Técnicas de control de arena.pdf

7/18/2019 Técnicas de control de arena.pdf

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TECNICAS,HERRAMIENTAS E INNOVACIONES

PARA EL CONTROL DE ARENA EN

POZOS DE PETROLEO Y GAS



INTRODUCCION

LA PRODUCCION DE ARENA DE FORMACIONDENTRO DE UN POZO ES UNO DE LOSPROBLEMAS MAS VIEJOS DE LA INDUSTRIA DEPETROLEO Y GAS, AFECTANDO LAPRODUCTIVIDAD DE LOS POZOS Y LA DURACIONDE LOS EQUIPOS.

LO ANTERIOR ESTA ASOCIADO NORMALMENTE

CON FORMACIONES JOVENES QUE TIENEN POCOO NADA DE CEMENTACION NATURAL, LO CUALHACE QUE LOS GRANOS DE ARENA ESTENSEPARADOS O SUELTOS.



COMO RESULTADO DE LO ANTERIOR, CUANDO LA PRESION DELPOZO(Pwf) ES MAS BAJA QUE LA DEL YACIMIENTO(Py), FUERZAS DE

ARRASTRE SON APLICADAS A LAS ARENAS DE LA FORMACION COMOUNA CONSECUENCIA DE LA PRODUCCION DE FLUIDOS. Y, SI LAS FUERZASDE RESTRICCION DE LA FORMACION SON EXCEDIDAS, LA ARENA SERAARRASTRADA HASTA EL POZO Y LA MISMA TAPONARA EL POZO Y/O SERAPRODUCIDA.



LA ARENA PRODUCIDA, ESENCIALMENTE, NO TIENE VALORECONOMICO. POR EL CONTRARIO, NO SOLAMENTE PUEDETAPONAR EL POZO PRODUCTOR, TAMBIEN EROSIONAR LOSEQUIPOS Y DAÑAR LAS VALVULAS DE SUPERFICIE.

FIG. 1- MOVIMIENTO DE LOS GRANOS DE ARENA CAUSADO POR EL FLUJO DE FLUIDOS

EL CONTROL DE ARENA ES COSTOSO Y ENVUELVE VARIAS

TECNICAS QUE ANALIZAREMOS AQUI.



CAUSAS DE LA PRODUCCION DE ARENA

•CONSIDERANDO EL CONTROL DE ARENA, O CONTROL DE SÓLIDOS

DE FORMACION, UNO TIENE QUE DIFERENCIAR ENTRE ARENASÓLIDA Y PARTICULAS FINAS ( FINOS) QUE NO SON CONSIDERADOSUSUALMENTE COMO UNA PARTE DE LA ESTRUCTURA MECANICA DELA FORMACION.

•ALGUNOS FINOS SON PROBABLEMENTE PRODUCIDOS SIEMPRECON LOS FLUIDOS DEL POZO, LO CUAL, DE HECHO, ESBENEFICIOSO. SI LOS FINOS SE MUEVEN LIBREMENTE A TRAVES DELEMPAQUE CON GRAVA, ELLOS NO TAPONARAN ESTE.



CAUSAS DE LA PRODUCCION DE ARENA

• NUESTRO ESFUERZO DEBE CONCENTRARSE EN EL CONTROL DE LASPARTES SOLIDAS DE LA FORMACION.



•FLUJO DE FLUIDOS. EL MAYOR ESFUERZO QUE TIENDE A CAUSARPRODUCCION DE ARENA USUALMENTE RESULTA DEL FLUJO DEFLUIDOS, EL CUAL ES PROPORCIONAL A LA CAIDA DE PRESION ENTREEL POZO(Pwf) Y EL YACIMIENTO(Py). LA FUERZA DE ARRASTREIMPARTIDA POR EL FLUJO DE FLUIDOS ESTA RELACIONADA CON ELPRODUCTO DE VELOCIDAD DE FLUIDO Y SU VISCOSIDAD.



• FACTORES GEOLOGICOS Y GEOGRAFICOS. LA PRODUCCION DEARENA HA SIDO EXPERIMENTADA EN CASI TODAS LAS AREAS EN ELMUNDO DONDE OCURRE PRODUCCION DE PETROLEO Y/O GAS DE

YACIMIENTOS DE ARENISCAS. LA PRODUCCION DE ARENA ES MAS COMUNEN YACIMIENTOS DE ARENAS DE EDAD TERCIARIA. PORQUE ESTOS YACIMIENTOS SON GEOLOGICAMENTE JOVENES Y USUALMENTE ESTANLOCALIZADOS A PROFUNDIDADES SOMERAS.

• TASA DE PRODUCCION. CUANDO LOS FLUIDOS SON PRODUCIDOS DE YACIMIENTOS DE ARENISCAS, ESFUERZOS SON IMPUESTOS SOBRE LOSGRANOS DE ARENA QUE TIENDEN A MOVERSE A LO LARGO DEL POZO CONLOS FLUIDOS PRODUCIDOS. ESTOS ESFUERZOS SON CAUSADOS PORDIFERENTES PRESIONES EN LA FORMACION, FUERZAS DE FRICCION DELFLUIDO, Y EL PESO DE LOS ESTRATOS SUPERPUESTOS. CUANDO LA SUMADE ESTOS ESFUERZOS EXCEDEN EL DE LA FORMACION LA ARENA SERAPRODUCIDA.



• FLUJO MULTIFASICO. EN MUCHOS CASOS, LA PRODUCCION DEARENA SE INCREMENTA SUSTANCIALMENTE CUANDO LOS POZOSCOMIENZAN A PRODUCIR AGUA O GAS CON PETROLEO. ALGUNASTEORIAS QUE PUEDEN EXPLICAR ESTE COMPORTAMIENTO LASMENCIONAMOS A CONTINUACION:1.- EL AGUA PRODUCIDA PUEDE DISOLVER PARTE DEL MATERIALCEMENTANTE Y LA ARENA ES PRODUCIDA

2.- EL CAMBIO EN LA SATURACION DE AGUA REDUCE LA PRESIONCAPILAR ( TENSIÓN INTERFACIAL) AL PUNTO QUE LOS GRANOS DE

ARENA NO SE MANTENGAN JUNTOS POR ESAS FUERZAS,CAUSANDO EXCESIVA PRODUCCION DE ARENA.

3.- CUANDO UNA INTERFASE A TRAVES DE UN ESPACIO POROSO,SE CREA UN DISTURBIO DE PRESION. EL MOVIMIENTO DEL AGUAPUEDE TAMBIEN MOVILIZAR FINOS Y CAUSAR TAPONAMIENTO DELOS POROS DE LA ESTRUCTURA.



CONSECUENCIAS DE LAPRODUCCION DE ARENA

Varios problemas operacionales pueden presentarse si un pozo producearena.Todos estos problemas son sumamente costosos, pero el grado deseveridad puede variar ampliamente.

Probablemente los problemas menos severos son resueltos por remociónperiódica de la arena de las facilidades de superficie como líneas de flujo,

separaradores y múltiples de producción.

Las consecuencias mas serias están relacionados con erosión de los equiposde superficie, daño a los revestidores y perdidas de productividad.



EQUIPOS DE SUPERFICIE

• REMOVER LA ARENA DE LOS EQUIPOS DE SUPERFICIE ES UNAPRACTICA COMUN EN REGIONES DONDE SE PRODUCE ARENA.

• PUEDEN EXISTIR PROBLEMAS PARA LA DISPOSICION DE LAARENA, ESPECIALMENTE EN OPERACIONES COSTAFUERA.

• SI LA ENTRADA DE LA ARENA ES LLEVADA A ALTAS VELOCIDADESPUEDE SER SUFICIENTE PARA EROSIONAR LOS EQUIPOS DESUPERFICIE, COMO VALVULAS Y REDUCTORES DE PRODUCCION,NECESITANDO PERIODICO REEMPLAZO DE ESTOS RENGLONES.



DAÑO A TUBULARES• FALLAS EN LOS REVESTIDORES PUEDEN ACOMPAÑAR PRODUCCION DE

ARENA DE FORMACION EN EL INTERVALO PRODUCTOR, SIGNIFICANDO LAPERDIDA DEL POZO

• LA PRODUCCION DE ARENA PUEDE CAUSAR DOBLEZ O TORCEDURA ENLOS CASING

Fig. 2 doblez de revestidor causado por produccion de arena en un pozocostafuera de LOUISIANA



PERDIDA DE PRODUCTIVIDAD

•LA PRODUCTIVIDAD SE PIERDE CUANDO SE FORMAN PUENTES DEARENA EN LA TUBERIA DE PRODUCCION. ESTA CONDICION DEARENAMIENTO OCURRE CUANDO LA VELOCIDAD DEL FLUIDO ESINSUFICIENTE PARA SUSPENDER COMPLETAMENTE LA ARENAPRODUCIDA Y FLUIRLA A TRAVES DEL POZO. UN SIMPLE CALCULOCON LA ECUACION DE FLUJO DE DARCY INDICA QUE CONSOLAMENTE UNAS POCAS PULGADAS DE ARENA ES SUFICIENTEPARA REDUCIR LA TASA DE FLUJO SUBSTANCIALMENTE.



EFECTOS DE LA PRODUCCION DEARENA EN LA FORMACION

• UNA PREGUNTA QUE SIEMPRE HA GENERADO UN GRANDEBATE ES, <<¿QUE SUCEDE A LA FORMACION CUANDO LAARENA ES PRODUCIDA?>>. ALGUNAS PERSONAS PIENSANQUE SE FORMA UNA CAVIDAD OPUESTA A LASPERFORACIONES. OTROS CREEN QUE LA ARENA, ES

ESENCIALMENTE UN CUERPO INFINITO, EXPANDIENDOSELIGERAMENTE CON UN INCREMENTO INFINITESIMAL ENPOROSIDAD PARA PREVENIR LA FORMACION DECAVIDADES. OTRA EXPLICACION ES QUE LOS ESTRATOSSUPERPUESTOS LLENARAN CUALQUIER REGION VACIA

CREADA POR LA PRODUCCION DE ARENA.



• PODEMOS OBTENER DOS CONCLUSIONESIMPORTANTES DERIVADAS DE ALGUNOS

ENSAYOS CON EL EQUIPO ANTERIOR:

1.- LOS ESFUERZOS CAUSADOS POR EL FLUJO DEFLUIDO PUEDE ORIGINAR PRODUCCION DE

ARENA2 .- LAS CAVIDADES TIENDEN A FORMARSEFUERA DE LA PERFORACION CUANDO LA ARENAES PRODUCIDA DE LA FORMACION CON ALGUNGRADO DE CONSOLIDACION NATURAL.



TECNICAS CONVENCIONALES DECONTROL DE ARENA

• RETENCION MECANICA: REJILLAS O LINER RANURADOS.

• EMPAQUE CON GRAVA: ES EL MAS POPULAR DE LASTECNICAS DE CONTROL DE ARENA Y HA SIDO USADO PORMUCHOS AÑOS EN LA INDUSTRIA DE PETROLEO Y GAS



OTRAS TECNICAS DE CONTROL DEARENA



ALGUNAS TECNICAS DE CAÑONEOCON EXCELENTES RESULTADOS EN EL MAR

DEL NORTE



ALGUNOS PROCESOS Y EQUIPOS

FRACTURAMIENTO HIDRAULICO



La producción de arena y finos sólidos provenientes de las formaciones se encuentran entre losprincipales causantes de baja productividad de los pozos, además estas causan daños prematuros enlos equipos de extracción y posibles perdidas del pozo, por esta razón, el uso de equiposespecializados para el control de las arenas es un punto esencial a tomar en cuenta la hora de decidir lo que va a incluir en su completación.

Servimeca, le ofrece una amplia gama de alternativas que se adaptan a las condiciones delyacimiento y a su presupuesto.

Rejillas:

• Superflujo.

• Térmica.

• Preempacada.

• Preempacada Térmica

• Rejillas PremiumTubos:

• Ranurados.

• Perforados.

• Almacenamiento y Manejo de

Inventarios

PRODUCTOS Y SERVICIOS



PRODUCTOS DE REJILLAS



SuperflujoBeneficios:

• Perfiles precisos son soldados a cada

punto de contacto entre el alambre

envolvente y el alambre de soporte

dándole una estructura sólida y fuerte a

la rejilla, permitiéndole un mejor

desenvolvimiento en su instalación y

pesca.

• Los datos de torque, colapso y doblez

de la rejilla, dependen del tubo base y/o

la rosca.

• La continuidad de ranuras precisas y

uniformes, proporcionan una mayor área

abierta que reduce la velocidad de

entrada y mejora la eficiencia hidráulica.

• Altos estándares de calidad le

garantizan el producto que usted

necesita.

Aplicaciones:

• Le permite controlar las arenas de los

pozos verticales, horizontales y

multilaterales, en condiciones normales y

severas.

• Es fabricada en diferentes diámetros

(desde 1 1/16 hasta 9 5/8” y longitudeshasta 40 pies.

• Disponibilidad de aleaciones especiales

para condiciones de pozos especiales

(13% Cr).



TérmicaBeneficios:

• La avanzada tecnología con que es

soldado cada alambre envolvente al

alambre de soporte, mantiene una

estructura sólida con alta resistencia en

los procesos de instalación y pesca.

• Altos controles de calidad en el

proceso de manufactura que garantizan

ranuras uniformes y precisas.

• Se fabrica en diferentes diámetros y

hasta 40 pies de longitud con una amplia

gama de materiales disponibles para sufabricación. Para las tuberías se utilizan;

desde aceros al carbono con altos

porcentajes de Cr. hasta aceros

inoxidables, y para los alambres se

utilizan; desde 316L a composiciones

más altas en Cr. y altas en Níquel como

Iconel 825.

Aplicaciones:

• Posee un anillo de expansión que

permite la flotación de la chaqueta sobre el

tubo base, debido a los diferentes

coeficientes de expansión del metal

durante los ciclos de inyección de vapor a

altas temperaturas del yacimiento.

• Este tipo de rejilla es de gran provecho

en el control de arenas de los pozos

verticales, horizontales y multilaterales, de

inyección de vapor.



PreempacadaBeneficios:

• La grava utilizada en el preempaque es

sintética, permitiendo mayor permeabilidad

y resistencia en condiciones severas. Esta

grava es distribuida uniformemente a través

de toda la rejilla con un sistema vibratorio

que asegura un llenado consistente,

compacto y flexible.

• Los alambres utilizados para la

fabricación de la rejilla tienen tolerancias

mínimas que garantizan ranuras mas

uniformes y precisas. Estos alambres

pueden ser desde 316L hasta

composiciones más altas en Níquel como

Iconel 825.

• Es fabricadas con una mayor cantidad de

alambres de soporte que a su vez son

soldados a cada alambre envolvente,

creando una estructura mucho mas fuerte y

sólida para su uso en las condiciones más

severas.

Aplicaciones:

• La rejilla preempacada Servimeca, es

una alternativa al tradicional método de

empaque de grava. Este tipo de rejilla es

de gran provecho en el control de arenas

de los pozos verticales, horizontales y

multilaterales, eliminando la necesidad de

uso equipos especializados y mejorando

así la eficiencia del pozo, como también

ahorrando tiempo y dinero en la

instalación.



Beneficios:

• La grava utilizada en el preempaque

es sintética, y es distribuida

uniformemente en toda la rejilla a través

de un proceso vibratoria, eliminando

procesos adicionales de cura del

empaque y permitiendo mayor

permeabilidad y resistencia.

• El alambre envolvente es triangular y

soldado a cada alambre de soporte

trapezoidal obteniendo una estructura

mas redonda y sólida.

• Ranuras precisas y uniformes que lepermiten un permanente control del área

abierta.

• Gran variedad de formas, tamaños y

metalurgias en los alambres que le

permiten adaptarse a las condiciones de

su yacimiento.

Aplicaciones:

• Una alternativa al tradicional método de

empaque de grava, siendo de gran

provecho en el control de arenas de los

pozos verticales, horizontales y

multilaterales, eliminando la necesidad de

uso equipos especializados, ahorrando

tiempo y dinero en la instalación.

• Es comúnmente utilizada en pozos que

no requieran mas del 3.5% de área abierta.

• Para pozos térmicos y de inyección de

vapor.

PREEMPACADA TERMICA

PREMIUM



Las Rejillas Premium son diseñadas para

completaciones de pozos a hoyo abierto con o

sin empaque con grava.

El desarrollo y prueba de estas rejillas esta

concentrado en la Robustez, la confiabilidad, la

eficiencia del control de arena y la larga vida en

los duros ambientes de producción.

La rejillas Premium están disponibles para

varios tamaños de poro y metalurgia logrando

ajustarse a las necesidades especificas de

cada aplicación..

La Rejilla Premium esta compuesta por:

Un tubo base perforado un 10% de área de

flujo para capitalizar en el área de alto flujo del

material de Filtro-Malla.

Una capa interior de drenaje para asegurar un

balance uniforme entre el medio de filtración y

el tubo base.

Un cartucho de filtro laminado sinterizado para

la retención de arena.

.Un manto protector.

PREMIUM



Aplicaciones:

• Empaque de grava a hueco abierto.

• Completaciones con la rejilla hueco

abierto como Stand-alone.

• Otras aplicaciones en control de arena

donde un método superflujo de

retención de arena es deseado.

Beneficios:

• Diseñado para varias condiciones de

servicio.

• Segura y confiable.

• Larga vida en los duros ambientes de

producción.

• Fácil y rápida instalación.

PREMIUM



PRODUCTOS DE TUBERIAS



Servimeca es la empresa con mayor capacidad de producción de tubería ranurada en el mundo,con más de 40 años satisfaciendo las necesidades de la industria petrolera nacional y ofreciéndolesuna amplia gama de diseños bajo los más estrictos controles de calidad.

Maquinas Ranuradoras multi-ejes especialmente diseñadas, son utilizadas en Servimeca pararanurar tubería con alta precisión y excepcional calidad, con capacidad para manipular tubería deproducción y revestimiento que van desde 1.5” hasta 9 5/8” de diámetro y con una longitud de hasta46’.

Dos tipos de ranuras son realizadas en Servimeca:

La Ranura Recta: Corte paralelo que mantiene el mismo espesor a través

de la pared del tubo, es el primer tipo de corte creado en tuberías y el

comúnmente más utilizado, es el menos costoso y tiene mayor resistencia

que la ranura cónica.

La Ranura Cónica: Corte en ángulo de la pared del tubo, este tipo de

ranura tiene un mecanismo auto filtrante de las arenas del pozo.

RANURADO



Beneficios:

• De fácil pesca e instalación.

• Alta resistencia al colapso.

• Bajo costo y puede ser despachada en

corto tiempo.

• Requiere poco mantenimiento.

Usos:

• La tubería Ranurada es la manera máseficiente y eficaz de extraer petróleo

pesado y extrapesado.

• Es comúnmente utilizada en pozos que

no requieran mas del 3.5% de área abierta.

• Una buena opción para pozos de agua.

• La Tubería de Fibra de vidrio puede ser

ranurada para ambientes muy corrosivos.

RANURADO



Beneficios:

• El tubo perforado le elimina la

necesidad de herramientas y procesos

adicionales de cañoneo.

• Amplia gama de tamaños y diseños de

perforaciones bajo los más estrictos

controles de calidad.

• El procesos de limpieza interna y

externa que se le da al tubo después de

perforado, le garantizan que no habrán

residuos metálicas que puedan dañar alguna empacadura.

Aplicaciones:

• Se puede usar como tubos lavadores.

• Excelente para insertar químicos en los

procesos de estimulación de pozos.

• Ideal en formaciones de arenas

consolidadas, dolomitas y carbonadas.

PERFORADO

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