La perforación bajo balance es la técnica que permite perforar con la presión hidrostática del fluido en el pozo menor que la presión de la formación, sus mecanismos pueden ser:
Naturales: es cuando se utilizan fluidos de baja densidad, como agua, petróleo, gas, espuma.
Inducida: esta operación se realiza cuando se aligera la columna de fluido en el pozo utilizando nitrógeno o aire (éste último elemento es sumamente peligroso usarlo cuando se mezcla con gas natural de las formaciones productoras que pueden causar explosiones subterráneas).
Dicha técnica permite que el yacimiento aporte fluidos al pozo para circularlo a la superficie y ser recuperados.
Objetivos:
- Evitar daño a la formación productora.
- Evitar pérdida de circulación.
- Aumento de la velocidad de penetración.
Perforación bajo balance con lodo: consiste en bajar la densidad del fluido de perforación de tal forma que la presión del pozo sea ligeramente mayor que la presión hidrostática. Ésta técnica permite una mejor estabilidad del hoyo y control de presiones pozo abajo.
Perforación con fluido aireado: se aplica el término aireado para el nitrógeno o aire y consiste en bombear al interior de la tubería un volumen calculado de nitrógeno o aire, para que al mezclarse con el fluido del pozo se aligere la columna hidrostática a fin de tratar de reducir las pérdidas de circulación ocasionadas por sistemas convencionales de lodo.
Condiciones de Balance:
(Ec. 1)
Donde:
- Pd: Presión diferencial.
- Ph: Presión hidrostática.
- Pf: Presión de formación (yacimiento o de poros).
Cuando:
- Ph > Pf ⇒ sobre balance: Pd = +
- Ph = Pf ⇒ en balance: Pd = 0
- Ph < Pf ⇒ bajo balance: Pd = –
Perforación bajo balance (API)
Toda aquella operación de perforación en la que se presenta la afluencia de fluidos de la formación hacia el pozo, mientras se circula y se mantiene controlada la presión en superficie.
Podemos considerar además la siguiente definición: es el proceso donde se diseña que la presión que ejercen los fluidos de perforación (Presión Hidrostática) intencionalmente sea menor que la presión de la formación que se está atravesando, induciendo así una aportación continua de fluidos de la formación hacia el pozo.
Los riesgos que se pueden tener durante la intervención del pozo con dicha técnica, incluyen:
- Pérdida del control del pozo.
- Manejo de fluidos de perforación en superficie.
- Inestabilidad de las paredes del hoyo.
Diseño de fluido de perforación
Uno de los aspectos más importantes para seleccionar el tipo de fluido de perforación es el gradiente de la presión de formación.
Para poder manejar una condición segura en el manejo de «cero» sólidos en fluido se necesita un buen equipo y personal experto en el manejo de equipo superficial, otras condiciones que debe tener en el diseño es un verdadero flujo turbulento, compatibilidad del fluido de perforación con la formación, la viscosidad y el punto de cedencia.
Instrucciones de preparación antes de iniciar la perforación bajo balance
a) Verificar que el equipo de control superficial haya tenido su última prueba programada.
b) Chequear que el equipo se encuentre nivelado y centrado, para no afectar la operación efectiva de sello en la cabeza rotatoria o preventor rotatorio.
c) Chequear que la flecha esté libre de rebordes, desgaste, curvatura y la instalación del sustituto liso.
d) Colocar tensores a los preventores, para evitar su movimiento.
e) Tener disponible un tanque de almacenamiento para petróleo crudo, aproximado de 70 m³ (+400 barriles), con una bomba conectada a la línea de la batería más cercana, en caso contrario, tener una solicitud abierta de transporte para el petróleo crudo durante este tipo de perforación.
f) Contar con equipos de intercomunicación local.
g) Verificar la actualización del permiso de quema.
h) Tener en la localización al personal de seguridad, equipo contra incendio y la unidad de alta.
i) Mantener cerrada la localización para el control de entrada de vehículos no necesarios en las operaciones.
j) Despejar la parte izquierda a partir del muelle, para instalar el equipo adicional de la perforación bajo balance (ver Figura 1).
k) Verificar en caso de la cabeza rotatoria: que el carrete adaptador sea del diámetro del preventor superior, condición física aceptable y tener de reserva cuando menos cinco juegos de elementos sellantes, para la tubería de mayor diámetro y cuando menos dos juegos para T.P. de menor diámetro.
l) Tener disponible en el piso la válvula de seguridad (de pie) y la de contrapresión, verificando que sea de la conexión de la tubería en uso y combinación necesaria para el enlace con los lastrabarrenas (se recomienda válvula de contra presión tipo charnela).
m) Equipo detector de H₂S y de unidades de aire comprimido individuales.
n) Indicadores de vientos dominantes.
o) Si se tiene sarta combinada, instalar en el preventor superior de arietes, rams variables.
p) Chequear el uso de rams de corte-ciego.
Programa para perforar bajo balance
Planeación
a) Introducción a los conceptos de perforación bajo balance y objetivos que persigue.
b) Descripción del equipo adicional necesario.
c) Descripción de operaciones involucradas durante la perforación bajo balance (perforación, registros, núcleos, introducción TR’s, etc.).
d) Plan de contingencia (H₂S , incendio, fugas, etc.).
e) Medidas de seguridad.
f) Identificación de riesgos.
g) Equipo adicional en la localización.
h) Requerimientos de la localización.
i) Equipo para el control superficial de presiones.
i) Equipo para el control superficial de presiones.
j) Equipo para manejo de fluidos (nitrógeno, aire, espuma, lodo, etc.).
k) Monitoreo y equipo de medición.
Procedimientos operativos
a) Control de brotes.
b) Control de incendios.
c) Viajes.
d) Desplazamiento de gas o fluidos contaminados por fluidos de perforación.
e) Ensamble y registro continuo con equipo MWD (Registro durante la perforación).
f) Control de presiones en superficie.
g) Desarrollo de herramientas para toma de registros.
h) Núcleo y/o muestra de canal.
i) Terminación del pozo.
j) Procedimientos misceláneos.
Plan Operacional de Contigencias
Medidas de seguridad personal
a) Orientación hacia la seguridad.
b) Entrenamiento de personal.
c) Mantenimiento a equipo de seguridad.
d) Emergencias y procedimientos de rescate.
Identificación de riesgos en la perforación bajo balance
a) Identificación de riesgos con preventor rotatorio o cabeza rotaria.
b) Riesgo en equipo de sistema de manejo de fluidos en superficie.
c) Riesgo en manejo de gases (nitrógeno, aire, espuma, diesel, etc.).
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