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Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



      TÉCNICAS DE




CONTROL DE ARENA
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena




Mecanismos de producción de arena:

       Movimiento de granos
         Movimiento de arena en zonas alejadas de la cara de la
        formación

       Movimiento de masas
         Movimiento de arena en pequeñas masas en zonas
        cercanas a la cara de la formación (obstrucción a nivel
        de las perforaciones

       Fluidización masiva
          Movimiento masivo de arena la cual genera erosión
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



Consecuencias de la producción de arena:

         Acumulación en los equipos de superficie
         Arenamiento del hoyo que reduce o impide la producción
       efectiva del pozo
         Erosión de los equipos de fondo y superficie
         Colapso de la formación por socavaciones
         Reducción de la permeabilidad en la vecindad del pozo

Causas de la producción de arena
         Falta de compactación y cementaciòn entre los granos de
       arena
         Factores geológicos y geográficos
         Flujo multifásico
         Altas tasas de flujo
         Efectos térmicos
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



Muestra de acumulación de arena
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



Criterios de Selección
   Identificada la necesidad del pozo, para la aplicabilidad de un Método de
   exclusión de arena, la misma debe hacerse considerando los siguientes
   criterios:

        Económico:
         Considerar el costo inicial del tratamiento y este efecto sobre la
         producción
        Antecedentes históricos
         Análisis de la vida productiva del yacimiento y del pozo
        Aplicabilidad:
         Grado de dificultad en la aplicación del tratamiento
        Duración del servicio:
         Estimación de producción libre de arena y de tasa de frecuencia
         para la repetición del tratamiento
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena




Métodos para el Control de Arena

        Control de la tasa de flujo
        Combinados (químicos y mecánicos)
        Mecánicos
        Químicos

Control de arena – Métodos Mecánicos

        Forro ranurado o rejilla sin empaque con grava.
        Empaque con grava externo (hoyo desnudo).
        Empaque con grava interno (hoyo revestido).
        Empaque con grava a través de tubería de producción.
        Rejillas Preempacadas.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena




Control de Arena (Métodos Mecánicos)
Consideraciones generales:
  Forro ranurado o rejilla sin empaque con grava

        Ofrecen una vida productiva corta

        Su taponamiento es muy factible

        En hoyo abierto, en formaciones no consolidadas se puede
       producir colapsamiento al producir el pozo

        No es recomendable el uso de forro y rejilla sin empaque, ya
       que el 10 % de la arena producida es menor que las aperturas
       de la mayorìa de las rejillas comerciales
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



Control de Arena (Métodos Mecánicos) Cont.

 Empaque con grava externo (hoyo desnudo)

       A hoyo desnudo la productividad es mayor que en hoyo
      revestido, debido a una mayor área de flujo alrededor de la rejilla

       Los pozos a hoyo desnudo producen por periodos mayores en
      comparación con hoyo revestido (especialmente en pozos con
      altas tasas y/o alta viscosidad)

       En pozos con hoyo ampliado se puede colocar una mayor capa
      de grava, incrementando el àrea de flujo en la vecindad del pozo

       Recomendado en formaciones no/semiconsolidadas
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



Control de Arena (Métodos Mecánicos) Cont.
 Empaque con grava interno (hoyo revestido)

       Existe un ahorro del tiempo de taladro

       Permite completación en varias zonas

       No requiere de un programa especial de perforación

       Posibilidad de utilizar cuatro variables de este Método
           • Empaque con grava convencional
           • STIMPAC
           • Empaque con alta tasa de agua
           • PERFPAC
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

            Empaque con grava interno          Empaque      con   grava
            (hoyo revestido).                  externo (hoyo desnudo).


  Forro
ranurado
o rejilla




 Empaque
con grava
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



Control de Arena (Métodos Mecánicos) Cont.

 Empaque con grava a través de la tubería de producción

    Permite instalar el control de arena en un pozo productor sin tener
   que sacar la completación

    Es necesario conocer las dimensiones del tubing y del casing, así
   como las restricciones mínimas dentro del pozo

    Recomendable en pozos de baja producción donde los costos
   asociados al taladro sobrepasan el limite económico
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



Control de Arena (Métodos Mecánicos) Cont.

 Rejillas Pre-empacadas

     Se utiliza grava o arena revestida de resina, como parte de la propia
    rejilla.

     Son diseñadas para su uso en aplicaciones de empaque con grava,
    como un mecanismo de mayor seguridad en el caso que falle el
    empaque.

     Las aplicaciones de la rejilla pre-empacada incluyen cualquier
    situación donde se espera encontrar dificultades en el empaque con
    grava (Zonas largas, pozos muy desviados, formaciones estratificadas
    heterogéneas y en pozos horinzontales largos).
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena




     Rejillas Pre-empacadas
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



   Control de Arena (Métodos Químicos)
Consiste   en    utilizar   quimicos    y   resinas      inyectadas    en
formaciones     poco   consolidadas      para    restituir   el   material
cementante de la matriz.

METODOS:


 CONSOLIDACION PLASTICA.
 CONSOLIDACION CON ALTA ENERGIA DE RESINA.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



          Control de Arena (Métodos Químicos) Cont.

CONSOLIDACION PLASTICA:

Se bombea la resina dentro de la formación para recubrir los granos y
endurecerlos, incrementando la fuerza cohesiva de la formación cercana al
hoyo. (forma artificialmente una arena consolidada).


CONSIDERACIONES DE USO:

 Buena cementacion primaria.
 Densidad de cañoneo de 4tpp minimo.

 Contar con sistemas limpios.
 Realizar un preflujo de etapas multiples. (limpiar y abrir las perforaciones para
disolver o estabilizar las arcillas)
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


         Control de Arena (Métodos Químicos) Cont.
  CONSOLIDACION PLASTICA.

 VENTAJAS:

Aumenta la resistencia de la formacion.

Permite que el pozo quede completamente abierto.

Es apropiada para aplicaciones a traves de tuberias (tubing).
DESVENTAJAS:

Disminuye la permeabilidad de la formacion.
Dificultad para colocar los quimicos y la resina en la formacion.

No es eficientes en formaciones con cavernas.

Tienden a ser muy costosos.
No funcionan a largo plazo en grandes intervalos.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


    Control de Arena (Métodos Químicos) Cont.

  CONSOLIDACION CON ALTA ENERGIA DE RESINA

Detiene la producción de arena al inyectar grava recubierta con resinas
precurada en una formación, hasta formar una rejilla dejando la grava
recubierta con resina en las perforaciones y en el hoyo.

FRACTURACION DE GAS PROPULSOR.


CAÑONEO CON SOBREBALANCE.



FLUJO CON SOBREBALANCE.




                                                                      SIGUIENTE
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


Control de Arena (Métodos Químicos) Cont.

         FRACTURAMIENTO CON GAS PROPULSOR
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

Control de Arena (Métodos Químicos) Cont.
            CAÑONEO CON SOBREBALANCE
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

Control de Arena (Métodos Químicos) Cont.



               FLUJO CON SOBREBALANCE
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


   CONSOLIDACION CON ALTA ENERGIA DE RESINA

VENTAJAS
 No requiere implemento de filtrado como rejilla.
 La resina puede alcanzar una gran resistencia a los esfuerzos compresivos
con alta permeabilidad.
Puede emplearse en formaciones con cavernas o microfracturas.



DESVENTAJAS
No es recomendable para intervalos mayores de 20’.
Son sensibles a futuros tratamientos de acidificación.
 Requiere taladro.
 No es recomendable en pozos de inyección de vapor y con elevadas
temperaturas de formación.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


Consideraciones adicionales:

        Selección del tamaño de la grava:
           Se requiere:
                Muestreo de la arena de la formación
                Análisis del tamizado
                Dimensionamiento y selección de la arena del empaque
               con grava mediante los métodos: Coberly, Saucier, Schwartz,
               etc.


        Selección del tamaño de las ranuras (En base al tamaño
      de la grava seleccionada)
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

 Selección del tamaño de la grava
      Análisis Granulométrico
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


Selección del tamaño de la grava (Métodos)
            Método de Coberly y Wagner:
          Dgrava = 13 * Darena (10%).
            Método de Saucier ( Rango de Grava):
          Dgrava = 5* Darena (50%), y
          Dgrava = 6* Darena (50%).
            Método de Schwartz:
          Dgrava = 6* Darena (50%).
          NOTA: Este método considera la velocidad de fujo y
          uniformidad de la formación.
          V= Tasa de producción (pie3/seg)
             Area abierta de ranuras (pies2)
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


La base de la Selección del tamaño de la grava es el ANÁLISIS
GRANULOMÉTRICO. Es una rutina de laboratorio que suele realizarse con una
muestra de arena de formación (Tamaño mínimo: 15 cm3). Consiste en colocar la
muestra de formación sobre una serie de tamices, cuyos tamaños son
progresivamente más pequeños. Puede realizarse:

 En seco (Técnica más común).

 En húmedo.


Procedimiento

1.- Lavar y secar la muestra.
2.- Hacer pasar la muestra a través de los tamices ordenados de mayor a menor
tamaño de abertura, los cuales emplean vibración mecánica para ayudar a la
muestra a moverse a través de ellos.
3.- Pesar la cantidad de arena retenida en cada tamiz y determinar el % Peso
acumulado de cada tamiz.
4.- Graficar en papel Semilog % Peso acumulado vs. diámetro del tamiz.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE GRAVA

Se han publicado diversas técnicas que permiten seleccionar el tamaño de la grava
para controlar la producción de la arena de formación. Todas se basan en la RAZÓN
GRAVA-ARENA.


     Impedir el movimiento de arena                 Razones grava-arena
     hacia la luz del pozo
                                                           muy altos



               Para obtener máxima producción
                                                    Razones grava-arena
                                                           más bajos
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



           CALIDAD DEL EMPAQUE. ESPECIFICACIONES API

En líneas generales existen cuatro parámetros:
Análisis granulométrico. En una grava de buena calidad no debe
haber más del 2 % de granos más gruesos.
Análisis mineralógico. Una grava de buena calidad debe tener un
contenido de cuarzo del 98 %, es decir, no debe generar más del 2 % de
finos, cuando se somete a fuerzas compresivas.
Redondez y esfericidad. Una grava de buena calidad debe tener un
mínimo de 0.6 de Krumbein. Una grava con un rango menor a éste valor
puede ser fácilmente erosionada, creando granos finos.
Solubilidad en ácido. Una grava de buena calidad no debe disolver más
del 2 % de ella en una solución al 12 % de ácido clorhídrico y al 3 % de
fluorhídrico, después de una hora de exposición a temperatura ambiente.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena




Carta de Krumbein
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

  Distribución Granulométrica, Percentil
 La distribución granulométrica representa como se distribuyen los
               diferentes tamaños de grano de la arena.
                                                           120,00




                                                           100,00




                                                                    % EN PESO ACUMULADO
                                                           80,00




                                                           60,00




                                                           40,00




                                                           20,00




                                                            0,00
           1              0,1              0,01         0,001

                                PULGADAS

El percentil es el tamaño de partícula que se corresponde con un
                determinado porcentaje acumulado.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


   Criterios de Selección de Tamaños de Grava
3. Criterio de Ordenamiento
     Este criterio considera la fracción fina de arena de formación y
     según    esta   propone    diferentes   alternativas   para   la
     completación del pozo.


                     COEFICIENTE DE ORDEN


                                D10
                          CO
                                D95
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

 Criterios de Selección de Tamaños de Grava
Método de Saucier
      Toma el D50 como referencia para dimensionar la grava




                                                    Se escoge el D50 por
                                                    considerar que es un
                                                    valor representativo y
                                                       fácil de obtener.

                                                        D50G = 6 D50F




     El D50 de la grava debe ser 6 veces el d50 de la formación.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena




    Método de Saucier
     GRAVA              ARENA
                                         Dirección
                                         del Flujo



      Núcleo Experimental
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


Luego de sus experimentos:
    RANGO DE GRAVA


 D0 = 5 d50     d50

D100 = 6 d50                         50


               Tabla de Gravas
D0-D100         comerciales
                 disponibles                            d50
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena




    D50                  Control de arena efectivo, pero crea restricciones a la
            4            entrada de fluidos debido a que se necesitan ranuras
    d 50                 muy pequeñas para retener la grava

     D50
4               6         Buen control de arena (sin restricciones)
     d 50

     D50
6         13             Proveen control de arena, pero existirá baja
                         permeabilidad, el empaque es invadido por la arena.
     d 50
    D50
         13              No se tiene ningún control de arena
    d 50
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

Criterios de Selección de Tamaños de Grava
Método de SCHWARTZ
  Toma en cuenta la uniformidad en los tamaños de grano de la arena
  de formación, así como la velocidad de entrada del fluido a la
  grava.

          COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD DE SCHWARTZ:

                              D40
                        CU
                              D90


   LA VELOCIDAD DE ENTRADA AL                Tasa de Produccion
 EMPAQUE SE DETERMINA MEDIANTE:
                                        V
                                            50% del Area de flujo
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

Criterios de Selección de Tamaños de Grava
Diseño del tamaño de la grava y ranuras del forro. Método de Schwartz
1. Análisis Granulométrico de la arena y de la formación: Se pesa la
   cantidad de arena retenida y se determina su porcentaje respectivo del
   peso total (acumulado)
2. Se hace una tabla reportando: Tipo de malla, peso del material retenido,
   porcentaje del peso retenido normal y acumulado, y la abertura de la
   malla.
3. Graficar el diámetro de la malla (en pulgx10-2 en escala logarítmica, eje
   x) vs el porcentaje retenido acumulado (en escala milimetrada, eje y)
4. De dicho gráfico, se obtiene d10, d40, d70 y d90
5. Determinar el coeficiente de uniformidad C

                                      d 40
                                C
                                      d 90
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena




                          d10 d40   d90
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


Depende del valor de C vamos a tener tamaños críticos de la arena:
a. Si C<3 y V<0.05 pie/seg, el tamaño crítico es igual al d10, el cual indica
   que la arena es uniforme.
b. Si C>5 o V>0.05 pie/seg, el tamaño crítico es igual al d40, el cual indica
   que la arena es no uniforme.
c. Si C>10 y V>0.1 pie/seg, el tamaño crítico es igual al d70, el cual indica
   que la arena es completamente no uniforme.

Si se desconoce el tamaño de la ranura del forro, se supone un tamaño de 2
    pulgadas y se asume el ancho (iterar). Si el valor calculado es menor al
    20% de error, entonces se obtiene el ancho.

6. Tamaño crítico de la grava: Para dimensionar la grava, se multiplica por 6 el
    tamaño crítico de la arena.


                         Dcg 6 * dca
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

7. Coeficiente de uniformidad de la grava: Se asume Cg=1,5. Al asumir un
valor de D40 se obtiene D90.

                                     D40
                         D90
                                     1,5
  8.Se traza una recta que pase por D40 y D90, y se traza una recta
  paralela a ésta desde el valor de Dcg. Así se obtiene el rango de tamaño
  de la grava
  9. Con el rango de tamaño de la grava, entrar en la tabla con Dmax (0%) y
  Dmin (100%) según la escala U.S. o Tyler. Se determinan los extremos.
  10. Se determina el ancho de la ranura del forro por medio de:

              2
                * D100                         s      D100
              3
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

Método de Coberly & Wagner


         Dg      13 d10
Tamaño de la grava, no más de 13
veces el 10 percentil de la arena de
formación.


             d10
                                           10

                                                             d10
                Tabla de Gravas
Dg           comerciales disponibles
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

     Método de Gumperts


       D     11 d10
Tamaño de la grava, no más
de 11 veces el 10 percentil
de la arena de formación.



     d10                                10

                                                          d10

Dg         Tabla de Gravas
     comerciales disponibles
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

        Método de Hill

          Dg 8 d10
Tamaño de la grava, no más de 8
veces el 10 percentil de la arena de
formación.


        d10
                                            10


                                                              d10

Dg              Tabla de Gravas
             comerciales disponibles
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena
Selección del Diámetro del Forro o Rejilla
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


Selección del Ancho y Densidad de las Ranuras
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

Selección de la Densidad de las Ranuras
                         Donde:
Número de Ranuras/pie:   N= Numero de ranuras requeridas /pie. ( Si N<32, redondee al mílutiplo más cercano
                         de cuatro; si N>32, redondee al múiltiplo más cercano de 8).
                          = Constante (3,1416).
       N = 12* *D*C      D= Diámetro exterior del forro (pulg).
           100*W*L       C= Área abierta requerida (3% y 6%).
                         W= Ancho de ranura (pulg).
                         L= Longitud de la ranura (pulg).
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


Selección de la Longitud de la Ranura
La longitud de las ranuras individuales se calibra en el diámetro interior del
tubo. La práctica usual aconseja tener ranuras de 1 ½ pulg. de longitud para
anchos de 0.030” y menos, ranuras de 2” de largo para anchos entre 0.030” hasta
0.060” y ranuras de 2 ½” para anchos de 0.060” y más. La tolerancia para anchos
de las ranuras suele ser de +- 0.003” para anchos de 0.040” y más, y +- 0.002”
para anchos menores que 0.040”.

                           Tipos de Ranuras
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

Ejemplo típico de Rehabilitación (Side Track)
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena
       Recomendaciones de acuerdo a las relaciones de ordenamiento y la
                             cantidad de finos

    Condiciones                                      Recomendación

D10/D95<10          Los valores bajos del factor de ordenamiento y de finos, indican que es candidato a
D40/D90<3           completación con rejilla. Necesita permeabilidad de formación de por lo menos 1
SUB 325 MESH<2%     Darcy para completación con tubería revestida y perforada, y posible uso de rejilla
                    preempacada.
D10/D95<10          Intervalos medios a bajos, con finos justamente por encima del límite. Pueden ser
D40/D90<5           completados con rejilla de nueva tecnología, como por ejemplo rejillas tejidas.
SUB 325 MESH<5%     Necesita por lo menos 1 Darcy de permeabilidad para completación con hoyo
                    revestido y perforado.
D10/D95<20          Los rangos medios pueden ser candidatos a gravas grandes (7x ó 8x 50%), colocadas
D40/D90<5           con altas tasas de agua, particularmente si el tamaño de arena en la formación es
SUB 325 MESH>5%     consistente

D10/D95<20          Los valores medios de factores de ordenamiento con presencia de finos; se tratan
D40/D90<5           con una combinación de gravas de tamaño considerable y rejillas que permitan el
SUB 325 MESH>10%    paso de finos.

D10/D95>20          Los valores más altos de las relaciones de valores D, particularmente combinados
D40/D90>5           con grandes cantidades de finos son signos críticos, mostrando necesidad de
SUB 325 MESH>10%    “agrandar” el hoyo (mover la interfase formación-grava lejos del hoyo), a través de
                    fracturamiento, tecnología multilateral u horizontal, o grandes volúmenes de
                    preempaque para minimizar daños a la permeabilidad en la interfase arena-grava
                    debidas al flujo.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena

Determine el tamaño de la grava y las ranuras del forro requerido para un
pozo con las siguientes características:
                                                           Análisis Granulométrico
                                                    A.S.T.M. Tamiz Nº   Peso retenido, gr
Tasa de flujo: 1200 Bls/dia                                4                 0,99

Intervalo de producción: 200 pies                         10                 2,49
                                                           16                  2,6
Tamaño del forro: 5 ½ pulgadas                            20                  2,7
                                                           30                 4,57
Dimensión de las ranuras: 0,040¨x2¨x48 r/p                40                19,05
                                                           50                19,63
                                                           60                34,15
                                                           80                 9,02
                                                           100                4,39
                                                           120                0,15
                                                           140                0,11
                                                           170                 0
                                                           200                 0
                                                           230                 0
                                                           325                 0
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena
                   Curva de Análisis Granulométrico

     100


     90


     80


     70




                                                             Porcentaje retenido acumulado, %
     60


     50                                                                                         Serie1


     40


     30


     20


     10


     0
10             1                              0,1     0,01
                    Tam año del tam iz, m m
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


         OBJETIVO DE LAS ARENAS
              DE EMPAQUE
La arena del empaque con grava debe garantizar la
    Productividad y la mayor vida util del pozo.




Grava de elevada calidad.

Especificaciones garanticen la alta
permeabilidad.

Norma API-RP-58.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



        CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS
                   (API RP 58)
       Esfericidad y Redondez                    Resistencia Mecánica




                           CALIDAD DE GRAVA



   Solubilidad al Ácido                                    Granulometría

                                Turbidez
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


    PRUEBAS BASADAS EN LA
       NORMA API RP 58
       Esfericidad y Redondez           Resistencia Mecánica




                   Norma API RP 58





         A&M
    Solubilidad al ácido
                                                Granulometría
                              Turbidez
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


       CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS
                  (API RP 58)

 Esfericidad       Resistencia
 Redondez          Mecánica                              96% del tamaño en el rango




                                                         <2% del tamaño mayor
              Norma API
              RP 58


                                                         <2% del tamaño menor
Solubilidad
ácido                      Granulometría
               Turbidez
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



    CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS
               (API RP 58)

                                                  La esfericidad de los granos es una
 Esfericidad        Resistencia                    medida de la forma de los granos que
 Redondez           Mecánica                       mas se asemejen a una esfera.


                                                  Idealmente la grava utilizada para el
                                                   empaque debe tener una esfericidad
               Norma API                           mayor o igual a 0,75.
               RP 58

Solubilidad                                       Una grava de menor esfericidad puede
                           Granulometría           romperse al bombearse y crearan
ácido           Turbidez                           empaques ineficientes.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


    CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS
               (API RP 58)
                                                La redondez de la grava es la medida
                                                 de la uniformidad y la curvatura de la
                                                 superficie de la grava . Un grano con
 Esfericidad        Resistencia                  superficies curvas uniformes tiene un
 Redondez           Mecánica                     grado alto de redondez.


                                                Una grava con redondez de 0.6 o
                                                 mayor es la ideal para los
               Norma API
                                                 empaques.
               RP 58

Solubilidad                                     Mientras mas angular sea la grava hay
                           Granulometría         mayor cantidad de bordes y puntas que
ácido           Turbidez                         se pueden romper , creando finos por
                                                 lo cual resulta en un empaque
                                                 ineficiente.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



    CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS
               (API RP 58)
                                                La solubilidad de la grava en ácidos
                                                 deberá ser determinada antes de su uso
                                                 para conocer el efecto que tendría un
 Esfericidad        Resistencia                  tratamiento acido.
 Redondez           Mecánica


                                                Si existe mas del 1% de solubilidad
                                                 de la grava de empaque en acido
               Norma API
                                                 HCL-HF al 12% - 3% debera ser
               RP 58
                                                 rechazada.

Solubilidad
                           Granulometría     
ácido           Turbidez                         Causara perdida de material , menor
                                                 volumen del empaque lo que creara
                                                 problemas en el pozo.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



     CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS
                (API RP 58)


 Esfericidad        Resistencia                 Indica el grado de pureza de la grava
 Redondez           Mecánica                     entre mas cantidad de limos y arcillas
                                                 tiene la muestra, mayor es la turbidez.


               Norma API
               RP 58                            Se mide en NTU y la grava deberá tener
                                                 menos o igual a 250 NTU. La cantidad de
Solubilidad                                      impurezas puede influir en la solubilidad
                           Granulometría         de la grava en agua o en vapor.
ácido           Turbidez
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


       CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS
                  (API RP 58)

                                                   Esta especificación indica la
 Esfericidad        Resistencia                     cantidad de finos que genera
 Redondez           Mecánica                        una determinada grava cuando
                                                    se somete a un esfuerzo de
                                                    confinamiento.

               Norma API
               RP 58
                                                   De acuerdo a la calidad de la grava
Solubilidad                                         existen rangos de finos aceptados
                           Granulometría            en función del esfuerzo aplicado.
ácido           Turbidez
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



GRAVAS PARA CONTROL DE ARENA DE
          FORMACION




   ARENA NATURAL
        20/40
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena



CARACTERÍSTICAS DE LAS GRAVAS SINTÉTICAS
 Material apuntalante cerámico.
 Densidad de volumen y la gravedad específica similar a arena.
 Proporciona alta conductividad de fractura.
 Presenta alta permeabilidad en los diferentes tamaños.
 Excede las especificaciones de normas API para esfuerzos de
compresión.


              RECOMENDACIONES DE USO

 Empaques de pozos profundos.
 Fracturamiento de pozos.
 Pozos sometidos a inyección de vapor.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


          PROPIEDADES TÍPICAS DE LA GRAVA
                    Redondez                          0.9
                   Esfericidad                        0.9
                             3
               Densidad lb/ft (g/cc)               97 (1.57)
               Gravedad Especifica                   2.71
            Volumen absoluto gal/lb                 0.044
        Solubilidad en ácido 12/3 HCl/HF
                                                      1.7
               (% perdida de peso)

   PRUEBA DE COMPRESIÓN                    12/18   16/20       20/40
                             @ 7500 psi     17.9    14.0        5.2
% peso de finos generados
                             @ 10000 psi    N/R     19.3        8.3

        COMPOSICIÓN QUÍMICA(% EN PESO)
                     Al2O3                   51
                     SiO2                    45
                     TiO2                     2
                     Fe2O3                    1
                     Otros                    1
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


   PROPIEDADES TÍPICAS DE LA GRAVA
            Redondez                              0.9
           Esfericidad                            0.9
         Densidad    g / cc                      1.92
       Gravedad Especifica                       3.22
Solubilidad en ácido 12/3 HCl/HF
                                                 3.7
       (% perdida de peso)


PRUEBA DE COMPRESIÓN                         16/30      20/40
                            @ 8000 psi        12.0       4.2
% peso de finos generados
                            @ 10000 psi        --        7.9

  COMPOSICIÓN QUÍMICA(% EN PESO)
               Al2 O3                 74.3
               SiO2                   12.1
               TiO2                   1.32
               Fe2 O3                 10.8
               Otros                  1.48
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


      CRITERIOS PARA USO DE GRAVAS SINTÉTICAS
 Las gravas sintéticas presentan gran resistencia a los cambios de ph
 durante los procesos de inyección de vapor.

 Por lo cual presentan menor degradación durante estos procesos.
             TEMPERATURA TIEMPO DE INYECCIÓN          PH      PÉRDIDA PESO
                  °F             HR               INYECCIÓN        %
SPE 11793
BAUXITA SINTÉTICA560 A 600          72                7            0,7
    20/40                                             9            1,3
                                                      11           3,5

ALTA ALÚMINA    560 A 600           72                7            2,3
    20/40                                             9            2,4
                                                      11           3,7

ARENA OTAWA     540 A 580           192               7           31,9
                500 A 540           72                9           38,5
                500 A 540           72                11          46,1

ARENA NACIONAL530 A 570             72                11           56
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


   CRITERIOS PARA USO DE GRAVAS SINTÉTICAS
PRESIONES DE CIERRE
   La gravas utilizadas se encuentran sometidas a esfuerzos de
   compresión durante los procesos de fractura o/y empaques.

   Dependiendo de la presión y del tipo de trabajo a realizar debe
   escogerse el tipo de grava:


       Empaques con grava con presiones hasta 2000 lppc. Usar grava
       nacional.

       Empaques con grava con presiones hasta 4000 lppc. Usar grava
       importada.

       Pozos para fracturamiento con presiones de cierre mayores a
       los 4000 psi. Usar gravas sintéticas.
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


                                    ESFUERZOS DE CONFINAMIENTO
                               ARENAS IMPORTADAS                                                                                           GRAVA OTTAWA 20/40

                                                                                                                      50,00




                                                                                               % DE FINOS GENERADOS
                                                                                11,6
FINOS GENERADOS




                  12,0
                                                                                                                      40,00
                  10,0                                                                                                                                            32,90         40,40

                   8,0                                                                                                30,00
                                                                                                                                                       21,80         25,90
    (%)




                   6,0                 4,0         4,0                                                                20,00

                   4,0       1,6
                                                                                                                      10,00
                   2,0                                                                                                                   4,00             4,90
                   0,0                                                                                                 0,00
                         WONEWOC JORDAN      OTTAWA                           TEXAS                                           0   2000          4000       6000       8000   10000      12000

                                   PRUEBAS A 4000 LPPC                                 ARENAS SINTÉTICAS                                        PRESIÓN DE CIERRE


                                                                        8,0
                                                  FINOS GENERADOS (%)




                                                                                                                         7,9
                                                                        7,0
                                                                        6,0
                                                                        5,0
                                                                        4,0
                                                                        3,0
                                                                        2,0             2,5
                                                                        1,0
                                                                        0,0
                                                                                  7500                                10000
Tema # 4. Exclusión y Control de Arena


              CONDUCTIVIDAD DE LA FRACTURA.


20000 MD-FT




12000 MD-FT




6000 MD-FT




                   PRESIÓN DE CIERRE (PSI)
100
          Tema # 4. Exclusión y Control de Arena
    90



    80



    70



    60



    50                                                     Serie1



    40



    30



    20



    10



    0
1          0,1                     0,01            0,001

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Exclusión y control de arena

  • 1. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena TÉCNICAS DE CONTROL DE ARENA
  • 2. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Mecanismos de producción de arena: Movimiento de granos Movimiento de arena en zonas alejadas de la cara de la formación Movimiento de masas Movimiento de arena en pequeñas masas en zonas cercanas a la cara de la formación (obstrucción a nivel de las perforaciones Fluidización masiva Movimiento masivo de arena la cual genera erosión
  • 3. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Consecuencias de la producción de arena: Acumulación en los equipos de superficie Arenamiento del hoyo que reduce o impide la producción efectiva del pozo Erosión de los equipos de fondo y superficie Colapso de la formación por socavaciones Reducción de la permeabilidad en la vecindad del pozo Causas de la producción de arena Falta de compactación y cementaciòn entre los granos de arena Factores geológicos y geográficos Flujo multifásico Altas tasas de flujo Efectos térmicos
  • 4. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Muestra de acumulación de arena
  • 5. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Criterios de Selección Identificada la necesidad del pozo, para la aplicabilidad de un Método de exclusión de arena, la misma debe hacerse considerando los siguientes criterios: Económico: Considerar el costo inicial del tratamiento y este efecto sobre la producción Antecedentes históricos Análisis de la vida productiva del yacimiento y del pozo Aplicabilidad: Grado de dificultad en la aplicación del tratamiento Duración del servicio: Estimación de producción libre de arena y de tasa de frecuencia para la repetición del tratamiento
  • 6. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Métodos para el Control de Arena Control de la tasa de flujo Combinados (químicos y mecánicos) Mecánicos Químicos Control de arena – Métodos Mecánicos Forro ranurado o rejilla sin empaque con grava. Empaque con grava externo (hoyo desnudo). Empaque con grava interno (hoyo revestido). Empaque con grava a través de tubería de producción. Rejillas Preempacadas.
  • 7. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Control de Arena (Métodos Mecánicos) Consideraciones generales: Forro ranurado o rejilla sin empaque con grava  Ofrecen una vida productiva corta  Su taponamiento es muy factible  En hoyo abierto, en formaciones no consolidadas se puede producir colapsamiento al producir el pozo  No es recomendable el uso de forro y rejilla sin empaque, ya que el 10 % de la arena producida es menor que las aperturas de la mayorìa de las rejillas comerciales
  • 8. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Control de Arena (Métodos Mecánicos) Cont. Empaque con grava externo (hoyo desnudo)  A hoyo desnudo la productividad es mayor que en hoyo revestido, debido a una mayor área de flujo alrededor de la rejilla  Los pozos a hoyo desnudo producen por periodos mayores en comparación con hoyo revestido (especialmente en pozos con altas tasas y/o alta viscosidad)  En pozos con hoyo ampliado se puede colocar una mayor capa de grava, incrementando el àrea de flujo en la vecindad del pozo  Recomendado en formaciones no/semiconsolidadas
  • 9. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Control de Arena (Métodos Mecánicos) Cont. Empaque con grava interno (hoyo revestido)  Existe un ahorro del tiempo de taladro  Permite completación en varias zonas  No requiere de un programa especial de perforación  Posibilidad de utilizar cuatro variables de este Método • Empaque con grava convencional • STIMPAC • Empaque con alta tasa de agua • PERFPAC
  • 10. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Empaque con grava interno Empaque con grava (hoyo revestido). externo (hoyo desnudo). Forro ranurado o rejilla Empaque con grava
  • 11. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Control de Arena (Métodos Mecánicos) Cont. Empaque con grava a través de la tubería de producción  Permite instalar el control de arena en un pozo productor sin tener que sacar la completación  Es necesario conocer las dimensiones del tubing y del casing, así como las restricciones mínimas dentro del pozo  Recomendable en pozos de baja producción donde los costos asociados al taladro sobrepasan el limite económico
  • 12. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Control de Arena (Métodos Mecánicos) Cont. Rejillas Pre-empacadas  Se utiliza grava o arena revestida de resina, como parte de la propia rejilla.  Son diseñadas para su uso en aplicaciones de empaque con grava, como un mecanismo de mayor seguridad en el caso que falle el empaque.  Las aplicaciones de la rejilla pre-empacada incluyen cualquier situación donde se espera encontrar dificultades en el empaque con grava (Zonas largas, pozos muy desviados, formaciones estratificadas heterogéneas y en pozos horinzontales largos).
  • 13. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Rejillas Pre-empacadas
  • 14. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Control de Arena (Métodos Químicos) Consiste en utilizar quimicos y resinas inyectadas en formaciones poco consolidadas para restituir el material cementante de la matriz. METODOS:  CONSOLIDACION PLASTICA.  CONSOLIDACION CON ALTA ENERGIA DE RESINA.
  • 15. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Control de Arena (Métodos Químicos) Cont. CONSOLIDACION PLASTICA: Se bombea la resina dentro de la formación para recubrir los granos y endurecerlos, incrementando la fuerza cohesiva de la formación cercana al hoyo. (forma artificialmente una arena consolidada). CONSIDERACIONES DE USO:  Buena cementacion primaria.  Densidad de cañoneo de 4tpp minimo.  Contar con sistemas limpios.  Realizar un preflujo de etapas multiples. (limpiar y abrir las perforaciones para disolver o estabilizar las arcillas)
  • 16. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Control de Arena (Métodos Químicos) Cont. CONSOLIDACION PLASTICA. VENTAJAS: Aumenta la resistencia de la formacion. Permite que el pozo quede completamente abierto. Es apropiada para aplicaciones a traves de tuberias (tubing). DESVENTAJAS: Disminuye la permeabilidad de la formacion. Dificultad para colocar los quimicos y la resina en la formacion. No es eficientes en formaciones con cavernas. Tienden a ser muy costosos. No funcionan a largo plazo en grandes intervalos.
  • 17. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Control de Arena (Métodos Químicos) Cont. CONSOLIDACION CON ALTA ENERGIA DE RESINA Detiene la producción de arena al inyectar grava recubierta con resinas precurada en una formación, hasta formar una rejilla dejando la grava recubierta con resina en las perforaciones y en el hoyo. FRACTURACION DE GAS PROPULSOR. CAÑONEO CON SOBREBALANCE. FLUJO CON SOBREBALANCE. SIGUIENTE
  • 18. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Control de Arena (Métodos Químicos) Cont. FRACTURAMIENTO CON GAS PROPULSOR
  • 19. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Control de Arena (Métodos Químicos) Cont. CAÑONEO CON SOBREBALANCE
  • 20. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Control de Arena (Métodos Químicos) Cont. FLUJO CON SOBREBALANCE
  • 21. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CONSOLIDACION CON ALTA ENERGIA DE RESINA VENTAJAS  No requiere implemento de filtrado como rejilla.  La resina puede alcanzar una gran resistencia a los esfuerzos compresivos con alta permeabilidad. Puede emplearse en formaciones con cavernas o microfracturas. DESVENTAJAS No es recomendable para intervalos mayores de 20’. Son sensibles a futuros tratamientos de acidificación.  Requiere taladro.  No es recomendable en pozos de inyección de vapor y con elevadas temperaturas de formación.
  • 22. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Consideraciones adicionales: Selección del tamaño de la grava: Se requiere:  Muestreo de la arena de la formación  Análisis del tamizado  Dimensionamiento y selección de la arena del empaque con grava mediante los métodos: Coberly, Saucier, Schwartz, etc. Selección del tamaño de las ranuras (En base al tamaño de la grava seleccionada)
  • 23. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Selección del tamaño de la grava Análisis Granulométrico
  • 24. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena
  • 25. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena
  • 26. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Selección del tamaño de la grava (Métodos) Método de Coberly y Wagner: Dgrava = 13 * Darena (10%). Método de Saucier ( Rango de Grava): Dgrava = 5* Darena (50%), y Dgrava = 6* Darena (50%). Método de Schwartz: Dgrava = 6* Darena (50%). NOTA: Este método considera la velocidad de fujo y uniformidad de la formación. V= Tasa de producción (pie3/seg) Area abierta de ranuras (pies2)
  • 27. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena La base de la Selección del tamaño de la grava es el ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO. Es una rutina de laboratorio que suele realizarse con una muestra de arena de formación (Tamaño mínimo: 15 cm3). Consiste en colocar la muestra de formación sobre una serie de tamices, cuyos tamaños son progresivamente más pequeños. Puede realizarse:  En seco (Técnica más común).  En húmedo. Procedimiento 1.- Lavar y secar la muestra. 2.- Hacer pasar la muestra a través de los tamices ordenados de mayor a menor tamaño de abertura, los cuales emplean vibración mecánica para ayudar a la muestra a moverse a través de ellos. 3.- Pesar la cantidad de arena retenida en cada tamiz y determinar el % Peso acumulado de cada tamiz. 4.- Graficar en papel Semilog % Peso acumulado vs. diámetro del tamiz.
  • 28. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE GRAVA Se han publicado diversas técnicas que permiten seleccionar el tamaño de la grava para controlar la producción de la arena de formación. Todas se basan en la RAZÓN GRAVA-ARENA. Impedir el movimiento de arena Razones grava-arena hacia la luz del pozo muy altos Para obtener máxima producción Razones grava-arena más bajos
  • 29. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena
  • 30. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CALIDAD DEL EMPAQUE. ESPECIFICACIONES API En líneas generales existen cuatro parámetros: Análisis granulométrico. En una grava de buena calidad no debe haber más del 2 % de granos más gruesos. Análisis mineralógico. Una grava de buena calidad debe tener un contenido de cuarzo del 98 %, es decir, no debe generar más del 2 % de finos, cuando se somete a fuerzas compresivas. Redondez y esfericidad. Una grava de buena calidad debe tener un mínimo de 0.6 de Krumbein. Una grava con un rango menor a éste valor puede ser fácilmente erosionada, creando granos finos. Solubilidad en ácido. Una grava de buena calidad no debe disolver más del 2 % de ella en una solución al 12 % de ácido clorhídrico y al 3 % de fluorhídrico, después de una hora de exposición a temperatura ambiente.
  • 31. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Carta de Krumbein
  • 32. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Distribución Granulométrica, Percentil La distribución granulométrica representa como se distribuyen los diferentes tamaños de grano de la arena. 120,00 100,00 % EN PESO ACUMULADO 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 1 0,1 0,01 0,001 PULGADAS El percentil es el tamaño de partícula que se corresponde con un determinado porcentaje acumulado.
  • 33. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Criterios de Selección de Tamaños de Grava 3. Criterio de Ordenamiento Este criterio considera la fracción fina de arena de formación y según esta propone diferentes alternativas para la completación del pozo. COEFICIENTE DE ORDEN D10 CO D95
  • 34. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Criterios de Selección de Tamaños de Grava Método de Saucier Toma el D50 como referencia para dimensionar la grava Se escoge el D50 por considerar que es un valor representativo y fácil de obtener. D50G = 6 D50F El D50 de la grava debe ser 6 veces el d50 de la formación.
  • 35. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Método de Saucier GRAVA ARENA Dirección del Flujo Núcleo Experimental
  • 36. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena
  • 37. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Luego de sus experimentos: RANGO DE GRAVA D0 = 5 d50 d50 D100 = 6 d50 50 Tabla de Gravas D0-D100 comerciales disponibles d50
  • 38. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena D50 Control de arena efectivo, pero crea restricciones a la 4 entrada de fluidos debido a que se necesitan ranuras d 50 muy pequeñas para retener la grava D50 4 6 Buen control de arena (sin restricciones) d 50 D50 6 13 Proveen control de arena, pero existirá baja permeabilidad, el empaque es invadido por la arena. d 50 D50 13 No se tiene ningún control de arena d 50
  • 39. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Criterios de Selección de Tamaños de Grava Método de SCHWARTZ Toma en cuenta la uniformidad en los tamaños de grano de la arena de formación, así como la velocidad de entrada del fluido a la grava. COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD DE SCHWARTZ: D40 CU D90 LA VELOCIDAD DE ENTRADA AL Tasa de Produccion EMPAQUE SE DETERMINA MEDIANTE: V 50% del Area de flujo
  • 40. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Criterios de Selección de Tamaños de Grava Diseño del tamaño de la grava y ranuras del forro. Método de Schwartz 1. Análisis Granulométrico de la arena y de la formación: Se pesa la cantidad de arena retenida y se determina su porcentaje respectivo del peso total (acumulado) 2. Se hace una tabla reportando: Tipo de malla, peso del material retenido, porcentaje del peso retenido normal y acumulado, y la abertura de la malla. 3. Graficar el diámetro de la malla (en pulgx10-2 en escala logarítmica, eje x) vs el porcentaje retenido acumulado (en escala milimetrada, eje y) 4. De dicho gráfico, se obtiene d10, d40, d70 y d90 5. Determinar el coeficiente de uniformidad C d 40 C d 90
  • 41. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena d10 d40 d90
  • 42. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Depende del valor de C vamos a tener tamaños críticos de la arena: a. Si C<3 y V<0.05 pie/seg, el tamaño crítico es igual al d10, el cual indica que la arena es uniforme. b. Si C>5 o V>0.05 pie/seg, el tamaño crítico es igual al d40, el cual indica que la arena es no uniforme. c. Si C>10 y V>0.1 pie/seg, el tamaño crítico es igual al d70, el cual indica que la arena es completamente no uniforme. Si se desconoce el tamaño de la ranura del forro, se supone un tamaño de 2 pulgadas y se asume el ancho (iterar). Si el valor calculado es menor al 20% de error, entonces se obtiene el ancho. 6. Tamaño crítico de la grava: Para dimensionar la grava, se multiplica por 6 el tamaño crítico de la arena. Dcg 6 * dca
  • 43. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena 7. Coeficiente de uniformidad de la grava: Se asume Cg=1,5. Al asumir un valor de D40 se obtiene D90. D40 D90 1,5 8.Se traza una recta que pase por D40 y D90, y se traza una recta paralela a ésta desde el valor de Dcg. Así se obtiene el rango de tamaño de la grava 9. Con el rango de tamaño de la grava, entrar en la tabla con Dmax (0%) y Dmin (100%) según la escala U.S. o Tyler. Se determinan los extremos. 10. Se determina el ancho de la ranura del forro por medio de: 2 * D100 s D100 3
  • 44. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Método de Coberly & Wagner Dg 13 d10 Tamaño de la grava, no más de 13 veces el 10 percentil de la arena de formación. d10 10 d10 Tabla de Gravas Dg comerciales disponibles
  • 45. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Método de Gumperts D 11 d10 Tamaño de la grava, no más de 11 veces el 10 percentil de la arena de formación. d10 10 d10 Dg Tabla de Gravas comerciales disponibles
  • 46. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Método de Hill Dg 8 d10 Tamaño de la grava, no más de 8 veces el 10 percentil de la arena de formación. d10 10 d10 Dg Tabla de Gravas comerciales disponibles
  • 47. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Selección del Diámetro del Forro o Rejilla
  • 48. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Selección del Ancho y Densidad de las Ranuras
  • 49. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Selección de la Densidad de las Ranuras Donde: Número de Ranuras/pie: N= Numero de ranuras requeridas /pie. ( Si N<32, redondee al mílutiplo más cercano de cuatro; si N>32, redondee al múiltiplo más cercano de 8). = Constante (3,1416). N = 12* *D*C D= Diámetro exterior del forro (pulg). 100*W*L C= Área abierta requerida (3% y 6%). W= Ancho de ranura (pulg). L= Longitud de la ranura (pulg).
  • 50. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Selección de la Longitud de la Ranura La longitud de las ranuras individuales se calibra en el diámetro interior del tubo. La práctica usual aconseja tener ranuras de 1 ½ pulg. de longitud para anchos de 0.030” y menos, ranuras de 2” de largo para anchos entre 0.030” hasta 0.060” y ranuras de 2 ½” para anchos de 0.060” y más. La tolerancia para anchos de las ranuras suele ser de +- 0.003” para anchos de 0.040” y más, y +- 0.002” para anchos menores que 0.040”. Tipos de Ranuras
  • 51. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Ejemplo típico de Rehabilitación (Side Track)
  • 52. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Recomendaciones de acuerdo a las relaciones de ordenamiento y la cantidad de finos Condiciones Recomendación D10/D95<10 Los valores bajos del factor de ordenamiento y de finos, indican que es candidato a D40/D90<3 completación con rejilla. Necesita permeabilidad de formación de por lo menos 1 SUB 325 MESH<2% Darcy para completación con tubería revestida y perforada, y posible uso de rejilla preempacada. D10/D95<10 Intervalos medios a bajos, con finos justamente por encima del límite. Pueden ser D40/D90<5 completados con rejilla de nueva tecnología, como por ejemplo rejillas tejidas. SUB 325 MESH<5% Necesita por lo menos 1 Darcy de permeabilidad para completación con hoyo revestido y perforado. D10/D95<20 Los rangos medios pueden ser candidatos a gravas grandes (7x ó 8x 50%), colocadas D40/D90<5 con altas tasas de agua, particularmente si el tamaño de arena en la formación es SUB 325 MESH>5% consistente D10/D95<20 Los valores medios de factores de ordenamiento con presencia de finos; se tratan D40/D90<5 con una combinación de gravas de tamaño considerable y rejillas que permitan el SUB 325 MESH>10% paso de finos. D10/D95>20 Los valores más altos de las relaciones de valores D, particularmente combinados D40/D90>5 con grandes cantidades de finos son signos críticos, mostrando necesidad de SUB 325 MESH>10% “agrandar” el hoyo (mover la interfase formación-grava lejos del hoyo), a través de fracturamiento, tecnología multilateral u horizontal, o grandes volúmenes de preempaque para minimizar daños a la permeabilidad en la interfase arena-grava debidas al flujo.
  • 53. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Determine el tamaño de la grava y las ranuras del forro requerido para un pozo con las siguientes características: Análisis Granulométrico A.S.T.M. Tamiz Nº Peso retenido, gr Tasa de flujo: 1200 Bls/dia 4 0,99 Intervalo de producción: 200 pies 10 2,49 16 2,6 Tamaño del forro: 5 ½ pulgadas 20 2,7 30 4,57 Dimensión de las ranuras: 0,040¨x2¨x48 r/p 40 19,05 50 19,63 60 34,15 80 9,02 100 4,39 120 0,15 140 0,11 170 0 200 0 230 0 325 0
  • 54. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena Curva de Análisis Granulométrico 100 90 80 70 Porcentaje retenido acumulado, % 60 50 Serie1 40 30 20 10 0 10 1 0,1 0,01 Tam año del tam iz, m m
  • 55. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena OBJETIVO DE LAS ARENAS DE EMPAQUE La arena del empaque con grava debe garantizar la Productividad y la mayor vida util del pozo. Grava de elevada calidad. Especificaciones garanticen la alta permeabilidad. Norma API-RP-58.
  • 56. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS (API RP 58)  Esfericidad y Redondez  Resistencia Mecánica CALIDAD DE GRAVA  Solubilidad al Ácido  Granulometría  Turbidez
  • 57. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena PRUEBAS BASADAS EN LA NORMA API RP 58  Esfericidad y Redondez  Resistencia Mecánica Norma API RP 58  A&M Solubilidad al ácido  Granulometría  Turbidez
  • 58. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS (API RP 58) Esfericidad Resistencia Redondez Mecánica  96% del tamaño en el rango  <2% del tamaño mayor Norma API RP 58  <2% del tamaño menor Solubilidad ácido Granulometría Turbidez
  • 59. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS (API RP 58)  La esfericidad de los granos es una Esfericidad Resistencia medida de la forma de los granos que Redondez Mecánica mas se asemejen a una esfera.  Idealmente la grava utilizada para el empaque debe tener una esfericidad Norma API mayor o igual a 0,75. RP 58 Solubilidad  Una grava de menor esfericidad puede Granulometría romperse al bombearse y crearan ácido Turbidez empaques ineficientes.
  • 60. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS (API RP 58)  La redondez de la grava es la medida de la uniformidad y la curvatura de la superficie de la grava . Un grano con Esfericidad Resistencia superficies curvas uniformes tiene un Redondez Mecánica grado alto de redondez.  Una grava con redondez de 0.6 o mayor es la ideal para los Norma API empaques. RP 58 Solubilidad  Mientras mas angular sea la grava hay Granulometría mayor cantidad de bordes y puntas que ácido Turbidez se pueden romper , creando finos por lo cual resulta en un empaque ineficiente.
  • 61. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS (API RP 58)  La solubilidad de la grava en ácidos deberá ser determinada antes de su uso para conocer el efecto que tendría un Esfericidad Resistencia tratamiento acido. Redondez Mecánica  Si existe mas del 1% de solubilidad de la grava de empaque en acido Norma API HCL-HF al 12% - 3% debera ser RP 58 rechazada. Solubilidad Granulometría  ácido Turbidez Causara perdida de material , menor volumen del empaque lo que creara problemas en el pozo.
  • 62. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS (API RP 58) Esfericidad Resistencia  Indica el grado de pureza de la grava Redondez Mecánica entre mas cantidad de limos y arcillas tiene la muestra, mayor es la turbidez. Norma API RP 58  Se mide en NTU y la grava deberá tener menos o igual a 250 NTU. La cantidad de Solubilidad impurezas puede influir en la solubilidad Granulometría de la grava en agua o en vapor. ácido Turbidez
  • 63. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CONTROL DE CALIDAD DE LAS GRAVAS (API RP 58)  Esta especificación indica la Esfericidad Resistencia cantidad de finos que genera Redondez Mecánica una determinada grava cuando se somete a un esfuerzo de confinamiento. Norma API RP 58  De acuerdo a la calidad de la grava Solubilidad existen rangos de finos aceptados Granulometría en función del esfuerzo aplicado. ácido Turbidez
  • 64. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena GRAVAS PARA CONTROL DE ARENA DE FORMACION ARENA NATURAL 20/40
  • 65. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CARACTERÍSTICAS DE LAS GRAVAS SINTÉTICAS Material apuntalante cerámico. Densidad de volumen y la gravedad específica similar a arena. Proporciona alta conductividad de fractura. Presenta alta permeabilidad en los diferentes tamaños. Excede las especificaciones de normas API para esfuerzos de compresión. RECOMENDACIONES DE USO Empaques de pozos profundos. Fracturamiento de pozos. Pozos sometidos a inyección de vapor.
  • 66. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena PROPIEDADES TÍPICAS DE LA GRAVA Redondez 0.9 Esfericidad 0.9 3 Densidad lb/ft (g/cc) 97 (1.57) Gravedad Especifica 2.71 Volumen absoluto gal/lb 0.044 Solubilidad en ácido 12/3 HCl/HF 1.7 (% perdida de peso) PRUEBA DE COMPRESIÓN 12/18 16/20 20/40 @ 7500 psi 17.9 14.0 5.2 % peso de finos generados @ 10000 psi N/R 19.3 8.3 COMPOSICIÓN QUÍMICA(% EN PESO) Al2O3 51 SiO2 45 TiO2 2 Fe2O3 1 Otros 1
  • 67. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena PROPIEDADES TÍPICAS DE LA GRAVA Redondez 0.9 Esfericidad 0.9 Densidad g / cc 1.92 Gravedad Especifica 3.22 Solubilidad en ácido 12/3 HCl/HF 3.7 (% perdida de peso) PRUEBA DE COMPRESIÓN 16/30 20/40 @ 8000 psi 12.0 4.2 % peso de finos generados @ 10000 psi -- 7.9 COMPOSICIÓN QUÍMICA(% EN PESO) Al2 O3 74.3 SiO2 12.1 TiO2 1.32 Fe2 O3 10.8 Otros 1.48
  • 68. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CRITERIOS PARA USO DE GRAVAS SINTÉTICAS Las gravas sintéticas presentan gran resistencia a los cambios de ph durante los procesos de inyección de vapor. Por lo cual presentan menor degradación durante estos procesos. TEMPERATURA TIEMPO DE INYECCIÓN PH PÉRDIDA PESO °F HR INYECCIÓN % SPE 11793 BAUXITA SINTÉTICA560 A 600 72 7 0,7 20/40 9 1,3 11 3,5 ALTA ALÚMINA 560 A 600 72 7 2,3 20/40 9 2,4 11 3,7 ARENA OTAWA 540 A 580 192 7 31,9 500 A 540 72 9 38,5 500 A 540 72 11 46,1 ARENA NACIONAL530 A 570 72 11 56
  • 69. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CRITERIOS PARA USO DE GRAVAS SINTÉTICAS PRESIONES DE CIERRE La gravas utilizadas se encuentran sometidas a esfuerzos de compresión durante los procesos de fractura o/y empaques. Dependiendo de la presión y del tipo de trabajo a realizar debe escogerse el tipo de grava: Empaques con grava con presiones hasta 2000 lppc. Usar grava nacional. Empaques con grava con presiones hasta 4000 lppc. Usar grava importada. Pozos para fracturamiento con presiones de cierre mayores a los 4000 psi. Usar gravas sintéticas.
  • 70. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena ESFUERZOS DE CONFINAMIENTO ARENAS IMPORTADAS GRAVA OTTAWA 20/40 50,00 % DE FINOS GENERADOS 11,6 FINOS GENERADOS 12,0 40,00 10,0 32,90 40,40 8,0 30,00 21,80 25,90 (%) 6,0 4,0 4,0 20,00 4,0 1,6 10,00 2,0 4,00 4,90 0,0 0,00 WONEWOC JORDAN OTTAWA TEXAS 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 PRUEBAS A 4000 LPPC ARENAS SINTÉTICAS PRESIÓN DE CIERRE 8,0 FINOS GENERADOS (%) 7,9 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 2,5 1,0 0,0 7500 10000
  • 71. Tema # 4. Exclusión y Control de Arena CONDUCTIVIDAD DE LA FRACTURA. 20000 MD-FT 12000 MD-FT 6000 MD-FT PRESIÓN DE CIERRE (PSI)
  • 72. 100 Tema # 4. Exclusión y Control de Arena 90 80 70 60 50 Serie1 40 30 20 10 0 1 0,1 0,01 0,001