YACIMIENTOS Y PRESIONES

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2. YACIMIENTOS Y PRESIONES

2. Yacimientos y Presiones 2.1 Interpretación de la columna estratigráfica de los programas de Perforación

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2.1. INTERPRETACIÓN DE LA COLUMNA ESTRATIGRÁFICA DE LOSPROGRAMAS DE PERFORACIÓN

A continuación se presenta una tabla de la columna geológica y una deformaciones (ejemplo), como guía para interpretar la columna estratigráfica de unpozo.

COLUMNA GEOLÓGICA

ERA PERIODO EPOCA SIST. DE VIDA

CUATERNARIO (RECIENTE) HOMBRE PLEISTOCENO ELEFANTES

BALLENAS

CENOZOICO PLIOCENO MIOCENO CABALLOS

TERCIARIO OLIGOCENO EOCENO

PALEOCENO

CRETÁCICO EXT. DE DINO- SAURIOS

AVESMESOZOICO JURÁSICO PRIMEROS MA-

MIFEROS.

TRIÁSICO DINOSAURIOS

PERMICO REPTILES PENSILVANICO (CARBONIFERO SUP). INSECTOS MISSÍPICO (CARBONIFERO INF). FAUNA DEVONICO

PALEOZOICO SILURICO BOSQUES ORDOVICICO CAMBRICO

PRE-CAMBRICO PREDOMINIO DE TRILOBITAS


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COLUMNA GEOLOGICA Y ESTRATIGRÁGICAFORMACIONES

PL CE E I NS OTO

C

E

N

O

Z

O

I

C

O

CUATERNAR IO

T

E

R

C

I

A

R

I

O

ACTUAL UHOLOCENO

Reciente: Indeterminado

Paraje solo. Consiste principalmente de arcillasarenosas a muy arenosas gris verdoso y grispardusco bien estratificadas intercaladas concapas de arena angulosa gris claro de granomedio. En la base presenta delgadas capas delignito – carbón fósil – y pedaceria de moluscos

PLIOCENO

Filisola. La constituyen potentes cuerpos dearena (98%) gris claro de grano fino a grueso ylentes de lutita arenosa gris verdoso.

Zona Equivalente a Filisola. Está formada porcuerpos potentes de lutitas y lutitas arenosasgris verdoso y gris obscuro con intercalacionesde capas de arena gris claro y gris obscuro, degrano medio. Esta zona se distingueúnicamente en los pozos que se perforan cercade la actual línea de costa y hasta una líneaimaginaria y paralela a la misma situadaaproximadamente a 30 km hacia el continente.

M IOCENO

Concepción superior. La forman lutitas arenosasgris claro y gris verdoso bien estratificadas,incluye capas de arena gris claro y gris verdosode grano fino a medio.Concepción inferior. Está constituida por lutitaarenosa gris, gris verdoso y gris obscuro,intercaladas con capas de arena gris claro,arcillosa, de grano fino.Encanto. Está representada por potentescuerpos de lutita ligeramente arenosa gris y grisclaro, hacia la base se presentan intercaladoscuerpos de arenisca blanca de grano fino a muyfino.


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FORMACIONES

C

E

N

O

Z

O

I

C

O

MESOZO ICO

T

E

R

C

I

A

R

I

O

M IOCENO

O CL E I NG OO

Está formación en algunos campos es productorade aceite.Depósito. Presenta potentes cuerpos de lutitagris verdoso en parte arenosa, conintercalaciones de arenisca cuarzosa gris clarode grano medio a fino, bien cementada conmaterial calcáreo, se observan lentes debentonita gris verdoso. Descansa endiscordancia sobre sedimentos arcillosos deOligoceno medio.

Oligoceno Medio. Constituida principalmente porlutita bentonítica gris verdoso, con alternancia decapas delgadas de bentonita verde y azul-verde.

EOCENO

Eoceno. Se compone de potentes espesores delutita gris claro y gris verdoso, dura, calcárea yfosilífera.Presenta intercalaciones de capas de calizabrechoíde blanco cremoso y de bentonita verde yverde azuloso.

PA CL EE NO O

Paleoceno. Predomina lutita bentonítica grisverdosa, dura y calcárea, en la cima presentacapas de arenisca gris claro de grano fino, en labase se encuentran brechas de caliza blancocremoso; que indican la discordancia regionalentre el terciario y cretácico superior.

CRETAC ICO

SUPÉR IOR

Equivalente Méndez. Está formadaprincipalmente por marga, café rojizo claro; haciala cima presenta brechas calcáreas, blancocremoso que incluyen: mudstone, wackestone,packstone y grainstone.

Equivalente San Felipe. Representado por calizabentonítica, gris verdoso; con intercalaciones definas capas de bentonita verde claro.


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FORMACIONES

M

E

S

O

Z

O

I

C

O

C

R

E

T

A

C

I

C

O

SUPER IOR

Equivalente Agua Nueva. Consiste de calizacrema (Mudstone blanco cremoso) y gris clarocompacta, presenta microfracturas en ocasionesimpregnadas con aceite; así como abundanciade bandas y nódulos de pedernal biógeno grisclaro, gris obscuro, café claro, negro y ámbar,hacia la base está constituido por mudstone arci-lloso gris, gris obscuro, café obscuro a negro ygris verdoso.

M

E

D

I

O

Las rocas que forman el Cretácico Medio varíandependiendo de la zona; dentro del áreaChiapas-Tabasco.

1ª. Facie: De Sur a Norte, desde las primerasestribaciones de la Sierra de Chiapas hasta elSur del campo Sitio Grande, incluyendo en unalínea Este-Oeste los campos Giraldas, Iris,Dorado, Mundo Nuevo, etc.; se constituye porcalizas de plataforma-Wackestone, packstone ygrainstone- de colores café claro y gris claro.

2ª Facie: Comprende rocas del mar abierto,constituida por brechas con clastos de caliza,incluyendo restos de macrofósiles rudistas-calizadolomitizada y dolomía, café claro y gris claro.Esta franja parece corresponder a un margen decuenca o talud arrecifal.

3ª Facie: Más al Norte se encuentran calizas deaguas profundas –de cuenca- como mudstone,blanco cremoso a café claro, compacto y/odolomía, café claro y gris claro de texturamicrocristalina a mesocristalina


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FORMACIONES

M

E

S

O

Z

O

I

C

O

CRETAC ICO

INFER IOR

Está representado por caliza –mudstone-arcillosa gris, gris verdoso y café obscuro,compacto, mudstone incipientementedolomitizado gris verdoso, gris y café obscuro; ensu parte media y hacia la base por dolomía grispardusco y gris verdoso, en ocasiones conintercalaciones de anhidrita blanca. En el nortedel área Chiapas-Tabasco lo constituyemudstone gris obscuro gris verdoso que hacia labase gradúa a packstone y grainstone de oolitas.

Está constituido en toda el área pormudstone arcilloso, café obscuro y negro,en ocasiones parcialmente dolomitizado;además puede estar presente dolomíaarcillosa café obscuro.Estas rocas son consideradas lasprincipales generadoras de hidrocarburoslíquidos y gaseosos.

S

U

P

E

R

I

O

R

J

U

R

A

S

I

C

O

T ITHON IANOK IMMER IDG IANO

Consiste de una secuencia alternante depackstone y grainstone de oolitas ypelletoides café cremoso, blanco cremoso ygris verdoso, compacto con intercalacionesde anhidrita en capas delgadas, en algunoscampos del área se presentan las rocasdescritas ligeramente dolomitizadas o enotras transformadas en dolomía. Se incluyetambién mudstone verde claro y verdeobscuro. Estas rocas son consideradascomo excelentes almacenadoras dehidrocarburos.


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FORMACIONES

M

E

S

O

Z

O

I

C

O

J

U

R

A

Z

I

C

O

SUPER IOR

M

E

D

I

O

Está formado por mudstone y wackstone caféclaro, gris verdoso y gris obscuro, que puedepresentar dolomitización incipiente, enalternancia con capas de anhidrita blanca yyeso blanco de espesor variable. Incluyepackstone de oolitas café claro, compacto.

Es representado por mudstone y wackstonecafé claro, gris claro y gris obscuro, compacto,con microfracturas selladas por calcita, en laparte media y basal, de lo hasta ahorapenetrado; hacia la cima consiste de packstoney grainstone biogenos café cremoso y grisverdoso, incipientemente dolomitizados,presenta capas intercaladas de anhidrita blancay yeso blanco, ambos de aspecto masivo,incluye además mudstone arcilloso gris obscuroy café obscuro, compacto.

OXFORD IANO

CALLOV IANO

2. Yacimientos y Presiones 2.2 Presiones: hidrostática, de formación, de fractura y total de sobrecarga

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2.2. PRESIONES: HIDROSTÁTICA, DE FORMACIÓN, DE FRACTURA YTOTAL DE SOBRECARGA

Presión hidrostática (Ph)

Es la presión ejercida por el peso de una columna de fluido, en función de ladensidad del fluido y longitud de la columna del mismo.

Para su cálculo en el pozo se aplican las siguientes formulas:

a) En pozos verticales.

Ph = 10

Pr Dlxof

Donde:

Ph = Presión hidrostática, en Kg/cm2.

Dl = Densidad del fluido o lodo, en gr/cm3

Prof = Profundidad o longitud de la columna de fluido, en m.

b) En pozos direccionales.

Ph = 10

.. DlxVVP

Donde:

P.V.V = Profundidad vertical verdadera o real, en m.

El uso de esta profundidad, se debe a que el peso, hablando físicamente,es una fuerza con que los cuerpos son atraídos (dirección vertical) hacia el centrode la tierra.


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Problema:

Calcular la Ph, en los diferentes pozos.

Ph = 10

40.10.4000 xPh =

10

40.13910 xPh =

10

40.14000 x

Ph = 560 kg/cm2 Ph = 547.4 kg/cm2 Ph = 560 kg/cm2

Presión de formación (Pf)

Es la presión que ejercen los fluidos en los poros de las rocas. Llamándosetambién, presión de poro, de yacimiento, de roca y de fondo.

Las presiones de formación se clasifican en: normales, subnormales, yanormales, dependiendo de la densidad del lodo requerido para controlarlas.

Las formaciones con presión normal, son aquellas que se puedencontrolar con una densidad del orden de la del agua salada. Esta presión esoriginada por un yacimiento abierto. Se tiene que en la costa del Golfo de México,hay un gradiente de presión normal de formación de 0.107 Kg/cm2/m,correspondiéndole a la presión que ejerce una columna de agua salada de 1.07gr/cm3, con una salinidad aproximadamente de 80,000 p.p.m. de cloruros.


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Las formaciones con presiones anormales, son aquellas que se puedencontrolar con densidades mayores de 1.07 gr/cm3. Algunos consideran que lasformaciones con presiones anormales, son depósitos o yacimientos cerrados noconectados a la superficie. Los depósitos de este tipo generalmente se encuentranasociados con gruesas formaciones de sedimentos arriba y abajo. Generalmentese cree que el agua exprimida fuera de los sedimentos debido al peso de las rocasse puede acumular en las zonas de arenas más permeables y si se atrapancrearán presiones excesivas. Es decir, que estas presiones se generanusualmente por la compresión que sufren los fluidos de la formación (o las lutitasadyacentes) debido al peso de los estratos suprayacentes. Sí la formación estácompletamente sellada, los fluidos no pueden escapar, soportando éstos, parte dela presión de sobrecarga.

Presión de Fractura

Es la presión a la cual se presenta falla mecánica de una formación, originándoseuna pérdida de circulación. Estas presiones se pueden originar por trabajar conlodos de alta densidad, cambios bruscos de presión al meter T.P. (efecto delpistón), mantener demasiado tiempo cerrado el pozo en caso de un brote con gasy mantener una presión arriba de la presión máxima permisible en el control de unbrote.

Las formaciones de edad geológica reciente de poca profundidadcontienen proporcionalmente más agua y son más porosas y por lo tanto son másligeras que las rocas más profundas y se fracturan a presiones más bajas que lasrocas más densas y más comprimidas que se encuentran a mayor profundidad.Sin embargo, también, estas presiones aparecen en las formaciones geológicasmás viejas que se encuentran a mayor profundidad.

La pérdida de circulación es particularmente peligrosa cuando lasformaciones expuestas en un agujero contienen alta presión, porque un brote delpozo ocurrirá casi con certeza cuando baje el nivel de lodo en el pozo.

El gradiente de fractura aplicable al área de que se trate debe tenerse enconsideración cuando se trate de circular lodo pesado y llevar el control de unbrote.


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Presión total de sobrecarga

Es la presión ejercida por el peso total de los materiales (sedimentos y fluidos)sobrepuesto a una formación en particular a determinada profundidad.

El gradiente de presión total de sobrecarga teórico, se toma como 0.231kg/ cm2 /m (1.0 PSI / pie), ya que se ha calculado en términos de promedio de lascondiciones de las rocas, como en la porosidad, densidad de los sedimentos y losfluidos contenidos. Generalmente, dicho gradiente en un área determinada deperforación, es menor que el teórico.

2. Yacimientos y Presiones 2.3 Gradientes de presión

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2.3. GRADIENTES DE PRESIÓN

Es la cantidad de presión hidrostática resultante de una columna de fluido de unaunidad de profundidad, es decir, es presión por unidad de profundidad, y seexpresa en el sistema decimal e inglés en: kg/cm2/m y lbs/pg2/pie. Al multiplicareste gradiente por una profundidad se obtiene la presión.

Para comprender mejor el concepto de gradiente de presión (Gp), lasiguiente figura muestra un pozo a 1,000 m de profundidad lleno de agua dulcecon densidad de 1.00 gr/cm3.

¿Cuál será la presión de fondo y gradiente de presión?

Soluciones:

Pf = Presión de fondoPf = Ph

Sustituyendo valores:

Pf = 10

hxd =

10

1000/00.1 3 mxcmgr

Gp = Gradiente de presión

Gp = h

Pf

m

cmkg

1000

/100 2

Pf = 100 kg/cm2

Gp = 0.1 kg/cm2/m

2. Yacimientos y Presiones 2.3 Gradientes de presión

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Si se desea convertir una densidad en gr/cm3 a gradiente de presión sedivide entre 10 y se le agrega sus unidades kg/cm2/m.

Lo anterior significa que por cada metro (m) de profundidad se ejerce unapresión de 0.1 kg/cm2. Si se multiplica el Gradiente de presión (Gp) por laprofundidad (h) se tendrá la presión de fondo.

Pf = Gp x h = 0.1 kg/cm2/m x 1000 m

Pf = 100 kg/cm2

2. Yacimientos y Presiones 2.4 Perfil de presiones

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2.4. PERFIL DE PRESIONES

En la presente gráfica se tienen las presiones críticas que se manejan en lasoperaciones del pozo, considerando también que se aplican para encontrar lasprofundidades de asentamiento de las tuberías de revestimiento.

Gráfica 2.1

DENSIDAD EQUIVALENTE DE LODO

GRADIENTE DE FRACTURA

MARGEN DE BROTE

PRESIÓN DE FORMACIÓN

DENSIDAD DE LODO

PROFUNDIDAD DE OBJETIVO

LITOLOGÍA

2. Yacimientos y Presiones 2.5 Presión reducida de bombeo

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2.5. PRESIÓN REDUCIDA DE BOMBEO

Es la presión de circulación que se utiliza para llevar el control de un brote. Sedetermina disminuyendo las emboladas aproximadamente a la mitad del gastonormal y leyendo la presión en el tubo vertical (stand-pipe). Esta presión y gastodeben anotarse en la hoja de “datos preliminares” y deben actualizarse cada vezque se hace un cambio en la sarta de perforación, cuando cambien laspropiedades del lodo y cada 250.0 m perforados.

Se utiliza esta presión, por las siguientes razones:

Ø Se tiene menos tiempo para poder parar la bomba y así evitar que ocurranpresiones excesivas, cuando el estrangulador se cierra o se tapa.

Ø Evitar altas presiones de circulación y en el equipo superficial.

Ø Menos esfuerzo en la bomba. (al reducir el gasto a 1/2, la presión se reducea 1/4 y en consecuencia la potencia consumida es 1/8).

Ø Más tiempo disponible para las operaciones superficiales (Mayor tiempo decirculación a gasto reducido).

Ø Se tiene más presión disponible, en caso necesario.

Ø A baja velocidad de bombeo, el control de la densidad del lodo a la entradaes más eficiente.

Ø La experiencia de campo indica que a velocidades de bombeo moderadas,la confianza del personal en la maquinaria y en las operaciones seincrementa.

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