & Gas - GE Oil & Gas)
Hydril fabrica varios modelos de preventores de ariete con presiones de trabajo hasta de 15000 lb/pul 2
(1054,5 kg/cm2) y diámetros hasta de 21¼”, los sellos del perfil de operación y el empaque superior pueden
ser reemplazados o reparados en la localización, poseen un sello de emergencia o secundario para el
pistón de operación, el ensamblaje del ariete puede ser sustituido o reparado en campo, cuentan con
seguros mecánicos de cierre o un sistema automático denominado seguro de múltiple posición MPL™
(Multiple Position Lock), cuenta con un sistema de bisagra para el cambio del ensamblaje del ariete lo que
requiere un espacio lateral adicional cuando el conjunto de BOP está instalado, la cavidad interna donde
se aloja el ensamblaje del ariete durante las operaciones normales tiene una inclinación hacia el pozo lo
Manual de operaciones de control de pozo
142
que permite que los fluidos drenen hacia el centro del pozo evitando la acumulación del fluido de trabajo u
otros sólidos relacionados con los trabajos realizados, los arietes están diseñados para colgar la sarta de
trabajo en ellos, cuenta con modelos para trabajar en condiciones con presencia de H 2S.
Fuente: Hydril
Los preventores de ariete Shaffer® han sido fabricados en varios modelos, Sentinel®, LWS™, LWP™,
SL™, SLX, NXT™, LXT™, B, E y XHP®; los manuales de Shaffer® - NOV no incluyen información sobre
modelos antiguos dentro de los cuales se encuentran los modelos B, E y XHP®. Dentro de las
características que el fabricante ofrece en los preventores de ariete Shaffer® está el mínimo mantenimiento
requerido una vez instalados en el conjunto de BOP, puertos de drenaje automáticos, modelos especiales
para condiciones de trabajo a bajas temperatura, el ensamblaje del ariete puede ser sustituido o reparado
en campo, cuentan con un sistema de bisagra para el cambio del ensamblaje del ariete lo que requiere un
espacio lateral adicional cuando el conjunto de BOP está instalado.
Los preventores de ariete modelo Sentinel y Sentinel II son livianos y cortos convenientes para los trabajos
de perforación a baja presión, reacondicionamiento y reparación de pozos, cuentan con sistemas de cierre
mecánicos o hidráulicos, el sistema de cierre mecánico requiere de una sola persona para abrir o cerrar
los arietes, disponible con una presión de trabajo de 3000 lb/pul 2 (210,9 kg/cm2) y un diámetro de 7 1/16”.
Los preventores de ariete modelo LWP™ tienen limitaciones de presión de trabajo y de tamaño, por lo que
son utilizados en operaciones de reacondicionamiento y reparación de pozos, a diferencia del modelo
LWS™ solo cuenta con seguros mecánicos de cierre, si se requiere trabajar con presencia de H2S se debe
acondicionar, disponible con una presión de trabajo de 3000 lb/pul 2 (210,9 kg/cm2) y diámetros de 7 1/16”
y 9”.
Los preventores de ariete modelo LWS™ son similares al modelo SL™ más avanzado de Shaffer®, la
presión del pozo ayuda a mantener cerrado los arietes, posee o se puede adaptar sellos de emergencia
para el pistón de operación, cuentan con seguros mecánicos de cierre o un sistema automático denominado
PosLock, diseñado para trabajar en presencia de H 2S, se puede colgar sartas de trabajo hasta de 600000
lb (272156 kg), disponible con presiones de trabajo hasta de 10000 lb/pul 2 (703,0 kg/cm2) y diámetros
desde 4 1/16” hasta 21¼”.
Los preventores de ariete modelo SL™ utilizando ensamblajes de ariete modelo SL-D permiten colgar
sartas de trabajo hasta de 600000 lb (272156 kg), todos los modelos están diseñados para trabajar en
Manual de operaciones de control de pozo
143
ambientes con presencia de H2S, modelos especiales de arietes de corte pueden trabajar en presencia de
H2S, cuentan con seguros mecánicos de cierre o un sistema automático denominado PosLock, MultiLock
o UltraLock, los cauchos que generan el sello en el pozo están disponibles para trabajar continuamente
con temperaturas desde 20 °F (-7 °C) hasta de 350 °F (177 °C), disponible con presiones de trabajo hasta
de 15000 lb/pul2 (1054,5 kg/cm 2) y diámetros desde 7 1/16” hasta 18¾”.
Fuente: Shaffer®
Los preventores de ariete modelo LXT™ cuentan con un sistema de apertura y cierre rápida para el cambio
del ensamblaje del ariete, este sistema no tiene tornillos en la compuerta haciendo la operación rápida,
segura y confiable, el ariete cuenta con dos barras que bloquean la compuerta manualmente, el bloqueo
manual se efectúa halando las dos barras individualmente para desacoplar el operador, hay barra de
bloqueo por encima y por debajo de la cavidad del ensamblaje del ariete que ocupa la interface entre la
compuerta y el cuerpo del ariete, la accesibilidad para el cambio del ariete se logra deslizando el ensamblaje
del ariete a lo largo de dos barras de soporte, luego se retira manualmente o con una herramienta de
extracción, está disponible con presiones de trabajo hasta de 10000 lb/pul 2 (703,0 kg/cm2) y diámetros
desde 7” hasta 13⅝”.
Los preventores de ariete modelo SLX™ pueden cortar tubulares con diámetros hasta de 13” en diámetros
del ariete de 18¾”, tiene un diseño en el cual a más presión en el pozo mayor será el sello con la compuerta
del ariete, los cauchos que generan el sello en el pozo están disponibles para trabajar continuamente con
temperaturas desde 20 °F (-7 °C) hasta de 350 °F (177 °C), disponible con presiones de trabajo hasta de
15000 lb/pul2 (1054,5 kg/cm 2), utilizando ensamblajes de ariete modelo SL-D permiten colgar sartas de
trabajo hasta de 600000 lb (272156 kg), sólo se requiere un puerto hidráulico para operar la función de
apertura/cierre del pistón de operación y el sistema de bloqueo, el sistema se bloquea automáticamente en
la posición cerrada cada vez que el pistón del ariete es cerrado, una vez que el pistón de operación es
cerrado sobre la tubería, los seguros son accionados hasta que se aplica la presión de apertura, sólo la
presión hidráulica puede desbloquear y volver a abrir el ariete.
Los preventores de ariete modelo NXT™ están disponibles en 18¾” y una presión de trabajo de 15000
lb/pul2 (1054,5 kg/cm2), utiliza el sistema de cambio de ariete sin tornillos en la compuerta haciendo los
arietes más livianos y de menor altura que otros preventores de ariete de 13” en la industria, se elimina el
uso de la fuerza bruta para el apriete de los tornillos, el cambio de los ensamblajes del ariete tarda 4 horas
a 40 minutos, requiere de 4 a 5 personas, si se utiliza el sistema cambiador automático de arietes ARC™
(Automated Ram Chamber) el cambio tarda 15 minutos y se requiere de 1 a 2 personas, los asientos de
los sellos, las platinas deslizantes y las partes laterales de la cavidad del ensamblaje puede ser
reemplazada, para evitar grandes trabajos de soldadura y tratamientos térmicos, utilizando ensamblajes
de ariete modelo SL-D permiten colgar sartas de trabajo hasta de 600000 lb (272156 kg), los cauchos que
generan el sello en el pozo están disponibles para trabajar continuamente con temperaturas desde 20 °F
(-7 °C) hasta de 350 °F (177 °C).
144
15.3.3. Cameron International Corporation
Cameron ha fabricado diferentes modelos de preventores de ariete dentro de los cuales se encuentran
modelos que ya no se fabrican pero aún se utilizan en la industria como el modelo de cambio rápido del
ariete QRC™ (Quick Ram Change) puede ser asegurado manualmente cuando está cerrado, la presión
del pozo ejerce fuerza por la parte posterior del ensamblaje del ariete ayudando a mantener el pozo cerrado,
el ensamblaje del ariete puede ser sustituido o reparado en campo, tiene sellos secundarios de emergencia
para el pistón de operación; el modelo ahorrador de espacio SS™ (Space Saver) que fue diseñado con
una altura reducida para los taladros con subestructuras de baja elevación, la presión del pozo ejerce fuerza
por la parte posterior del ensamblaje del ariete ayudando a mantener el pozo cerrado, el ensamblaje del
ariete puede ser sustituido o reparado en campo; el modelo F™ el cual requiere bajas presiones de cierre
debido a la baja relación de cierre, la presión del pozo ejerce fuerza por la parte posterior del ensamblaje
del ariete ayudando a mantener el pozo cerrado, el ensamblaje del ariete puede ser sustituido o reparado
en campo.
Los modelos fabricados actualmente y más utilizados en la industria son U™, U-II™, T™, UM™ y TL™,
adicionalmente Cameron ofrece sellos CAMRAM™ para los arietes, los cuales cuentan con alta resistencia
a los fluidos de trabajo base aceite, estos cauchos tienen compuestos inhibidores de la corrosión que se
genera en ambientes con presencia de H2S, con una larga vida útil durante trabajos extensos a
temperaturas de 250 °F (121 °C) o durante trabajos intermitentes a temperaturas de hasta 300 °F (149 °C);
Cameron también ofrece sellos CAMRAM™ 350 que pueden trabajar con temperaturas hasta de 350 °F
(177 °C) y en ambientes con presencia de H2S en concentraciones hasta de un 35% sin sufrir deterioros
representativos.
Cameron T-UM
Los preventores de ariete modelo U™ fueron diseñados para operaciones con el conjunto de BOP instalado
en superficie o en el fondo del mar, se puede instalar un sistema para asegurar hidromecánicamente el
ariete con una cuña el cual cuenta con un sistema igualador de presión para las operaciones en el fondo
del mar, las unidades más grandes tienen un sistema hidráulico para los tornillos de la compuerta
reduciendo el tiempo para realizar un mantenimiento, la presión del pozo ejerce fuerza por la parte posterior
del ensamblaje del ariete ayudando a mantener el pozo cerrado, el ensamblaje del ariete puede ser
sustituido o reparado en campo, tiene sellos secundarios de emergencia para el pistón de operación, los
ensamblajes con cuchillas de corte requieren multiplicadores de fuerza para garantizar el corte de la
tubería.
Los preventores de ariete modelo U-II™ cuentan con compuertas de corto desplazamiento reduciendo en
un 30% el recorrido para el cambio del ensamblaje del ariete, así mismo se reduce la longitud total del
ariete y el peso que soportan los pistones de cambio de ariete comparado con el modelo original U™,
cuenta con el sistema hidráulico para los tornillos de la compuerta reduciendo el tiempo para realizar un
mantenimiento, está disponible en 18¾” con presiones de trabajo de 10000 y 15000 lb/pul 2 (703,0 y 1054,5
kg/cm2).
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Fuente: Cameron
Los preventores de ariete modelo T™ son de fácil y rápido mantenimiento, disponible hasta 13⅜”, el
ensamblaje del ariete es lateral lo cual hace que la altura total del conjunto de BOP disminuya, tiene un
sistema hidráulico para apretar los tornillos agilizando el arme y desarme con el torque preciso, cuenta con
un área para el pistón suficiente para cortar los diámetros y grados de tubería más comunes de la
perforación, cuando las compuertas están abiertas para el cambio del ensamblaje de ariete permite el
cambio de todos los sistemas de operación y de sellos, el sistema de seguro hidromecánico es mejorado
respecto a otros modelos, cuenta con un sello metal-metal aumentando la seguridad para operaciones
críticas.
146
TL™ U™
Los preventores de ariete modelo UM™ complementa la línea de preventores modelo U™ disponible en
diámetros desde 7 1/16” hasta 26¾”, son de fácil mantenimiento y diseñados para una larga vida útil, con
compuertas que pueden ser instaladas en los modelos U™ del mismo tamaño, este modelo de compuertas
pueden ser utilizadas para instalar ensamblajes de ariete convencionales o ensamblajes cortadores,
cuando las compuertas están abiertas para el cambio del ensamblaje de ariete permite el cambio de todos
los sistemas de operación y de sellos, tiene un sistema de seguro para el ariete que lo mantiene cerrado
hasta que se accione la función de abrir, puede ser utilizado en instalaciones de superficie o en el fondo
del mar, las presiones de trabajo están disponibles desde 3000 lb/pul 2 (210,9 kg/cm 2) hasta 15000 lb/pul2
(1054,5 kg/cm2).
Los preventores de ariete modelo TL™ es el resultado de la evolución de los modelos U™, U-II™ y T™,
está disponible en diámetros de 13⅝” y 18¾”, integrando todas las características de éstos modelos en un
ariete más liviano, al igual que el modelo T™ se realiza el cambio del ensamblaje de ariete lateralmente
reduciendo la altura del conjunto y los tiempos para el cambio del ariete, las presiones de trabajo están
entre 5000 lb/pul2 (351,5 kg/cm 2) hasta 15000 lb/pul2 (1054,5 kg/cm2).
El diseño de varios preventores de ariete incluye un puerto de venteo, hueco de drenaje o “weep hole” para
indicar fuga en los sellos principales del pistón de operación; en el siguiente gráfico se muestra el diseño
del sello secundario en un preventor de ariete Cameron U™, el puerto de venteo está ubicado en la parte
inferior de la brida intermedia. Si se cierra el pozo con un preventor de ariete, con un influjo presente (con
el pozo presurizado) y se observa fuga de fluido del pozo a través del puerto de venteo, se debe accionar
el sello secundario retirando el tornillo protector, con una llave allen se gira en sentido de las agujas del
reloj inyectando el plástico sellante a través de la válvula cheque, empaquetando el eje del pistón de
operación entre los sellos primarios deteniendo la fuga mientras que se realiza el control del pozo, una vez
el pozo se ha controlado se debe limpiar el sistema del sello secundario dejándolo en condiciones
operativas antes de continuar con las operaciones de perforación.
147
15.3.4. Ensamblaje del ariete
Los preventores de ariete pueden tener instalados en los ensamblajes diferentes tipos de empaques o
perfiles de operación, la primera prueba de presión antes de iniciar operaciones debe hacerse a la máxima
presión de trabajo del ariete, las pruebas subsiguientes o posteriores se realizan a la máxima presión
anticipada en superficie sin superar el 100% de la presión de trabajo de la presión de trabajo de los arietes,
los cinco tipos de empaques o perfiles son: arietes fijos de tubería, arietes variables de tubería, arietes
ciegos, arietes de corte y arietes ciegos cortadores.
Los arietes fijos de tubería están diseñados para cerrar el pozo y sellar la presión alrededor de un diámetro
específico de tubería de perforación, producción o revestimiento, el diseño incluye una guía para
direccionar la tubería hacia el centro del ensamblaje evitando que el tubular no sea colapsado antes de
cerrar y realizar el sello, así se deja la tubería casi centrada dependiendo de la salida de un ensamblaje
respecto al ensamblaje del lado opuesto, existe una pequeña demora mientras le llega fluido hidráulico un
poco más tarde a la cámara de cierre que se encuentra más alejada del puerto hidráulico de cierre del
preventor de ariete, la presión de operación desde el múltiple del acumulador es de 1500 lb/pul 2 (105,5
kg/cm2); si el perfil de sello es cambiado de un diámetro a otro diámetro, los ensamblajes o bloque de acero
también deben ser cambiados de acuerdo al diámetro del perfil, el ariete realizará el sello en el cuerpo del
tubo, no en la conexión (tool joint).
SELLO BLOQUE O
ENSAMBLAJE
SUPERIOR CUERPO
DEL ARIETE
DEL ARIETE PERNO
RETENEDOR
PERNO DE
ENSAMBLAJE RETRACCIÓN
DEL ARIETE
EMPAQUE
BLOQUE O CUERPO
DEL ARIETE SELLO
SUPERIOR
SHAFFER
EMPAQUE
PIN DE
ARIETE PARA ASEGURAMIENTO
EMPAQUE AL CUERPO
REVESTIMIENTO MULTIFLEX
CAMERON HYDRIL
En los arietes fijos de tubería se puede “colgar” la sarta de trabajo, es decir que la conexión (tool joint) se
desliza hasta sentar sobre el ariete fijo de tubería cerrado y asegurado, los arietes van a sostener el peso
de la sarta de trabajo, limitados por el diseño de los pistones de operación para sostener peso, lo cuales
están en los manuales del fabricante que deben estar disponibles en la localización en medio físico; con el
mismo principio, si la presión del pozo tiene la magnitud para expulsar la sarta de trabajo del pozo, los
arietes van a “aguantar” la sarta de trabajo evitando que sea sacada del pozo, si se requiere “colgar” el
revestimiento sobre los arietes fijos de tubería, se debe instalar un ensamblaje especial de arietes para
lograrlo y el revestimiento debe contar con conexiones a 90°, es decir cuellos cuadrados.
148
Arietes variables de tubería
Los arietes variables de tubería, son arietes diseñados para ejercer un trabajo similar al preventor anular,
pueden cerrar y generar un sello sobre tubulares con un rango de diámetro según el diseño, los fabricantes
de este tipo de arietes utilizan los bloques estándar para su instalación lo cual permite intercambios con
sellos convencionales, se utiliza en sartas donde se utilizarán varios diámetros de tubería, se utilizan en
conjuntos de BOP instalados en superficie y en el fondo del mar, el rango del ariete variable más utilizado
es entre 3½” y 5” de diámetro, la capacidad para sostener la sarta de trabajo cuando es “colgada” disminuye
dependiendo de las limitaciones de diseño del fabricante, la presión de operación desde el múltiple del
acumulador es de 1500 lb/pul2 (105,5 kg/cm2).
CAMERON HYDRIL
SHAFFER
Arietes ciegos
Los arietes ciegos están diseñados para cerrar el pozo cuando no hay presencia de una sarta o alguna
herramienta en el pozo, el perfil es plano con un caucho que genera el sello, si se cierra con la presencia
de algún tubular en el pozo, el ariete va a colapsar el tubo y no se existirá sello, la presión de operación
desde el múltiple del acumulador es de 1500 lb/pul2 (105,5 kg/cm 2).
CAMERON
SHAFFER
Manual de operaciones de control de pozo
149
Arietes ciegos
Arietes de corte
Los arietes de corte se componen de hojas metálicas afiladas, las cuales han sido diseñadas para cortar
tubería de producción, tubería de perforación, tubería de revestimiento, etc., para asegurar el corte de los
tubulares estándar se requiere una presión de operación de 3000 lb/pul 2 (210,9 kg/cm 2) en el múltiple del
acumulador; para cortar tuberías de diámetros mayores, collares de perforación, tubería de revestimiento,
etc., se requiere el uso de multiplicadores de fuerza, también conocidos como potenciadores (boosters);
estos arietes no están diseñadas para aguantar la presión del pozo por lo tanto los volúmenes de caucho
son bajos, permitiendo hacer pocas pruebas de presión para preservar la empaquetadura, se recomienda
realizar las pruebas de funcionamiento con una presión de operación de 200 a 300 lb/pul 2 (14,1 a 21,1
kg/cm2).
150
Arietes ciegos-cortadores
El ariete ciego-cortador es la combinación del ariete ciego y el ariete de corte, cuenta con hojas metálicas
afiladas, las cuales son diseñadas para cortar tubulares, luego de realizar el corte, el ariete cierra el pozo
efectuando un sello, combinando dos componentes de arietes en uno solo; como los arietes de corte, el
ariete ciego cortador requiere de una presión de operación de 3000 lb/pul2 (210,9 kg/cm2) en el múltiple del
acumulador; para cortar tuberías de diámetros mayores, collares de perforación, tubería de revestimiento,
etc., se requiere el uso de multiplicadores de fuerza, también conocidos como potenciadores (boosters).
Este tipo de arietes se instala generalmente en conjuntos de BOP instalados en el fondo del mar, para que
la sarta de trabajo no caiga al fondo del pozo luego de cortarla, se cuelga primero en el ariete de tubería
inferior al ariete de corte; con este procedimiento también se asegura que la conexión no quede frente a
las cuchillas, las capacidades de corte varían dependiendo del fabricante, del diámetro y peso por pie de
la tubería, del tamaño y tipo de preventor de ariete.
Fuente: Cameron
EMPAQUE
LATERAL EMPAQUE
SUPERIOR SUPERIOR BLOQUE O
EMPAQUE CUERPO
INFERIOR SUPERIOR
CUCHILLA
BLOQUE O EMPAQUE DE LA
CUERPO CUCHILLA
INFERIOR
CAMERON U™ Y U-II™
Fuente: Cameron
151
15.3.5. Relación de cierre
La relación de cierre es la mínima cantidad de presión requerida en la línea de control que viene desde el
acumulador al puerto hidráulico de cierre del ariete, cuando se tiene en cabeza una presión confinada
equivalente a la máxima presión de trabajo del preventor de ariete; los diseños de los arietes tienen la
característica de permitir que la presión del pozo ejerza fuerza en la parte posterior de los arietes, ayudando
a mantener cerrados los arietes; para garantizar que los arietes no se van a abrir por la presión que ejerce
el pozo en cabeza, el fabricante suministra la relación de cierre la cual se debe tener en cuenta para diseñar
el acumulador de acuerdo al volumen útil requerido, también se cuenta con los seguros mecánicos o
hidráulicos para trabar los arietes en posición cerrado en caso que la presión hidráulica falle.
152
15.4. Preventores anulares
Los preventores anulares son equipos diseñados para cerrar el pozo sobre cualquier diámetro de tubería
que se encuentre dentro del conjunto de BOP, el sello se realiza con un empaque circular que tiene insertos
metálicos dentro del caucho, la gran mayoría de los empaques de los preventores anulares de los diferentes
fabricantes pueden cerrar y dar sello sobre la tubería de perforación, los collares de perforación, la tubería
de producción, se utiliza para realizar procedimientos de stripping; en caso de emergencia también puede
cerrar sobre la kelly (cuadrada o hexagonal), sobre wire line o en el caso más crítico cierre total del pozo
sin ninguna herramienta dentro del mismo, estos cierres de emergencia se realizan cuando no se puede
posicionar la sarta de acuerdo a los procedimientos y cerrar sobre el cuerpo de la tubería de perforación o
de producción. Las pruebas de presión se deben realizar sobre el cuerpo del tubular de trabajo, cuando se
cierra el preventor anular sobre wire line, sobre la kelly o en hueco sin tubería, los insertos metálicos se
deforman y el caucho se deteriorará rápidamente,
Los preventores anulares son operados con el fluido hidráulico suministrado por el acumulador a las
cámaras de apertura y cierre, la cámara de cierre se encuentra en la parte inferior del pistón de operación,
cuando el acumulador envía fluido hidráulico a la cámara de cierre e inicia a presurizarse, el pistón de
operación inicia a ascender empujando el empaque hacia el centro del pozo por la limitación de la tapa del
preventor en la parte superior, al mismo tiempo el fluido hidráulico que está en la cámara de apertura se
despresuriza y retorna hacia el tanque de almacenamiento del acumulador; cuando el acumulador envía
fluido hidráulico a la cámara de apertura e inicia a presurizarse, el pistón de operación inicia a descender
aliviando la fuerza ejercida al empaque, recuperando su forma original, al mismo tiempo el fluido hidráulico
que está en la cámara de cierre se despresuriza y retorna hacia el tanque de almacenamiento del
acumulador; las operaciones de cierre y apertura del ariete se ejecutan de esta forma gracias a la válvula
de tres posiciones cuatro vías que se encuentra instalada en el acumulador.
Es importante conocer las características del modelo de preventor anular instalado y las recomendaciones
de uso del fabricante recopiladas en el manual del usuario, en algunos preventores anulares la presión de
operación dependen del diámetro de la tubería que se está trabajando, otros preventores anulares
requieren una presión de trabajo de 1500 psi (105,5 kg/cm 2) indiferente del diámetro de la tubería de
trabajo, una vez está cerrado el pozo se puede regular la presión de cierre disminuyéndola para generar el
mínimo esfuerzo sobre el empaque garantizando el sello, prolongando la vida útil del empaque. La cantidad
de fluido hidráulico requerido para las funciones de cierre y apertura de un preventor anular es mayor a la
cantidad requerida para las funciones de cierre y apertura de un preventor de ariete, por lo tanto el tiempo
para cerrar totalmente el pozo va a ser más prolongado comparado con el preventor de ariete; líneas
hidráulicas de mayor diámetro, conexiones de mayor tamaño, el regular la presión de cierre aumentándola
o reguladores de presión de mayor tamaño no mejoran el tiempo de cierre del preventor anular.
En la localización se debe tener disponible para los servicios previstos partes de repuesto para el preventor
anular, las partes deben estar cuidadosamente almacenadas, con el mantenimiento adecuado y de fácil
acceso, como mínimo se debe contar con:
• Un elemento de empaque para el preventor anular y un juego completo de sellos para el mismo
preventor.
• Anillos metálicos para la conexión con el conjunto de BOP.
Si se va a almacenar por un largo tiempo el preventor anular o equipos relacionados con éste, debe ser
recubierto con una capa protectora para prevenir corrosión; el almacenamiento de las partes de caucho
(elastómeros) se debe realizar de acuerdo a las recomendaciones del fabricante.
153
15.4.1. Hydril (una compañía de General Electric Oil & Gas - GE Oil & Gas)
Hydril ha fabricado diferentes modelos de preventores anulares para operaciones específicas, los modelos
fabricados incluyen GK®, GX®, GL®, GS®, GKS® y RS®, son asistidos por la presión del pozo para
mantener el sello; el modelo GS® es un preventor anular para empaquetaduras de fricción.
El preventor anular modelo GK® está disponible en una amplia escala de diámetros y presiones de trabajo,
con bridas inferiores de una presión de trabajo mayor a la presión de trabajo del preventor anular para ser
compatible con las bridas de los preventores de ariete de alta presión, se puede utilizar en operaciones con
conjuntos de BOP instalados en superficie y en el fondo del mar, si se instalan en el fondo del mar se
requiere de altas presiones de cierre provenientes del acumulador para compensar la columna hidrostática
de la columna de fluido hasta la superficie, la gran mayoría tiene un diseño de tapa roscada, la tapa
asegurada con “perros” está disponible en diámetros de 13⅝” con presiones iguales o mayores a 5000
lb/pul2 (351,5 kg/cm2), todos los modelos GK® son asistidos por la presión del pozo a excepción de los
modelos GK® de 7 1/16” con presiones de trabajo de 15000 y 20000 lb/pul 2 (1054,5 y 1406,0 kg/cm 2), el
diseño de la tapa incluye un orificio para medir el desplazamiento del pistón para realizar el seguimiento
del desgaste del empaque.
TAPA PLATO DE
DESGASTE
TORNILLOS DE INSERTOS DEL
SEGURO EMPAQUE
PUERTO DE LA
EMPAQUE CÁMARA DE
APERTURA
PUNTOS DE
PISTÓN
IZAJE
PUERTO Y CÁMARA
CÁMARA DE DE CIERRE
APERTURA
CUERPO
SELLOS DEL CAMISA
PISTÓN RANURADA
Fuente: Hydril
Hydril ofrece empaques para el preventor anular fabricados con componentes de caucho natural (negro),
compuesto sintético de nitrilo (rojo) o neopreno (verde). Los empaques de caucho natural están diseñados
para utilizarse con fluidos de trabajo base agua con menos del 5% de aceite y para temperaturas de
operación desde -30 °F hasta 225 °F (-35 °C hasta 107 °C); utilizando las presiones adecuadas de cierre
sobre el empaque de caucho natural, se puede obtener una larga vida útil. Los empaques de compuesto
sintético de nitrilo son diseñados para ser utilizados con fluidos de trabajo base aceite con puntos de anilina
(poder disolvente) entre 165 °F y 245 °F (74 °C hasta 118 °C), con temperaturas de operación desde 32 °F
hasta 190 °F (0 °C hasta 88 °C). Los empaques de neopreno son diseñados para ser utilizados con fluidos
de trabajo base aceite o base agua, con temperaturas de operación desde -30 °F hasta 190 °F (-35 °C
hasta 88 °C). La presencia de H2S no reducirá la vida útil de los productos de caucho, dependiendo de la
naturaleza y alcance de la exposición al sulfuro de hidrógeno, se recomienda verificar la integridad del sello
por medio de pruebas del sello del empaque alrededor del diámetro de tubería que se tiene en el pozo,
descartando la degradación del rendimiento del empaque o identificándola para realizar el cambio del
empaque.
Manual de operaciones de control de pozo
154
GK® GX® GL®
Fuente: Hydril Empaques para preventores anulares Hydril
El preventor anular modelo GX® es recomendado por el fabricante para las operaciones con el conjunto
de BOP instalado en el fondo del mar en aguas profundas, aunque también se puede utilizar en superficie,
las cámaras de apertura y cierre tienen el mismo diámetro lo cual equilibra el pistón de operación,
compensando las presiones hidrostáticas ejercidas sobre el pistón por la columna de fluido hasta la
superficie, produce una presión constante de cierre sin ser afectado por la densidad del fluido de trabajo o
por la profundidad a la que se instala en el fondo del mar, disponible también el modelo GX® Annuflex
donde se combina el preventor anular GX® con una unión flexible para conectar el conductor hasta
superficie (riser).
GX® GL®
Fuente: Hydril Preventor anular Hydril modelo GX® y GL®
El preventor anular modelo GL® fue diseñado y desarrollado por el fabricante para operaciones con el
conjunto de BOP instalado en superficie o en el fondo del mar, se debe mantener la presión de cierre
durante las operaciones de sello, si la presión del pozo aumenta se debe aumentar la presión de operación
desde el acumulador, el diseño incluye una cámara secundaria para compensar la presión hidrostática de
la columna de fluido cuando se instala en el fondo del mar, la cámara secundaria minimizar el volumen de
fluido hidráulico ara el cierre, también reduce la presión de operación para el cierre; el empaque del modelo
GL® larga vida (LL - Long Life) fue diseñado y probado para proporcionar un rendimiento y durabilidad sin
igual; el fabricante afirma que en pruebas de rendimiento supero otros empaques de reemplazo 5 a 1 y la
clave del alto rendimiento está en el revolucionario diseño asimétrico el cual proporciona una vida útil más
larga y confiabilidad.
El modelo GS® está disponible para presiones de trabajo de 10000 y 15000 lb/pul 2 (703,0 y 1054,5 kg/cm2),
de acuerdo al fabricante el modelo GS® fue diseñado para realizar operaciones continuas de stripping y la
instalación de empaques, la operación es similar a los demás modelos. El modelo GKS® es un preventor
anular diseñado para la reparación de pozos, este modelo sirve para realizar operaciones de stripping,
instalación de empaques o trabajos con wire line. El modelo RS® es un preventor anular diseñado para
meter y sacar largas sartas de trabajo con el pozo presurizado, el funcionamiento es automático, el contacto
con la tubería es permanente, está disponible con la vasija y cuña removible.
155
15.4.2. Shaffer® (una compañía de National Oilwell Varco® - NOV)
Los preventores anulares Shaffer® esféricos tienen una construcción simple y fuerte, los componen cinco
grandes partes que son: la tapa, el cuerpo, el empaque, un anillo adaptador y el pistón; este diseño ofrece
un desempeño confiable y facilidad para su mantenimiento en campo, el principio de funcionamiento es el
mismo de los preventores anulares Hydril, se conoce como preventor anular esférico por la forma del
empaque que asemeja media esfera. La tapa es atornillada al cuerpo del preventor con espárragos y
tuercas, en los modelos con presiones de trabajo baja y diámetros inferiores; los modelos con presiones
de trabajo alta o de mayor diámetro, cuentan con una tapa asegurada por cuñas con segmentos y un anillo
de bloqueo; también está disponible modelos con tapa de doble cuña. Pueden cerrar sobre cualquier forma
o tamaño de kelly, tubería de perforación, tubería de producción, conexiones (tool joint), collares de
perforación, revestimiento o wire line, provee un sello confiable mientras se realizan operaciones de
stripping en las dos direcciones, adecuado para operaciones en presencia de H 2S, con pequeños cambios
de pernos y del sistema de izaje se pueden adaptar para trabajos en presencia de H 2S externo.
El fabricante afirma que los preventores anulares Shaffer® esféricos generalmente tienen menor altura que
otros preventores anulares, entre un 15 a 20%; el diseño del modelo NXT disminuye aún más el peso y la
altura ya que se elimina la conexión de brida en la parte inferior, la conexión inferior se hace directamente
con pernos y tuercas al preventor de ariete, la presión de operación es de 1500 lb/pul2 (105,5 kg/cm2), la
presión del pozo presta una leve asistencia en el cierre del pozo.
RANURA PARA EL
ANILLO METÁLICO
PUNTOS DE IZAJE
TAPA ACUÑADA
CUÑAS
INSERTOS DEL
EMPAQUE EMPAQUE
PUERTO DE LA ANILLO ADAPTADOR
CÁMARA DE
APERTURA
CÁMARA DE APERTURA
SELLOS DEL
PISTÓN PISTÓN DE OPERACIÓN
CÁMARA DE CIERRE
CUERPO
PUERTO DE LA
CÁMARA DE
CIERRE
Shaffer® ofrece empaques para el preventor anular fabricados con componentes de caucho natural (azul)
y compuesto sintético de nitrilo (rojo); el fabricante afirma que el empaque de los preventores anulares
esféricos tienen una duración de 2 a 4 veces más que otros empaques para preventores anulares. Los
empaques de caucho natural están diseñados para utilizarse con fluidos de trabajo base, resistentes a la
abrasión en operaciones de stripping y para temperaturas de operación desde -20 °F hasta 170 °F (-29 °C
hasta 77 °C). Los empaques de compuesto sintético de nitrilo son diseñados para ser utilizados con fluidos
de trabajo base aceite o base agua, con temperaturas de operación desde 40 °F hasta 180 °F (4,5 °C hasta
82 °C). La presencia de H2S no reducirá la vida útil de los productos de caucho, dependiendo de la
naturaleza y alcance de la exposición al sulfuro de hidrógeno, se recomienda verificar la integridad del sello
por medio de pruebas del sello del empaque alrededor del diámetro de tubería que se tiene en el pozo,
descartando la degradación del rendimiento del empaque o identificándola para realizar el cambio del
empaque.
156
15.4.3. Cameron International Corporation
El preventor anular Cameron modelo D/DL tiene menor altura comparado con otras marcas de preventores
anulares, el diseño incluye una tapa de fácil remoción por medio de seguros y cuñas, con esta tapa se
permite el cambio rápido del empaque sin tener piezas sueltas, el mantenimiento se puede realizar en
campo, con la facilidad de reemplazar todas las piezas sin retirar el preventor anular del conjunto de BOP;
se puede utilizar en presencia de ambientes con H2S, el empaque permite realizar operaciones de stripping,
el empaque puede cerrar en casi cualquier forma y tamaño del objeto que este dentro del preventor anular
o cerrar el hueco sin tubería, algunos empaques se pueden dividir para ser instalados con la tubería en el
pozo (DL).
El empaque del preventor anular Cameron modelo D/DL está disponible en el material Camular™ para la
mayoría de los diámetros y presiones de operación, ofreciendo una larga vida útil y buena resistencia frente
a los fluidos de trabajo a base de aceite (diesel), su desempeño es óptimo a temperaturas entre 70 y 180
°F (21 a 82 °C), se puede intermitentemente con temperaturas entre 30 y 200 °F (-1 a 93 °C). La presión
de operación de los preventores anulares Cameron modelo D/DL es de 1500 lb/pul2 (105,5 kg/cm2), los
volúmenes de cierre y apertura de las cámaras de operación son menores comparado con otros
preventores anulares; para cerrar en hueco sin tubería se requiere aumentar la presión de cierre hasta
rangos de 2000 lb/pul2 (1406 kg/cm2), se debe consultar el manual de operación y mantenimiento en caso
de requerir una mayor presión de cierre.
Fuente: Cameron
157
15.5. Desviadores
El sistema de desviación (diverter) es un equipo que se utiliza durante la perforación del hueco de
superficie, no está diseñado para cerrar el pozo o detener el flujo, su función es enviar el flujo del pozo lejos
del equipo de perforación; el desviador se utiliza para proteger al personal y al equipo de perforación de
riesgos someros, redireccionando el flujo de gas superficial y/o fluidos del pozo que emanan de éste por
una línea de ventilación hacia una zona de quema remota.
Hydril provee varios modelos de desviadores, los modelos fabricados incluyen FS®, FSP® y MSP™; las
unidades de empaque para los desviadores utilizan el mismo diseño y materiales que loe empaques
fabricados para los preventores anulares, se fabrican para diámetros de 21” (500 lb/pul2 - 35,15 kg/cm2),
21¼” (2000 lb/pul2 - 140,6 kg/cm2), 28” (2000 lb/pul2 - 140,6 kg/cm2), 29½” (500 lb/pul2 - 35,15 kg/cm2) o
30” (1000 lb/pul2 - 70,3 kg/cm2).
El modelo Hydril MSP™ (Medium Service Pressure) está disponible en 21¼” con una presión de trabajo
de 2000 lb/pul2 (140,6 kg/cm 2), en 29½” con una presión de trabajo de 500 lb/pul2 (35,15 kg/cm2) y en 30”
con una presión de trabajo de 1000 lb/pul2 (70,3 kg/cm 2), está diseñado para operaciones de desviación
en superficie, el empaque puede cerrar totalmente en hueco sin ninguna herramienta atravesando el
desviador, su diseño interno es similar al preventor anular GK®, también puede ser utilizado como
preventor anular.
El modelo Hydril FS™ (Flow Safe) está disponible en 21” con una presión de trabajo de 500 lb/pul 2 (35,15
kg/cm2), está diseñado para ser instalado en el riser marino de cualquier taladro de perforación flotante
costa afuera (offshore) con mesas rotarias de 49½” o 60½”; el diseño patentado de la válvula integral
elimina la necesidad de válvulas de venteo, válvulas en la línea de flujo y circuitos interconectados, ya que
no hay secuencias. Una sola función hidráulica simultáneamente mueve el pistón hacia arriba cerrando el
espacio anular alrededor de la tubería, cierra el flujo a través de la línea de flujo y abre la línea de venteo,
el pozo nunca va a estar cerrado, el flujo siempre es permitido incluso mientras se opera el desviador, al
Manual de operaciones de control de pozo
158
eliminar un espaciador para instalar una línea de venteo que permanece cerrada mientras se perfora, se
evita acumulación de cortes de perforación y la formación de hidratos que pueden obstruir el flujo
totalmente, el empaque permite cerrar totalmente el pozo en caso de no tener tubería o una herramienta
dentro del desviador.
Desviadores Hydril
El modelo Hydril FSP™ (Flow Safe Platform) está disponible en 28” con una presión de trabajo de 2000
lb/pul2 (140,6 kg/cm2), está diseñado para ser utilizado debajo de los taladros de perforación costa afuera,
tales como plataformas y “jackups” (plataformas autoelevables); tiene doble propósito, actúa como un
desviador para perforar el hueco de superficie y funciona como un preventor anular una vez el tubo
conductor ha sido ha sido cementado.
La(s) línea(s) de desviación debe(n) estar firmemente anclada(s) cada 30 pies (9 metros) para evitar
latigazos y vibraciones excesivas en caso de altas tasas de flujo provenientes de fluidos del pozo, se debe
evitar que la(s) línea(s) de desviación queden por debajo del nivel del suelo, debajo de equipos
complementarios para la operación (tanques de lodo, agua, combustible, etc.), por debajo del nivel de la
zona de quema o venteo para evitar acumulación de líquidos que disminuyen el área de flujo para
potenciales fluidos gaseosos provenientes del pozo; si no se puede evitar éstas condiciones se debe
implementar puntos de drenaje e inspección en los puntos bajos. Las líneas de desviación pueden ser de
tubería soldada o unida por bridas, se debe realizar una prueba hidrostática de mínimo 200 psi a la línea
de desvío antes de iniciar las pruebas del sistema completo de desviación. En operaciones costa afuera,
las líneas deben tener una distancia de descarga evitando que la radiación del calor afecte de alguna
manera la plataforma.
159
15.6. Cabeza rotatoria
El sistema de cabeza rotatoria intercambiable (Rotating Control Devices - RCD) es utilizado en la
perforación con aire, operaciones de perforación de aceite y gas (bajo balance) o en operaciones de
perforación geotérmica, algunas veces son llamados BOP rotatorios; el sistema de cabeza rotatoria
intercambiable se puede utilizar también como desviador de flujo. El sistema de cabeza rotatoria
intercambiable no está diseñado para contener altas presiones del pozo, se instala sobre el preventor
anular o es utilizado como desviador instalado directamente sobre la cabeza de pozo; su función es
contener los fluidos del pozo con presiones relativamente bajas, generalmente 500 psi, en pozos donde se
perfora bajo balance (under balance).
En el API STD 53 se encuentran ejemplos para arreglos del conjunto de preventores de reventones
basados en las presiones de trabajo nominales bajo condiciones normales de operación, el principal
objetivo es maximizar la seguridad del personal, el rig y el pozo; cada yacimiento o campo tendrá
consideraciones especiales a tener en cuenta, posiblemente requerirá equipos o arreglos de conjuntos de
BOP más complejos o especializados que los requerimientos generales.
El numero minimo de preventores dependerá de la máxima presión que se anticipe en superficie y por
estándar siempre debe haber un ariete ciego o ciego de corte.
3000 psi / 3k 2
5000 psi / 5k 3
160
15.8. Tapón de prueba
Para realizar las pruebas de presión del conjunto de BOP es necesario instalar una herramienta para para
aislar el revestimiento y el fondo del pozo de las altas presiones de las pruebas de presión, para esto se
utiliza un tapón de prueba que se instala sobre la cabeza del pozo, se debe tener disponible un
procedimiento para monitorear la presión en el revestimiento en caso de que el tapón de prueba presente
escapes, el tapón de prueba (test plug) se conecta en la punta de la tubería o de un mandril de prueba
(testing tool) y se baja hasta instalarlo en el tazón de la cabeza de pozo por debajo del conjunto de BOP,
el tapón de prueba cuenta con sellos de caucho que efectúan el aislamiento de la presión de prueba con
el fondo del pozo, este tapón se puede asegurar con el cabezal de pozo por lo que el mandril de prueba o
la tubería puede sacarse del pozo para poder probar el ariete ciego o ciego-cortador; otro tipo de tapón de
prueba es el tipo copa (cup tester), se conoce con este nombre por la forma del sello de caucho que aísla
la presión de las pruebas con el fondo del pozo, este tipo de tapón se instala dentro de la cabeza de pozo
o en la parte superior del revestimiento, se utiliza para probar la cabeza de pozo identificando algún tipo de
desgaste y para probar el conjunto de BOP, este tipo de tapón debe ser corrido con tubería o con el mandril
de prueba sin facilidades para dejarlo en el fondo, por lo tanto no se podrá realizar la prueba del ariete
ciego o ciego-cortador.
El sistema de control del conjunto de preventores de reventones, más conocido como el acumulador, es el
sistema que provee una forma confiable, rápida y segura para cerrar los componentes del conjunto de BOP
en caso de presentarse una situación de emergencia o un influjo dentro del pozo, es el equipo más
importante del equipo de control de pozo en el equipo de perforación, completamiento,
reacondicionamiento, etc. El sistema de control del conjunto de BOP es el encargado de cerrar los
componentes del conjunto de BOP con fluido hidráulico provisto con dos fuentes de poder, las bombas
neumáticas y las bombas eléctricas; cuando estos dos sistemas fallas o tienen que ser apagados por
alguna circunstancia, se utilizan los acumuladores que almacenan fluido hidráulico presurizado, que gracias
a la expansión de nitrógeno envían fluido hidráulico hacia los preventores para cerrarlos.
Antiguamente se cerraban los arietes de tubería manualmente, durante estos cierres el tiempo para cerrar
el ariete de tubería podía tardar hasta 30 minutos, mientras se realizaba el cierre los perfiles o frentes de
sello del ariete eran erosionados por el fluido de trabajo y arena dejando inservible el ariete; se buscó un
medio confiable, rápido y seguro para cerrar el conjunto de BOP, llegando a la implementación del sistema
acumulador para el cierre de los preventores de ariete, preventores anulares, sistemas desviadores entre
otros.
161
Se requiere un gran número de botellas acumuladoras que permitan mantener un margen de seguridad
que ante la falla de una o más botellas, las botellas remanentes puedan cubrir el volumen entregado por
las botellas fuera de servicio hasta que se realiza la reparación. Las botellas acumuladoras no deben ser
intervenidas si están presurizadas, aunque si pueden ser reparadas en campo, la sustitución de una botella
o del diafragma puede tardar aproximadamente una hora, las botellas se deben precargar únicamente con
nitrógeno.
El sistema de control del conjunto de BOP debe instalarse a 100 pies (30,5 m) o más de la cabeza de pozo,
para que no sea averiado en caso de un reventón y que pueda ser operado desde una consola remota
cerca al perforador o manualmente desde el mismo sistema; si se está laborando en ambientes fríos no se
utilizan sistemas neumáticos de control remoto, se utilizan sistemas eléctricos evitando la congelación del
agua en las líneas de control. En la localización se debe mantener el manual de instalación, operación,
mantenimiento, recomendaciones y certificados del fabricante, preferible en medio físico.
El sistema de control del conjunto de BOP requiere fluido hidráulico de naturaleza no corrosiva, evitando
corrosión, taponamientos, etc.; debe tener resistencia al congelamiento en climas fríos; no deben ser
contaminantes para las operaciones con el conjunto de BOP en el fondo del mar; para realizar una selección
adecuada del fluido hidráulico para el sistema de control (acumulador) se debe consultar las
recomendaciones del fabricante de acuerdo a las condiciones que va a operar el sistema.
27
34
33 35
29 32
28 20
31
30
18
25 26
37 39
24 38
36
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41
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22
53
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52 1
4
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40
55 5
42
17 6
3 2
16 11
46 48
7 9
43
15
10 49
8
CONVENCIONES 12
13 47
44
Fluido a 3000 psi 14
Fluido a 1500 psi 45
Fluido a presión atmosférica
Aire del rig
Aire regulado
Fuente: Koomey
162
1. Entrada de aire: El suministro de aire tiene una presión normal de 125 lb/pul2 (8,8 kg/cm2), si se
tiene una presión de aire más alta se requiere la instalación de un regulador de aire para las bombas
neumáticas.
2. Lubricador de aire: Instalado en la línea de suministro de aire a las bombas neumáticas,
generalmente se utiliza aceite lubricante SAE 10W, o el recomendado por el fabricante en el manual.
3. Válvula de puenteo de aire (“Bypass”): Válvula que puentea el interruptor automático de presión
hidroneumática; en operación normal se mantiene cerrada, si se requiere de presiones superiores a
3000 lb/pul2 (210,9 kg/cm 2) se abre esta válvula.
4. Interruptor automático de presión hidroneumático: Se calibra para que permita el paso de aire a
las bombas neumáticas cuando la presión del sistema disminuye a 2600 lb/pul2 (182,8 kg/cm2) y que
corte el suministro de aire cuando la presión del sistema llega a 2900 lb/pul2 (203,9 kg/cm2).
5. Válvula de corte de aire: Válvulas manuales de corte de suministro de aire a las bombas
neumáticas.
6. Bombas neumática: Presión de trabajo normal con un suministro de aire de 125 lb/pul2 (8,8 kg/cm2).
7. Válvula de corte de succión: Válvula manual de corte instalada en la línea de succión de la bomba
neumática, abierta durante las operaciones normales del rig.
8. Filtro de succión de baja presión: Instalado en la línea de succión de la bomba neumática, trabaja
a presión atmosférica, se debe realizar mantenimiento preventivo cada 30 días.
9. Válvula cheque: Instalada en la línea de descarga de la bomba neumática.
10. Bomba eléctrica: Puede ser triplex o dúplex, es accionada por un motor eléctrico explosioproof.
11. Interruptor automático de presión hidroeléctrico: Se calibra para que permita el paso de corriente
al arranque del motor eléctrico de la bomba triplex cuando la presión del sistema disminuye en un
10% de la presión de trabajo 2700 lb/pul2 (189,8 kg/cm2) y que corte el suministro de corriente cuando
la presión del sistema llega a 3000 lb/pul2 (210,9 kg/cm2).
12. Arranque del motor eléctrico (automático): El arranque automático enciende o apaga el motor
eléctrico que mueve la bomba triplex, recibe una señal del interruptor automático de presión
hidroeléctrica; cuenta con una perilla o control con tres posiciones manual, apagado y automático.
13. Válvula de corte de succión: Válvula manual de corte instalada en la línea de succión de la bomba
eléctrica triplex, abierta durante las operaciones normales del rig.
14. Filtro de succión de baja presión: Instalado en la línea de succión de la bomba eléctrica triplex,
trabaja a presión atmosférica, se debe realizar mantenimiento preventivo cada 30 días.
15. Válvula cheque: Instalada en la línea de descarga de la bomba triplex.
16. Válvula de cierre del acumulador: Válvula manual de corte, durante las operaciones normales se
trabaja en posición abierta, se cierra cuando prueba o se transporta el acumulador.
17. Válvula de alivio del acumulador: Esta válvula de alivio se calibra a 3500 lb/pul2 (246,1 kg/cm2).
18. Botellas acumuladoras: Las botellas del acumulador se precargan con nitrógeno a 1000 lb/pul2
(70,3 kg/cm2) ± 100 lb/pul2 (7,0 kg/cm2); la precarga debe revisarse cada 30 días.
EN LA PRECARGA SOLO SE DEBE UTILIZAR NITRÓGENO, EL OXÍGENO, AIRE U OTROS
GASES PUEDEN GENERAR INCENDIO O EXPLOSIÓN.
19. Válvula de corte: Válvula manual de corte de la “flauta” o banco de las botellas acumuladoras,
durante operación normal trabaja abierta.
20. Filtro de alta presión: Ubicado en la entrada de la válvula reductora y reguladora de presión del
múltiple (manifold), también a la entrada de la válvula neumática reductora y reguladora de presión
del preventor anular, trabaja a 3000 lb/pul2 (210,9 kg/cm 2), se debe realizar mantenimiento preventivo
cada 30 días.
21. Válvula reductora y reguladora de presión: Se calibra manualmente para suministrar la presión
requerida para operar los preventores de ariete, 1500 lb/pul2 (105,5 kg/cm2).
22. Cabezal del múltiple (manifold): Tiene una presión de trabajo de 5000 lb/pul2 (351,5 kg/cm2),
diámetro nominal de 2” con todos los accesorios soldados.
23. Válvulas de 3 posiciones 4 vías: En operación normal debe estar posicionada según su asignación
(ABIERTA O CERRADA), NUNCA en posición neutral; se dotan con actuadores de cilindro de
neumático para operación remota desde los paneles de control.
24. Válvula de puenteo (Bypass): En operación normal debe estar en posición cerrada (Baja - Low),
donde suministra presión regulada de 1500 lb/pul2 (105,5 kg/cm2) al cabezal del múltiple (manifold);
Manual de operaciones de control de pozo
163
si se requiere de 3000 lb/pul2 (210,9 kg/cm2) en el múltiple (manifold) del acumulador para operar un
ariete de corte o ciego cortador se coloca la válvula bypass en posición abierta (Alta - High); cuenta
con actuador cilindro de neumático para operación remota desde los paneles de control.
25. Válvula de alivio del múltiple (manifold): Esta válvula de alivio se calibra a 3300 lb/pul2 (386,7
kg/cm2).
26. Válvula hidráulica de alivio: Válvula de corte operada manualmente, en operación normal debe
estar cerrada; se utiliza durante las pruebas del acumulador. Se debe mantener ABIERTA durante
la precarga de las botellas acumuladoras garantizando la efectiva precarga con nitrógeno.
27. Unidad selectora del panel: Una válvula manual de 3 vías suministra presión de aire a la válvula
neumática reductora y reguladora de presión para el preventor anular, dando la opción de operarla
desde la unidad del acumulador o desde el panel de control remoto.
28. Regulador de aire para la válvula neumática reductora y reguladora de presión: Regula la
presión del suministro de aire normal a la presión de trabajo de la unidad selectora del panel,
permitiendo la operación de la válvula neumática reductora y reguladora de presión.
29. Válvula neumática reductora y reguladora de presión: Reduce la presión del acumulador hasta
la presión requerida para la operación del preventor anular; se calibra para realizar operaciones de
stripping, no debe exceder la máxima presión de operación recomendada por el fabricante del
preventor anular dependiendo de la operación a realizar y las condiciones de cierre.
30. Manómetro del acumulador.
31. Manómetro del múltiple (manifold).
32. Manómetro del preventor anular.
33. Transmisor neumático de presión del múltiple (manifold).
34. Transmisor neumático de presión del acumulador.
35. Transmisor neumático de presión del preventor anular.
36. Filtro de aire: Retira la humedad del aire, instalado en la línea de entrada de aire a los reguladores
de aire.
37. Regulador de aire para el transmisor neumático de presión del múltiple (manifold).
38. Regulador de aire para el transmisor neumático de presión del acumulador.
39. Regulador de aire para el transmisor neumático de presión del preventor anular.
Los reguladores de presión de los transmisores de presión regulan la presión del suministro de aire
normal a una presión de 20 lb/pul2 (1,41 kg/cm2) aproximadamente, dependiendo de las
recomendaciones del fabricante; los manómetros del panel de control remoto deben quedar
calibrados a las mismas presiones de los manómetros instalados en la unidad de control.
40. Caja de conexiones neumáticas: Conectar las líneas de la unidad a las líneas del panel de control
remoto.
41. Puerto de llenado del fluido hidráulico: Integrado con un indicador de nivel de fluido.
42. Puerto de inspección.
43. Puerto de drenaje y mantenimiento.
44. Válvula de aislamiento de la salida para pruebas en el rig: Válvula manual de corte de alta
presión, durante la operación normal permanece abierta, se cierra durante las pruebas en el rig.
45. Válvula cheque para pruebas en el rig.
46. Válvula de alivio para pruebas en el rig: Esta válvula de alivio se calibra a 6500 lb/pul2 (457
kg/cm2).
47. Válvula de corte del sistema para pruebas en el rig.
48. Manómetro de prueba del rig.
49. Salida para las pruebas en el rig.
50. Válvula de aislamiento del múltiple (manifold): Válvula manual de corte, durante la operación
normal permanece abierta, se cierra durante las operaciones de los cilindros (gatos) del patín del rig.
51. Válvula de corte hacia el patín del rig.
52. Manómetro del patín del rig.
53. Válvula de alivio del patín del rig: Esta válvula de alivio se calibra a 3500 lb/pul2 (246,1 kg/cm2).
54. Salida para el patín del rig.
55. Retorno del patín del rig.
164
Mantenimiento preventivo del sistema de control del conjunto de BOP (acumulador)
Se recomienda realizar un mantenimiento general y preventivo al sistema de control del conjunto de BOP
(acumulador) cada vez que se instale y por lo menos cada 30 días, las partes que se deben verificar, pero
no están limitadas durante este mantenimiento son:
Hay dos tipos de botellas de acumuladores de uso común, tipo separador y tipo flotador; el tipo separador
utiliza un diafragma flexible para efectuar una separación positiva del gas nitrógeno del fluido hidráulico, el
tipo flotador utiliza un pistón flotante para efectuar la separación del gas nitrógeno del fluido hidráulico;
ninguna botella o componente del acumulador debe funcionar a una presión de trabajo superior a la presión
de trabajo designada por el fabricante. La mínima presión de precarga de las botellas acumuladoras para
sistemas de control con una presión de trabajo de 3000 lb/pul2 (210,9 kg/cm2) es de 1000 lb/pul2 (70,3
kg/cm2), para sistemas de control con una presión de trabajo de 5000 lb/pul2 (351,5 kg/cm 2) es de 1500
lb/pul2 (105,5 kg/cm2); la tolerancia de la precarga de nitrógeno es en ± 100 lb/pul 2 (7,0 kg/cm2). Se
recomienda que cada botella del acumulador tenga rotulada la fecha y presión de precarga, número de la
botella, volumen neto de nitrógeno, identificación del fluido con sus riesgos (N 2); la precarga debe
verificarse cada 30 días. La capacidad de las botellas acumuladoras para conjuntos de BOP instalados en
el fondo del mar, debe incluir cálculos para compensar la presión hidrostática del agua de mar con un
gradiente de presión de 0,445 lb/pul2/pie (0,10264 kg/cm 2/m), estos cálculos también se deben aplicar en
la precarga de las botellas.
Donde,
PPrecarga subsea es la presión de precarga de las botellas compensando la presión hidrostática de la capa de
agua de mar sobre el conjunto de BOP en lb/pul2 (kg/cm2).
PPrecarga es la presión de precarga de las botellas estándar en lb/pul2 (kg/cm2).
∇PHAgua de mar es el gradiente de presión hidrostática del agua de mar 1000 lb/pul2/pie (70,3 kg/cm 2/m).
L es la profundidad a la cual se instalará el conjunto de BOP en el fondo del mar en lb/pul 2 (kg/cm2).
lb lb⁄pul2 lb
PPrecarga subsea = 1000 + (0,445 × 1000 pie) = 1445
pul2 pie pul2
kg kg⁄cm2 kg
P𝑃𝑟𝑒𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑒𝑎 = 70,3 2
+ (0,10264 × 304,8 m) = 101,6 2
cm m cm
165
Botella acumuladora tipo separador
La botella acumuladora tipo separador tiene un diafragma en su parte interna como los diafragmas de los
amortiguadores de presión de las bombas de circulación (dampeners), la cual separa completamente el
nitrógeno del fluido hidráulico, la botella se precarga con nitrógeno a través de una válvula en la parte
superior y el fluido hidráulico entra por la parte inferior de la botella, en el orificio por donde entra el fluido
hidráulico se encuentra una válvula que se cierra cuando el diafragma realiza presión sobre ella, también
cuenta con un dispositivo de seguridad tipo “O” ring para aliviar la presión antes de que alcance la presión
de estallido; también se fabrican acumuladores en forma de esfera más pesado y ocupando relativamente
más espacio.
La botella acumuladora tipo flotador posee una entrada para la carga previa del nitrógeno, un orificio para
el fluido hidráulico, una válvula vertical la cual es cerrada por el flotador y el flotador como tal; este tipo de
botella acumuladora permite que el nitrógeno y el fluido hidráulico hagan contacto facilitando su mezcla y
la pérdida de nitrógeno, lo cual conlleva a la disminución de la precarga con el tiempo.
Para entender cuál es el volumen útil del sistema de control o capacidad volumétrica del acumulador
partimos de las siguientes definiciones:
a. El fluido hidráulico almacenado, es el volumen de fluido recuperable del acumulador entre la máxima
presión de operación del sistema de control y la presión de precarga (1000 lb/pul2 - 70,3 kg/cm2).
b. El fluido hidráulico utilizable, es el volumen de fluido recuperable del acumulador entre la máxima
presión de operación del sistema de control y 200 lb/pul2 (14,1 kg/cm2) por encima de la presión de
precarga. Si el conjunto de BOP y todo el sistema instalado en el pozo, desde el cabezal de pozo,
es de una presión de trabajo de 10000 lb/pul2 (703 kg/cm2) o mayor, se debe tener en cuenta la
relación de cierre de los preventores de ariete para calcular la presión adicional por encima de la
presión de precarga para obtener el fluido hidráulico utilizable.
c. La mínima presión de operación calculada, es la presión mínima calculada para cerrar y generar un
sello efectivo en un preventor de ariete contra la presión del pozo, cuando la presión del pozo en
cabeza equivale al 100% de la presión de trabajo del preventor de ariete, este cálculo equivale a
dividir la presión de trabajo del preventor de ariete entre la relación de cierre especificada por el
fabricante para ese preventor de ariete en específico.
d. La mínima presión de operación para cada componente recomendada por el fabricante, es la mínima
presión para cerrar y generar un sello efectivo con un preventor de ariete o un preventor anular bajo
condiciones normales de operación, como lo establece el fabricante en los manuales los cuales
deben estar en medio físico en la localización.
Para sistemas de control con una presión de trabajo de 3000 lb/pul2 (210,9 kg/cm 2), instalado para un
conjunto de BOP instalado en superficie con una presión de trabajo de 5000 lb/pul2 (351,5 kg/cm2), el
volumen útil se calcula como se explica a continuación basados en la ley de los gases vista en el ítem 3.3.;
de la Fórmula de los gases ideales No. 51 a temperatura constante, se deduce la Fórmula del acumulador
No. 79.
PPrecarga PPrecarga
VÚtil = ( − ) × VBot × NBot
PFinal PSistema
166
Donde,
VÚtil es el volumen útil del sistema de control (acumulador) en galones (gal) o en litros (l).
PPrecarga es la presión de precarga de las botellas acumuladoras 1000 lb/pul2 (70,3 kg/cm2).
PFinal es la presión final del sistema de control (acumulador) 1200 lb/pul 2 (84,36 kg/cm 2).
PSistema es la presión de operación del sistema de control (acumulador) 3000 lb/pul 2 (210,9 kg/cm2).
VBot es el volumen de la botella acumuladora en galones (gal) o en litros (l).
NBot es el número de botellas acumuladoras del sistema de control (acumulador).
Ejemplo:
Un sistema de control de un conjunto de BOP está totalmente cargado a su presión de trabajo de 3000
lb/pul2 (210,9 kg/cm2), el sistema cuenta con doce botellas acumuladoras precargadas con nitrógeno a
1000 lb/pul2 (70,3 kg/cm 2), cada botella tiene una capacidad efectiva para almacenar 10 galones (37,8541
litros) de fluido; se aíslan todos los sistemas de las bombas del acumulador y se permite que la presión del
acumulador disminuya hasta la presión final del sistema 1200 lb/pul2 (84,36 kg/cm 2). Calcular el volumen
de fluido hidráulico entregado por las botellas del acumulador al tanque de almacenamiento.
lb lb
1000 1000 gal
pul2 pul2
VÚtil =( − ) × 10 × 12 bot = 60 gal
lb lb bot
1200 2 3000 2
pul pul
lb lb
70,3 70,3 l
pul2 pul2
VÚtil =( − ) × 37,8541 × 12 bot = 227,125 l
lb lb bot
84,36 2 210,9 2
pul pul
Para conocer la presión de precarga se tiene la siguiente Fórmula despejando la presión de precarga de la
167
Capacidad volumétrica y presión final del sistema de control
De acuerdo al API STD 53, el acumulador con las bombas neumáticas y eléctricas apagadas, para un
conjunto de BOP instalado en superficie, debe tener la capacidad de cerrar un preventor anular, todos los
preventores de ariete desde la posición totalmente abierta, abrir la válvula HCR y quedar con una presión
final de 200 lb/pul2 (14,1 kg/cm 2) por encima de la presión de precarga o mayor con una presión en del
pozo en cabeza de 0; para realizar cálculos de la mínima presión de operación para cerrar y dar un sello
efectivo en un preventor de ariete, equivale a la máxima presión de trabajo del preventor de ariete dividido
en la relación de cierre especificada para el preventor por el fabricante; si se tiene un ariete cortador o ciego
cortador se debe tener en cuenta las recomendaciones del fabricante ya que puede requerir mayores
presiones de operación para su correcto funcionamiento.
De acuerdo al API STD 53, el acumulador con las bombas neumáticas y eléctricas apagadas, para un
conjunto de BOP instalado en el fondo del mar, debe tener la capacidad de cerrar y abrir un preventor
anular y todos los preventores de ariete desde la posición totalmente abierta, abrir la válvula HCR y quedar
con una presión final de 200 lb/pul2 (14,1 kg/cm2) por encima de la presión de precarga o mayor con una
presión en del pozo en cabeza de 0; para realizar cálculos de la mínima presión de operación para cerrar
y dar un sello efectivo en un preventor de ariete, equivale a la máxima presión de trabajo del preventor de
ariete dividido en la relación de cierre especificada para el preventor por el fabricante; si se tiene un ariete
cortador o ciego cortador se debe tener en cuenta las recomendaciones del fabricante ya que puede
requerir mayores presiones de operación para su correcto funcionamiento.
Ejemplo:
Se cuenta con un conjunto de BOP de superficie con un preventor anular, tres preventores de ariete y una
válvula HCR; la presión de trabajo del sistema de control (acumulador) es de 3000 lb/pul 2 (210,9 kg/cm2),
la presión de precarga con nitrógeno de las botellas acumuladoras es de 1000 lb/pul 2 (70,3 kg/cm2), la
presión final con la que se trabajará es de 1200 lb/pul2 (84,36 kg/cm2). ¿Cuántas botellas acumuladoras de
10 galones (37,8541 litros) se requieren para cumplir con la recomendación del API y del BOEMRE; es
decir cerrar el preventor anular, cerrar todos los preventores de ariete, abrir la válvula HCR más un 50%
de este volumen remanente antes de llegar a la presión final del sistema.
168
El volumen de fluido hidráulico para cumplir con la recomendación del API STD 53 es 35,8 galones (135,5
litros); incluyendo el 50% recomendado por el BOEMRE el volumen útil que requiere el acumulador es de
53,7 galones (203,3 litros). Reemplazando los valores y despejando:
53,7 gal
NBot = = 10,74 bot ≅ 11 bot
lb lb
1000 1000
pul2 pul2 gal
( − ) × 10
lb lb bot
1200 3000
pul2 pul2
203,3 l
NBot = = 10,74 bot ≅ 11 bot
lb lb
70,3 70,3
pul2 pul2 l
( − ) × 37,8541
lb lb bot
84,36 210,9
pul2 pul2
Se debe mantener un sistema de control remoto de la BOP operable, con todos sus controles demarcados;
este sistema no debe interferir con otros sistemas remotos ni con el sistema principal de control del conjunto
de BOP, debe incluirse dentro de las pruebas semanales de funcionamiento.
Todas las líneas hidráulicas de control deben estar correctamente instaladas, en el sistema de control y
hacia los BOP, deben ser metálicas o con protección metálica (retardadoras de llama), deben tener la
capacidad de mantener la presión de trabajo durante 3 minutos con presencia de temperaturas de 2000 °F
(1093 °C); se debe evitar la fuga de fluidos y el movimiento o cavitación brusca de las líneas. Todos los
elementos deben estar claramente identificados y probados. Todas las líneas hidráulicas del acumulador
deben estar correctamente instaladas y aseguradas, las líneas que no se estén utilizando deben estar
taponadas, las líneas deben estar señalizadas con su función.
169
15.9.6. Tiempo de respuesta del sistema de control para el conjunto de BOP
El tiempo de respuesta entre la activación y la operación completa de una función del conjunto de BOP se
basa en el cierre del componente y el sello de éste. Para instalaciones en superficie, el sistema de control
o acumulador debe ser capaz de cerrar cada preventor de ariete en un tiempo no superior a 30 segundos;
para cerrar y efectuar sello con un preventor anular con un diámetro nominal menor a 18¾” el acumulador
no debe utilizar un tiempo superior a 30 segundos, para cerrar efectuar sello con un preventor anular con
un diámetro nominal igual o superior a 18¾” el acumulador no debe utilizar un tiempo superior a 45
segundos; el tiempo de respuesta para las válvulas hidráulicas de la línea del choque y la línea de matar,
ya sea que estén abiertas o cerradas, no debe superar el mínimo tiempo de respuesta observado en el
cierre del preventor de ariete.
Para instalaciones en el fondo del mar, el sistema de control o acumulador debe ser capaz de cerrar cada
preventor de ariete en un tiempo no superior a 45 segundos; para cerrar y efectuar sello con un preventor
anular el acumulador no debe utilizar un tiempo superior a 60 segundos; el tiempo de respuesta para las
válvulas hidráulicas de la línea del choque y la línea de matar, ya sea que estén abiertas o cerradas, no
debe superar el mínimo tiempo de respuesta observado en el cierre del preventor de ariete; el tiempo para
desenganchar el empaque inferior del riser (conductor) marino no debe exceder los 45 segundos.
Las condiciones del pozo pueden requerir tiempos de cierre rápidos, por lo tanto se deben tomar las
medidas necesarias de manera oportuna durante el diseño o selección del sistema de control de cierre del
desviador. El sistema primario de cierre del desviador debe ser capaz de operar la válvula de la línea de
desviación, la válvula de la línea de flujo y cerrar el empaque del preventor anular con un diámetro nominal
menor a 20”, sobre el diámetro de tubería de menor tamaño que se vaya a utilizar en un tiempo no mayor
a 30 segundos. El sistema primario de cierre del desviador debe ser capaz de operar la válvula de la línea
de desviación, la válvula de la línea de flujo y cerrar el empaque del preventor anular con un diámetro
nominal mayor a 20”, sobre el diámetro de menor tamaño que se vaya a utilizar en un tiempo no mayor a
45 segundos.
170
15.10. Línea del choque y línea de matar
La línea y el múltiple del choque proporcionan los medios para aplicar una contrapresión a la formación
mientras se circula fuera del pozo los fluidos provenientes de la formación debido a la presencia de un
influjo; la línea para matar el pozo es una parte integral del conjunto de BOP requerido para el control de
pozo, el sistema de la línea de matar proporciona un medio de bombeo dentro del pozo cuando los métodos
normales de circulación en directa a través de la kelly o a través de la tubería de trabajo, la línea de matar
conecta las bombas de circulación a una de las salidas laterales del conjunto de BOP, la ubicación de la
conexión de la línea de matar al conjunto de BOP depende de cada configuración del conjunto de BOP y
de los espaciadores (spools) utilizados.
La línea del choque y la línea de matar, que conectan el conjunto de BOP con el múltiple del choque y las
líneas aguas abajo del choque deben tener una presión de trabajo igual o superior a la presión de trabajo
de los preventores de ariete; deben ser lo más rectas posibles para minimizar la erosión, considerar la
posibilidad de utilizar direccionadores de flujo en las curvas y amortiguadores en forma de “T” en el sentido
del flujo, para líneas flexibles se debe consultar el manual del fabricante sobre los radios mínimos de las
curvas para trabajar de forma segura, si se utilizan líneas articuladas (chicksan) consulte las
especificaciones en el manual del fabricante para determinar el grado de movimiento relativo permitido
entre los extremos; estas líneas deben estar firmemente ancladas para prevenir latigazos o excesiva
vibración, si se utilizan líneas flexibles deben tener protección metálica externa (outer jacket) en toda la
longitud de la línea; el mínimo diámetro interno nominal recomendado para líneas del choque es dos (2)
pulgadas para arreglos de 3000 y 5000 lb/pul2 (210,9 y 351,5 kg/cm 2), tres (3) pulgadas de diámetro nominal
para arreglos de 10000, 15000 y 20000 lb/pul 2 (703, 1054,5 y 1406 kg/cm 2), el mínimo diámetro interno
nominal para las líneas aguas abajo de los choques debe ser igual o mayor que el tamaño nominal de la
conexión de los choques.
La línea del choque se conecta al conjunto de BOP en el carrete de trabajo o en las salidas laterales de los
preventores de ariete, entre el conjunto de BOP y la línea del choque debe estar instaladas dos válvulas
de alta presión, una manual cerca al conjunto de BOP y una hidráulica operada remotamente tipo HCR; la
válvula manual debe dejarse abierta y utilizarla lo menos posible para cortar el flujo de los fluidos del pozo
minimizando el desgaste en caso de requerir utilizarla para realizar alguna reparación o cambio de la
válvula HCR.
En la línea de matar, para instalaciones con una presión de trabajo de 5000 lb/pul 2 (351,5 kg/cm2) o
mayores, se debe instalar dos válvulas de calibre competo (full bore) más una válvula cheque o dos válvulas
de calibre completo (una de las cuales debe ser operada remotamente), entre la salida del conjunto de
BOP y la línea de matar; la válvula cheque impide la comunicación de la presión del pozo con las bombas
de circulación, pero permite que las bombas de circulación bombeen fluido dentro del pozo cuando sea
requerido. En pozos HPHT o en pozos críticos generalmente se utiliza una línea de matar remota para
permitir el uso de una bomba auxiliar de alta presión, en el caso que las bombas del equipo sean
inoperables o el acceso a ellas sea restringido; esta línea normalmente está conectada a la línea de matar
cerca al conjunto de preventores de reventones y se extiende hasta un sitio idóneo para la ubicación de la
bomba auxiliar donde se tenga extremas condiciones de seguridad y accesibilidad.
171
15.11. Bridas y anillos metálicos
De acuerdo al API Spec 6A se tienen tres tipos de brida RTJ (Ring Type Joint): Tipo 6B, 6BX y segmentada;
las bridas tipo 6B y 6BX pueden ser utilizadas como bridas integrales, bridas ciegas o bridas de cuello
soldado, las bridas tipo 6B también pueden ser utilizadas como bridas roscadas, algunas bridas tipo 6BX
ciegas pueden ser utilizadas como bridas para pruebas. Las bridas segmentadas integrales se utilizan en
pozos con completamiento dual, los rangos de presión de trabajo y diámetro de los tipos de brida se
relacionan en la siguiente tabla.
Rangos de presión de trabajo y diámetro de las bridas API tipo 6B, 6BX y segmentadas
Los anillos metálicos (ring gaskets) realizan un sello metal-metal en las conexiones bridadas RTJ en el
equipo de control de pozo, se debe utilizar anillos metálicos cada vez que se arme una conexión o se
realice una prueba de la misma, la conexión es el punto débil del conjunto de BOP o de las líneas instaladas
del equipo de control de pozos; se debe tener especial cuidado con la instalación de la cabeza de pozo, si
no está correctamente instalada garantizando su nivelación, se pueden generar inconvenientes de fatiga
en el revestimiento, en la cabeza de pozo y accesorios durante el funcionamiento del conjunto de BOP en
las operaciones de perforación.
Las ranuras para instalar el anillo metálico en las conexiones bridadas o de perno deben tener un especial
mantenimiento y cuidado así como los anillos metálicos, cualquier melladura, raspadura o irregularidad en
la ranura (pista del anillo) o en el anillo puede generar falla en las pruebas de presión, este cuidado debe
tenerse también en la conexión del niple campana y el preventor anular; el equipo de trabajo de instalación
debe realizar una limpieza exhaustiva de las ranuras del anillo y del anillo nuevo antes de la instalación, la
limpieza debe realizarse con material limpio y suave, no con cepillos metálicos (grata) o materiales
raspadores sobre las superficies, una mala limpieza causará que se desarme el conjunto por resultados
negativos en las pruebas de presión, también puede generar cortes o lavaduras (wash out) en los anillos o
elementos del equipo de control de pozo, el sello es metal-metal por lo tanto no se debe utilizar teflón,
grasa, caucho, o cualquier otro material para recubrir los anillos o para “pintar” la ranura de la brida.
Generalmente la conexión de grapa o abrazadera no es tan resistente como la conexión bridada o de perno
de las mismas características de presión, tampoco tiene la misma capacidad para aguantar fuerzas axiales,
tensión o los dos esfuerzos combinados; diseños especiales de conexión de grapa pueden tienen
capacidades de soportar esfuerzos combinados de tensión y fuerzas axiales por encima de los límites de
las conexiones de brida y de perno. Cuando se tiene el conjunto de BOP estabilizado o anclado a la
subestructura para mitigar el movimiento del conjunto, las fuerzas axiales se concentrarán en la conexión
del preventor anular, para disminuir estos efectos se recomienda anclar el tubo conductor a la
subestructura; el anclaje del conjunto de BOP se debe realizar instalando los tensores horizontalmente o
en un nivel superior al conjunto de BOP, evitando afectación y deformación del revestimiento por probable
asentamiento del equipo de perforación en la localización. Los tornillos de la conexión inferior del conjunto
172
de BOP a la cabeza de pozo se ven afectados por movimientos axiales, cuando se tiene una extensa
tubería conductora hasta el fondo del mar.
Una vez se inicia las operaciones de perforación, completamiento o reparación del pozo, el conjunto de
BOP va ser sometido a movimientos por la ejecución de las operaciones normales en el pozo, el equipo de
trabajo del rig, debe verificar que todos los pernos y tuercas de las conexiones mantengan el adecuado
torque recomendado por los fabricantes de los equipos, este ajuste se recomienda verificarlo
semanalmente, los anillos metálicos “energizados” ayudan a mantener las conexiones de brida o de perno
ajustadas, pero no reemplazan la revisión del correcto torque; si se realiza una desconexión por algún
motivo, se debe reemplazar el anillo metálico para evitar futuras fallas en las pruebas de presión generadas
por la deformación del anillo metálico luego de haber sido sometido a presión.
Las bridas tipo 6B utilizan anillos metálicos tipo R ovalado u octagonal o tipo RX octagonal, el anillo tipo R
ovalado se instala en bridas que tienen la ranura con la misma forma haciendo que este anillo sea obsoleto,
los anillos tipo R ovalado y octagonal no son energizados por la presión, el anillo tipo R genera un sello a
lo largo del contacto entre la ranura y el diámetro interno (ID) y externo (OD) de la sección transversal del
anillo, al instalar anillos metálicos tipo R se va a presentar una separación entre las caras de las bridas, las
fuerzas axiales, vibración y el peso del conjunto de BOP pueden generar deformaciones plásticas en el
sello del anillo generando fugas, para mitigar estas situaciones se requiere un reajuste semanal de los
pernos y tuercas de las conexiones.
Los anillos metálicos tipo RX generan el sello entre la ranura y el diámetro externo (OD) de la sección
transversal del anillo, a medida que se realiza el torqueo o ajuste del equipo, el anillo se comprime
generando el sello ya que el diámetro del anillo es levemente mayor al diámetro de la ranura, al instalar
anillos metálicos tipo RX se va a presentar una separación entre las caras de las bridas, de acuerdo al API
algunos anillos tipo RX tienen un agujero para comunicación de presión que lo hace “energizado por
presión” la cual es utilizada en las conexiones de grapa cara a cara, este agujero minimiza que las tuercas
se aflojen de los pernos por las fuerzas axiales del conjunto de BOP, el agujero equilibra las presiones
internas ya que también se puede generar contacto entre la ranura y el diámetro interno de la sección
transversal del anillo; las bridas tipo segmentadas utilizan anillos metálicos RX. Cameron realizó una
modificación para los anillos RX energizados en las ranuras de las bridas cara a cara para minimizar las
deformaciones plásticas del anillo en las ranuras API.
173
Anillo tipo BX octagonal
Las bridas tipo 6BX utilizan anillos metálicos tipo BX octagonal, el sello se genera por el contacto de la
ranura con el diámetro externo (OD) y el diámetro interno (ID) de la sección transversal del anillo, todos los
anillos tipo BX tienen un agujero para comunicación de presión que los hace “energizados por presión”,
este agujero minimiza que las tuercas se aflojen de los pernos por las fuerzas axiales del conjunto de BOP,
al instalar anillos metálicos tipo BX no se presenta una separación entre las caras de las bridas minimizando
la deformación de los anillos por el peso y vibración del conjunto de BOP.
Los anillos metálicos tipo R y RX son intercambiables entre sí, los anillos metálicos tipo RX y BX no son
intercambiables entre sí, a continuación se observa la clasificación de los anillos de acuerdo a la presión
de trabajo y el diámetro nominal de las bridas:
Clasificación de los anillos metálicos tipo BX para bridas tipo 6BX integrales
Clasificación de los anillos metálicos tipo BX para bridas tipo 6BX de cuello soldado
174
BRIDA CON CUELLO BRIDA CIEGA Y DE BRIDA CIEGA
BRIDA INTEGRAL PRUEBA
SOLDABLE
Los anillos metálicos Cameron tipo AX y Vetco topo VX son energizados, el sello se genera entre la ranura
y el diámetro externo (OD) de la sección transversal del anillo, las cargas axiales son absorbidas por el
contacto cara a cara de la conexión y no por el anillo. El anillo metálico Cameron tipo CX energizado por
presión permite el contacto cara a cara en la conexión, fue diseñado después del anillo tipo AX con un
receso o rebaja que previene los daños del anillo por contacto.
Los pernos para ajustar las bridas que no están expuestas a ambientes con H 2S deben cumplir los
requerimientos de la especificación ASTM A 193 grado B7 para temperaturas de -20 a 250 °F (-29 a 121
°C) y los requerimientos de la especificación ASTM A 320 grado L7 o L43 para temperaturas de -75 a 250
°F (-60 a 121 °C); los pernos para ajustar las bridas que están expuestos a ambientes con baja presencia
de H2S deben cumplir los requerimientos de la especificación ASTM A 193 grado B7M para temperaturas
de -20 a 250 °F (-29 a 121 °C) y los requerimientos de la especificación ASTM A 320 grado L7M para
temperaturas de -75 a 250 °F (-60 a 121 °C); los pernos para ajustar las bridas que están expuestos a
ambientes con presencia de H2S deben cumplir los requerimientos de la especificación ASTM A 453 grado
660 CRA para temperaturas de -75 a 250 °F (-60 a 121 °C).
Las tuercas para ajustar las bridas que no están expuestas a ambientes con H2S deben cumplir los
requerimientos de la especificación ASTM A 194 grado 2H, 2HM, 4 o 7 para temperaturas de -75 a 250 °F
(-60 a 121 °C); los pernos para ajustar las bridas que están expuestos a ambientes con presencia de H 2S
deben cumplir los requerimientos de la especificación ASTM A 194 grado 2HM para temperaturas de -75 a
250 °F (-60 a 121 °C).
175
15.12. Múltiple del choque
El múltiple del choque más conocido como choke manifold es un equipo que sirve para circular un influjo
desde el conjunto de BOP bajo condiciones controladas de presión, las diferentes alineaciones del múltiple
del choque permite adecuar rutas para enviar el fluido a través de diferentes choques y válvulas de acuerdo
a las facilidades con que cuente el múltiple. El múltiple del choque consiste en tubería alta presión,
accesorios, bridas, válvulas y choques ajustables operados manual y/o hidráulicamente; éste múltiple
puede aliviar la presión del pozo a una tasa controlada o si se requiere puede detener completamente el
flujo de fluidos provenientes del pozo; debido a la alta presión de los gases, arenas abrasivas y trozos de
la formación de gran tamaño que van a ser circulados a través del choque, se recomienda instalar
estranguladores de respaldo, mínimo un estrangulador de respaldo. Dentro de las prácticas recomendadas
en el API STD 53 para la instalación del múltiple del choque se incluye:
a. Los equipos conectados del múltiple del choque al pozo y/o a las bombas de presión (aguas arriba
del choque, incluyendo los choques) deben tener mínimo la misma presión de trabajo de los
preventores de ariete en uso; estos equipos deben probarse bajo presión cuando son instalados.
b. Para presiones de trabajo de 3000 lb/pul2 (210,9 kg/cm2) y superiores las bridas, soldaduras, grapas
y otras conexiones deben ser acordes con el API Spec 6A, esta especificación debe emplearse para
todos los componentes que estén expuestos a la presión del pozo.
c. El tanque de amortiguación (buffer tank) generalmente se instala en el múltiple del choque aguas
abajo de los choques (manual y remoto), el propósito de este tanque de amortiguación es recibir la
purga de todas las líneas y direccionar el flujo hacia una línea específica; cuando se emplea este
buffer tank se debe instalar válvulas para aislar el tanque de amortiguación si se presenta una falla
o un malfuncionamiento de éste. Como regla empírica o práctica del “dedo gordo”, las válvulas y el
tanque de amortiguación aguas abajo de los estranguladores tienen una presión nominal de por lo
menos la mitad de la presión de trabajo de los preventores de ariete en uso.
d. Todas las válvulas del múltiple del choque deben ser calibre completo (full bore); mínimo se deben
tener dos (2) válvulas entre el conjunto de BOP y el múltiple del choque para instalaciones con una
presión de trabajo de 5000 lb/pul2 (351,5 kg/cm2) y superiores, una de éstas válvulas debe ser
controlada remotamente; durante las operaciones las válvulas deben estar o totalmente abiertas o
totalmente cerradas.
e. En múltiples del choque que tienen una presión de trabajo de 10000, 15000 o 20000 lb/pul2 (703,
1054,5 o 1406 kg/cm 2) se debe contar mínimo con un choque operado remotamente.
f. La configuración del múltiple del choque debe permitir el redireccionamiento del flujo, sin interrumpir
el control del flujo, en el evento que se presenten taponamientos, partes erosionadas o un
malfuncionamiento de algún componente.
g. Se debe considerar las bajas temperaturas en las propiedades de los materiales de los equipos que
se van a utilizar en instalaciones que van a estar expuestas a inusuales temperaturas bajas,
adicionalmente se deben tomar medidas preventivas como la protección del congelamiento
suministrando calor, drenaje, llenado con solución anticongelante u otros medios apropiados.
h. Los sistemas de suministro de aire del equipo deben ser evaluados para asegurar el adecuado
suministro de presión y volumen requerido para los controles y el choque; el choque operado
remotamente debe estar equipado con un sistema de emergencia de respaldo el cual puede ser una
bomba manual o un sistema de suministro de nitrógeno en el evento que el suministro de aire deje
de estar disponible.
Durante operaciones normales de perforación se debe alinear las válvulas de compuerta manuales de tal
forma que las válvulas aguas arriba del choque seleccionado para la operación estén abiertas hasta el
conjunto del BOP, así mismo las válvulas de compuerta manuales aguas abajo del choque hasta el
separador líquido-gas (lodo-gas) o a los tanques del equipo deben estar abiertas.
176
Configuracion recomendada para equipos de 5K.
177
15.12.1. Estación de control del choque
Un sistema de emergencia debe estar disponible y operativo en caso de ausencia de aire del equipo,
suministro de nitrógeno o disponibilidad de una bomba manual; si el sistema es de una bomba manual, la
barra para operar la bomba manual debe estar disponible en la consola remota del choque.
Una característica adicional del múltiple del choque es una línea recta, de gran diámetro, llamada la línea
de pánico, generalmente se instala una válvula de operación hidráulica para el uso de esta línea de pánico,
esta línea se utiliza para desahogar grandes volúmenes de fluido si los choques generan contrapresión
superiores a las máximas presiones permisibles en superficie o si la capacidad del separador líquido-gas
(lodo-gas) es sobrepasada.
a. La línea de alivio, emergencia o también conocida como la línea de “pánico” (es la línea que puentea
los choques) debe tener al menos el mismo diámetro interno de la línea del choque; ésta línea
permite la circulación del pozo con los preventores cerrados mientras se mantiene una contrapresión
mínima; también permite el drenaje de altos volúmenes de fluidos del pozo para aliviar la presión del
revestimiento con los preventores cerrados. La línea de alivio debe estar firmemente anclada cada
30 pies (9 m) para evitar latigazos y vibraciones excesivas en caso de altas tasas de flujo
provenientes de fluidos del pozo y direccionada hacia la zona de quema.
b. Se debe evitar que la línea de alivio quede por debajo del nivel del suelo, debajo de equipos
complementarios para la operación (tanques de lodo, agua, combustible, etc.), por debajo del nivel
de la zona de quema o venteo para evitar acumulación de líquidos que disminuyen el área de flujo
para potenciales fluidos gaseosos provenientes del pozo; si no se puede evitar éstas condiciones se
debe implementar puntos de drenaje e inspección en los puntos bajos.
c. La línea de alivio debe ser una línea totalmente independiente de la línea de salida de gas del
separador lodo-gas que también se dirige a la zona de quema.
d. La línea de alivio puede ser de tubería soldada o unida por bridas, se debe realizar una prueba
hidrostática de mínimo 200 lb/pul2 (14,1 kg/cm 2) a la línea de alivio antes de iniciar las pruebas del
múltiple del choque.
178
15.12.3. Choque o estrangulador
El choque o estrangulador funciona bajo condiciones extremas de presión y abrasión durante las
operaciones de control de pozo, el choque es el dispositivo que permite controlar la presión de fondo del
pozo durante la circulación de un influjo; durante las operaciones de stripping de corto o largo periodo, el
choque se utiliza para drenar una cantidad de fluido de trabajo equivalente a la presión de trabajo o al
desplazamiento total de una cantidad específica de tubería, el choque también es utilizado para drenar una
cantidad de fluido de trabajo equivalente a la presión de trabajo en el método volumétrico o una cantidad
de gas seco para quema en el método de inyección y drenaje; el operador del choque debe tener
habilidades para operar el choque manteniendo presiones constantes en el manómetro del choque o de la
tubería de acuerdo a la circulación del influjo fuera del pozo y la aplicación de los diferentes métodos de
control de pozo, control de migración del gas, etc.
Debido a las condiciones extremas de uso del choque, son susceptibles al desgaste y/o taponamiento, por
lo que se debe contar con choques de respaldo incluso en los conjuntos de BOP de baja presión, si se
utilizan líneas secundarias del choque, también deben ser conectadas al múltiple del choque aguas arriba
de los choques conectados; se encuentran disponibles choques fijos (choque positivo), choques de ajuste
manual (choque manual) y choques de ajuste remoto (choque remoto). Los choques son parte del equipo
de control de pozos instalados en el múltiple del choque, por lo tanto deben tener mínimo una presión de
trabajo equivalente a la presión de trabajo de los preventores de ariete en uso, se deben probar a baja y
alta presión dentro de las pruebas del conjunto de BOP.
Choque fijo
Los choques fijos cuentan con un orificio disponible en varios diámetros, si se requiere disminuir o aumentar
el orificio del choque, se debe desarmar el choque para realizar el cambio del orificio; debido al tiempo que
se requiere para realizar el cambio del orificio o niple reductor y a la necesidad de cambiar rápidamente la
contrapresión durante una operación de control, el choque fijo no es la opción más apropiada para
seleccionarse.
Los choques de ajuste manual permiten el cambio de la abertura del choque durante los procesos de control
de pozo, manipulando un volante el cual esta ensamblado a una aguja fabricada en carburo de tungsteno
dentro del estrangulador, la cual reduce o amplia el área de flujo sobre un asiento que recibe la aguja.
Fuente: Cameron
179
Choque de ajuste remoto
Los choques de ajuste remoto están disponibles tipo dardo o aguja con un asiento como los choques
ajustables manuales, compuerta y asiento o discos de media luna.
Todas las válvulas del múltiple del choque están expuestas al desgaste durante las operaciones de control
del pozo, por lo tanto estas válvulas deben ser de compuerta de total apertura, diseñadas para la operación
con elevadas presiones de gas y presencia de fluidos abrasivos, para conjuntos de BOP con una presión
de trabajo de 3000 lb/pul2 (210,9 kg/cm2) o superiores se recomienda instalar doble válvula de compuerta
de total apertura aguas arriba de cada choque instalado. Las válvulas de compuerta de total apertura tienen
una platina o placa de acero ensamblada al vástago de la válvula, al cerrar la válvula genera el efecto de
guillotina con el flujo que pasa a través de ella, estas válvulas pueden ser operadas manualmente o con un
dispositivo hidráulico para ser operadas remotamente, las válvulas de compuerta no deben ser utilizadas
parcialmente abiertas o cerradas para chocar el flujo, para esto están diseñados los choques o
estranguladores, deben estar diseñadas para trabajar en ambientes con H2S si se espera presencia de
este ácido.
Algunos modelos de estas válvulas son a prueba de falla, son válvulas de compuerta de total apertura y
accionamiento hidráulico con resorte para la posición cerrada, la presión hidráulica abre la válvula, al no
existir presión hidráulica el resorte cierra la válvula por completo; este tipo de válvulas son utilizadas en las
operaciones en el fondo del mar en conjuntos de BOP, árboles de producción y líneas de flujo.
180
Válvulas de compuerta de total apertura tipo HCR
Una vez sale el influjo del choque es dirigido a un separador líquido gas
(lodo-gas), este separador vertical tiene varias platinas deflectoras las
cuales tienen pequeños orificios para facilitar la separación de las partículas
de gas del fluido de trabajo, el fluido de trabajo con bajo porcentaje de gas
(el separador no remueve el 100% del gas) sale por la línea de líquido del
separador hacia el equipo de control de sólidos primario o hacia los tanques
del rig; el gas sale por la parte superior del separador a través de la línea de
gas, puede ser venteado o quemado a una distancia segura del rig.
Normalmente se utilizan dos tipos de separadores líquido-gas (lodo-gas):
Las dimensiones de un separador líquido-gas (lodo-gas) son críticas en el sentido que éstas definen el
volumen de gas y fluido que un separador puede manejar efectivamente, un ejemplo de algunos
lineamientos para evaluar el tamaño y eficiencia de separadores lodos-gas se pueden encontrar en el
documento SPE No. 20430 referenciado en el API STD 53.
La línea que se dirige a la zona de quema debe ser lo suficientemente larga y práctica, con las facilidades
necesarias de protección durante la quema ante la variación de la dirección del viento; esta línea debe ser
lo más recta posibles y debe estar firmemente anclada cada 30 pies (9 m) para evitar latigazos y vibraciones
excesivas, debe ser totalmente independiente a la línea de pánico sin reducir el diámetro de salida del
separador en ningún momento.
181
15.14. Desgasificador (degasser)
Como ya se ha dicho, el camino más corto de los fluidos de la formación hacia la superficie es a través de
la sarta de trabajo, por lo tanto se cuenta con diferentes válvulas para controlar o cerrar el paso del influjo
que podría estar dentro de la sarta de trabajo.
La válvula inferior de la Kelly tiene las mismas funciones de la válvula superior de la kelly, durante la
perforación debe estar instalada en la Kelly en posición abierta; debe tener la misma presión de trabajo de
los preventores de ariete en uso y se debe incluir en las pruebas del conjunto de BOP. La llave requerida
para la operación de la válvula debe estar en un lugar de fácil acceso y plenamente identificado por el
equipo de trabajo, se debe verificar que la válvula cierre y abra adecuadamente, la válvula debe tener un
diámetro interno nominal por lo menos igual al diámetro interno de la kelly aunque no necesariamente el
mismo diámetro nominal de la sarta de trabajo, por lo que se debe tener esta información disponible si se
requiere enviar dardos o bolas a través de este tipo de válvulas; en el TDS también se cuenta con una
válvula inferior la cual se encuentra encima del sustituto de sacrificio (saber sub).
182
15.15.3. Válvula de seguridad
183
15.15.5. Válvula flotadora
Una válvula flotadora es instalada en la sarta de perforación para prevenir flujo de gas o fluidos de la
formación por dentro de la sarta de perforación hacia la superficie; la válvula flotadora es un tipo especial
de válvula de contrapresión o válvula cheque; una válvula flotadora en buenas condiciones operativas debe
impedir el retorno de flujo y un potencial ingreso de un influjo a través de la sarta de perforación, la válvula
flotadora normalmente se instala en la parte inferior de la sarta de perforación entre dos collares de
perforación o entre la broca y un collar de perforación (o sustituto para la broca).
Como la válvula flotadora evita que la sarta de perforación se llene de fluidos a través de la broca una vez
está dentro del hueco, la sarta de perforación debe llenarse desde el tope en el piso de trabajo, para
prevenir el colapso de la tubería de perforación; hay dos tipos de válvulas flotadoras:
a. La válvula flotadora de aleta (lengüeta) ofrece la ventaja de tener una abertura a través de la válvula
que es aproximadamente del mismo diámetro interno de la conexión de la junta (tool joint); esta
válvula permite el paso de bolas o go-devils que pueden ser requeridas para operaciones con
herramientas dentro de la sarta de perforación por debajo de la válvula flotadora. Algunos modelos
de válvulas flotadoras de aleta vienen de fábrica con un agujero el cual permite la comunicación de
presión a la tubería de trabajo en caso de presentarse un influjo y cerrar el pozo, si la válvula no trae
este orificio original de fábrica no se debe realizar en la localización o sin los correctos procedimientos
ya que la presión de trabajo para la cual fue fabricada la válvula, se disminuye notablemente, también
se lava más fácilmente con el flujo del lodo durante la normal operación.
b. Las válvulas flotadoras de esfera o dardo accionadas con resorte y válvulas flotadoras de asiento
ofrecen la ventaja de un cierre positivo e instantáneo del flujo de retorno a través de la sarta de
perforación.
Estas válvulas no son de calibre completo (full bore), por lo tanto su duración no es prolongada y la
probabilidad que permita el flujo dentro de la sarta en una emergencia es alta, tampoco permite altos
volúmenes de bombeo de fluidos de perforación, material de pérdida de circulación (LCM) o fluidos para
matar el pozo (fluidos de control); sin embargo una válvula recuperable con cable (wire line) que selle en
un cuerpo perfilado con un diámetro interno similar al diámetro interno de la conexión de la junta puede ser
utilizada para proporcionar un acceso completo si se requiere.
184
Válvula flotadora
Es importante tener en cuenta la presión de trabajo de la manguera de circulación y del múltiple del tubo
vertical ya que pueden tener una presión de trabajo por debajo de la presión de trabajo de los preventores
de ariete instalados en el pozo, es normal que se tengan éstas configuraciones; para trabajar bajo éste
lineamiento se debe garantizar que las válvulas que aíslan la presión del pozo de la manguera de
circulación y del múltiple del tubo vertical sean mínimo de la misma presión de trabajo de los preventores
de ariete instalados en el pozo.
Se puede instalar un choque ajustable en el múltiple del tubo vertical con sus respectivas válvulas de corte
aguas arriba, éste choque se puede utilizar para aliviar la presión de la sarta de trabajo bajo condiciones
especiales, reduce el golpe de ariete cuando se rompe circulación en pozos donde las pérdidas de
circulación es un problema latente y permite liberar la presión entre los preventores de ariete durante las
operaciones de stripping; éste ensamblaje debe probarse con la misma periodicidad y rangos de presión
de los preventores de ariete aguas arriba de la última válvula de alta presión, tanto en las pruebas iniciales
como en las pruebas posteriores de presión.
El sensor de retorno de fluido instalado en la línea de flujo aguas abajo de la campana, es el equipo que
da la primera alarma o indicación que un influjo ha entrado al pozo enviando una señal a la consola del
perforador, el sensor de flujo envía datos en porcentaje de flujo o en volumen por minuto (gal/min - l/min);
al observar las tendencias del flujo e identificar un aumento o disminución abrupta y significante del flujo,
se puede identificar la presencia de un influjo o pérdidas de circulación respectivamente. Se debe realizar
una revisión del sensor para verificar que esté funcionando adecuadamente aumentando o disminuyendo
la tasa de circulación, el sensor tiene una paleta o lengüeta que puede ser obstruida o trabada por cortes
de perforación, arcillas o gumbo; las alarmas visuales y sonoras de alto y bajo flujo deben estar siempre
encendidas, los límites de los niveles deben estar en valores que permitan identificar rápidamente pérdidas
o ganancias en el pozo. Existen sensores de flujo electrónicos los cuales deben ser instalados
correctamente, y monitorear su funcionamiento cuando se tienen bastantes cortes o sólidos en el retorno.
Manual de operaciones de control de pozo
185
15.19. Sistema de tanques de lodo
El sistema de tanques de lodo, piletas o pits, son tanques
intercomunicados donde se almacena, trata, mezcla o
circular fluidos de perforación, completamiento, etc.,
estos fluidos son bombeados al pozo, el volumen del
fluido que se encuentra en los tanques más el volumen
del fluido que está en el pozo se debe monitorear a
través de totalizadores PVT (Pit Volume Totalizer) en
cada uno de los tanques, una vez ha entrado un influjo
al pozo se presenta un desplazamiento del fluido de
trabajo aumentando el nivel en los tanques, esta sería la
confirmación de la primera alarma generada en el sensor
de retorno de fluido; el sistema PVT debe estar
conectado a la consola del perforador donde esté
conectado a una alarma sonora y visual.
El sistema PVT está asociado a flotadores o sensores que envían una señal sobre el nivel del fluido,
cualquiera que sea el sistema de medición en cada tanque debe permanecer limpio y libre de
obstrucciones, accionar el flotador o sensor para confirmar su funcionamiento en el tanque de retorno, de
succión, reserva, etc.
El tanque de viaje debe contar con una bomba centrífuga, tener facilidades para recibir fluido del múltiple
del choque, una línea para recibir fluido de los tanques de lodo o bombear hacia ellos, la línea de flujo debe
contar con un juego de válvulas para realizar un circuito corto con el tanque de viaje cuando se realice un
viaje de tubería metiendo o sacando tubería.
186
15.22. Manómetros
La presión de cierre de la tubería (SIDPP - SITP), la presión de cierre en el revestimiento (SICP), la presión
de la bomba de circulación, la presión en el tubo vertical, la presión a tasa lenta de circulación (SCRP), la
presión en el choque, la presión del aire, la presión en el acumulador son presiones cruciales para las
operaciones de control de pozo; por lo tanto se debe contar con manómetros adecuados a las presiones
donde se van a ubicar. Todos los manómetros deben estar calibrados al 1% de la escala total, con un
periodo no mayor a un año (API RP 64 numeral 5.8.6.1-3d), se recomienda tener manómetros de respaldo
disponibles en caso de que exista alguna falla o discrepancia grande en las lecturas, también tener
manómetros de diferentes escalas para la lectura de presiones precisas durante las operaciones de control
de pozo.
En la actualidad aún se utilizan sistemas análogos de información de la perforación más conocidos como
geolographs donde se registra la profundidad, penetración cada pie (30,48 cm), rata de penetración en
pie/h (m/h); pero a medida que la tecnología avanza se tienen unidades especializadas únicamente para
implementar sistemas de información centralizados en unidades de registro, sistemas independientes o
una combinación de éstos donde se realiza un registro constante de la perforación con parámetros como
la profundidad, presión de las bombas de circulación individual y en conjunto, velocidad de las bombas de
circulación, caudal del flujo de retorno, volumen en cada tanque y un totalizador del volumen en los tanques,
tasa de penetración, peso de la sarta, altura del bloque viajero, torque, etc.; estos sistemas incluyen
alarmas, identificador de tendencias, pero toda la tecnología no reemplaza el sentido común del ser
humano y los conocimientos del equipo de trabajo, el cual debe velar por identificar las tendencias
anómalas de los indicadores de la perforación y realizar los mantenimientos o reparaciones del sistema de
seguimiento de parámetros de acuerdo a las recomendaciones del fabricante.
187
15.25. Pruebas de presión y de funcionamiento del conjunto de BOP
Cuando se habla de equipos de control de pozo, se tratan temas críticos de seguridad en los equipos, por
esta razón se tienen diferentes programas de pruebas las cuales incorporan inspecciones visuales, pruebas
de funcionamiento, pruebas de presión, prácticas de mantenimiento y simulacros poniendo a prueba el
tiempo de reacción del equipo de trabajo. Todos los datos de las pruebas de presión incluyendo el tiempo
y presión de la prueba, tiempo de reacción del equipo de trabajo en cerrar correctamente el pozo deben
ser registrados en la bitácora del perforador a medida que sean realizados.
El propósito de los diferentes programas de prueba de los equipos de control de pozo es verificar que
diferentes funciones específicas estén operacionalmente listas, verificar la integridad de presión de los
equipos instalados, verificar la compatibilidad del acumulador del sistema de control y el conjunto de
preventores de reventones (BOP). Las pruebas de presión que se realizan al conjunto de preventores de
reventones como una unidad a menos que existan restricciones por la altura del conjunto.
Para cada equipo de perforación, completamiento, reacondicionamiento, workover, etc. se debe tener un
procedimiento de cómo realizar las pruebas o un paso a paso con las técnicas que se utilizarán para realizar
las pruebas a los equipos de control de pozo ya que de un equipo a otro hay variación en los componentes
del equipo de control de pozo, diferentes configuraciones del equipo de control de pozo, diferentes
especificaciones del pozo donde se va a instalar el equipo de control de pozo; los procedimientos para
probar el conjunto de preventores de reventones (BOP), válvulas de seguridad de la sarta de trabajo, línea
del choque, línea de matar y el múltiple del choque aguas arriba de la cámara de amortiguación (buffer
chamber) son similares para la mayoría de taladros. En los procedimientos de las pruebas a los equipos
de control de pozo se debe tener en cuenta los manuales y documentación de operación y mantenimiento
de todos y cada uno de los equipos de control de pozo, los programas de mantenimiento del contratista y
la experiencia operacional del personal que realiza las pruebas; en la localización debe estar el manual de
operación y mantenimiento de cada componente del equipo de control de pozo.
El estándar API STD 53 describe los componentes de los equipos de control de pozo a probar con las
presiones de prueba, tiempo de duración de las pruebas iniciales al instalar los equipos antes de iniciar las
operaciones en el pozo, antes de entrar a una formación conocida que tenga presiones anormales, también
se debe realizar pruebas de presión antes de perforar el equipo de flotación del revestimiento o liner
sentado y cementado, después de realizar cualquier modificación o cambio en el conjunto de BOP, múltiple
del choque, etc. Las pruebas subsiguientes que no deben superar los 21 días, se debe realizar pruebas de
funcionamiento de todos los componentes de los equipos de control de pozo semanalmente.
De acuerdo al BOEMRE las pruebas de presión se deben realizar antes de iniciar las operaciones en el
pozo, antes de perforar el equipo de flotación del revestimiento o liner sentado y cementado, después de
realizar cualquier modificación o cambio en el conjunto de BOP, múltiple del choque, etc., las pruebas
subsiguientes no deben superar los 14 días, semanalmente de deben realizar pruebas de funcionamiento
de todos los componentes del equipo de control de pozos.
Se recomienda realizar las pruebas de presión con una bomba de prueba con una presión de trabajo
suficiente para alcanzar las presiones deseadas, generalmente son bombas con una capacidad mayor a
las bombas de circulación del rig, se puede utilizar las bombas de la unidad de cementación o bombas
diseñadas para la prueba de conjuntos de preventores, algunos sistemas de control del conjunto de BOP
tiene bombas neumáticas de alta presión adecuadas para realizar este tipo de pruebas. Las pruebas de
presión de los equipos de control de pozo se deben realizar con agua fresca, se debe asegurar que el aire
del sistema de BOP se ha removido antes de iniciar las pruebas de presión; el sistema de control del
conjunto de BOP (acumulador) y las cámaras hidráulicas de apertura y cierre deben ser probadas utilizando
fluido del sistema de control limpio con aditivos lubricantes e inhibidores de corrosión, de acuerdo a las
condiciones del servicio y temperaturas de operación.
188
Tabla de mantenimiento y pruebas – Pruebas iníciales
Preventores de ariete
Arietes fijos de tubería 250 a 350 psi (1.72-2.41 Mpa) RWP del ariete o del cabezal del pozo
Arietes de diámetro variable 250 a 350 psi (1.72-2.41 Mpa) Máxima presión recomendada por el OEM
Arietes ciegos o de corte/ciegos 250 a 350 psi (1.72-2.41 Mpa)
Cámara de operación N/A
Línea y válvulas del choque de 250 a 350 psi (1.72-2.41 Mpa) RWP del ariete o del cabezal del pozo
matar
Válvulas de seguridad
Kelly, válvulas kelly, y válvulas de 250 a 350 psi (1.72-2.41 Mpa) RWP de los componentes
seguridad
• Pruebas de baja y alta presión, deben realizarse por un periodo de 5 minutos a presión estable sin
presentar fugas.
• El separador de lodo/gas solo requiere una prueba hidrostática al fabricarse o instalarse. Solo se
debe probar de nuevo si se realiza soldadura o reparaciones.
• Pruebas de funcionamiento, mínimo una vez por semana.
• Pruebas de presión, una vez, en un periodo no mayor a 21 días.
189
Tabla de mantenimiento y pruebas – Pruebas posteriores
Preventores de ariete 250 a 350 psi (1.72-2.41 Mpa) MASP de la sección de pozo
Arietes fijos de tubería
Arietes de diámetro variable
Arietes ciegos o de corte/ciegos
Arietes de revestimiento (antes de
correr el revestimiento)
Línea y válvulas del choque de matar 250 a 350 psi (1.72-2.41 Mpa) RWP del ariete o del cabezal del pozo
Componente a probarse Prueba recomendada a baja presión Prueba recomendada a alta presión
Válvulas de seguridad 250 a 350 psi (1.72-2.41 Mpa) MASP de la sección del pozo
Kelly, válvulas kelly, y válvulas de
seguridad
• Pruebas de baja y alta presión, deben realizarse por un periodo de 5 minutos a presión estable sin
presentar fugas.
• El separador de lodo/gas solo requiere una prueba hidrostática al fabricarse o instalarse. Solo se
debe probar de nuevo si se realiza soldadura o reparaciones.
• Pruebas de funcionamiento, mínimo una vez por semana.
• Pruebas de presión, una vez, en un periodo no mayor a 21 días.
De acuerdo al BOEMRE las pruebas de presión se deben realizar antes de iniciar las operaciones en el
pozo, antes de perforar el equipo de flotación del revestimiento o liner sentado y cementado, después de
realizar cualquier modificación o cambio en el conjunto de BOP, múltiple del choque, etc., las pruebas
subsiguientes no deben superar los 14 días, semanalmente de deben realizar pruebas de funcionamiento
de todos los componentes del equipo de control de pozos.
190
16. COMPLETAMIENTO Y REACONDICIONAMIENTO
Las operaciones que se realizan al pozo una vez ha terminado la etapa de perforación hasta el
taponamiento y abandono del pozo se conocen como completamiento, reacondicionamiento, reparación
de pozo (workover), etc.; éstas operaciones utilizan diferentes técnicas para ejecutarlas como wire line,
slick line, stripping, cañoneo, corriendo tubería de producción o de trabajo (perforación), etc. Mantener el
control del pozo durante su etapa de completamiento o reacondicionamiento tiene más complicaciones que
mantenerlo durante la etapa de perforación, por ejemplo el uso de diferentes diámetros de tubulares en la
sarta de trabajo, el uso de diferentes tipos de fluidos con diferentes densidades y características que
pueden ir desde el nitrógeno (gas de baja densidad) hasta salmueras con densidades mayores a 20 lb/gal
(2,40 g/cm3).
Durante la etapa de perforación diferentes integrantes del equipo de trabajo están entrenados y certificados
en control de pozo, durante las etapas de completamiento, reacondicionamiento, etc. Muchos de los
trabajadores están entrenados y certificados en su función específica, más no están entrenados y
certificados en control de pozo, por lo tanto el representante de la compañía operadora en el pozo soporta
una responsabilidad general para garantizar que las operaciones y procedimientos se ejecuten bajo las
medidas de seguridad previniendo un descontrol del pozo durante cualquier intervención al pozo; por lo
tanto es de suma importancia capacitar al personal que realiza operaciones durante el completamiento o
reparación de un pozo en temas de control de pozo, para que el representante de la compañía tenga apoyo
y soporte durante cualquier operación, dentro de este personal a entrenar y certificar se puede incluir al
personal que corre empaques dentro del pozo, personal de tubería flexible (coiled tubing), personal de wire
line, entre otros.
191
Las operaciones de completamiento o reacondicionamiento tienen diferentes razones para llevarlas a cabo,
como el completamiento de un nuevo horizonte productor, completamiento en diferentes horizontes
productores, los completamientos del pozo se pueden hacer en hueco abierto o revestido, para flujo natural
o levantamiento artificial, para un horizonte productor o múltiples horizontes; los completamientos en hueco
abierto reducen el costo del revestimiento y el cañoneo, todo el horizonte productor está abierto y permite
que se profundice el pozo fácilmente, pero por esta misma razón se dificulta el control del pozo, este tipo
de completamiento no se puede implementar en horizontes productores diferentes con propiedades de
fluidos de formación incompatibles. El reacondicionamiento de un pozo puede incluir la reparación del pozo
en un horizonte en producción, estimular horizontes productores para aumentar o recuperar la producción,
reparación de algún inconveniente en el estado mecánico del pozo que afecte la producción del horizonte
productor; independiente de la razón por la cual se interviene el pozo se requiere el control de la presión
en el fondo del pozo mientras se ejecuta la operación, es decir tener el control del pozo. Los procedimientos
para el control del pozo mientras se realiza el reacondicionamiento de un pozo son muy diferentes a los
procedimientos de control de pozo durante la perforación, aunque los principios básicos acerca de las
presiones de fondo, de formación son los mismos.
En éste capítulo se tratarán las principales causas por las cuales se realiza un reacondicionamiento en un
pozo y las técnicas más utilizadas en las operaciones de los diferentes reacondicionamientos, el abarcar
todas las operaciones y procedimientos existentes sería una tarea muy extensa para un manual de control
de pozo.
192
contacto con ella, las medidas correctivas para el daño de formación incluye la acidificación para eliminar
sustancias químicas que generan el taponamiento.
Cuando un yacimiento ha producido por cierto tiempo se puede generar exceso de producción de agua o
gas los cuales disminuyen la tasa de producción de hidrocarburos del pozo o su abandono por el
agotamiento de la presión, para el control de la producción excesiva de gas se aplican diferentes métodos,
como la producción del petróleo por debajo del contacto gas aceite, control de la presión del yacimiento
para que la presión no disminuya a la presión de burbuja, cualquiera que sea el método de control se debe
realizar un seguimiento para evitar recurrencia del inconveniente; cuando se presenta producción de agua
en un pozo donde se producía petróleo, es un motivo para abandonar el pozo, en los yacimientos donde el
principal mecanismo de producción es el empuje hidrodinámico del agua, luego de cierto tiempo de
producción el contacto petróleo agua llegara a la profundidad de los cañoneos, por ende se aumentará la
producción de agua, para controlar la producción se deberán cementar las perforaciones que estén en este
límite, pero el proceso seguirá presentándose hasta que el agua cubra todo el horizonte productor y se
tendrá que abandonar el pozo; los problemas de conificación se solucionan básicamente con la reducción
de las tasas de producción.
Los yacimientos que presentan bajas tasas de producción requieren estímulos para aumentar esta tasa,
las bajas tasas de producción se pueden presentar por la baja permeabilidad natural de la formación, baja
permeabilidad generada por daño de formación o producción de arena; para aumentar la permeabilidad se
realizan tratamientos con ácido, con surfactantes, realizando fracturamientos manteniendo la fractura
Manual de operaciones de control de pozo
193
abierta con grava, controlando la producción de arena. Cuando la disminución de la tasa de producción lo
genera una falla en el estado mecánico del pozo como falla en la cementación original, fuga en el
revestimiento o la comunicación entre pozos en completamientos múltiples, la identificación del problema
es la base para implementar la solución, donde probablemente se tendrá que implementar un programa
extenso de intervención al pozo, como por ejemplo problemas con los trabajos de cementación y presencia
de pedazos de cemento en los equipos de producción en superficie acompañado de disminución de la
producción a medida que las líneas de producción se taponan con los trozos de cemento, por lo tanto se
requiere controlar el pozo, realizar una cementación remedial (squeeze) en los cañoneos, esperar el
adecuado tiempo de fragüe, realizando nuevamente las operaciones de completamiento y cañoneo.
Al utilizar fluidos libres de sólidos, la presencia de formaciones expuestas con alta permeabilidad y pobre
consolidación hace que se presenten con bastante regularidad pérdidas del fluido de completamiento o
reacondicionamiento, al tener una salmuera con una densidad suficiente para controlar la presión de la
formación o estar un poco por encima de esta presión colabora en la pérdida de fluidos hacia la formación;
generalmente un trabajo de reacondicionamiento inician controlando un pozo vivo sin saber con exactitud
la distribución de los fluidos dentro del pozo, muchas veces el método utilizado para controlar el pozo es el
bullheading, los influjos que se presentan en las operaciones de reacondicionamiento no son generados
por subbalance a excepción de las profundizaciones o perforaciones direccionales que se realizan
posteriores al completamiento original, si se presentan influjos en un reacondicionamiento son el resultado
de un error en el cálculo del sobrebalance o errores en las presiones establecidas en el fondo para las
operaciones a realizar.
194
16.2. Control del pozo para ser intervenido
Una vez esté cerrada la válvula maestra del pozo a intervenir, cerrar la válvula de suabeo si la hay para
permitir conectar equipos de presión para realizar los trabajos como lubricadores para wire line o para
correr tapones en el pozo, para instalar conjuntos de BOP para tubería flexible o para equipos para instalar
empaques, para conectar una bomba y líneas de circulación; las conexiones que se adapten a la válvula
de suabeo deben ser adecuadas ya que el pozo presurizado ejercerá esta presión a los equipos conectados
en superficie una vez se abra la válvula de suabeo y la válvula maestra, para la prueba del árbol de
producción se utilizan tapones y válvulas de contrapresión; los tapones recuperables con wire line
generalmente se instalan a 100 pies (30,5 metros) de profundidad dentro de la tubería, las válvulas
mecánicas de contrapresión se instalan en la parte inferior del árbol de producción, éstas herramientas
previenen los reventones mientras que se realiza la prueba del árbol en caso de presentarse fuga en las
conexiones bridadas o algún caso fortuito si se golpea o se daña el árbol durante el montaje de las
herramientas de superficie, las válvulas de contrapresión y los tapones se pueden recuperar antes de iniciar
el control del pozo.
Si se requiere retirar el árbol de producción para realizar el control del pozo se debe tomar medidas para
evitar un flujo incontrolado del pozo:
195
stripping y drenaje (lubricación y purga), aunque la circulación es el método de control más común durante
las operaciones de reacondicionamiento o reparación de pozos utilizando el método del perforador o el
método del ingeniero, también se puede utilizar el método de circulación inversa.
Una vez se ha controlado el pozo y se ha concluido el trabajo programado satisfactoriamente con el fluido
de control de la etapa de producción acondicionado, se retira el conjunto de BOP para instalar el árbol de
producción teniendo en cuenta que se debe:
196
16.3. Principales razones para realizar operaciones de reacondicionamiento
16.3.1. Nuevos completamientos en un nuevo horizonte productor
Un pozo puede atravesar dos o más horizontes productores, donde generalmente se realiza el
completamiento para producir la formación más profunda, una vez la formación deja de ser
económicamente productiva se abandona temporal o definitivamente, posterior a esto se realiza un
completamiento en el horizonte productor por encima del abandonado, si se identifican fallas o problemas
en el revestimiento o en la cementación por el tiempo de producción de la formación abandonada se debe
repara antes de realizar el completamiento en el nuevo horizonte. También se puede realizar un
completamiento para utilizar el pozo, como pozo inyector de agua o vapor para incrementar el factor de
recobro de otros pozos cercanos.
El estado mecánico del pozo es susceptible a deteriorarse por efectos de la corrosión, erosión, presión o
temperatura; la tubería de producción, los empaques, el revestimiento, herramientas de fondo, motores,
bombas, válvulas, cemento, etc. pueden presentar fallas las cuales afectarán la tasa de producción del
pozo, requiriendo realizar una intervención al pozo para solucionar el daño, el cual no está relacionado con
la formación.
A medida que se produce petróleo de un horizonte productor, el contacto gas-aceite (GOC) y el contacto
agua-aceite (WOC) va cambiando hasta el punto que se produce gas o aceite con el petróleo; si el
yacimiento tiene una capa de gas que empuja el petróleo hacia el pozo, la producción de gas genera
problemas ya que se agota la fuerza de empuje sin producir todo el petróleo bajo condiciones de la presión
natural del yacimiento; demasiada agua de producción genera problemas de manejo y disposición en
superficie, también genera problemas de corrosión. La conificación de gas o agua también es un factor de
producción no deseada de estos fluidos, el contacto agua-aceite en realidad es una transición de fluidos
con un espesor de 10 a 15 pies (3 a 4,5 metros) donde parte es agua y parte es petróleo, el contacto gas-
aceite generalmente es más delgado que el WOC; a medida que se produce petróleo los fluidos tienden a
formar conos durante su movimiento hacia un área de menor presión que son los orificios realizados al
cañonear, los fluidos de las zonas cercanas se mueven hacia abajo o hacia arriba en dirección de los
orificios, al tener altas tasas de producción o cercanía de los contactos agua-aceite o gas-aceite a los
cañoneos, la movilidad de estos fluidos puede ser mayor a la movilidad del petróleo haciendo que en el
cono que se forma al fluir exista más cantidad de agua o gas que petróleo, esta movilidad depende en gran
parte de la permeabilidad vertical.
197
16.3.5. Estimulación para incrementar la producción
16.4.1. Cañoneo
Si se conocen las propiedades de la roca y si es viable, normalmente se prefiere realizar cañoneos con una
presión diferencial en el fondo del pozo bajo balance, lo cual permite que la formación fluya libremente y
de manera inmediata, limpiando cualquier suciedad o escombro del orificio del cañoneo, en otros casos se
realiza el cañoneo con un alto sobrebalance en el fondo. Cualquiera que sea el caso, el fluido que se
encuentra en el pozo antes de realizar las operaciones de cañoneo debe estar libre de sólidos previniendo
que los perforados se taponen, dependiendo el tipo de formación puede requerirse una limpieza del pozo
luego de ser cañoneado para iniciar la producción.
El fracturamiento es la operación que se implementa para inyectar y empaquetar material (arena de tamaño
seleccionado) en la formación, dentro de una grieta generada con presión hidráulica con el objetivo de
mejorar o aumentar la tasa de producción, en formaciones con baja permeabilidad se incrementa el parea
de flujo hacia el pozo; también se utilizan materiales de empaque como vidrio de tamaño seleccionado,
metal, etc., la características del material que se va a inyectar en las grietas debe ser lo más esférico
posible, sin finos, sin material arcilloso, resistente a la compresión; generalmente se utiliza arena
radioactiva para identificar posteriormente a que profundidad del pozo está la fractura, se debe tener
precaución para evitar la exposición a este material radioactivo en su lugar de almacenamiento mientras
se utiliza, no se debe manipular arena que salga del pozo después de un trabajo de fracturamiento con
arena radioactiva.
Las cementaciones correctivas, más conocidas como “squeeze” se implementan para aislar zonas de
producción de gas o agua, para solucionar problemas de la cementación primaria, para reparaciones al
revestimiento deteriorado o corroído del pozo, para completar un nuevo horizonte productor, etc.; los
trabajos de cementación primarios durante la perforación deben realizarse adecuadamente previniendo
futuros problemas durante el completamiento del pozo para su producción.
198
Luego de realizar la cementación primaria del revestimiento inadecuada y si el registro de adhesión de
cemento a la formación y al revestimiento (CBL - Cement Bond Log) no muestra las deficiencias de la
cementación original, se gastará una gran cantidad de dinero para reparar los problemas de la cementación
primaria mediante cementaciones forzadas; para realizar la cementación forzada se requiere de instalar
empaques permanentes los cuales ayudan a la inyección del cemento en el área requerida, una vez
instalados los empaques a la profundidad requerida protegiendo el resto del pozo de la alta presión, se
bombea el cemento y se aplica presión hidráulica inyectando la lechada de cemento hacia la formación,
esta operación se puede implementar a través de los orificios del cañoneo en el revestimiento o en hueco
abierto; el exceso de cemento se perfora posteriormente una vez se ha dado el tiempo adecuado de fragüe.
Generalmente el cemento inyectado tiende a dirigirse hacia arriba entre la formación y el revestimiento,
luego que estas canalizaciones han sido cerradas, se inyecta hacia la formación; el cemento no entra en
los poros de la formación, pero el agua del cemento si lo hace, dejando el cemento en la superficie de la
formación el cual fragua, para inyectar cemento a la formación se debe sobrepasar la presión de fractura
de la formación.
Para garantizar una operación de cementación remedial óptima, normalmente requiere trabajos con ácido
para limpiar las perforaciones y canalizaciones, donde se necesita que la lechada diseñada para las
condiciones de fondo tenga una adhesión correcta solucionando los problemas que se tienen; una vez la
lechada ha sido diseñada para las condiciones de temperatura y fluidos de fondo, se requiere que los
fluidos que están en el pozo estén homogéneos y en excelentes condiciones antes de realizar el squeeze,
estos fluidos deben ser compatibles con la lechada y los químicos que la componen, de no ser así se
requiere bombear colchones lavadores o espaciadores antes y después de bombear la lechada.
16.4.4. Acidificación
Debido al daño de formación inducido al yacimiento alrededor del pozo con el fluido de perforación, a
formaciones que producen finos, a una baja permeabilidad del yacimiento, se requiere bombear ácidos
para mejorar la tasa de producción de la formación; los trabajos exitosos de acidificación requieren conocer
el tipo de daño que se requiere solucionar y las características de la formación, estos datos son recopilados
de los registros eléctricos, pruebas DST, etc. Problemas consecuencia de los sólidos del fluido de
perforación requieren trabajos de acidificación diferentes a la acidificación que se realiza para incrementar
la permeabilidad natural de la formación, el tiempo de exposición del ácido a la formación dependerá del
tipo de material que se quiere disolver y el tipo de ácido que se utiliza.
El ácido clorhídrico (HCl) es el más utilizado, otros ácidos que se utilizan en las operaciones de acidificación
con el ácido acético (CH3COOH), ácido fórmico (HCOOH), el ácido fluorhídrico (HF) o la combinación de
diferentes ácidos, en conjunto al ácido se debe utilizar inhibidores de corrosión, para la preparación del
fluido de acidificación se debe verter el ácido dentro del agua y nunca el agua dentro del ácido; para evitar
la formación de emulsiones o gelatinización del agua ácida con los finos o sedimentos de la formación, se
debe utilizar solventes o surfactantes los cuales limpian el área que va a estar en contacto con el ácido.
El uso de ácidos requiere que todas las líneas deben ser metálicas, la mezcla no planeada de algunos
elementos puede generar explosiones, algunos inhibidores de corrosión son altamente tóxicos y fatales
solamente si son absorbidos a través de la piel, se puede generar la formación de ácido sulfhídrico (H 2S);
se requiere tener una fuente constante de agua fresca para lavar cualquier integrante del equipo de trabajo
que se contamine con el ácido u otro químico, la ropa de seguridad y los elementos de protección personal
en buenas condiciones son esenciales para los trabajos de acidificación, nunca respire los vapores
generados por la preparación de los ácidos.
199
16.4.5. Control de producción de arena
Como ya se había explicado, la producción de arena con los fluidos del yacimiento puede erosionar o
taponar los choques, las líneas de flujo o los equipos de las facilidades de producción en superficie y en el
fondo del pozo, disminuir la tasa de producción del pozo; dentro de los métodos de control de producción
de arena se implementa instalar liners ranurados empacados con grava o arenas con resinas plásticas
frente al horizonte productor que presenta los problemas de arenamiento, esta herramienta tiene un área
de flujo lo suficientemente pequeña para impedir que la arena fluya hacia el pozo, pero permite el flujo de
los fluidos de la formación, los yacimientos que producen arena tienen un bajo o ningún material de
consolidación, por lo tanto se debe realizar un análisis en laboratorio de las características de la arena del
yacimiento para diseñar el mejor material de empaque a instalar detrás del liner ranurado.
La vida útil de un pozo termina cuando no tiene potencial de producción o cuando el potencial de producción
no es económicamente rentable para continuar produciendo, el cerrar las válvulas maestras del árbol de
producción no es suficiente para abandonar el pozo; si solamente se cerraran las válvulas maestras en
superficie, la tubería de revestimiento se deteriorará y se puede generar migración de fluidos de una
formación a otra, potencial de presencia de altas presiones en superficie asociadas a producción de gas,
potencial de futuros reventones con posible contaminación del medio ambiente y fatalidades,
contaminación de agua dulce subterránea con agua salubre de las formaciones, riesgos para la navegación
en pozos marinos.
Las buenas prácticas para el abandono de un pozo incluye el taponamiento de los cañoneos de producción
con cemento inyectado a presión, posteriormente se coloca un tapón de cemento frente a estos perforados
mientras se retira la tubería de producción fuera del pozo, cuando la parte superior del revestimiento no
está cementada es recobrada, se instala un tapón en la parte superior del pozo, el cabezal o cabeza de
pozo es recuperada y se cementa la parte superior de acuerdo a las normas y leyes vigentes de cada área,
en pozos terrestres se cementa el contrapozo y se instala una placa con información del pozo; el cemento
debe ser diseñado de acuerdo a la profundidad, temperatura y características de pozo.
Al inicio de la historia de la perforación de pozos no se podía perforar a las profundidades que se perfora
en la actualidad gracias a la tecnología, en muchas ocasiones el factor económico limita la profundidad
final del pozo; si en un pozo se ha drenado todo el petróleo del horizonte productor y se requiere realizar
una perforación en busca de un horizonte productor más profundo, es más económico realizar una
profundización de un pozo ya perforado, que perforar un nuevo pozo, adicionalmente al realizar la
profundización de un pozo se evita el impacto al medio ambiente al intervenir una zona para construir una
nueva localización, antes de profundizar un pozo se debe aislar la antigua zona productora realizando una
cementación de los cañoneos inyectando cemento, limpiando los residuos de esta cementación y probando
la cementación de los perforados antes de iniciar la profundización. La profundización del pozo debe incluir
todos los procedimientos de control de pozo hasta que se alcance la nueva profundidad, se puede producir
en hueco abierto o se puede bajar un revestimiento o liner el cual se cementará para ser posteriormente
cañoneado e iniciar una nueva producción.
Si el horizonte productor del pozo se ha depletado y no hay un horizonte productor más profundo, la
decisión será abandonar el pozo, también existe la posibilidad de cementar los cañoneos de producción y
realizar una desviación (re-entry) en el pozo buscando el mismo horizonte productor en un área que no
haya sido drenada, también se puede realizar una desviación por un daño severo del revestimiento o por
atascamiento de herramientas o basura caída frente a la zona completada originalmente; para realizar una
desviación en el pozo se requiere hacer una ventana en el revestimiento, dejando cemento en el pozo
hasta el punto programado de perforación de la ventana, la ventana se realiza con una sarta de perforación
200
y un motor de fondo, una vez la desviación ha sido perforada de forma desviada u horizontal se pueden
tomar registros eléctricos, revestir el nuevo hueco y completarlo cañoneando para sea puesto en
producción.
Hay una gran diversidad de herramientas diseñadas para tareas específicas durante el completamiento y
el reacondicionamiento de un pozo, algunas de estas herramientas permanecerán en el fondo del pozo
durante su etapa de producción o hasta que se realice una nueva intervención, otras herramientas se
utilizan solo durante las operaciones de completamiento o reacondicionamiento en superficie, algunas
herramientas se corren con la tubería de producción con el completamiento y otras se corren con presión
hidráulica o con wire line, las herramientas instaladas en el pozo pueden causar complicaciones durante el
control de un pozo; los completamientos más complejos de pozos en perforados en tierra son muy sencillos
comparados con los completamientos de los pozos perforados con el conjunto de BOP en el fondo del mar
lo cuales tienen ensamblajes realmente complicados. A continuación se realizará una breve descripción de
las principales herramientas de completamiento y reacondicionamiento de pozo.
El revestimiento es suministrado en diferentes diámetros, aleación del acero, tipo de rosca de la conexión
y peso por unidad de longitud. El diseño del revestimiento de un pozo depende principalmente de la
profundidad del pozo y presiones de las formaciones, el diámetro interno del revestimiento debe garantizar
que se tendrá suficiente capacidad para instalar el correspondiente completamiento y para realizar las
diferentes operaciones en el fondo del pozo; la aleación del acero en conjunto con el peso por unidad de
longitud se clasifica en grados y peso del revestimiento en donde se clasifica de acuerdo a la resistencia a
la presión de colapso, a la presión de estallido, a la tensión, a las presiones de las formaciones, a los fluidos
líquidos y gaseosos de las formaciones.
Las diferentes roscas de las conexiones de la tubería de revestimiento requieren un cuidado especial para
garantizar el sello cuando son enroscadas, por lo que se debe tener especial precaución en el manejo del
revestimiento desde su fabricación hasta que es introducido en el pozo, una vez llega el revestimiento al
pozo se debe inspeccionar el cuerpo en busca de golpes o abolladuras, se debe calibrar el diámetro interno,
los protectores de rosca no deben ser retirados hasta que la tubería este en los burros (racks) cerca a la
planchada; una vez en la planchada se retiran los protectores de rosca y se inspecciona las roscas del pin
y de la caja de cada junta de revestimiento, limpiar la rosca, verificar que está en buenas condiciones,
engrasar e instalar nuevamente los protectores de rosca, cuando la junta de revestimiento sea izada al piso
de trabajo previo a roscarla y meterla en el pozo aún debe tener el protector de rosca o un protector de
rosca especial para su fácil remoción, es recomendable tener una guía instalada en la caja para prevenir
que se golpee el pin con la caja y ayudar a que no se realice una conexión contra roscada, una vez se
realice el roscado de la conexión se debe garantizar el correcto torque de acuerdo a las recomendaciones
del fabricante de la tubería para garantizar la integridad del sello.
El liner es un revestimiento que no llega hasta la superficie y es colgado en la parte inferior del revestimiento
o de otro liner por medio de una herramienta conocida como colgador de revestimiento (liner hanger), se
utiliza el liner con el fin de economizar costos al no extender el revestimiento hasta superficie, la
manipulación del liner es similar a la manipulación del revestimiento y de la tubería de producción, una vez
el liner está sentado y cementado se debe disminuir la velocidad de la sarta en el tope del liner para entrar
o salir del liner. El colgador del liner sostiene el liner evitando que se doble antes de ser cementado, se
cuelga en el revestimiento por medio de cuñas que so activadas mecánica o hidráulicamente.
201
16.5.2. Árbol de producción
Se puede tener un árbol de producción sencillo para un completamiento de bombeo mecánico el cual tiene
un sistema de prensa estopa sin válvulas, también árboles de producción complejos con varias válvulas
maestras y laterales; para el diseño de un árbol de producción se tiene en cuenta la máxima presión
anticipada en superficie, la temperatura y ambiente de la superficie, tipo y temperatura de fluidos líquidos
y gaseosos de producción, características del fondo del pozo, costos de los componentes del árbol de
producción, entre otros. El mantenimiento periódico en superficie del árbol de producción minimiza los
posibles problemas que se puedan presentar durante la etapa de producción, en caso de requerir retirar
un componente o todo el árbol de producción, el mantenimiento facilita las operaciones de reparación.
Los árboles de producción, así como la cabeza de pozo donde son instalados, deben tener una presión de
trabajo de acuerdo a la máxima presión esperada en superficie, teniendo en cuenta el efecto de contener
la presión, las cargas asociadas, cambios de presión en los conectores (sustitutos, cross over) y
presurización con tapones de prueba temporales; con conexiones roscadas internas finales o de salida,
limitadas a las dimensiones de conexiones roscadas y presión de trabajo de acuerdo a la especificación
técnica del API Spec 6A (Wellhead and Christmas Tree)
Teniendo en cuenta las presiones y temperaturas de trabajo, los árboles de producción y cabezales de
pozo se deben diseñar con materiales, incluyendo metales, resistentes al ambiente alrededor del cabezal
del pozo el cual varía con el tiempo, siendo más agresivo y generando mayor probabilidad de corrosión. El
material que puede cumplir con estos requerimientos puede ser el acero inoxidable en lugar de aceros al
carbono y de baja aleación; aleaciones resistentes a la corrosión pueden ser utilizadas en lugar del acero
inoxidable. El responsable de la elección del tipo de material del equipo es el usuario, quien debe tener en
cuenta los diversos factores del medio ambiente y variables de las condiciones de la etapa de producción,
en la siguiente tabla se muestra los requisitos que deben cumplir los materiales para la elaboración de los
árboles de producción y cabezales de pozo, de acuerdo a la tabla del API Spec 6A (Wellhead and Christmas
Tree).
202
16.5.3. Colgador de la tubería de producción
El sistema de aislación de la presión (sello) para los colgadores de la tubería de producción (tubing hanger)
puede ser metal-metal o con sellos de caucho (sello no metálico). Los sellos metal-metal de acuerdo al
nivel de especificación del equipo (API Spec 6A) deben cumplir con propiedades mecánicas y calidad del
material, procedimientos de tratamiento de calor incluyendo ciclos de tiempo, prácticas de templado y
temperatura con tolerancias y enfriamiento, composición del material con tolerancias, disponibilidad de la
práctica de fundición, práctica de formación incluyendo trabajos de calentamiento y enfriamiento,
calibración del equipo de tratamiento térmico y requerimientos de evaluaciones no destructivas. Los sellos
no metálicos de acuerdo al nivel de especificación del equipo (API Spec 6A) deben cumplir con requisitos
de propiedades físicas, fabricados de bases poliméricas genéricas (ASTM D 1418), calificación del material
(de acuerdo a la clasificación del equipo), requerimientos de control de almacenamiento y vida útil.
Los colgadores (hangers) en general deben cumplir con especificaciones técnicas en su fabricación para
soportar desgaste, presión y en algunos casos los efectos de elementos corrosivos como el H2S. Los
requerimientos sobre materiales de las áreas por las cuales van a pasar elementos como líneas de control,
cables y otros componentes, expuestos a los fluidos del pozo y en algunos casos a fluidos agrios deben
cumplir las especificaciones de la norma NACE MR 0175.
Según la especificación técnica API Spec 6A, los colgadores para tubería de producción (tubing hanger) y
para tubería de revestimiento (casing hanger) se clasifican teniendo en cuenta sus características de
acuerdo a la siguiente tabla.
203
16.5.4. Tubería de producción
La tubería de producción también conocida como “tubing” es la línea para la producción de los fluidos de
la formación a superficie, así mismo protege el revestimiento del pozo de la presión y la corrosión que se
pueda generar por el proceso de producción, el diámetro interno de la tubería de producción está diseñado
para soportar altas presiones, resistencia a la erosión y corrosión generada por los fluidos producidos por
el pozo, si se preveen ambientes altamente corrosivos se puede proteger el diámetro interno con
revestimientos especiales; dependiendo del potencial del yacimiento, de la presión de producción,
profundidad del pozo, completamiento, etc. se utilizan diferentes tipos de tubing, donde varia el diámetro,
la aleación del acero, el tipo de rosca de la conexión y el peso por unidad de longitud. La conexión es del
mismo tipo del revestimiento, un collar con perfil a 90°, el manejo de la tubería de producción para realizar
las conexiones o desconectarla es similar al manejo que se realiza con la tubería de revestimiento. Se
denomina sarta de trabajo a las sartas que se bajan al pozo a realizar alguna operación como perforación,
toma de registros con tubería, cañoneo, etc.; la sarta de trabajo puede componerse de tubería de
producción o tubería de perforación, la sarta de producción es el ensamblaje que se va a dejar en el pozo
para el proceso de producción.
Sello
Cuerpo de la
válvula
Válvula
Resorte
Vástago
Fuente: Cameron
204
16.5.6. Válvula de seguridad de subsuelo controlada en superficie
Presurizar la tubería de producción por encima de la válvula con la bomba de acuerdo a las características
de la válvula hasta que indique que la presión se ha igualado. Cuando se igualen las presiones, incremente
lentamente la presión en la línea de control de acuerdo a la presión registrada al inicio de la prueba para
esta línea o la presión establecida para operaciones normales.
Con el pozo cerrado incremente lentamente la presión de control hasta que empiece a aumentar la presión
en la tubería de producción, cierre la válvula del múltiple de control y registre la presión de apertura. Una
vez la presión de la tubería de producción se estabilice, presurice la línea de control para abrir la SCSSV
incrementando la presión a la presión registrada al inicio de la prueba para ésta línea o al menos 500 psi
por encima de la presión de apertura.
Una fuente de presión externa debe ser utilizada para igualar la presión sobre la SCSSV antes de abrirla,
una vez igualada la presión aumente lentamente la presión de la línea de control hasta el valor registrado
al inicio de la prueba para ésta línea o la presión establecida para operaciones normales.
Cuando se ha determinado que la SCSSV funciona apropiadamente y está abierta, la presión en la línea
de control debe mantenerse con el sistema de control de presión y el pozo puede ser colocado en
producción, realice una prueba de flujo del pozo, una disminución significativa de la producción del pozo
puede ser consecuencia que la SCSSV no abrió totalmente.
205
16.5.7. Barreras de seguridad para pozo
Las barreras de seguridad para pozos son protecciones de uno o más elementos que sirven de barrera en
el pozo para prevenir que líquidos o gases fluyan de manera no intencional desde la formación de interés
o de otras formaciones a la superficie.
Las barreras de seguridad para el pozo deben ser definidas antes del inicio de una actividad u operación
de acuerdo a la descripción de la barrera de seguridad que se requiere instalar y criterios específicos de
aceptación.
Durante todas las fases operacionales de un pozo se debe tener mínimo dos barreras de seguridad entre
el fondo del pozo y la superficie para garantizar el control del pozo, en ambos extremos del tubo en “U”;
por el extremo de la sarta de perforación o tubería de producción y por el extremo del espacio anular (o el
último revestimiento instalado en el caso de no haber sarta de perforación o producción en el pozo); antes
de cada fase o cualquier intervención de pozo se debe tener dos barreras independientes y probadas
instaladas en el pozo, éstas barreras deben ser mantenidas durante toda la operación que se realiza en el
pozo.
La combinación de barreras pueden ser dos dispositivos mecánicos independientes y probados, o una
combinación de un dispositivo mecánico y una columna hidrostática. Una de éstas dos barreras de
seguridad debe ser una barrera de seguridad permanente (la única excepción a ésta directriz es durante la
perforación del hueco de superficie con un sistema desviador instalado); en el evento de que una de las
barreras falle, la prioridad inmediata será restablecer o reemplazar la barrera para garantizar la protección
ofrecida por las dos barreras.
16.5.8. Empaques
Un empaque es una herramienta que se utiliza para sellar y aislar un área o intervalo entre
la tubería de producción y el revestimiento protegiendo el revestimiento de las presiones y
fluidos de producción, de trabajos de acidificación, fracturamiento, etc.; normalmente se
instala un empaque muy cerca de la parte superior de las perforaciones de producción, si
se tiene un completamiento múltiple se instalará el mismo número de empaques para tener
una producción sin mezcla de fluidos. Otros empaques son utilizados para realizar
cementaciones remediales a presión, acidificaciones, fracturamientos, etc.; para bajar un
empaque al pozo se debe garantizar que el revestimiento no tiene daños o exista presencia
de algún tipo de obstáculo que pueda atascar el empaque o activarlo prematuramente,
para prevenir esto normalmente se baja una sarta de trabajo con broca, raspador de
revestimiento y una canasta para chatarra, seguido de una corrida con un calibrador de
revestimiento.
Los empaques pueden instalarse de diferentes formas; para instalar un empaque con wire
line se requiere de una corriente eléctrica que activa una carga explosiva en el ensamblaje
de instalación, presurizándolo gradualmente y ejerciendo una fuerza suficiente para sentar
los sellos del empaque, posteriormente el tornillo de liberación se separa del cable y se
recupera el ensamblaje de instalación; la instalación hidráulica de un empaque requiere un
asiento de esfera bombeable y recuperable muy cerca al extremo inferior de la tubería de
producción el cual provee el medio para presurizar e instalar el empaque; la instalación
mecánica requiere que las cuñas superiores del empaque se sienten en el revestimiento
por medio de rotación (normalmente a la derecha), posteriormente al aplicar tensión hará
que los sellos del empaque se activen así como las cuñas inferiores del empaque; hay
otras técnicas para instalar empaques las cuales son explicadas más a fondo por los
fabricantes de los mismos.
206
16.5.9. Tapón puente
El tapón puente, retenedor o “bridge plug” es una herramienta que aísla los fluidos y la
presión en ambos sentidos (arriba-abajo) desde la profundidad a la que es instalado en el
revestimiento o en la tubería de producción, el tapón puede ser permanente o recuperable,
se corre con wire line o con la sarta de trabajo y se instala de la misma forma que los
empaques, algunos modelos se pueden correr a través de la tubería de producción pero se
sientan en el revestimiento, algunos empaques se pueden convertir en tapones puente
realizando sencillas modificaciones; normalmente se instala este tipo de tapones entre los
cañoneos mientras que se realiza una cementación forzada, un fracturamiento o una
acidificación en un horizonte productor superior, también se instalan rápidamente si se
requiere mover una plataforma o evacuarla en caso de tormentas, huracanes o cualquier
cambio severo del clima; se instalan tapones puente para tener mayor seguridad en el pozo
mientras que se instala o desinstala el árbol de producción o el conjunto de BOP.
Una junta de desgaste o sacrificio normalmente se utiliza en pozos de completamiento múltiple y se instala
en la sarta de producción a la profundidad que estará enfrentada con un horizonte productor superior
aminorando el desgaste generado por la corrosión, abrasión y presión de los fluidos producidos los cuales
pueden tener algún contenido de arena, la junta de desgaste se refuerza en la parte externa con carburo
de tungsteno, cerámica o una aleación especial que la hace resistente a la abrasión.
Una junta de seguridad es una unión roscada que permite liberar fácilmente las herramientas de subsuelo
de la sarta de trabajo dando rotación a la izquierda, estas juntas de seguridad se instalan sobre las
herramientas que podrían atorarse o “pegarse” en el pozo, lo que permite correr herramientas de pesca
con martillos en el ensamblaje.
Una camisa corrediza es una herramienta que permite comunicar el espacio anular con la tubería de
producción sin la necesidad de desasentar el empaque o el niple sello del empaque, la camisa se puede
abrir o cerrar con wire line o con tubería flexible, la comunicación permite circular un pozo y controlarlo
mediante el método del perforador o por circulación inversa si retirar el árbol de producción; si en el pozo
hay producción de arena o contacto con fluidos de formación corrosivos se pueden presentar
atascamientos de la camisa corrediza en la posición cerrada o abierta.
16.5.13. Niple
Se entiende por niples de la tubería de producción a los tubulares especialmente diseñados para ser parte
de la sarta, los cuales tienen un perfil especialmente maquinado en el cual se instalan dispositivos
complementarios denominados mandriles.
16.5.14. Mandril
Mandril significa varias cosas, puede referirse a un componente esencial de una herramienta, un eje, un
complemento de un niple, mandriles para levantamiento artificial neumático, etc.
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16.5.15. Canasta para chatarra
La canasta para chatarra (junk basket) es un dispositivo que ayuda a retirar los materiales perforados o
limpiados que no se pueden sacar a superficie con el fluido de completamiento, esta canasta se arma cerca
de la punta de la sarta de trabajo encima de un circulador inverso o estándar de acuerdo al diseño de la
herramienta, en la punta de la sarta se corre una broca y/o un raspador; los ripios, chatarra o suciedad se
recogen en la canasta gracias al flujo turbulento que se genera en fondo, de esta forma los materiales son
“pescados”, se debe tener cuidado en no sobrepasar la capacidad de peso de la canasta mientras se están
realizando las operaciones de limpieza, también se debe limitar el torque ya que si aumenta demasiado se
puede romper los brazos de la canasta y aumentar la cantidad de chatarra en el pozo.
Los raspadores de revestimiento (casing scraper) son herramientas con hojas o cuchillas que raspan el
diámetro interior de la tubería de revestimiento, retirando escamas metálicas, residuos del cañoneo,
residuos de cementaciones; los raspadores se instalan encima de la broca, para obtener un resultado
óptimo de limpieza, aparte de la rotación también se realizan movimientos de reciprocación, pero una
rotación prolongada con el raspador puede generar un desgaste del revestimiento y dañarlo.
Otro tipo de raspadores de revestimiento son cepillos metálicos que se instalan en conjunto con imanes,
también se instalan encima de la broca, normalmente se utilizan luego de realizar cañoneo del
revestimiento en los horizontes productores, este tipo de herramienta reduce la probabilidad de daño al
revestimiento.
Un reparador de revestimiento es una herramienta que sirve para arreglar alguno daños del revestimiento
donde el diámetro interno se ve comprometido, como un colapso o abolladura. Un reparador de
revestimiento rotativo se compone de una serie de rodillos fabricados en materiales fuertes los cuales son
instalados en un mandril o eje, los rodillos se pueden intercambiar para adaptar el reparador a un diámetro
diferente de revestimiento. Un reparador de revestimiento sólido puede reparar pequeños daños en el
revestimiento o tubería de producción, colapsos o abolladuras menores se reparan por caída libre de un
mandril solido o de gran espesor calibrado al diámetro interno de la tubería a reparar.
16.5.18. Lubricadores
Un lubricador está compuesto de secciones de tubería ensambladas con un prensa estopa (stuffing box)
para generar sello alrededor de cable eléctrico (wire line) o cable liso (slick line); los lubricadores se
ensamblan por secciones en el patio de trabajo o en la mesa de trabajo, uniéndose con conexiones rápidas
con una presión de trabajo igual o mayor que la máxima presión anticipada en superficie. Después de
ensamblar completamente el lubricador se iza en la torre sobre la válvula de suabeo, el tamaño y la longitud
del ensamble de tener la capacidad de alojar en su interior pescados, adicional a las especificaciones
descritas en el ítem 5.3. En situaciones en donde el lubricador este expuesto a H 2S o CO2, el lubricador
debe ser construido en acero de baja aleación con tratamiento térmico, cumpliendo con el estándar NACE
MR 0175.
16.5.19. Centralizador
Los centralizadores son herramientas que se utilizan para centrar el revestimiento en el pozo, también se
utilizan para centrar herramientas bajadas con cable y ensamblajes para cañonear; generalmente los
centralizadores se utilizan en las operaciones de cementación para impedir que el revestimiento o liner
entre en contacto con la pared del pozo y obtener un espacio anular continuo alrededor del diámetro externo
del revestimiento, asegurando que el cemento selle hidráulicamente el revestimiento con la pared del pozo,
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los centralizadores son mecanismos con bisagras que se adaptan al diámetro externo del revestimiento,
tiene hojas o láminas flexibles con un diámetro total mayor al diámetro del pozo, centralizando el
revestimiento en pozos verticales y con bajo ángulo de desviación, pero no muy útiles en pozos horizontales
o de alto ángulo de desviación ya que no soportan el peso de la tubería. Otro tipo de centralizadores tiene
hojas o láminas rígidas siendo un diseño más robusto y resistente, el diámetro total es menor al diámetro
del pozo lo cual no genera una buena centralización comparado con los centralizadores de hojas flexibles,
pero proporcionan un buen desempeño en pozos horizontales o de alto ángulo de desviación, al ser
robustos y rígidos pueden generar problemas en las paredes del pozo y en el fondo de éste si las paredes
del pozo no se encuentran en óptimas condiciones.
En una plataforma donde se tengan varios pozos, facilidades de producción, operaciones de perforación,
reacondicionamiento, producción, etc. se debe tener un sistema de cierre de emergencia (ESD -
Emergency Shut Down) de los pozos y de los sistemas de los diferentes equipos que realicen operaciones,
el sistema debe ser conocido por todo el personal que labore dentro de la localización, las estaciones de
ESD deben ubicarse estratégicamente en diferentes puntos de los equipos de perforación, completamiento,
reacondicionamiento y facilidades de producción, así como en puntos de encuentro.
Durante las operaciones de completamiento o reparación de pozos, no siempre se tiene el pozo siempre
lleno, si el yacimiento tiene una presión de formación depletada, el nivel de fluido estará por debajo de la
superficie y será “normal”; la presión hidrostática del fluido de completamiento, salmuera o el mismo nivel
del hidrocarburo por debajo de la superficie será suficiente para controlar la formación. Uno de los medios
de determinar del nivel del fluido, se identifica en superficie por medio de registros sónicos, el cual por
medio de ondas y reflexión de las mismas entrega le nivel del fluido en el fondo del pozo; este nivel debe
ser define como el “lleno” del pozo. Se debe llevar una hoja de viaje cuando se esté sacando y metiendo
tubería ya sea seca o llena, de acuerdo a la operación y también se debe registrar las pérdidas de fluido
ya que la disminución de la presión hidrostática puede generar a un influjo, en la situación más crítica, de
naturaleza gaseosa.
El equipo de trabajo debe tener conceptos claros acerca del cierre del pozo cuando se tiene instalado un
árbol de producción, si se está trabajando con cable eléctrico (wire line) o cable lio (slick line), se debe
comprender que la herramienta debe ser sacada a superficie y quedar completamente dentro del lubricador
antes de aislar la presión con la válvula de suabeo (válvula corona), posteriormente realizar el
procedimiento de control del pozo mas adecuado (bullheading o circulación inversa); en caso que exista
una fuga en algún componente del árbol de producción, se debe cerrar la válvula maestra inferior para
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aislar la presión en caso de no contar con una SCSSV, esta válvula se debe probar pero durante las
operaciones con el árbol no se utiliza, ya que es la última barrera para aislar la presión del pozo y se
requiere su integridad. Si se cuenta con una SCSSV, esta será la válvula que se cerrara como barrera
mecánica para aislar la presión de pozo por la tubería de producción, si la SCSSV tiene un
malfuncionamiento o fuga, se procederá a cerrar la válvula maestra inferior.
En las operaciones de perforación se considera que en la sarta no hay influjo, el área reducida de las
boquillas combinado con la presión de circulación en las misma disminuye la probabilidad de ingreso de
fluidos de la formación, por lo que los influjos se dirigen hacia el espacio anular entre la sarta y la formación;
en las operaciones de completamiento o reparación de pozo esta situación se invierte, es decir que los
espacios reducidos normalmente se presentan en el espacio anular, por ejemplo cuando se está bajando
un empaque (RBP), la tubería de producción generará menos resistencia al ingreso de influjo y se puede
tener gas en la tubería. Normalmente cuando se procede a realizar un trabajo de reparación a pozo, se
inicia con fluidos de la formación en la tubería de producción (tubing), lo que en las dos situaciones existe
la limitante que no se puede calcular el fluido de control, ya que no se tiene un fluido uniforme dentro de la
tubería para calcular la presión de la formación a partir de la presión de cierre en la sarta (SITP).
Por esta razón es de suma importancia tener toda la información del yacimiento, conociendo la presión de
la formación se puede preparar un fluido con densidad de control, de no tener esta información se puede
recurrir a otros métodos para conocer la BHP, como por ejemplo un registro de presión bajado con cable
eléctrico (amerada), manómetros digitales, etc.
También es de suma importancia tener disponible la historia del pozo, donde esté reportado el estado
mecánico, reparaciones anteriores, cementaciones forzadas, profundidad de empaques sentados, camisas
corredizas, profundidad de perforados (cañoneos), collares radioactivos de correlación, registros eléctricos
realizados durante la etapa de perforación, completamiento y producción del pozo; esta información
permitirá conocer alguna falla en el fondo del pozo, una mala correlación de alguna herramienta bajada
con cable, comunicación entre la tubería de producción y el espacio anular a través de un orificio en la
tubería o fuga por la camisa corrediza, etc.; el conocer las condiciones del pozo y en qué parte se pueden
producir las fallas, ayudará en gran medida la toma de decisiones en un control del pozo.
La información de trabajos anteriores, también debe incluir, herramientas dejadas en el fondo del pozo
luego de alguna falla operacional (pescados), perforados fuera de los horizontes productores con
cementaciones forzadas no probadas, irregularidades en el tope del colgador del liner, error en registros
de desviación, etc.
210
16.8. Otros problemas
Cambios atípicos como la producción no esperada de agua y/o gas en un pozo pueden ser señales de
advertencia de que algo no está bien y en general la caída anormal de la producción puede indicar que se
están presentando depósitos de escamas inorgánicas que pueden cubrir las perforaciones el revestimiento,
tubería de producción, válvulas, partes del sistema de bombeo y equipo de fondo de pozo limitando la
producción y abriendo la posibilidad de abandonar el pozo.Normalmente la generación de escamas se
puede presentar al precipitarse algunas salmueras por efectos de la presión y temperatura (auto
escamado). Adicionalmente, otros elementos como calcita, barita, celestita, anhidritas, yeso, sulfuro de
hierro y halita son generadores comunes de escamas.
El control de escamas no tiende a ser preventivo y se enfoca en métodos para remover los efectos de la
producción de escama. Muchas veces parte de determinar el tipo de escamas, su formación y ubicación a
través de simulaciones, físicamente al correr registros de calibre de hueco (caliper) al pozo para medir los
cambios en los diámetros internos e incluso interpretación de pruebas de rayos gamma.
Algunas técnicas remediales métodos como moler (milling), lavado (jetting), disolventes químicos,
inhibición y tratamientos combinados.
Muchos organismos vivos, que realicen o no procesos de fotosíntesis, asimilan el sulfuro en su estado
oxidado e inorgánico del sulfato y su principal papel en la célula es en un estado orgánico reducido como
constituyente de grupos sulfhídricos de amino ácidos.
La reducción por asimilación del sulfuro es similar a la de nitratos en la medida en que solo se produce lo
suficiente para la necesidad de un organismo. El sulfuro se genera de una forma más directa por la actividad
de las bacterias sulfato reductoras (SRB - Sulfide Reductor Bacteria) las cuales se pueden clasificar en al
menos dos géneros: “desulfovibrio y desulfotomaculum”, las cuales son anaerobias y oxidan el hidrógeno
y componentes orgánicos utilizando el sulfato.
Estos procesos de reducción se pueden apreciar en el fondo de estanques, pantanos, en el lecho marino
y en operaciones en pozo; los cuales han demostrado su capacidad de alterar el petróleo almacenado,
generar corrosión en elementos de acero y hierro, convirtiéndose en un factor de pérdidas económicas.
Como tal, el H2S es un gas inflamable, incoloro, corrosivo y tóxico, tiene mayor densidad que el aire y tiende
a acumularse en zonas bajas, poco ventiladas como contrapozos, canales y otros espacios.
Desde el aspecto de seguridad industrial, se recomienda tener las medidas necesarias para asegurar que
el personal no sea expuesto a concentraciones peligrosas de H2S, las cuales incluyen aspectos en materia
de entrenamiento, simulacros, disponibilidad de elementos como equipos de auto-contenido (SCBA - Self-
Contained Breathing Apparatus) rutas de evacuación adecuadas, hasta la ubicación estratégica de
sensores de gas en áreas como la campana instalada sobre el preventor anular (bell nipple), la línea de
retorno de lodo (flow line), zarandas, tanque de viaje, área de tanques en general y zonas habitacionales
entre otros. En aspectos operacionales como materiales y equipos, se debe asegurar que estos sean
resistentes a los esfuerzos de agrietamiento por sulfuro (SSC - Sulfide Stress Cracking) y estén fabricados
bajo los lineamientos de las normas NACE, particularmente la NACE MR 0175; adicionalmente se deben
tomar las medidas correspondientes en aspectos de seguridad eléctrica y ventilación para evitar una
explosión accidental.
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Manual de operaciones de control de pozo
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DECLARACIÓN DE CALIDAD Y POLÍTICA DE COMENTARIOS
Apreciado participante del entrenamiento:
IADC se compromete a garantizar que sus proveedores de formación acreditados ofrecen instrucción de
calidad y cumplen con altos estándares de conducta. Una de las formas en que podemos seguir mejorando
nuestros programas y procesos de acreditación, es escuchar y responder las opiniones de los participantes
del entrenamiento. IADC desea asegurarse que:
Hacer un comentario sea tan fácil como sea posible.
Tratamos seriamente cualquier comentario desfavorable con respecto a los proveedores acreditados
de formación.
Responderemos de la manera correcta - por ejemplo, investigaremos, recolectaremos más
información y nos aseguraremos de comprender todos los lados de una situación, antes de tomar la
acción apropiada.
Aprendemos de los comentarios recibidos y los usamos para mejorar la calidad de nuestro programa
de acreditación.
Los proveedores de formación aprenden de los comentarios recibidos y los utilizan para mejorar la
calidad del entrenamiento que proporcionan.
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