EMPAQUE CON GRAVA EN POZOS HORIZONTALES

Existen varias técnicas para controlar la producción de arena en pozos horizontales, éstas pueden variar desde simples restricciones de la velocidad de producción y cambios en las prácticas operacionales, hasta el uso de costosos equipos de completación; todos ellos con el propósito de controlar el movimiento de partículas de la formación hacia la boca del pozo.

Los forros ranurados y las rejillas constituyen una de las formas más sencillas y tradicionales de realizar el control de arena en pozos horizontales, por ser razonablemente menos costosas y fáciles de correr en el hoyo. Sin embargo, para que el control de arena sea efectivo los granos deben formar un puente en las aberturas del forro o rejilla, si el puente que se ha formado no es estable y se rompe, pueden obstruirse con el tiempo debido a la reorganización de la arena de formación (empaquetamiento natural), adicionalmente, en pozos con altas tasas de producción existe la posibilidad de que ocurra una falla del equipo de control de arena por erosión antes de que se produzca el puenteo.1,2

Ante estas limitaciones, el empaque con grava ofrece ventajas evidentes frente a un forro ranurado y una rejilla en pozos horizontales en formaciones no consolidadas. El empaque con grava provee un soporte para la cara del hoyo, debido a que aplica un esfuerzo finito contra la formación, específicamente en la interfaz grava / formación, que retiene a la misma y reduce al paso de los finos hacia el interior del empaque con grava. Por su parte, las rejillas y forros ranurados representan un filtro suspendido que no ejerce un esfuerzo finito sobre la formación. La ausencia de esfuerzos permite que la formación colapse sobre la rejilla y las partículas tengan libertad para moverse con los fluidos producidos, produciendo el taponamiento de la misma y la pérdida de productividad del pozo. Este problema se torna más significativo cuando las formaciones tienen granos finos o un alto contenido de arcillas o cuando se producen fluidos viscosos. En este caso, la obstrucción de una rejilla y el forro ranurado es inevitable y el empaque con grava parecería constituir la única técnica disponible de control de arena a largo plazo.

Fundamentos de Empaques con Gravas en Pozos Horizontales
Los empaques con grava en pozos horizontales son operacionalmente similares a los empaques con gravas verticales, sin embargo, requieren una especial atención para mantener la estabilidad del hoyo durante la corrida de los equipos y mientras la grava es depositada en el espacio anular.

En los empaques en pozos horizontales el transporte de la grava se dificulta debido a que la gravedad no facilita en proceso, a diferencia de los pozos verticales. La eficiencia del empaque y la secuencia de deposición disminuye cuando aumenta el ángulo de inclinación de los pozos, cuando se realizan empaques con gravas en pozos que presentan ángulos de inclinación menor a 45°, la secuencia de empaque ocurre de abajo hacia arriba, como puede observarse en la figura 2. Cuando la inclinación del pozo supera aproximadamente los 60°, la secuencia de deposición se torna más aleatoria (figura 3), la grava se encuentra en una posición transitoria, entre caer al fondo del intervalo o permanecer en la parte superior del mismo por el lado inferior del hoyo, este comportamiento obedece a que 62° representa el complemento del ángulo de reposo de la grava, que es aproximadamente 28° (figura 4). 3,4.

Por esta razón los trabajos de empaques con grava en pozos horizontales deben ser diseñados con tasas de bombeo lo suficientemente altas para asegurar el transporte de la grava con el uso de salmueras de baja densidad o fluidos ligeramente gelificadas, mientras se mantiene el control en la pérdida de fluidos, para evitar la formación de puentes en el anular rejilla hoyo abierto.

El método básico para el proceso de empaque con grava en pozos horizontales se rige por dos etapas. En la primera, la lechada (fluido de transporte y grava) es bombeada a través de la tubería hasta llegar a una sección de mayor área de flujo por debajo de la empacadura, lo cual disminuye la velocidad de flujo y la grava comienza a depositarse en la parte inferior del hoyo formando dunas que aumentan en altura disminuyendo el área disponible de flujo y aumentando la velocidad de la lechada, rápidamente se genera una condición de equilibrio en la cual la velocidad en la parte superior de la duna es suficiente para erosionar el tope de la misma y prevenir un taponamiento prematuro por el crecimiento descontrolado de la duna. En este punto, la duna comienza a propagarse hacia la parte inferior del hoyo originando lo que se ha denominado onda alfa. La onda alfa continúa su propagación hasta llegar al final de la rejilla o al final de la tubería lavadora (lo que ocurra primero) donde el fluido de acarreo entra a la rejilla y es circulado hacia afuera del pozo, iniciándose la segunda etapa del proceso.

En esta segunda etapa denominada onda beta, la grava de empaque llena el área anular remanente sobre la ya depositada onda alfa. La onda beta se propaga desde el final del intervalo hacia arriba. Como la grava llena el anular externo de la rejilla, el fluido de acarreo es dirigido hacia un área restringida en el anular rejilla – tubo lavador para ser circulada hacia fuera del pozo. Como la onda beta continúa avanzando la distancia recorrida por el fluido en el anular rejilla – tubo lavador aumenta gradualmente, originando un incremento sostenido en la presión de bombeo en superficie. Cuando la sección superior de la rejilla es cubierta con grava ocurre un incremento violento de la presión de bombeo, indicando que el desplazamiento de la grava se ha completado, finalizando el proceso de empaque.

La figura 5 muestra la secuencia de deposición de la grava en un pozo con 80° de inclinación.

Procedimiento General de Empaque con Grava

A continuación se presenta un procedimiento general de empaque con grava en pozos horizontales:

1. Perforar hoyo de producción con fluido de perforación diseñado según las condiciones del yacimiento.
2. Realizar viaje corto y circular el fluido de perforación hasta obtener retornos limpios.
3. Desplazar el fluido de perforación por fluido limpio y que cumpla con los requerimientos hidrostáticos, de igual densidad al lodo utilizado durante la perforación de la sección horizontal de producción, hasta 200 pies por encima de la zapata del revestimiento intermedio
4. Bajar ensamble de equipo de control de arena.
5. Bajar tubería lavadora dentro de las rejillas del equipo de control de arena y empotrarlo en el o´ring seal sub colocado en la última rejilla.
6. Terminar de bajar equipo de empaque hasta 5 pies por encima de la profundidad final de la sección horizontal del hoyo productor.
7. Proceder a asentar la empacadura hidráulica.
8. Desplazar lodo limpio dejado en el hoyo por el fluido a utilizar en el empaque, compatible con la formación y con el fluido de perforación utilizado.
9. Asentar y probar obturador, liberar herramienta de asentamiento y colocar en posición de circulación.
10. Realizar prueba de circulación para verificar condición del pozo, para determinar la tasa de bombeo de la grava y observar retorno de fluido para garantizar un mínimo del 70% de circulación para realizar el empaque.
11. Continuar con el proceso de empaque, bombeando la grava a una tasa determinada previamente para crear la onda alfa y al completar esta fase se inicia la onda beta alcanzando así la presión final de empaque.
12. Reversar el sistema hasta obtener retornos limpios.
13. Probar empaque y sacar tubería de trabajo del hoyo.
14. Completar pozo.

Conclusiones

  • La remoción inadecuada del revoque antes o durante el proceso de empaque afecta negativamente la productividad del pozo.
  • Los pozos horizontales empacados muestran en general mayor rendimiento que los no empacados, tanto por su mayor producción como por su menor declinación en el periodo evaluado.
Nomenclatura
D50grava Tamaño promedio de la grava de empaque, μm.
D50formación Tamaño de grano promedio de la formación, μm.
K Permeabilidad, mD
pH Potencial de hidrógeno, medida de acidez y basicidad de una solución.
ϕ Porosidad, %
μprom Tamaño de poro promedio, μm.
Gravel Pack in wells


Sé el primero en comentar

Dejar una contestacion

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.


*