Perforación desequilibrada

La perforación bajo balance , o UBD, es un procedimiento utilizado para perforar pozos de petróleo y gas donde la presión en el pozo se mantiene por debajo de la presión estática de la formación que se está perforando. A medida que se perfora el pozo, el fluido de formación fluye hacia el interior del pozo y sube a la superficie. Esto es lo opuesto a la situación habitual, donde el pozo se mantiene a una presión superior a la de la formación para evitar que el fluido de la formación ingrese al pozo. En un pozo convencional "sobreequilibrado", la invasión de fluido se considera una patada, y si el pozo no se cierra puede provocar una explosión , una situación peligrosa. Sin embargo, en la perforación bajo equilibrio, hay un "cabezal giratorio" en la superficie, esencialmente un sello que desvía los fluidos producidos a un separador mientras permite que la sarta de perforación continúe girando.

Si la presión de la formación es relativamente alta, el uso de un lodo de menor densidad reducirá la presión del pozo por debajo de la presión de poro de la formación. A veces se inyecta un gas inerte en el lodo de perforación para reducir su densidad equivalente y, por tanto, su presión hidrostática en toda la profundidad del pozo. Este gas suele ser nitrógeno, ya que no es combustible y está fácilmente disponible, pero de esta manera se han utilizado aire, aire reducido en oxígeno, gases de combustión procesados ​​y gas natural .

La perforación con tubería flexible (CTD) permite la perforación y el bombeo continuos y, por lo tanto, se puede utilizar una perforación desequilibrada que puede aumentar la tasa de penetración (ROP).

Sistemas de fluidos utilizados en perforación bajo equilibrio

Existen varios tipos de perforación bajo equilibrio. Los más comunes se enumeran a continuación.

• Aire seco. Esto también se conoce como quitar el polvo. Aquí se utilizan compresores de aire combinados con un refuerzo (que toma la cabeza de los compresores y aumenta la presión del aire, pero no aumenta el volumen de aire que pasa por el pozo) y el único fluido inyectado en el pozo es una pequeña cantidad de aceite para reducir la corrosión.
• Neblina. Se añade una pequeña cantidad de agente espumante (jabón) al flujo de aire. Finas partículas de agua y espuma en una atmósfera de aire devuelven los recortes a la superficie.
• Espuma. Se añade al flujo una mayor cantidad de agente espumante. Burbujas y ráfagas de burbujas en una atmósfera de niebla devuelven los recortes a la superficie.
• Espuma estable. Se añade al flujo una cantidad aún mayor de agente espumante. Esta es la consistencia de una crema de afeitar.
• Puente aéreo. Se pueden o no agregar babosas y burbujas de aire en una matriz de agua, jabón al flujo fluido de aire.
• Barro aireado. Se inyecta aire u otro gas en el flujo de lodo de perforación. Se requieren unidades de desgasificación para eliminar el aire antes de que pueda recircularse.

Ventajas

Los pozos bajo equilibrio tienen varias ventajas sobre la perforación convencional, entre ellas:

• Minimiza el daño a la formación. En un pozo convencional, el lodo de perforación es forzado hacia la formación en un proceso llamado invasión , que frecuentemente causa daño a la formación: una disminución en la capacidad de la formación para transmitir petróleo al pozo a una presión y caudal determinados. Puede que sea reparable o no. En la perforación bajo balance, si el estado de bajo balance se mantiene hasta que el pozo se vuelve productivo, no ocurre invasión y se puede evitar por completo el daño a la formación.
• Aumenta la tasa de penetración (ROP). Con menos presión en el fondo del pozo, es más fácil para la broca cortar y remover roca.
• Reducción de la pérdida de circulación . La pérdida de circulación se produce cuando el lodo de perforación fluye hacia la formación sin control. Se pueden perder grandes cantidades de lodo antes de que se forme una torta de lodo adecuada , o la pérdida puede continuar indefinidamente. Si el pozo se perfora bajo equilibrio, el lodo no entrará en la formación y se podrá evitar el problema.
• Elimina el pegado del diferencial. El atascamiento diferencial ocurre cuando la tubería de perforación se presiona contra la pared del pozo de modo que parte de su circunferencia solo verá la presión del yacimiento, mientras que el resto continuará siendo empujado por la presión del pozo. Como resultado, la tubería queda pegada a la pared y puede requerir miles de libras de fuerza para quitarla, lo que puede resultar imposible. Debido a que la presión del yacimiento es mayor que la presión del pozo en UBD, la tubería se aleja de las paredes, eliminando el pegado diferencial.
• Reduce el daño a la formación y la pérdida de agua. Algunas formaciones rocosas tienen una tendencia reactiva al agua. Cuando se utiliza lodo de perforación, el agua en el lodo de perforación reacciona con la formación (principalmente arcilla) e inherentemente causa daño a la formación (reducción de la permeabilidad y la porosidad). El uso de perforación desequilibrada puede ayudar a prevenir esto.

Desventajas

La perforación bajo balance suele ser más costosa que la perforación convencional (cuando se perfora un pozo desviado que requiere herramientas de perforación direccional ) y tiene sus propios problemas de seguridad. Técnicamente, el pozo siempre está en condición de explosión a menos que se desplace un fluido más pesado hacia el interior del pozo. La perforación con aire requiere un volumen de entrada de pozo más rápido ya que los recortes caerán más rápido por el anillo cuando los compresores se retiran del pozo en comparación con tener un fluido de mayor viscosidad en el pozo. Debido a que el aire es compresible, las herramientas de medición de telemetría de pulso de lodo durante la perforación (MWD) que requieren un fluido incompresible no pueden funcionar. Las tecnologías comunes utilizadas para eliminar este problema son las herramientas MWD electromagnéticas o las herramientas MWD cableadas. La mecánica de fondo de pozo suele ser más violenta también porque el volumen de fluido que pasa a través de un motor de fondo de pozo o un martillo de fondo de pozo es mayor que el de un fluido equivalente cuando se perfora en equilibrio o sobre equilibrio debido a la necesidad de velocidades más altas en el fondo del pozo. La corrosión también es un problema, pero se puede evitar en gran medida utilizando un aceite de recubrimiento o inhibidores de oxidación.

Referencias

Nas, Steve, Capítulo 12 Perforación bajo balance, del Petroleum Engineering Handbook, Volumen II, Editor Robert Mitchell, 2007, páginas II-519 a 569. Manual disponible en la Society of Petroleum Engineers. [1]