Baleo, Punzonamiento O Cañoneo De Pozos (1) 581m3y

ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA “MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” BOLIVIA

EXPOSICIÓN SEMESTRAL

“BALEO, PUNZADOS O CAÑONEOS DE POZOS”

FUAT CAMPOS PEREIRA (S4305-2) JOSE MARIA HERRERA SARABIA (S4259-5) MILTON HOYOS LOPEZ (S4347-8) MARIO ROLLANO CUELLAR (S4277-3) SOCRATES SANDOVAL ZELAYA (S4186-6)

DOCENTE: ING. CELESTINO ARENAS MARTINEZ SANTA CRUZ, 14-08-2015 1

INDICE 1.

Introducción................................................................................................. 1

2.

Objetivos...................................................................................................... 1 2.1 Objetivo General........................................................................................ 1 2.2 Objetivo Especifico..................................................................................... 2

3.

Desarrollo, Historia....................................................................................... 2 3.2 Pellet Piriforme de Wood............................................................................ 2 3.3 El Primer Jet Perforador.............................................................................. 3

4.

Definición de Cañoneo de Pozos..................................................................3 4.1 Proceso de Punzonamiento o Cañoneo......................................................3 4.2 Proceso de penetración de la carga...........................................................4

5.

Objetivo de Cañoneo de pozos.....................................................................5

6.

Factores a considerar................................................................................... 5 6.1 Taponamiento de los disparos....................................................................5 6.2 Efecto de la presión diferencial.................................................................6 6.3 Efecto de usar fluidos limpios....................................................................6 6.4 Efecto de la resistencia a la compresión....................................................6 6.5 Determinación de la densidad de los disparos...........................................6 6.6 Limitaciones de presión y temperatura.....................................................7 6.7 Daños del cemento y la tubería de revestimiento.....................................7 6.8 Necesidad de controlar el claro de los cañones.........................................8 6.9 Medición de la profundidad........................................................................9 6.10 Penetración contra tamaño del agujero...................................................9

7. Tipos de Cañoneo de Pozos..........................................................................10 7.1 Cañoneo con balas................................................................................... 10 7.2 Cañoneo cargas moldeadas tipo chorro..................................................11 7.3 Cañoneo con chorros de agua a alta presión (Hidráulico)........................13 7.3.1 Cañones recuperables.......................................................................14 7.3.2 Cañones Semi-recuperables..............................................................14 7.3.3 Cañones Desechables o No Recuperables.........................................14 8.

Los Explosivos............................................................................................ 15 1

8.1 Tipos de explosivos.................................................................................. 15 8.1.1 Explosivos de baja............................................................................. 15 8.1.2 Explosivos de alta.............................................................................. 15 8.2 Tren de explosivos................................................................................... 16 8.3 Sensibilidad.............................................................................................. 18 8.4 Estabilidad............................................................................................... 18 8.5 Almacenaje, manejo y transporte............................................................18 9.

Cargas........................................................................................................ 19 9.1 Parámetros del diseño de las cargas........................................................19 9.2 Liner......................................................................................................... 19 9.3 Explosivo principal................................................................................... 20 9.4 El Contenedor o carcasa..........................................................................20

10. Proceso del Cañoneo................................................................................... 21 10.1 Zona de Daño........................................................................................ 22 10.2 Daño generado por el disparo................................................................23 10.3 Daño generado por el fluido de la perforación.......................................23 10.4 Daño causado por el fluido de la terminación........................................24 11. Geometría del Cañoneo.............................................................................. 24 11.1 Fase....................................................................................................... 25 11.2 Penetración............................................................................................ 25 11.3 Diámetro del hueco................................................................................ 25 11.4 Densidad y Distribución radial de las perforaciones..............................25 12. Factores que Afectan la Efectividad de Cañoneo.........................................26 13. Métodos de Cañoneo.................................................................................. 29 13.1. Cañoneo bajados a través de la tubería de producción......................29 13.2. Cañoneo bajados a través del revestidor............................................31 13.3. Cañoneo transportados con tubería (T)..........................................33 14.1. Condición bajo balance / balance.......................................................35 14.2. Condición sobre balance.....................................................................38 14.3. Condición sobre balance extremo.......................................................40 13. Conclusión y Recomendación......................................................................42

2

1.

Introducción

En la actualidad, la tecnología en la construcción de cargas y sistemas de disparos ha evolucionado rápidamente, y es posible encontrar en el mercado un gran número de opciones y proveedores, La operación de cañoneo para que resulte más eficiente radica básicamente en las penetraciones alcanzadas y por ende en las razones de productividades estimadas a partir de estas, sin dejar de tomar en cuenta el daño total generado por las diferentes técnicas en estudio. La optimización de la producción demanda diseños cuidadosos, para obtener disparos conductores limpios. Un diseño óptimo se refiere a la elección del mejor y más eficiente sistema de disparos, cargas, cañones, fase, diámetro de los orificios, densidad de disparo, y asimismo la determinación del sistema de Completación y Producción que asegure una buena relación de productividad, aun después de que un porcentaje de los punzonamientos se taponen a medida que produce el pozo. Cuando se realiza un cañoneo, se presenta un daño en la formación, el cual es causado por la presión del impacto del disparo que traspasa el acero, cemento, roca y fluidos dentro de la formación que lo rodea. Como resultado de dicho impacto se presenta escombros sueltos en los ductos de los perforados ejecutados, por tanto, el daño debido al cañoneo puede ser un considerable limitante tanto para la productividad como la inyectividad de un pozo

2.

Objetivos

2.1 Objetivo General Desarrollar una guía práctica para diseñar el sistema de cañoneo más apropiado para una terminación de pozo, la misma que incluya los aspectos más importantes tales como las condiciones previas y durante el cañoneo, así como los factores que afectan el índice de productividad. 1

2.2 Objetivo Especifico  

Definir que es cañoneo Exponer las características y funcionamiento de los cañones mencionando



sus ventajas y desventajas Dada una situación determinar la razón por la cual hay ineficiencia de producción en un pozo, precisando el factor que afectó el proceso de



cañoneo Dada las condiciones de un pozo seleccionar el método de cañoneo que se debe emplear, precisando el método adecuado

3.

Desarrollo, Historia

3.1 Efecto de Munroe El Dr. Carlos Munroe trabajó con el algodón pólvora, éste señor realizó varios experimentos, lo cual lo describió en algunas revistas, que decía “Que el algodón pólvora u otro explosivo de alto poder es puesto libremente sobre un yunque de hierro y luego es detonado, el explosivo deja una impresión profunda y permanente sobre la superficie del hierro, con el que estaba en o, dependiendo de la medida de la impresión, la intensidad y cantidad del explosivo”. Lo que sorprende más es que las impresiones producidas por la masa explosiva es casi una copia exacta de esa cara del explosivo que estaba en o con el metal. Es así que, de esta manera, Munroe descubrió una forma de concentrar una parte de una fuerza explosiva, moldeada con una cavidad en una de sus caras, que se conoce como efecto de cavidad o efecto de Munroe.

3.2 Pellet Piriforme de Wood Wood era un profesor de Física Experimental, que estudiaba los efectos producidos por explosivos de alto poder (detonadores); estas investigaciones se basaron en asesinatos con bombas y especialmente con un accidente desafortunado. Estos detonadores son moldeados de cobre muy fino, que consiste en un tubo de 5 mm de diámetro aproximadamente y 40 mm de largo. La cabeza está formada por un casquillo de poca profundidad y el tubo es cargado con 2

fulminante de mercurio y disparado por un cable. Mediante sus experimentos Wood fue el primero en descubrir los efectos de las cargas moldeadas, pese a que no haya pensado en los detonadores específicamente como cargas moldeadas.

3.3 El Primer Jet Perforador Las ideas de Munroe y Wood fueron combinadas para obtener las cargas moldeadas o cargas Jet. La carga moldeada tiene más poder de penetración que una carga sólida, y agregándole una camisa tiene más poder aún. También se descubrió que se podía aumentar la penetración de las cargas moldeadas, dejando un espacio entre cargas y el blanco. El 8 de julio de 1.946, en un número del semanario “Oil Weekly” Mc. Lemore describió el progreso de sus pruebas en perforación de pozos sin entubar. Los resultados obtenidos fueron favorables en todos los casos. Estas pruebas se realizaron en pozos abandonados y de muy baja producción, aseguraron y mantuvieron un substancial aumento en el promedio de producción. Más tarde, en ese año, Mc Lemore describió las pruebas de superficie que se estaban desarrollando para utilizar cargas moldeadas encapsuladas para perforar en el casing.

4.

Definición de Cañoneo de Pozos El cañoneo es el proceso de crear abertura a través de la tubería de

revestimiento y el cemento, para establecer la producción del pozo y las formaciones seleccionadas. Las herramientas para hacer este trabajo se llaman cañones. La cual consiste en perforar la tubería de revestimiento, cemento y formación para establecer comunicación entre el pozo y los fluidos del yacimiento. Estas perforaciones deben ser limpias, de tamaño y profundidad y no deben dañar el revestidor y la adherencia del cemento 4.1 Proceso de Punzonamiento o Cañoneo El punzonamiento o cañoneo comienza desde el posicionamiento en el fondo del pozo, junto a una zona productora, de un “CAÑÓN”, que contiene explosivos con cargas de formas específicas y hechas especialmente para poder causar 3

perforaciones en pozos entubados. Todo cañoneo se genera, en una fracción de segundo, por medio de cargas huecas, las cuales tienen un efecto de cavidad explosiva, es decir, tiene un revestimiento de partículas metálicas prensadas cuyo objetivo es aumentar la penetración. Las cargas consisten de tres partes principales que son: un explosivo, un casco, un liner cónico con un cable detonador. Cada uno de estos componentes debe estar fabricado con características exactas y con estrictos estándares de calidad. 4.2 Proceso de penetración de la carga El proceso para realizar los disparos, comienza cuando al detonar el explosivo principal, se produce un colapso en la camisa dando lugar a un chorro de partículas metálicas fundidas que se impulsa a alta velocidad a lo largo del eje de la carga. Este chorro es de gran potencia y se presenta en una forma similar a una ráfaga, la cual tiene una punta que va a una velocidad mayor que la de la cola de la misma Dirección de Tiro (Fases): Indica el ángulo entre cargas, por ejemplo, las cargas pueden estar disparadas en una o varias direcciones de acuerdo con el ángulo. (0º, 90º 120º Y 180º). La selección del ángulo entre disparos influye en la tasa de flujo del pozo, porque mientras menor sea el ángulo de fase la densidad de cañoneo será mayor teniendo una mejor comunicación la zona productora con el pozo; por otra parte con ángulos muy pequeños se reduce la interferencia de los fluidos en el yacimiento favoreciendo el flujo radial hacia el pozo. Separación de Cargas: Indica la distancia existente entre la pared interior del revestidor y la carga. Penetración: Es la longitud de la perforación realizada por una carga dada. . Usualmente se mide siguiendo el método de API (API RP43 Standard Procedure for Evaluation Well Perforators) Diámetro a la entrada de la perforación: Representa el diámetro del agujero que se crea en el revestidor durante el cañoneo. , a mayor diámetro menor alcance, la escogencia de la relación entre diámetro y distancia queda a criterio de cada ingeniero.

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5.

Objetivo de Cañoneo de pozos •

Lograr comunicación efectiva entre el yacimiento y el interior del pozo a través de orificios creados en el Revestidor, cemento y la formación

•

Mejorar la producción por inyección

•

Lograr flujo efectivo entre el pozo y el yacimiento para evaluar intervalos productores, optimizar recobro e inyección y aislar zonas

•

6.

Efectuar trabajos de cementacion

Factores a considerar

6.1 Taponamiento de los disparos El taponamiento de los disparos con residuos del recubrimiento metálico puede ser muy severo. Mediante el empleo de recubrimientos cónicos elaborados con metal pulverizado, los residuos mayores han sido eliminados en varias de las cargas especiales. Los residuos del recubrimiento también se forman, pero son acarreados al fondo del agujero en forma de partículas del tamaño de arena o más pequeñas. Las pruebas superficiales a presión atmosférica, no son confiables para evaluar este tipo de taponamiento de los disparos, debido a que los residuos frecuentemente son desviados de los disparos a la presión atmosférica. Los disparos tienden a llenarse con roca triturada de la formación, con sólidos de lodo, y residuos de las cargas cuando se dispara en lodo. Estos tapones no son fácilmente removidos por el contra flujo. La presencia de partículas compactadas y trituradas de la formación alrededor de los disparos reduce aún más la probabilidad de limpiar los disparos. Los lodos con alta densidad mezclados con sólidos pesados, provocan la formación de tapones densos en los disparos.

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6.2 Efecto de la presión diferencial Cuando se dispara en lodo, con una presión diferencial hacia la formación, los disparos se llenan con partículas sólidas de lodo de la formación y residuos de las cargas. Los tapones del lodo son difíciles de remover, produciendo en algunos disparos un taponamiento permanente y reduciendo la productividad del pozo. Aun cuando se dispare en fluidos limpios tales como aceite o agua que tienen altos ritmos de filtrado, las partículas procedentes de las arcillas, residuos de las cargas, o de otro tipo, pueden originar algún taponamiento de los disparos y un daño profundo en la formación. Las formaciones con permeabilidad de 250 md o mayores, permiten que las partículas de tamaño de las arcillas se desplacen hacia los poros de la formación o por las fracturas ocasionando un daño muy severo. Para formaciones de carbonato es aconsejable punzonar con HCl o ácido acético, para obtener una alta productividad, pero generalmente se cañonea con fluidos limpios, las recomendaciones de la tabla 1.1 son una modificación de los estudios de campo hechos por King, Anderson y Bingham. 6.3 Efecto de usar fluidos limpios La productividad del pozo, en todos los pozos de arena y carbonato, será maximizada por el cañoneo en aceite o salmuera limpios con una presión diferencial a favor de la formación, además, es necesario tener un periodo de limpieza de los punzonamientos. Si el pozo está cerrado hay que recuperar los cañones antes de completar la limpieza de todos los punzonamientos; muchos punzonamientos podrán permanecer taponados debido a un asentamiento de sólidos en el pozo durante el periodo de cierre. 6.4 Efecto de la resistencia a la compresión La penetración y tamaño del hueco hechos por los cañones son reducidos cuando aumenta la resistencia de compresión del casing, cemento y roca de formación. 6.5 Determinación de la densidad de los disparos La densidad de los disparos generalmente depende del ritmo de producción requerido, la permeabilidad de la formación y la longitud del intervalo disparado. 6

Para pozos con alta producción de aceite y gas, la densidad de los disparos debe permitir el gasto deseado con una caída de presión razonable. Generalmente son adecuados 4 disparos por pie de 0.5 pulg., siendo satisfactorio uno o dos disparos por pie para la mayoría de los pozos con producción baja. En los pozos que serán fracturados, los disparos se planean para permitir la comunicación con todas las zonas deseadas. Para operaciones en arenas consolidadas, generalmente se prefieren 4 disparos por pie de diámetro grande. Para terminaciones con empaque de grava se prefieren de 4 a 8 disparos por pie de 0.75 pulg. de diámetro o mayores. Los disparos de 4 o más cargas por pie en tuberías de revestimiento de diámetro pequeño y de baja resistencia, con cañones con cargas expuestas, pueden agrietar la tubería de revestimiento. También el cemento puede fracturarse severamente, siendo necesario efectuar cementaciones forzadas para controlar la producción indeseable de agua o gas. Los acoples de las tuberías de revestimiento de alta resistencia pueden dañarse al efectuar múltiples disparos sobre ellos. 6.6 Limitaciones de presión y temperatura Existen especificaciones sobre las presiones y temperaturas de operación para todos los cañones. Las presiones en el fondo del pozo pueden limitar el uso de algunos cañones con cargas expuestas. Como regla general, las cargas de alta temperatura no deben ser empleadas en pozos con un rango de temperatura entre 300-400 °F. 6.7 Daños del cemento y la tubería de revestimiento Los cañones con cargador de tubo absorben la energía no empleada al detonar las cargas. Esto evita el agrietamiento de la tubería de revestimiento y elimina virtualmente que el cemento se resquebraje. Con el uso de los cañones a bala convencionales no se dañan mucho las tuberías de revestimiento. Al disparar con un claro igual a cero se tiende a eliminar las asperezas dentro de la tubería de revestimiento. Los cañones a chorro con cargas expuestas, como las de tipo encapsuladas o en tiras, pueden causar la deformación, fracturamiento y ruptura de la tubería de revestimiento, así como un notable agrietamiento del cemento. La 7

cantidad de explosivo, el grado de adherencia de la tubería de revestimiento con el cemento, la densidad de los disparos, el diámetro de la tubería de revestimiento y la “masa resistencia” de la tubería de revestimiento, son factores que afectan el agrietamiento de las tuberías de revestimiento expuestas a disparos con cargas a chorro. La masa resistencia de la tubería de revestimiento ha sido definida como el producto del peso unitario y su resistencia hasta el punto de cedencia. 6.8 Necesidad de controlar el claro de los cañones Un claro excesivo con cualquier cañón a chorro puede ocasionar una penetración inadecuada, un agujero de tamaño inadecuado y una forma irregular de los agujeros. Los cañones a bala deberán generalmente dispararse con un claro de 0.5 pulg., para evitar una pérdida apreciable en la penetración. Generalmente los cañones a chorro convencionales de diámetro grande, presentan poco problema, excepto cuando se disparan en tuberías de revestimiento de 9 5/8 pulg. ó mayores. El control del claro puede lograrse a través de resortes tipo deflectores, magnetos, y otros procedimientos. Dos magnetos, uno localizado en la parte superior y el otro en el fondo de las pistolas que se corren a través de la tubería de producción, se necesitan generalmente, para aumentar la probabilidad de obtener un claro adecuado. Dependiendo del diseño de los cañones y las cargas, generalmente se obtiene una máxima penetración y tamaño de agujero con claros de 0 a 0.5 pulg., cuando se usan cañones a chorro. Con algunos cañones de casing, se han observado cambios notables en el tamaño de los disparos al aumentar el claro de 0 a 2 pulg. En algunos casos la centralización de los cañones produce agujeros de tamaño más consistente y satisfactorio. Cuando los claros son mayores de 2 pulg., es generalmente conveniente descentralizar y orientar la dirección de los disparos de los cañones. La centralización de los cañones no es recomendable para los cañones a chorro que se corren a través de la tubería de producción, ya que éstas están generalmente diseñadas para dispararse con un claro igual a cero. Los cañones con cargas a chorro giratorios pueden generalmente aliviar el problema

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del claro cuando se corren a través de las tuberías de producción. Sin embargo, se pueden tener residuos y problemas mecánicos bastantes severos. La distancia entre cañón y casing viene dado por el diámetro del canon a usarse en determinado casing. Se debe tomar en consideración que al tener el mayor diámetro de cañón se pueden ubicar dentro de éstos cargas de mayor tamaño y por tanto tener mayor penetración en los disparos o mayor densidad de disparos. Por otro lado tenemos limites en cuanto al tamaño del cañón a meter en un casing ya que luego que el cañón ha sido disparado su diámetro externo cambia y se debe tener en cuenta que si su diámetro externo aumenta demasiado, de pronto se puede quedar atorado en el fondo y sería muy difícil el pescarlo por el pequeño espacio entre el casing y el cañón. 6.9 Medición de la profundidad El método aceptado para asegurar un control preciso en la profundidad de los disparos consiste en correr un registro localizador de collares (CCL) con los cañones, y medir la profundidad de los collares que han sido localizados, respecto a las formaciones, usando registros radioactivos. Pastillas radioactivas pueden ser insertadas dentro de la sarta de cañoneo para ayudar en la localización exacta de profundidad del punzonamiento con un registro de rayos gamma. Los registros del collar pueden mostrar viejos punzonamientos hechos con cargas expuestas, estos se muestran a manera de hinchamientos o abultamientos en el casing debido a la detonación de las cargas. 6.10 Penetración contra tamaño del agujero Al diseñar cualquier carga moldeada puede obtenerse una mayor penetración sacrificando el tamaño del agujero. Debido a que una máxima penetración parece ser más importante, con fundamento en los cálculos teóricos de flujo, se han solicitado frecuentemente a la industria petrolera, y se han recibido a menudo, cargas de mayor penetración sacrificando el tamaño del agujero. Cuando se perforan tuberías de revestimiento de alta resistencia y de pared gruesa, o formaciones densas de alta resistencia, probablemente se requiera una 9

penetración máxima aún cuando el tamaño del agujero sea reducido hasta 0.4 pulg. Sin embargo, en situaciones normales, debido a la dificultad en remover el lodo, los residuos de las cargas, la arena y las partículas calcáreas de un disparo del diámetro y la formación, deberá normalmente tener un diámetro mínimo de entrada de 0.5 pulg., con un agujero liso y de tamaño uniforme de máxima penetración.

7. Tipos de Cañoneo de Pozos Tipo Chorro, Tipo Bala y Tipo Hidráulico. Los tipos Chorro son los más utilizados en la actualidad.

7.1 Cañoneo con balas El cañoneo Utilizando balas comenzó a partir de 1932, este consiste en bajar una herramienta al pozo, la cual mediante una señal que es generada desde la superficie, activa el sistema de detonación y dispara bala que atraviesan el revestidor y penetran en la formación creando un canal de comunicación entre el yacimiento y el pozo. Este tipo de técnica de cañoneo usando balas ha sido sustituido por el de detonación de cargas huecas, debido a los problemas asociados al uso de balas, como por ejemplo: el daño a la formación originado como resultado de que la bala disparada quede atrapada en la formación, reduciendo los espacios de flujo para el hidrocarburo. Actualmente es poco utilizado en la industria petrolera; su desempeño disminuye sustancialmente al incrementar la dureza de las formaciones o cuando se utiliza un revestidor de muy alta dureza, pero sigue teniendo aplicaciones en formaciones blandas o formaciones no consolidadas. 10

•

Las balas son disparadas hacia el revestidor atravesando el revestimiento hasta llegar a la formación.

•

El desempeño disminuye sustancialmente al incrementar la dureza de las formaciones, del revestidor y cemento de altas consistencias.

•

Es poco utilizado en la actualidad, pero se utiliza en formaciones blandas o resquebrajadizas

7.2 Cañoneo cargas moldeadas tipo chorro Esta técnica es extremadamente delicada en relación con una secuencia necesaria de eventos, la cual comienza por el encendido del detonador eléctrico; este a su vez da inicio a una reacción en cadena detonador-explosivo principal. El material del forro comienza a fluir por la alta presión de la explosión. El flujo del material del forro se vuelve un chorro de alta densidad parecido a una aguja de partícula fina de metal, el cual se dispersa del cono de la carga a velocidad de unos 20.000 pies por segundo. La presión de la punta del chorro se estima en 5 millones Lpc. Mientras esto ocurre, la parle exterior de la capa se colapsa y forma otra corriente de metal que se desplaza a una velocidad mucho menor (alrededor de 1500 / 3000 pies por segundo). En el caso exterior puede formar un residuo que, a su vez, puede taponar la misma perforación que hizo. •

Involucra el uso de explosivos de alta potencia y cargas moldeadas con una cubierta metálica.

•

Es la técnica de cañoneo más utilizada en la actualidad, más del 95% de las operaciones de cañoneo utiliza este método. 11

•

Es un sistema muy versátil:  Las cargas son seleccionadas para los diferentes tipos de formación.  Los cañones pueden ser bajados simultáneamente dentro del pozo, utilizando guayas eléctricas, guaya mecánica, tubería de producción o coiled tubing.

Ventajas: No deja residuo en el pozo. No causa deformación de la tubería de revestimiento. Son operablemente seguros, ya que los componentes explosivos están completamente

encerrados.

Se puede operar a grandes profundidades y a presiones relativamente altas. Pueden hacerse selectividad de zonas con ellos. Poseen buena resistencia química. Desventajas: Son más costosos que los otros tipos de cañones. Su rigidez limita la longitud de ensambles, especialmente de cañones de gran diámetro. En cañones pequeños, se limita la cantidad de explosivos que puede ser utilizada, debido al tamaño de la carga. Por lo tanto, se reduce la penetración que se puede alcanzar con este cañón.

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7.3 Cañoneo con chorros de agua a alta presión (Hidráulico) Se utilizan fluidos a altas presiones inyectados a través de una tubería con arreglos de orificios diseccionados hacia la pared del revestidor, con el propósito de abrir agujeros en la paredes del revestidor, cemento y formación, creando túneles limpios con muy poco daño; pero este es un sistema lento y muy costosos, ya que, los agujeros son creados uno a la vez. •

Utiliza altas presiones de fluido (algunas veces con arena) para abrir agujeros a través del revestidor, cemento y formación.

•

Los fluidos son bombeados a través de la tubería, con un arreglo de orificios direccionados a la pared del revestidor.

•

La tubería es manejada para realizar agujeros, canales e inclusive cortes completos circunferenciales del revestidor.

•

El chorro presurizado lanzado hacia la formación, deja túneles limpios con muy poco daño.

•

Los agujeros son creados uno a la vez

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•

Tiene la desventaja de ser un sistema lento y muy costoso

7.3.1 Cañones recuperables Consisten en un tubo de acero en el cual se fija la carga moldeada. Este tubo se sella a prueba de presión hidrostática, de modo que la carga está rodeada de aire a presión atmosférica. Cuando se detona la carga, las fuerzas explosivas expanden el tubo ligeramente, pero este se puede sacar fácilmente.

7.3.2 Cañones Semi-recuperables Constan de un fleje recuperable de acero o alambre donde van montadas las cargas. Éstas se encuentran recubiertas de cerámica o de vidrio, y los desechos después de la detonación se parecen a la arena o grava. Soportan la presión y desgaste, y las cubiertas de cerámica son resistentes a las sustancias químicas. 7.3.3 Cañones Desechables o No Recuperables Consisten en cargas cubiertas, selladas a presión, individualmente, fabricadas por lo común de un material perecedero, tal como: aluminio, cerámica, vidrio o hierro colado. Cuando la carga se detona, fragmenta la cubierta en pequeños pedazos. Estos desechos quedan en el pozo.

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8.

Los Explosivos

Las cargas para perforar la cañería dependen de los explosivos para generar la energía necesaria y tener una penetración efectiva del casing, cemento y formación. Los explosivos utilizados en el cañoneo están expuestos a las temperaturas de fondo y tienen un tiempo de vencimiento que depende de la temperatura. Por esto, el desempeño de la carga está relacionado directamente con el desempeño del explosivo. Además, se manejan con seguridad tomando las precauciones debidas 8.1 Tipos de explosivos 8.1.1 Explosivos de baja Son llamados en ocasiones “Propulsores”, se caracterizan por tener baja presión de combustión (reacción) y una velocidad de reacción alrededor de los 15000 a 45000 pies por segundo y son sensibles al calor (iniciados por flama o chispa). 8.1.2 Explosivos de alta Detonan en 15000 a 30000 pies por segundo (velocidad de reacción) y generan altas presiones, como ser las de un millón de libras por pulgada cuadrada en el frente de la detonación y son Iniciados por calor o percusión. Se usan más comúnmente en la perforación de tuberías son: Azida de plomo, Tacot, RDX, HMX, 15

HNS, HTX y PYX. Estos explosivos se dividen en dos grupos de acuerdo a su sensibilidad. 

Los

componentes

más

volátiles:

llamados

explosivos

primarios,

reaccionan rápidamente a las flamas, fricción, o golpe. Para servicios de la 

industria petrolera, los explosivos primarios son usados en detonadores. Los explosivos secundarios son menos volátiles: de hecho, muchos son insensibles a la detonación, estos pueden ser fundidos y moldeados, maquinados o comprimidos en forma granular, siendo sometidos a altas presiones guante la fabricación de las cargas. Aun cuando esta operación es relativamente segura, rigurosos procedimientos de seguridad son puestos en práctica durante su fabricación.

8.2 Tren de explosivos El tren de explosivos no es más que una secuencia de explosión consta de varios dispositivos que son utilizados para iniciar y extender la detonación de los cañones y está conformada de la siguiente manera:

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1) Detonador El detonador inicia el proceso explosivo, el explosivo del cordón detonante deberá estar en o con el explosivo del detonador y el iniciador puede estar localizado encima o debajo de los cañones. Existen dos tipos en la aplicación de la Industria petrolera: •

Detonadores eléctricos: los detonadores eléctricos son utilizados para cañones transportados con guaya eléctrica. Hay sensibles al fluido y no sensibles.

•

Detonadores de percusión: los detonadores de percusión son utilizados para cañones transportados con tubería. Los impactos con el pin de disparo causan la detonación, de 5 a 7ft-lb. Estos detonadores no son sensibles a corrientes eléctricas.

2) Cordón detonante 17

Es un cordón plástico o metálico que cubre el núcleo, el cual es un explosivo secundario que consiste en un sistema de conexiones que permite la transmisión del iniciador a las cargas huecas lo cual permite la detonación a lo largo del eje cañón. 3) Cargas Explosivas Moldeada Las cargas están comprendidas por tres componentes básicos: El liner, el contenedor y el explosivo Hay algunos puntos en lo que debemos tener en cuenta para tener una buena exposición controlada 8.3 Sensibilidad La sensibilidad es una medida de la energía mínima, presión o potencia requerida para iniciar un explosivo y nos refleja la facilidad con la que puede iniciarse: 

Sensibilidad al impacto: Es la altura mínima de la cual puede dejarse caer un peso sobre el explosivo para que detone.



Sensibilidad a la chispa: Es la cantidad de energía que debe tener una chispa para detonar un explosivo.

8.4 Estabilidad La estabilidad se refiere a la habilidad de un explosivo para perdurar por largos periodos de tiempo o para soportar altas temperaturas sin descomponerse. Los explosivos usados en los disparos deben tener una alta estabilidad para que puedan ser almacenados por un tiempo razonable y que puedan operar efectivamente después de exponerse a las temperaturas del pozo. 8.5 Almacenaje, manejo y transporte Como regla general, cañones cargados con cargas preformadas, no deben ser nunca transportados en condiciones de armado (el detonador junto con la cuerda

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detonante). Hay excepciones, que son cañones especialmente diseñados para ser transportados con la cuerda detonante instalada. Todos los cañones cargados deben tener un seguro para presiones internas, en caso de disposiciones al fuego durante su almacenaje o transporte. Sin este seguro, presiones incrementadas dentro del cañón pueden resultar en una explosión al ser expuestos al fuego. Si esta presión es desfogada, las cargas preformadas y cuerda detonante pueden arder sin explotar. Se tiene que tener cuidado al asegurar que todos los trozos explosivos se entreguen al operador.

9.

Cargas

9.1 Parámetros del diseño de las cargas. Aunque las cargas comprenden de tres componentes, un número de parámetros afectan el desarrollo de las cargas, como ser: Propiedades del material del Liner, geometría del Liner, propiedades de los explosivos, material y configuración del contenedor, tamaño de cargas y configuración de las cargas y cañón, particularmente en términos de espaciamiento. La interacción de estos parámetros principalmente influye en la penetración del jet y diámetro del orificio de entrada. 9.2 Liner Afecta a la penetración y tamaño del orificio. La longitud del Liner es casi en su totalidad la que se convertirá en Jet, este es el que genera la penetración y el tamaño del orificio. Examinando con más detalle los parámetros del Liner, se puede observar que la geometría de este afecta la velocidad del Jet y distribución de su masa. Generalmente una reducción del ángulo del Liner incrementa la velocidad del Jet y su penetración mientras se reduce el diámetro del orificio. Modernos liners de metales pulverizados y comprimidos otorgan una gran penetración de cañería con Liners de forma cónica. Además el material de Liners puede mantener una gran penetración sobre un amplio rango de cañones. 19

9.3 Explosivo principal El explosivo principal es el que provee la energía necesaria para producir el chorro. El rendimiento de la carga depende en gran proporción de la clase, forma, masa, distribución y velocidad de detonación del explosivo principal. El explosivo es usualmente suplido con una cera sobre los granos, la cual, reduce la sensibilidad del explosivo y lo hace más seguro de manejar. Las velocidades nominales para los explosivos RDX, HMX, HNS y PYX son de 26000, 30000, 23000 y 25000 pies por segundo respectivamente. Sin embargo, la velocidad de detonación depende de la densidad explosiva.

9.4 El Contenedor o carcasa Permite alojar los otros componentes de la carga. Debe soportar altas presiones y temperaturas. Son generalmente fabricadas de zinc o aceros suaves. Las carcasas de zinc se quiebran en pequeñas partículas solubles en ácidos, que también se pueden hacer circular hacia fuera. Las carcasas de acero se fragmentan en trozos grandes que se mantienen en el tubo transportador.

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10. Proceso del Cañoneo

1) Carga sin detonar 2) La carga se detona. La carcasa se expande. El liner comienza a colapsarse 3) Se forma un chorro de alta presión de partículas de metal fluidizado. La onda de presión viaja a 8000 ft/s y 7 millones de psi. 4) El chorro se desarrolla más. La presión hace que la velocidad aumente a 23000 ft/s. 5) El chorro se elonga porque la parte posterior viaja a una velocidad menor (3000 ft/s). 6) La penetración se logra mediante una presión de impacto elevada; 3-5 millones de lpc en el revestidor y cerca de 300.000 lpc en la formación.

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10.1 Zona de Daño En el proceso de cañoneo se genera un daño a la roca dentro del túnel perforado, la zona que ha sido alterada se denomina zona de daño. La zona de daño generalmente tiene un espesor de ¼”; este espesor no es uniforme a lo largo del túnel ya que se genera mayor daño en la entrada del túnel debido al gran impacto de presión. En la zona de daño la permeabilidad disminuye entre el 80% y el 90% con respecto de la permeabilidad en la zona virgen.

El daño puede comprender tres elementos: una zona triturada, la migración de las partículas finas de la formación y la presencia de detritos dentro de los túneles de disparos.

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10.2 Daño generado por el disparo El proceso de perforación de formaciones permeables y porosas con las cargas moldeadas crea una “película” que se opone al flujo en el agujero. El jet penetre la formación a alta velocidad, desplazando radialmente el material de formación, creándose una zona compactada alrededor del agujero y reduciendo la permeabilidad original. Para disminuir el efecto pelicular deberá incrementarse la penetración para librar la zona de daño. 10.3 Daño generado por el fluido de la perforación Durante el proceso de perforación del pozo se causa un daño a la formación debido al lodo de perforación. Este daño se asocia al taponamiento de los poros alrededor del pozo. Existe la tendencia de usar lodos que cumplan con el propósito inmediato de perforar segura y económicamente un pozo, pero no siempre se piensa en los efectos del fluido sobre la productividad del pozo. El enjarre puede resolver el problema de la invasión del filtrado pero si no es removido completamente antes de depositar el cemento en el espacio anular, las partículas solidad pueden ser arrastradas dentro del agujero abierto por el jet del disparo, aunque se use un fluido supuestamente limpio de terminación. 23

10.4 Daño causado por el fluido de la terminación El fluido de terminación es de primordial importancia para obtener óptimos resultados. Si existe algún material extraño en el fluido, puede ser empujado dentro de la perforación por el jet ó un pequeño taponamiento seria el resultado El jet de la carga genera gases de alta presión asociadas con la explosicion, hay indicios reales de que el fluido alrededor de la carga es separado durante el disparo y cuando la burbuja de gas se contrae al enfriarse, el frente del fluido es lanzado dentro de la perforación. Momentáneamente se crea una condición de sobre-balance con fuerzas de impacto y si el fluido no es completamente limpio, las partículas serán adheridas a las paredes del agujero y podría haber invasión de expansión limitada. El daño del pozo, la perforación de las cargas, penetración parcial y la desviación provocan un cambio en la geometría radial del flujo que afecto la productividad del pozo. El efecto combinado de estos factores se denomina. “Efecto pelicular” y genera una caída de presión que afecta la producción del yacimiento.

11. Geometría del Cañoneo Para efectuar el análisis de la geometría de la perforación o baleos en el pozo se deberá tomar en cuenta los siguientes parámetros:   

Fase Penetración Diámetro del hueco

11.1 Fase La fase de un cañón de perforación es la dirección en la cual las cargas son disparadas con relación a los otros disparos.

24

11.2 Penetración Es la profundidad o longitud de la perforación realizada por la carga que usualmente se mide siguiendo el método API y las perforaciones deben extenderse algunas pulgadas dentro de la formación, preferiblemente más allá de la zona que se daña a consecuencia de la invasión de los fluidos de perforación El caudal más alto es obtenido con la mayor longitud de disparo, los disparos deben atravesar el daño producido durante la perforación y la penetración del disparo es función de la resistencia compresiva de la roca 11.3 Diámetro del hueco Representa el diámetro del agujero que se crea en el revestidor durante el proceso de cañoneo. El caudal más alto es obtenido con la mejor geometría para la configuración del pozo, formación y fluido a producir 11.4 Densidad y Distribución radial de las perforaciones •

Es necesario establecer una combinación adecuada entre la penetración y el diámetro de entrada de la perforación.

•

Las primeras pulgadas de penetración son las que poseen un mayor efecto en la profundidad. La influencia de la densidad del cañoneo también es notable

•

El caudal más alto es obtenido con la mayor densidad de disparo.

•

El aumento de la densidad de disparos permite que el pozo produzca a presiones inferiores

•

En formaciones laminares o con alto grado de anisotropía, se recomienda alta densidad de disparos

•

En formaciones naturalmente fracturas se aconseja alta densidad de disparo, con la finalidad de interceptar mayor número de fracturas

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12. Factores que Afectan la Efectividad de Cañoneo 

Sistema de cañoneo utilizado en el proceso. La correcta selección del sistema de disparos es de importancia, ya que de esto dependerá la productividad del pozo y la disminución de intervenciones adicionales. Por tal motivo los punzonamientos de pozos de petróleo o gas, deben diseñarse de modo que se minimice las futuras reparaciones y se



alargue al máximo la vida útil del pozo. Cantidad y tipo de cargas. La configuración de la carga es de importancia fundamental, esto incluye su ubicación relativa dentro del pozo. Así la distribución del explosivo y la densidad determinan la velocidad de detonación y pueden tener una



influencia aún mayor que la cantidad total de explosivo usada. Densidad y fase de disparo. La densidad de los disparos generalmente depende del ritmo de producción requerido, la permeabilidad de la formación y la longitud del intervalo disparado. Para pozos con alta producción de aceite y gas, la densidad de los disparos debe permitir el gasto deseado con una caída de presión razonable. Generalmente son adecuados 4 disparos por pie de 0.5 pulg., siendo satisfactorio uno o dos disparos por pie para la mayoría de los pozos con producción baja. En los pozos que serán fracturados, los disparos se planean para permitir la comunicación con todas las zonas deseadas. Para operaciones en arenas consolidadas, generalmente se prefieren 4 disparos por pie de diámetro grande. Para terminaciones con empaque de grava se prefieren de 4 a 8 disparos por pie de 0.75 pulg. de diámetro o mayores. Los disparos de 4 o más cargas por pie en tuberías de revestimiento de diámetro pequeño y de baja resistencia, con cañones con cargas expuestas, pueden agrietar la tubería de revestimiento. También el cemento puede fracturarse severamente, siendo necesario efectuar cementaciones forzadas para controlar la producción indeseable de agua o gas. Los

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acoples de las tuberías de revestimiento de alta resistencia pueden dañarse al efectuar múltiples disparos sobre ellos 

Separación entre las cargas y el revestidor. La separación existente entre la pared interior del revestidor y la carga, afecta el grado de penetración de perforación. A medida que la separación aumenta, disminuye la penetración. También la penetración es proporcional



a la cantidad de carga Técnicas utilizadas en la completación del pozo En casos de baja productividad de la formación, ya sea por la propia naturaleza de la misma o porque ha sido dañada por los fluidos de



perforación o por la cementación, o incluso por el fluido de terminación Características del revestidor y la tubería. Es otro factor de importancia. Por ejemplo, al usar un revestidor N-80 en lugar de uno J-55, se reduce el diámetro de la perforación en aproximadamente 10%. También se ha notado variaciones en función del



espesor del revestidor. Estado del cemento y resistencias de la formación. La resistencia de la formación es un factor importante que influye en la penetrabilidad del cañón. Con la perforación a chorro de rocas de alta resistencia, se obtiene, aproximadamente, el doble de la penetración que se logra usando cañones de bala. En cambio, en rocas de baja resistencia



(con esfuerzo de compresión menores de 6000 Lpc), el uso de bala es Presión y temperatura del yacimiento. Existen especificaciones sobre las presiones y temperaturas de operación para todos los cañones. Las presiones en el fondo del pozo pueden limitar el uso de algunos cañones con cargas expuestas. Como regla general, las cargas de alta temperatura no deben ser empleadas en pozos con un rango de temperatura entre 300-400 °F.



Efecto de la presión diferencial

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Cuando se dispara en lodo, con una presión diferencial hacia la formación, los disparos se llenan con partículas sólidas de lodo de la formación y residuos de las cargas. Los tapones del lodo son difíciles de remover, produciendo en algunos disparos un taponamiento permanente y reduciendo la productividad del pozo. Aún cuando se dispare en fluidos limpios tales como aceite o agua que tienen altos ritmos de filtrado, las partículas procedentes de las arcillas, residuos de las cargas, o de otro tipo, pueden originar algún taponamiento de los disparos y un daño profundo en la formación. Las formaciones con permeabilidad de 250 md o mayores, permiten que las partículas de tamaño de las arcillas se desplacen hacia los poros de la formación o por las fracturas ocasionando un daño muy severo. Para formaciones de carbonato es aconsejable punzonar con HCl o ácido acético, para obtener una alta productividad, pero generalmente se cañonea con fluidos limpios, las recomendaciones son una modificación de los estudios de campo hechos por King, Anderson y Bingham.

13. Métodos de Cañoneo Existen tres técnicas básicas para el cañeo de pozos: 1. Cañones bajados a través de la tubería de producción 2. Cañones bajados a través del Revestidor. . 28

3. Cañones transportados con tubería.

13.1. Cañoneo bajados a través de la tubería de producción En este método primero se baja la tubería con empacadura de prueba. Este desplazamiento se puede realizar a través de las camisas o mangas de circulación, las cuales se cierran con equipos de guayas. Otra alternativa consiste en achicar la tubería con empacadura asentada, hasta lograr una columna de fluido que permita obtener un diferencial de presión negativa después del cañoneo Los cañones bajados a través de la tubería de producción con cable eléctrico, son utilizados ampliamente para cañonear pozos productores o inyectores, porque se puede aplicar un diferencial pequeño de presión estático a favor de la formación que puede ser usada sin soplar las herramientas hacia arriba, no es suficiente para remover y eliminar los restos de las cargas y la zona compactada creada alrededor del orificio perforado. Es igualmente preocupante la penetración de las pequeñas cargas utilizadas y la fase de disparos de este sistema. Estas cargas no pueden penetrar en la formación y, frecuentemente tampoco atraviesan la zona dañada por el lodo de perforación. Este método de cañoneo permite obtener una buena limpieza de las perforaciones. Sin embargo, ellos no son selectivos Por esta razón. Cuando se requiere probar otro intervalo es necesario controlar el pozo con el cual se exponen las perforaciones existentes a los fluidos de control. Esto puede causar cierto grado de daño. La tubería de producción con empacaduras permite el desplazamiento del fluido de completación por un fluido de menor densidad como por ejemplo el Gas Oil El procedimiento es el siguiente: 

Se baja la tubería conla empacadura de prueba.



Se establece un diferencial de presión negativa.



Se baja el cañon con equipo de guaya, generalmente se usan cañones desechables o parcialmente recuperables.

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La fig. (Cañones bajados a través de la tubería de producción) Ventajas y desventajas del cañoneo a través de la tubería de producción: Ventajas: 

Los pozos pueden ser perforados con un bajo balance, lo cual permite que los fluidos de formación las perforaciones afectadas.



Permite obtener una limpieza de las perforaciones.



Disponibilidad de cañones de hasta 32” de penetración y con densidades de disparo de 4@ 6 TPP.



Capacidad de monitorear comportamiento de producción, presiones de fondo en las operaciones de cañoneo por plataforma.

Desventaja: 

Intervalos a ser cañoneados está limitada al uso de cañones cuya longitud es menor o igual a 30’ por corrida



Al probar otro intervalo, se debe controlar el pozo con lo cual expone las zonas existentes a los fluidos de control. 30



Debido al pequeño diferencial de presión a favor de la formación solo se puede aplicar en la primer zona.

13.2. Cañoneo bajados a través del revestidor Consiste en bajar un cañón de diámetro grande (3 1/8”, 3 5/8”, 4”, 5”, entre otros) a través del revestidor utilizando una cabria o equipo de guaya, para dispararlo en una zona de producción dependiendo de la temperatura y presión de fondo; los rangos para este tipo de cañón generalmente son de 0 a 400°F y de 0 a 25000 psi. Este tipo de cañoneo se ejecuta con un diferencial de presión positivo (Ph Pf) de 400 psi aproximadamente, lo cual permite mantener el control del pozo. Los cañones de Revestidor son más eficientes que los de tubería, cuando se usan en operaciones de fracturamiento o de inyección, ya que en estas operaciones se requiere de un buen control del tamaño de las perforaciones la cual usualmente se logra usando coñones de Revestidor. El procedimiento es el siguiente: 

Se coloca el fluido en el pozo, de modo que la presión sea mayor a la presión del yacimiento.



Se precede al cañoneo.

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Ventajas: 

Cañones diseñados de acuerdo al ID del revestimiento con penetración de hasta 49’ y con densidades de disparo de 4 @ 27 TPP.



Son mas eficientes que los de tubería en operaciones de fracturamiento o inyección.



Son útiles en perforaciones donde existen zonas dañadas por fluidos de perforación, debido a su alta capacidad de penetración.



Servicio mas económico con respecto a T ( cañones transportados por tuberías de producción)



Puede disparar en zonas de alta presion.



Capacidad de cañonear intervalos hasta una longitud máxima de 60’ por corrida.

32



Tiempo de operación de 4 a 8 horas lo que implica menor tiempo de duración en las operaciones de cañoneo.

Desventajas: 

Riesgo de arremetidas de cañonear zonas nuevas por no existir tubería en el pozo.



Operaciones de cañoneo solamente puede realizarse con presencia de taladro en el pozo y con el pozo lleno/controlado.



Existencia de residuos de cañoneos en los túneles cañoneados



Problemas de incompatibilidad y por daño a la formación productora.

13.3. Cañoneo transportados con tubería (T) Se logran orificios limpios, profundos y simétricos, ya que permiten utilizar cañones de mayor diámetro, cargas de alta penetración, alta densidad de disparo sin límites de longitud en los intervalos a cañonear en un mínimo viaje, todo esto combinado con un diferencial optimo a favor de la formación. Con este método, el cañón se transporta en el extremo inferior de la tubería de producción con una empacadura, la cual debe ser asentada antes de iniciar la operación de cañoneo. La mayor seguridad del pozo, cuando se emplea este método de cañoneo, se debe que cuando se baja el cañón adaptado a la tubería también se usa el equipo de control de presiones en el cabezal del pozo. Este equipo está instalado todo el tiempo para lograr máxima seguridad. El procedimiento es el siguiente: 

Se introduce la tubería con el cañon junto con una empacadura



Se asienta en la empacadura 33



Se cañonea el pozo

Ventajas: 

Técnicas combinadas (Throug Tubing/caing gun) lo que garantiza el cañoneo del pozo en condiciones de bajo balance mediante el uso de cañones tipo “casing gun”.



Puede utilizar diferencial de presión negativo junto con cañones grandes



Tiene alta densidad de disparos.



Se obtiene perforaciones optimas



Brinda seguridad durante las operaciones por tener tubería en el pozo al igual que tener instalado el cabezal del pozo.



Capacidad de cañoneo 100% los intervalos propuestos en una sola corrida.



El diseño permite cañonear los pozos, bien sea por taladro o por plataforma.

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

Cañones diseñados de acuerdo el ID del revestimiento con penetración de hasta 48’ y con densidades de disparo de 4 @ 27 tpp



Permite el cañoneo de pozos altamente inclinados por ser transportados con tubería a la zona de interés.

Desventajas: 

Probabilidad de tener que controlar el pozo después de haber efectuado el cañoneo.



Alto costo.



Mayor tiempo de ejecución de la actividad de cañoneo en comparación con otras técnicas

Requiere de suficiente bolsillo (hueco de rata) para soltar los cañones en el momento del disparo para reducir la posibilidad de atascamiento de la tubería al momento de sacarla de pozo

14. Condiciones de Cañoneo a) Bajo balance/balance b) Sobre balance c) Sobre balance extremo

14.1. Condición bajo balance / balance Para que haya una condición de bajo balance/balance, la presión dentro del pozo es menor que la presión de formación El principal propósito al disparar bajo balance es el de minimizar el daño por los disparos a la formación, aumentar la remoción inicial de los detritos y finos desde 35

el túnel de las perforaciones, removiendo así cualquier obstrucción al flujo durante el empacamiento con grava y el proceso de producción (en pozos donde pudiera presentarse el problema de arenamiento); obstrucciones potenciales, incluyendo bloqueos (causados por la roca o residuos de pistola o ambos) en el túnel mismo del disparo y también la reducción de la permeabilidad, causada por finos, en la roca alrededor del túnel. Los disparos bajo balance han sido usados para remover la zona de daño en yacimientos con suficiente permeabilidad y presión El valor óptimo de limpieza no es exactamente conocido, sin embargo, en trabajos no publicados por compañías dedicadas a disparar indican que el mínimo flujo por disparo es aproximadamente 1/8 de barril para limpiar la zona de daño Pruebas de laboratorio realizadas con núcleos artificiales demostraron que los efectos de la zona dañada por los disparos, pueden ser mitigados por el flujo a través de los mismos. Al disparar bajo balance se establece una presión hidrostática en la pared del intervalo productor menor que la presión de formación, favoreciendo con ello el flujo de fluidos del yacimiento al pozo y, de esta forma, mejorar la eliminación de material residual de los túneles del disparo, obteniendo una perforación más limpia Disparar bajo balance involucra una serie secuencial de procesos: disparo de pistolas y detonación de cargas, formación a chorro; avance de ondas de choque en el fluido del agujero y formación de burbujas; penetración a chorro a través de la T.R. , cemento y roca del yacimiento; relajación de la presión dentro del túnel de los disparos a la presión local del pozo; flujo de transitorio de succión desde el yacimiento dentro de las perforaciones; y finalmente estabilización de la velocidad de flujo seguida por la producción de fluido en estado estacionario Una vista general de la cavidad de los disparos justo después de que ellos se han realizado se nuestra en la. Al inicio de la onda de choque se llena con una lechada (una suspensión de polvo de roca del yacimiento). Durante la producción, los 36

túneles disparados contienen fluido del yacimiento puro con remanente de partículas de roca suspendida/sedimentada. El nivel de presión diferencial óptimo para efectuar operaciones de disparos es determinado, inicialmente, por las propiedades del yacimiento y ajustado por las características mecánicas del pozo, como los valores de resistencia de la tubería de revestimiento, empacador y pistolas perforadoras.

Tipos de daño a la formación por disparos: El daño mecánico de la roca durante los disparos inicia con penetración a chorro y propagación de onda de choque dentro de ella. Esto produce que la cavidad de la perforación se encuentre rodeada por una zona compactada con daño a la estructura del espacio de poro, porosidad y permeabilidad reducidas, y resistencia. Esta región de daño ha sido llamada históricamente la zona compactada. Este daño es el resultado de la reducción del tamaño del poro debido a los granos de arena fracturados (aunque algunos autores han puesto en duda tal afirmación porque el comportamiento ideal predicho en la prueba API se considera un error Después de la relajación de la presión dentro de la cavidad llenada con detritos y el fluido del agujero, la falla de la roca alrededor de la perforación puede continuar El hecho de que la presión bajo balance puede influir en la geometría final del túnel del disparo, en particular su radio final, r0, ha sido confirmado experimentalmente para rocas llenas de gas, pero no ha sido explicado aún Otro daño por disparos, normalmente ignorado, es el causado por arena pulverizada residual no removida de los túneles. Este material, excepto en el final del túnel, tiene alta permeabilidad y porosidad y no impide la producción. Sin embargo, puede restringir la inyectividad y requerir mayor presión de inyección. La 37

remoción de esta arena pulverizada es una función del bajo balance, tipo de carga y dureza de la roca. Con el bajo balance, los agujeros de cargas grandes, roca débil y disparos orientados mejoran el daño por arena pulverizada residual En yacimientos de gas y condensado un mayor bajo balance produce mejores disparos. Pruebas a 2000 psi han generado buenos resultados. Las longitudes libres de detritos se incrementan con el grado de bajo balance. La longitud de los disparos varía poco con el bajo balance. Cuando se dispara a 2000 psi de bajo balance, se induce un cuello de aproximadamente 1 pulgada desde la entrada del disparo. A menor bajo balance no se observa reducción Entre sus características tenemos 1. El cañoneo Bajo balance crea una condición, en el cual los fluidos de la formación fluyen inmediatamente hacia el interior del pozo. 2. La magnitud de Bajo balance depende del tipo de fluido de la formación y de la permeabilidad 3. Para pozos de gas son requeridos mayores diferenciales de presión. 4. Un desbalance de unos pocos de psi (200-650) puede ser suficiente para formaciones de alta permeabilidad 5. En formaciones no consolidadas puede ocurrir flujo de arena y atascar los cañones si el desbalance es muy grande. Puede ser necesario cañonear con solamente 100 a 200 psi de desbalance.

14.2. Condición sobre balance Esta condición se da cuando la presión del pozo es mayor a la presión del yacimiento. El sobre balance, significativamente superior a la presión de rompimiento de la formación, crea fracturas cortas en la formación mejorando con ello la productividad en algunos pozos. La técnica DSE ha sido usada exitosamente en una variedad de ambientes de pozo, pero no constituye un reemplazo global de

38

los disparos bajo balance. Es un proceso complementario para aplicaciones específicas. La técnica básica involucra presurizar una gran parte de la tubería de producción con gas sobre una modesta cantidad de fluido. La columna de gas presurizada y el líquido por debajo crean una alta presión opuesta a la zona disparada. Experiencias de campo soportadas por pruebas de laboratorio, indican que la presión de sobre balance en la zona de disparos deberá estar en el rango de 1.4 a 2.0 psi por pie de profundidad del pozo. En

aplicaciones

normales

se

bombea

nitrógeno

a

altas

velocidades

instantáneamente después de los disparos. Con esta operación el pozo es normalmente estimulado, incrementando los gastos de producción y mejorando la evaluación del yacimiento. Además de la disminución de la presión asociada con el subsecuente fracturamiento hidráulico, y una evaluación rápida de las capacidades de producción del pozo. Un disparo ejerce un esfuerzo de 4 a 5 millones de Psi, lo que es suficiente para exceder todos los esfuerzos principales en la roca así como la resistencia de la misma, generando una serie de micro fracturas alrededor del túnel. Esta energía disipada en la formación, más la inyección simultánea de fluidos a presiones mayores que la de la fractura, son los causantes de generar múltiples fracturas que llegarán más allá de la zona de daño. Este proceso es considerado como una técnica de fracturamiento dinámico debido a las altas velocidades de flujo durante la generación de la fractura. El desarrollo de las fracturas en este tipo de operaciones es considerado como una situación intermedia entre roca dinamitada y fracturamiento hidráulico. En los disparos sobre balance, las fracturas se extienden por los túneles de los disparos y se alinean al esfuerzo máximo de la formación. Para incrementar considerablemente la extensión de las fracturas es fundamental una columna de gas presurizado dentro de la tubería de producción antes del disparo. Esta columna de gas presurizada y el líquido debajo de ésta, generan una 39

alta presión en el fondo del pozo. Cuando la pistola es accionada, el gas presurizado empujará al líquido dentro del túnel para que éste extienda la fractura en la formación. El gas comprimido mantiene la presión lo suficientemente alta para que la elevada propagación de fractura y el rápido flujo del fluido se mantengan dentro de ésta. El peso de la columna hidrostática (gas presurizado y líquido) constituye una fuerza adicional.

FACTORES QUE IMPACTAN LA EXTENSIÓN DE LA FRACTURA 1. Esfuerzo de la formación 2. Presión de la cabeza del pozo 3. Volumen de gas 4. Permeabilidad de la formación 5. Número de fracturas Algunas características de la condición de sobre balance 1. Se requiere que el pozo permanezca cerrado y controlado durante las operaciones de cañoneo 2. Al disparar los cañones se genera una zona compactada de menor permeabilidad y el túnel cañoneado lleno de residuos 3. Al inducir el pozo a producción, algunas perforaciones se limpiaran, otras quedaran taponadas o con baja eficiencia de flujo 4. El fluido de completacion puede ser inyectado a la formación, creando problemas de incompatibilidad y posible daño a la formación

14.3. Condición sobre balance extremo Condición con extremo sobre balance la presión del pozo excede en gran medida la resistencia de la roca 40

La técnica de disparos llamada Disparos con Sobre balance Extremo ha sido definida como la aplicación de una alta presión de sobre balance durante el proceso de disparar o muy alta presión de succión de las perforaciones existentes. La técnica de disparar con extremo sobre balance puede ser vista como una forma de obtener fracturas cortas sin la necesidad de grandes cantidades de equipo de superficie. Con pistolas multifasadas, puede también ser vista como una técnica de diversión dinámica de colocación del fluido. La Técnica de Sobre Balance Extremo ha sido definida como la aplicación de muy alta presión de sobre balance durante el proceso de disparar o muy alta presión de onda de choque de los disparos existentes. El objetivo principal es crear fracturas como un tratamiento de fracturamiento prehidráulico Las ventajas que se presentan sobre el fracturamiento hidráulico son la generación de múltiples fracturas alineadas al eje del túnel a diferencia de las dos alas en dirección del esfuerzo máximo de la formación (fig 4.1), el flujo turbulento del fluido fracturante como consecuencia de la alta velocidad de propagación propicia una erosión en la cara de la fractura, y, por lo tanto, un grabado que favorecerá la conductividad de la misma, la rápida ejecución de la operación y una notable diferencia en costo. La alta presión se aplica instantáneamente a la formación con la ignición de la pistola, y el fluido del agujero dirigido a los disparos. La expansión del gas mantiene al agujero presurizado en la zona disparada para asegurar suficiente tiempo de carga para crear fracturas cortas (en el orden de diez por pie) dentro de la formación. La alta velocidad de flujo en el fondo durante la operación no es típicamente alcanzable en operaciones de fracturamiento hidráulico convencional. El extremo sobre balance dura décimas de segundo. Algunas características son: 1. Se requiere que el pozo permanezca cerrado y controlado durante las operaciones de cañoneo

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2. Al disparar los cañones se genera un incremento de presión en la formación menor que la presión compresiva de la roca. Produciendo fractura en la formación. 3. Requiere taladro para efectuar la operación de cañoneo y posteriormente la baja de la completación del pozo.

APLICACIONES 1. - Pasar la fractura más allá del daño del agujero desde un pozo nuevo o uno en producción. 2. - Pasar la fractura el daño por disparos cuando existe insuficiente sobre balance. 3. - Proporcionar una matríz ácida diversión/colocación en lugar de las balas u otra técnica de diversión. 4. - Tratamiento de fractura prehidráulica para romper la formación 5. - Establecer comunicación con fracturas naturales.

15. Conclusiones 

El cañoneo es una técnica de perforación que permite mediante un cañon crear un hoyo en el revestidor del pozo para establecer un canal de comunicación entre la formación y el pozo permitiendo el movimiento de fluidos



La correcta selección del sistema de disparos es de importancia relevante ya que de esto dependerá la productividad del pozo y la disminución de intervenciones adicionales. Por tal motivo los cañoneos de pozos de

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petróleo o gas, deben diseñarse de modo que se minimice las futuras 

reparaciones y se alargue al máximo la vida útil del pozo. Diseñar los sistemas de cañoneo de tal manera que el valor de penetración maximice en lo que sea técnica y económicamente posible el valor de la



eficiencia de productividad Los métodos de cañoneo se pueden clasificar en tres grupos cañón a través de tubería, el de cañoneo a través del revestidor y el último y más



usado es el de cañoneo por tubería El cañoneo mas usado en la industria petrolera es el cañon tipo chorro por ser menor costoso que los demás y proporciona menos daño . Existen otros tipos de cañones como los son el hidráulico y el de tipo bala

Bibliografía http://es.idoub.com/doc/25989753/tEcnica-de-CaNoneo-casing-Gun-ViabilidadFutura#idoub http://rraae.org.ec/Record/0019_472b85d288813bec326c2683ccbfcaf9 http://www.academia.edu/8892830/CA%C3%91ONEO_DE_POZOS https://profesormario.files.wordpress.com/2010/05/dac3b1o-de-formacion-ycac3b1oneo.pdf http://www.petroleoamerica.com/2011/04/canoneo-de-pozos.html http://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish12/spr12/definin g_perforating.pdf http://www.perforators.org/pdfs/ipsslap/SLAP_24_Bajo_Balance_Dinamico_Venezuela.pdf

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