Saludos a las comunidades que apoyan el contenido académico y de calidad en steemit, en especial a #STEM-espanol y #steemSTEM, por el valioso apoyo prestado a todos los integrantes de habla hispana. En esta oportunidad quiero hacer referencia sobre los detalles técnicos en la culminación de la construcción de un pozo de petróleo en específico cuyo nombre es franquera-21X, en este artículo me centraré en la descripción de las condiciones finales en las que quedó construido el pozo, dentro de esas condiciones destacan: objetivo del proyecto, ubicación del pozo, estructura del pozo, estratigrafía, prognosis geológica del pozo, comentarios petrofísicos, presiones y temperaturas esperadas, todos estos elementos tomados en cuenta dentro de las consideraciones generales del mismo.

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Otro punto con mucha importancia en la construcción del pozo, es la descripción de los procedimientos operacionales llevados a cabo durante su construcción, en las actividades operacionales efectuadas en su construcción, no todas se efectúan de la misma manera, ya que cada fase del pozo lleva intrínseco ciertas características que delimitan lo diferente en la parte operacional de cada uno. Es por ello que se describirá la parte de las actividades operacionales en las fases de la construcción de los hoyos:

1. Conductor de 26".
2. Superficie de 17-1/2"
3. Intermedio de 12-1/4"
4. Producción de 8-1/2"
5. Completación y cañoneo

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Para las consideraciones que se puedan tomar en la construcción de pozos vecinos es necesario realizar ciertos gráficos y curvas para posteriormente ser archivados, los cuales incluso nos permitirá comparar los parámetros que se pronosticaron en el programa de la construcción del pozo y las desviaciones obtenidas en función de los resultados obtenidos:

1. Curva de profundidad vs densidad.
2. Curva de perforabilidad.
3. Tiempos detallados por fase.
4. Detalles de tiempos productivos e improductivos por fase.
5. Costos detallados por fase.
6. Trayectoria del pozo.
7. Diagrama mecánico del pozo.

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Bases teóricas en las que se sustenta el artículo.

Diseño en la perforación de pozos.

El diseño de la perforación de un pozo es un proceso sistemático y ordenado, el cual requiere que algunos aspectos se determinen antes que otros. Por ejemplo, la predicción de presión de fracturamiento requiere que la presión de formación sea determinada previamente.

Las etapas a seguir durante el diseño de pozos están bien identificadas y son las siguientes:

• Recopilación de la información disponible.
• Predicción de presión de formación y fractura.
• Determinación de la profundidad de asentamiento de las tuberías de revestimiento.
• Selección de la geometría y trayectoria del pozo.
• Programa de fluidos de perforación.
• Programa de barrenas.
• Diseño de tuberías de revestimiento y programa de cementación.
• Diseño de la sarta de perforación.
• Programa hidráulico.
• Tiempos estimados de perforación.
• Costos de la perforación.

Cabe destacar que para la construcción del pozo franquera - 21X su diseño fue en base a la elaboración de un programa general de perforación, realizado por Ingenieros de diseño, tomando en cuenta todas las consideraciones nombradas anteriormente.

Este proceso de diseño se puede aplicar en forma general para cualquier pozo, cuyo único requerimiento consiste en aplicar la tecnología adecuada para cada etapa, también se requiere de la integración de ingeniería, seguridad, ecología, costo mínimo y utilidad.

Objetivo de perforar un pozo de petróleo.

El objetivo de perforar un pozo de petróleo es construir un medio de comunicación entre el yacimiento y las facilidades en superficie para llevar ese petróleo para su destino comercial. La explotación del hidrocarburo debe realizarse de forma segura y al menor costo posible.

Coordenadas y objetivos del hoyo conductor.

Una forma de posicionar exactamente un punto en la tierra es mediante el uso de las coordenadas U.T.M (Universal Transversal de Mercator) que son universales y están referidas a cierta proyección cónica de la tierra.

Para perforar un pozo se requiere de uno o más puntos para ubicar la trayectoria que debe seguir un pozo. Una coordenada nos indicará la posición desde la cual se inicia la perforación, y otra que nos indicará el punto en el que se localiza el objetivo definiendo si el pozo se puede construir de manera vertical o direccional. Sin embargo, es posible que un pozo sea perforado para alcanzar más de un objetivo.

Profundidad total programada.

Es la profundidad vertical a la que se encuentra el objetivo, pero cuando un pozo no es perforado en forma vertical, entonces existe una profundidad llamada profundidad desarrollada total que es mayor a la profundidad vertical total.

De acuerdo a la profundidad vertical alcanzada, los pozos se clasifican en:

• Profundos (entre 15 mil a 20 mil pies).
• Ultra Profundos (Pozos mayores a 20 mil pies de profundidad)

Existen otras consideraciones teóricas más que dan sustento a la realización de este artículo, aunque tome en cuenta los aspectos nombrados anteriormente, de modo de realizar un resumen teórico y no hacer tan extensa la publicación.

Construcción del pozo fra-21X (Información general del pozo)

Fuente de gráfico: Carlos Balzán 2012.

Consideraciones geológicas y de yacimiento del pozo fra-21X

Objetivo.

El pozo fra-21X , se propone como pozo inclinado con la finalidad de adicionar un punto de drenaje que se requiere para el desarrollo del yacimiento "B-4 FRA-0001"; de la formación Misoa. El potencial estimado de producción del pozo Fra-21X es de 1.500 BNPD para la Unidad B-4 y 2.300 BNPD para la Unidad B-1, ambos por flujo natural.

Información geológica, ubicación y coordenadas objetivo

El yacimiento "B-4 FRA-0001", se encuentra ubicado al Sureste del parcelamiento Ceuta Sureste-Tomoporo, al Este de la Costa del Lago de Maracaibo. La localización FRA-DESV-12, se ubica en superficie en la macolla del pozo FRA-02, mientras que los objetivos geológicos serán alcanzados mediante una trayectoria inclinada hacia el Oeste de la misma.

Autor de la imagen: @carlos84. Gráfico que representa la ubicación exacta de la Localización Fra- Desv-12 donde se encuentra ubicado el pozo Fra-21X.

La localización FRA-DESV-12 se ubica en un homoclinal de buzamiento aproximado de 5° hacia el sur. Dicho bloque es atravesado por un conjunto de fallas menores de tipo normal en dirección preferencial N-S. La estructura se interpreta como una continuación correspondiente al yac. Eoceno B-Superior VLG-3729. Está limitado al norte, por la falla normal VLG-3729 con dirección SO-NE y buzamiento hacia noroeste; al sur limita con la falla normal con dirección O-E y buzamiento hacia el norte, denominada falla VLG-3783. Al oeste con una falla normal denominada "Falla Pasillo 1", que buza al este. El límite este está constituido por una falla normal y buzamiento hacia el este, denominada falla TOM-1X. La Loc. FRA-DESV-12 se encuentra en la parte central del área Franquera (macolla pozo FRA-02). Estructuralmente la loc. está unos 30' más baja que el pozo FRA-02 a nivel de la Unidad B-1, mientras que a nivel de la Unidad B-4, la misma se encuentra unos 60' más baja que su vecino FRA-02.

Autor de la imagen: @carlos 84. Imagen que representa el mapa estructural del tope de la arena cuyo yacimiento es la Unidad B-04 (Yacimiento B-01 FRA-0001).

La figura que se muestra a continuación, muestra una línea sísmica en dirección O-E, donde se observan los marcadores geológicos interpretados y cuyo buzamiento oscila entre 4 a 6° en dirección sur. Tanto regional como localmente, se evidencia una buena preservación de los estratos, los cuales muestran buena continuidad lateral hacia la localización FRA-DESV-12. De acuerdo a la información sísmica, no existen riesgos geológicos apreciables que puedan afectar la trayectoria propuesta, debido a que la localización a nivel de la Unidad B-4 se encuentra 570 mts al este de la falla más próxima.

Autor de la imagen: @carlos84. Representa la parte de sección sísmica SO - NE. Localización FRA-DESV-12 donde se perforó el pozo fra-21x.

Pronóstico geológico del pozo.

En la siguiente tabla se presenta la localización FRA-DESV-12 con los topes de los intervalos estimados a perforar en la secuencia estratigráfica.

Durante la perforación del pozo FRA-1X se corrió registro “Probador de Formación” que reveló las presiones originales de yacimiento de las unidades B-1 y B-4 , tal y como se muestra en la siguiente tabla:

Autor de la tabla: @carlos84. La cual representa las presiones registradas en el pozo FRA-1X.

Las presiones registradas por el “Probador de Formación” fueron corroboradas con las obtenidas durante las pruebas DST. A nivel de la unidad B-4 la prueba DST arrojó una Presión de fondo de 7360 lpc mientras que a nivel de B-1 arrojó una presión de 7372 lpc.

Adicionalmente, durante la perforación del pozo FRA-02 se corrió registro “Probador de Formación”, los resultados se muestran en las siguientes tablas:

Autor de la tabla: @carlos84. La tabla representa las presiones registradas en el pozo FRA-02 de la unidad de yacimiento Miosa B-01.

Autor del gráfico de cuadro: @carlos84. El gráfico de cuadro representa las presiones registradas en el pozo FRA-02 del yacimiento de la unidad B-04.

Al comparar las presiones originales con las presiones registradas en el pozo FRA-02 se pudo observar una pequeña declinación energética a nivel de B-1, condición que habría de esperarse debido al drenaje de fluidos originado en el pozo FRA-1X. Por otro lado a nivel de la Unidad B-4 también se observa una leve disminución de la presión, situación que representa un punto de atención si se toma en cuenta que no existía para el momento de la realización del registro ningún pozo drenando esta unidad. El único drenaje que había sufrido esta unidad estaba representado por la prueba DST realizada en el pozo FRA-1X. Sin embargo, la presión de yacimiento estimada por media de la prueba de restauración de presión indica una presión en B-4 de 7477 lpc muy cercana a la presión original. En la unidad B-1 la presión obtenida de la interpretación de la prueba de restauración fue de 7247 lpc y fue corroborada con el valor de presión promedio medido con el RCI el cual resultó de 7304lpc.

Temperaturas registradas en pozos vecinos al FRA-21X.

Las lecturas de temperatura obtenidas para el Pozo FRA-10 en el hoyo de producción, varían entre 245°F y 292°F, las cuales están cercanas a los valores de temperatura mostrados por los pozos vecinos.

Actividad operacional.

Perforación del hoyo conductor de 26" // Cementar Revestidor conductor de 20".

La perforación de este hoyo se realizó en dos etapas, primero se perforó un hoyo piloto utilizando mecha tricónica de 17-1/2” desde ’ hasta 1027’ y luego se amplió a 26” hasta la profundidad de 1027’, con los siguientes parámetros: GPM: 100-700 Gal/min, RPM: 80 -120 y PSM: de 0 a 10 Klbs.

El fluido utilizado fue lodo Agua gel con un rango de densidades comprendidas entre 8,6-9,3 lpg.

Esta sección se cubrió con revestidor de 20”, 94 #/ Pie, K-55, rosca Big Omega hasta 1025’, sin problemas. La cementación se realizó con lechada de cemento petrolero H, con una densidad de 15,6 Lpg.

Autor del gráfico de tabla: @carlos84. La cual representa la tasa de perforación del hoyo conductor de 17-1/2" y 26".

Autor del gráfico de curva: @carlos84. Representa la Profundidad vs Tasa de Perforación – Hoyo Conductor 17-1/2”.

Si analizamos el gráfico de Profundidad perforada versus tasa de perforación, podemos ver cómo a medida que va aumentando la profundidad la ROP (pies perforados por cada hora que transcurre) va aumentando, las razones son obvias, a medida que vamos profundizando en el pozo, nos damos cuenta que las arenas son poco consolidadas y nos vamos encontrando con estratos litológicos más suaves de cortar por la mecha, razón que hace aumentar la tasa de penetración ROP a medida que profundizamos en la perforación del hoyo de 17-1/2".

Perforación del hoyo de superficie de 17-1/2".

Perforó hoyo superficial de 17-1/2” con sarta direccional (motor de fondo + MWD), utilizando mecha tricónica de 17-1/2” desde 1009’ hasta 4207’; mecha PDC de 17-1/2”, desde 4207’ hasta 6551’. La perforación se realizó con los siguientes parámetros: GPM: 750 - 900, RPM: 120-140, Peso sobre la mecha (PSM): 5-10 Klbs. el KOP fue a 1800’ y construyó ángulo hasta alcanzar la máxima inclinación planificada de 22° con un azimut de 278°, a la profundidad 3869’ (MD), luego mantuvo tangente hasta la profundidad planificada 6022’ (MD). El fluido utilizado fue base agua semi disperso con un rango de densidades entre 9,5 lpg y 10,5 lpg.

Autor del gráfico de tabla: @carlos84. Representa la tasa de perforación del hoyo de superficie de 17-1/2".

Autor del gráfico de curva: @carlos84. Representa el gráfico de curva de la profundidad de pies perforados versus la ROP, en él se puede observar como a la profundidad de 1000 a 1500 pies hubo un incremento de la tasa de perforación (ROP), a partir de los 1500 hasta los 5000 pies aproximadamente disminuyó de 58 pie por hora hasta a 18 pie por hora, para luego empezar a aumentar la ROP, situación que nos hace pensar que desde los 1500 pies hasta los 5000 pies se atravesó una formación dura, la cual hizo disminuir la ROP.

Resumiendo un poco la descripción de la construcción del pozo Fra-21x, es necesario asumir este mismo procedimiento para las otras fases del pozo, donde se analiza su perforabilidad de la misma manera como se realizó en las otras fases.

Completación del pozo FRA-21X.

El pozo se completó tipo BES con 356 juntas de tubería de 3-1/2” ” 10,3 lbs/pies P-110 rosca HYD 533, una manga de circulación de 3-1/2” perfil “R” (ID: 2.562”) rosca HyD 533 y equipo de bombeo Electro sumergible, quedando la Completación BES a 12060’, como se muestra en la figura:

Autor del detalle de la completación del pozo: @carlos84. Representa el diagrama exacto de todas las herramientas que se bajaron para completar el pozo por medio de bombeo electro sumergible.

Resultados finales en la construcción del pozo.

Curva de profundidad versus densidad del fluido de perforación.

Autor del gráfico de curva de lodo: @carlos84. Representa el gráfico de profundidad versus la densidad del fluido de perforación.

El análisis de este gráfico lo podemos enfocar partiendo del hecho de que la curva roja representa la curva de la densidad del lodo según el programa del pozo, mientras que la curva de verde claro representa la densidad real del pozo. En todo el tramo se ve que la densidad real está igualada a la del programa, solo en el tramo de 7000 hasta 10000 pies se nota una distorsión donde se perforó con una densidad por debajo de la del programa, esto fue porque al momento de seguir perforando esta fase no había aditivos químicos para continuar perforando esta fase con la densidad programada, se realizaron los cálculos de presión hidrostática del fluido de perforación y se compararon con los de presión de yacimiento, y se concluyó que se podía seguir perforando con una densidad menor que la programada en ese tramo. Luego desde los 13000 hasta los 15000 pies se ve el otro desfase, donde la densidad real es mayor que la programada, en este punto se decidió aumentar la densidad del lodo de perforación, ya que los registros que se corrieron en esa profundidad dieron presiones de yacimiento mayores que las del programa.

Curva de perforabilidad.

Autor del gráfico de curva: @carlos84. Representa el gráfico profundidad versus tiempo.

Si comparamos el tiempo estimado según programa con el tiempo real en la construcción del pozo, podemos concluir que la curva roja que es la del tiempo real, todo el tiempo está por encima de la estimada según programa, debido a diversos problemas que hizo tener tiempos improductivos como mal tiempo, atascamiento de la tubería y otros problemas de índole operacional.

Trayectoria del pozo.

Proyección horizontal del pozo FRA- 21X. Autor : @carlos84

Sección Vertical del Pozo FRA-21X. Autor: @carlos84

Diagrama mecánico del pozo.

1. Propuesto

Autor de la imagen: @carlos84

Real

Autor de la imagen: @carlos84

Conclusión y recomendaciones.

La planificación operacional del pozo FRA-21X fue de 153,81 días, de acuerdo a la última revisión y culminó con 141,83 días, +/- 12 días por debajo de la última revisión, obteniéndose un retorno positivo para la nación de 2655,5 MBs, sólo por concepto de tasa diaria de taladro contratado. Sin embargo, el atascamiento de tubería durante la perforación del hoyo original de 12-1/4”, conllevo a la generación de tiempo improductivo, lo cual aumentó los tiempos y costos finales de construcción del pozo. Por esto, son importantes los diseños de BHA direccionales y la selección óptima del fluido de perforación, para obtener un excelente rendimiento a nivel de tasa de perforación y economía del proyecto.

Es importante tener información de los pozos vecinos para tomar decisiones acertadas con respecto al incremento de la densidad del lodo, tomando en cuenta litología de la formación y resultados obtenidos en los viajes cortos.

Obtener mayor información en cuanto a las presiones de la formación a perforar.
Mantener el menor tiempo posible la sarta de perforación estática.

Realizar viajes de calibración en cada hoyo antes de:

• Corres registros eléctricos.
• Realizar corridas de revestidores.
• Cuando existan problemas de inestabilidad de hoyo.
• Realizar pruebas especiales al fluido Base Aceite las veces que sea necesario
• Mantener una buena distribución de granulometría o carbonato en el sistema.

Bibliografía consultada

1. Informe técnico. Informe final de construcción del pozo Fra-21X. Autor: Carlos Balzán. 2012. PDVSA. Edificio el Menito. Lagunillas Edo Zulia- Venezuela.

2. Manual de Perforación. Procedimientos y operaciones en el pozo. Autor: Datalog. David Hawker. Karen Vogt. Calgary, Alberta, Canada. Julio 2002.

3. Libro. Fundamentos de la Ingeniería de perforación. 1era edición. PDVSA 1998. Ciudad Ojeda, Edo Zulia - Venezuela. Centro Internacional de educación y desarrollo (CIED).

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