Presiones de Formación

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Sumario

Introduccin

Presin hidrosttica

Gradiente de fractura

Presiones de formacin: normal, sub-normal, anormal

Tcnicas para la deteccin de presiones anormales

Gradiente de sobrecarga

Origen de presiones anormales

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LA PREDICCION EXACTA DE LA PRESION DE FORMACION Y LA PRESION DE FRACTURA (GRADIENTE DE FRACTURA),ES FUNDAMENTAL PARA LA PERFORACION DE POZOS PROFUNDOS, ESPECIALMENTE CUANDO SE TRATADE POZOS CON PRESIONES DE PORO ALTAS

LA DETECCION ANTICIPADA DE LAS PRESIONES DEFORMACION REDUCE COSTOS Y DETERMINA LA ZONA A SER PROTEJIDA

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ACTUALMENTE LOS RESERVORIOS IMPORTANTES SE ENCUENTRAN A PROFUNDIDADES MAYORES A LOS 5000 M

POZOS MAS PROFUNDOS EN BOLIVIA :EL DORADO 6700 m ITAGUAZURENDA 5300 mESPINO 1 5224 m

EQUIPOS DE PERFORACION DE MAYOR CAPACIDADCON TOP DRIVEBOMBAS DE MAYOR CAPACIDAD

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F1

F2F3

PRESION HIDROSTATICA

D=0

DdD

Fwv

F1 = pA

F2 = (p+ (dp/dD)xD)xA

F3 = FWVxAxD

Fwv = 0.052* Fwv = psi*ppg

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0.052 : Gradiente de presin por una libra de fluido

PH = MW*0.052*D MW = Densidad lodo (lpg)0.052 = Gradiente (psi/ft)D = Profundidad TVD (pies)

1 ft3 contiene 7.48 gal y 144 pulg2 en 1 ft2

Entonces: lb/gal*7.48 gal/ft3*(1/144ft2/pul2) = psi/ft

7.48----- = psi/ft/lb/gal = 0.05191.44

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DENSIDAD EQUIVALENTE DE CIRCULACIONLa Presin total en el fondo del pozo durante la circulacin

L*YP PV*L*VPpa = ----------- + ------------

A*(DI-DE) B*(DI-DE)2

Prdida de presin en el anular, segn el modelo de BinghamDonde: Ppa = Perdida de presin en el anular

L = Longitud medidad de la seccinYP = Punto cedenteDI = Dimetro inetrno de pozo o de revestimeintoDE = Dimetro externo de porta mecha o tuberaPV = Viscosidad plsticaV = Velocidad anularA = 225 para tubera y 200 para anularB = 90000 para tubera, 60000 para anular

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24.51*GPMV = --------------------- ft/min

(DI2-DE2)

PpaECD =M W + --- --------

0.052*D

Donde: ECD = Densidad Equivalente de Circulacin (lpg)ppa = Prdida total de presin en el anular (psi)

W = Densidad de lodo (lb/gal)D = Profundidad vertical (pies)

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GRADIENTE DE SOBRECARGAGRADIENTE DE SOBRECARGAS

m

p

S = p + m S = Sobrecarga (psi/ft)p = Presin poral (psi/ft)m = esfuerzo de matriz (psi/ft)

Segn Ben Eaton:S = 1 (psi/ft)

Entonces: S = p + m1 = 0.465 + 0.535 psi/ft

19.2 = 8.9 + 10.3 lbs/gal

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PRESION DE FORMACION NORMAL

Si la presin de poro de la formacin se mantiene igual a la presin hidrosttica terica, a una determinada profundidadvertical, se dice que es NORMAL = 0.465 psi/ft

Vale decir sin ninguna influencia externa. Los unicos contribu-yentes sern: densidad del fluido, la gravedad y la altura de lacolumna del fluido ( Profundidad en pies)

CONCEPTOS GENERALES

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PRESION DE FORMACION SUBNORMAL

PRESION DE FORMACION ANORMAL

Si la presin de poro de la formacin es menor a la normal

Es decir menor a 0.465 psi/ft (para AGUA SALADA)

Si la presin de poro de la formacin es mayor a la normal

Es decir mayor a 0.465 psi/ft (para AGUA SALADA)

O MENOR A 0.433 psi/ft (para AGUA DULCE)

O MAYOR A 0.433 psi/ft (para AGUA DULCE)

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Tendencias

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 2000 4000 6000 8000 10000

Presin (psi)

Prof

undi

dad

(ft)

Tendencia normalcontinente = 0.433 psi/ft

= 8.33 lpg

Sub normal< a 0.433 psi/ft< a 8.33 lpg

Anormal> a 0.433 psi/ft> a 8.33 lpg

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UNA COLUMNA DE AGUA SALADA CON 80000 100000 PPM DE CLORUROS, EJERCE UNA PRESIN HIDROSTATICA NORMAL DE 0.465 PSI/FT

UNA COLUMNA DE AGUA DULCE CON SALINIDAD MENOR A 80000 PPMDE CLORUROS EJERCE UNA PRESION HIDROSTATICA NORMALDE 0.433 PSI/FT

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FUERZALadrillos

Base

En la tierra la FUERZA total ejercida sobreuna roca o formacin es lasuma del peso de las capas suprayacentes a la formacin

A esta fuerza se la llama:

SOBRECARGA,

FUERZA LITOESTTICA

DESARROLLO Y DETECCION DE PRESIONES ANORMALES

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Superficie lisa

Movimiento del objeto por intermedio de una fuerza, si no hay resistencia opuesta

Fuerza

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Superficie lisa

Fuerza Fuerza

Cuerpo en equilibrio por la accin de 2 fuerzas opuestas de igual dimensin

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Sobrecarga

Formacin

1. Resistencia de la roca a la compresin2. Y del fluido en el espacio poroso de la roca

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p

p

Sobrecarga

Esfuerzode la matriz

Espacio poral

S = p + m

Fuerza

Agua desalojada

Esponjas hmedas

Base

La esponja basal pierde el contenido del agua por la fuerza de SOBRECARGA

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Base

Esponjas

Base

Fuerza

pp

SOBRECARGA

Esfuerzo de La matriz

S = p + m

Agua dentro de la bolsa de celofan ayuda a soportar el peso de las esponjas suprayacentes

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Se considera presin NORMAL cuando los fluidos que son liberados dela formacin han encontrado canales, fisuras o ductos naturales para su escape.

Si los fluidos quedan atrapados y no pueden ser liberados de la matriz, entonces se generan las presiones anormales en los espacios porales

CUANDO EL FLUIDO DE LA FORMACION QUE TRATA DE SALIR, QUEDA ATRAPADA (ENTRAMPADA), POR INFLUENCIA DE ROCAS IMPERMEABLES, SE DESARROLLAN LAS PRESIONES ANORMALES

POR QUE EL AGUA SOPORTA MAYOR PORCION DE SOBRECARGA DE LA NORMAL

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CAUSAS DE LAS PRESIONES ANORMALES

1. Movimientos tectnicos2. Deposicin rpida3. Estructura del reservorio4. Represurizacin de reservorios superficiales5. Paleo-presiones - solevantamientos6. Diagnesis de las arcillas6. Domos salinos y deposiciones salinas

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MOVIMIENTOS TECTONICOS

Cuerpo arenosoantes del tectonismo

Pelitas PelitasCuerpo arenoso

Cuerpo arenoso

Intrusin de pelita en la arena por tectonismo

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ESTRUCTURA DEL RESERVORIO

13000

14000

15000

A: GPP = 0.537 psi/ftB: GPP = 0.498 psi/ftC: GPP = 0.465 psi/ft

Pozo A Pozo B Pozo C

Presin de poro en el cuerpo arenoso = 6975 psi

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DIAGENESIS DE LAS ARCILLAS

Pelitas

Lente arenosocon presin normal

Pelitas impermeables

Pelitas por debajo de la diagenesis

Migracin de agua al cuerpo arenoso

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REPRESURIZACION DE RESERVORIO SUPERFICIALES

Comunicacin de 2 formaciones:

1 con presin normal y otra con alta presin,consecuentemente, la formacin superficial incrementar su presin por influencia de la otra formacin

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PALEOPRESIONES - SOLEVANTAMIENTO

Cuerpo arenoso

Cuerpo arenoso

POR FENOMENOS DE SOLEVANTAMIENTO, EL CUERPO ARENOSO CAMBIA DE POSICION,CAMBIANDO SU PRESION ORIGINAL

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EFECTOS DE EROSION DE LA FORMACION

Pozo A

Pozo B

Cuerpo arenoso

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TECNICAS DE DETECCION DE PRESIONES

1. Durante la perforacion

La velocidad de penetracin

WR = a*N*(------ )d

D

R = Velocidad de penetracion (ft/hr)a = Coeficiente de o factor de rocaN = Velocidad de rotacion (RPM)W = Peso sobre el trepano en LbsD = Diametro del huecod = Grado de perforabilidad

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Exponente d corregido

VDP (ft/hr)lg --------------

60*Nd = ---------------------

PST*12lg ------------

106*D

d = exponenteVDP = Velocidad de penetracion (ft/hr)N = Velocidad de rotacion (RPM)PST = Peso sobre el trepaano (Lbs)D = Diametro del hueco (pulg)

MWndc = ------------- x d

MWu

dc = Exponente d corregidoMWn = Densidad normal (lpg)Mwu = Densidad de lodo en usod = Exponente

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REGISTRO DE GAS

Gas de baseGas de conexinGas de maniobra Gas de fondo

Registro de arrastres y resistencias

Registro de derrumbe

Registro de temperatura de salida

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DESPUES DE LA PERFORACION

Densidad de lutita

Registros elctricos

Induccin

Sonico

Conductividad

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GRADIENTE DE FRACTURA

La formula emprica, desarrollada para laCosta del Golfo, es aplicable solamente para zonas geolgica y tectnicamente similares

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PRUEBA DE ADMISION TEORICO

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 5 10 15 20

Volumen (Bbls) - Tiempo (min)

Pres

ion

(psi

)

A1 2 3 4

1 2 3 4

BC

D

Presin total en BB =st + sH + p

Presin total en CC = B + Podrida de presin por fracturaC = Presin de propagacin

Presin total en DD = B

DesfogueFinal bombeo

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LINEA A - B

Representa en si las propiedades plsticas de las rocas sedimentarias

El incremento de la presin es directamente proporcional al volumen de lodo bombeado

EN EL PUNTO B: La presin es = p + t + HP = presion poral (psi)t = Esfuerzo tectonico horizontal superpuestoH = Componente del esfuerzo horizontal

Del punto B al C

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Para fracturar una formacion hidralicamentees necesario sobrepasar el ESFUERZO COMPRESIONAL MINIMO 3, definidocomo una funcin de la sobrecarga efectiva

La presin de fractura tiene 2 componentesPresin de inicio B y de propagacin C

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Esfuerzos en un cuerpo

1

3

2

1 = compresivo principalmximo din/cm2

2 = compresivo principal intermedio

3 = compresivo principalmnimo

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El gradiente de fractura se expresan en:psi/ft o lpg

Dependen de las siguientes variables:

1. Profundidad de la formacin de inters

2. Presin poral de la profundidad de inters

3. Tipo de roca a la profundidad de inters

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COEFICIENTE DE POISSON

Definiciones1. Segn SOWERS G. & SOWERS F.

Relacin de las deformaciones laterales

= x / y

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2. Segn KUMAR J.

La fraccin de la tensin transversal con rela-cin a la tensin axial, inducida por una defor-macin axial inconfinada

= x / z

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3. Segn DAINES S. R.

Relacin del mdulo de elasticidad y elmdulo de la rigidez

Md. Elasticidad = --------------- - 1

2(Md. Rigidez)

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Frmulas para calcular GRADIENTE DE FRACTURA

Segn HUBERT & WILLIS

GF = (S - Pp) (-------) + Pp

1-

GF = Gradiente de Fractura psi/ft = Coeficiente de PoissonS = Gradiente de Sobrecarga psi/ftPp = Presin de poro psi/ft

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Si se acepta 1/3 para la Rel. de Poisson yS = 1 psi/ftentonces:

GF = 1/3 (1 + 2Pp)

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Segn MATTHEWS & KELLY

GF = Ki () + Pp

= Esfuerzo de la matriz

Di = --------- x D

0.535

Ki se encuentra con Di calculado

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Segn BEN A. EATON

GF = (S - Pp) (------) + Pp

1 -

= coeficiente de Poisson

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COMPORTAMIENTO DE PARAMETROSCON RESPECTO A LA COMPACTACION

Normal AnormalDen Lutita Incrementa DecreceResistividad Incrementa DecreceConductividad Decrece IncrementaSonico Decrece Incrementa

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DENSIDAD DE LA LUTITA HACIA LA PROFUNDIDAD

INCREMENTA

Variacion esquematica Porsidad de lutita con la profundidad en zonas Normal y Anormal

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Compactacion

Prof

undi

dad

(m)

Zona dePresion anormal

Zona decompactacion

normal

Zona de transcicion

Porosidad

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LA RESISTIVIDAD DE LASROCAS ARCILLOSAS (PELITAS)

INCREMENTA CON LAPROFUNDIDAD

Zona

de

Tendencia de la Resistividad

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Prof

undi

dad

Resistividad

Zona normal

Zona de presionanormal

Zona de transcicion

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Tendencia del Sonico

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 20 40 60 80

Tiempo de resonancia ms/ft

Prof

undi

dad

Zona de presionnormal

Zona de transciicon

Zona de presion aanormal

TIEMPO DE TRANSITO (PROPAGACION)DE UNA ONDA SONORA DECRECE

CON LA PROFUNDIDAD

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EL EXPONENTE dc HACIA LA PROFUNDIDAD

INCREMENTA

TENDENCIA DEL EXP. dc

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0.5 1 1.5 2 2.5

Exponente dc

Prof

undi

dad

(m)

Zona deCompactacion normal

Zona de transcicion

Zona de presion anormal;

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FORMULAS IMPORTANTES

PH = MW*0.052*DPH = Presin hidrostatica (psi)MW = Densidad de lodo (lpg)D = Profundidad (pies)0.052 Factor de conversion (lpg / psi

psiS = --------------------

D

S = Gradiente de Sobrecraga (psi/ft)

psi = Suma de presiones intervalo (psi)

D = Profundidad (pies)

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GPP = S {(S-GN)*(dco/dcn)1.2}

GPP= Gradiente de presion poral (psi/ft)S = Gradiente de Sobrecarga (psi/ft)GN = Gradiente normal

Agua dulce 0.433 (psi/ft)Agua salada 0.465 (psi/ft)

dco= Exponente dc Observadodcn= Exponente dc Normal

GPP = S {(S-GN)*(Ro/Rn)1.2}



Ro= Resistividad Observado (ohm-m)Rn= Resistividad Normal (ohm-m)

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Co= Conductividad Observado (mmhos/m)Cn= Conductividad Normal (mmhos/m)



to= Tiempo de transito Observado (mseg/ft)tn= Tiempo de transito Normal (mseg/ft)

GPP = S {(S-GN)*(tn/To)3}

GPP = S {(S-GN)*(Cn/Co)1.2}

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