2. Ing. Jorge Morales 2
AGENDA
Temario:
Módulo I:
• Introducción. Definiciones e Historia del Punzado de pozos productores de
hidrocarburos.
• Sistemas de Punzado. Explosivos, Cargas. Descripción de los distintos
sistemas de Punzado (Perforating). Explosivos usuales y usos de los
diferentes tipos de Cargas.
• Cuerdas Detonantes e Iniciadores. Descripción.
Ronda de preguntas y respuestas:
3. Temario:
Módulo II:
• Carriers. Ángulos de Fase, Longitud de los cañones. Descripción y utilidad de
los diferentes tipos de Carriers y ángulos de fases.
• Sistemas de Punzado Through Tubing. Cañones, Ristras y Cables. Descripción
de los sistemas.
Ronda de preguntas y respuestas:
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4. Temario:
Módulo III:
• Daños en el Casing y el Cemento. Verificación de las condiciones previas al
punzamiento y análisis del riesgo en el uso de algunos sistemas de punzado.
• Evaluación de Cargas. Norma API para la evaluación. Interpretación de las
planillas de Evaluación.
• Planificación de un Trabajo de Punzado.
Ronda de preguntas y respuestas:
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5. Temario:
Módulo IV:
• Sistemas de Punzado. Usos de los diferentes sistemas de Punzado para
corregir o minimizar problemas preexistentes.
• Daño por Punzado, Relación de Productividad y Efecto Skin. Análisis de daños
producidos al punzar.
• Punzados Underbalance y Overbalance. En qué consisten y en qué casos usar
uno u otro.
Ronda de preguntas y respuestas:
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Temario:
Módulo V:
• Diseños TCP y otros. Descripción y aplicación de estos diseños.
• Diseños Especiales. Descripción y aplicación, casos reales.
Ronda de preguntas y respuestas:
Evaluación Final:
7. MODULO I
ALGUNAS ETAPAS DE CONSTRUCCION DE UN POZO NUEVO
Perforación Perfilaje Entubación y Cementación Punzado
Drilling Logging Set Casing and Cementing Perforating
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8. MODULO I
Objetivo:
Un pozo entubado y cementado está aislado.
Es necesario establecer una comunicación para permitir la producción o
inyección de fluidos.
La operación que establece esta comunicación es el Punzado (Perforating,
Baleo, Cañoneo).
Punzar es abrir agujeros en el Casing, que pasan a través del cemento y
penetran en la formación.
El objetivo del punzado (Perforating, Baleo, Cañoneo) es conseguir un flujo
efectivo entre el pozo y el reservorio deseado que le permitirá al operador:
• Evaluar el intervalo productivo
• Optimizar la producción y el recupero
• Optimizar la inyección
• Aislar (mediante cementación a presión) ciertas zonas
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9. El punzado es una operación esencialmente irreversible. Este hecho implica
que se debe realizar una buena planificación y ejecución. Para ello, se debe
examinar rigurosamente los siguientes puntos:
• El ambiente en donde se punzará
• Los recursos disponibles para realizar el trabajo
• El objetivo específico de la completación o workover
• Los atributos y limitaciones del equipo de punzado disponible.
Existen varios métodos para realizar agujeros en el casing, el más usual es el
Punzado con cargas moldeadas. Otro método para punzar utiliza de un jet de
agua de alta presión o con arena. Las cargas explosivas suelen estar
montadas en una barra o carrier, o también en un cilindro metálico (Cañón).
Estos dispositivos pueden ser conducidos al interior del pozo por diferentes
medios:
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10. • Línea Eléctrica (Wireline)
• Tubería de producción (TCP)
• Tubería Flexible (Coiled TBG)
• Slickline, este medio es el menos usado.
CAÑON RISTRA TCP
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18. El principal recurso hoy en día para punzar son las cargas explosivas huecas
moldeadas (o de “chorro”), que contabilizan aproximadamente el 90-95% de
las operaciones. Otras técnicas y/o explosivos existentes son:
Cortadores mecánicos (primer método usado, 1926)
Punzado utilizando balas (a partir de 1932)
Punzado por chorro de agua (1958)
Cargas explosivas moldeadas (1948 y hasta la actualidad)
TCP: Tubing Conveyed Perforating
Sistema Reactivos: PURE, STIM GUN
Cargas CONNEX (carga moldeada reactiva)
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19. Los Sistemas de Punzado constan de:
Cargas Explosivas,
Portador de las Cargas,
Cuerda Detonante,
Iniciador o detonador.
Las operaciones para armar un Sistema de Punzado, son:
Colocación de las Cargas en el Portador de Cargas o Carrier.
Conexión de las Cargas a la Cuerda Detonante (Detonating Cord o Primacord).
Conexión de la Cuerda Detonante al Iniciador, en el momento de bajar los
mismos al pozo.
Sistemas de Punzado:
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20. Explosivos:
Introducción a los Explosivos. Categorías de Explosivos
Naturaleza de los Explosivos
Clasificación de los Explosivos
Características de las Clases de Explosivos
Naturaleza de los Explosivos.
Explosivo: es cualquier sustancia o dispositivo que libera su energía en
tiempos extremadamente breves.
Clasificación de explosivos químicos:
Altos Explosivos Primarios: Alto explosivo (detonadores)
Altos Explosivos Secundarios: Altos explosivos (cargas huecas)
Bajos Explosivos: (pólvoras)
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21. Características de las clases de explosivos.
Deflagra
Detona
Naturaleza de la ignición
~ 50 mil
~ 4 millones
Presión (psi)
m/seg
~ 8 Km/seg
Velocidad de reacción
Milisegundo
Microsegundo
Tiempo de gasific.
Bajo Explosivo
Alto Explosivo
El proceso físico
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RDX = “Royal Demolition eXplosive”
“Trinitrofenilmetilnitramina ” –
Ciclonita o Hexógeno Blanco
Velocidad de detonación: 8700 m/seg.
HMX = “High Melting eXplosive”
“Ciclotetrametilentetranitramina”
Octógeno Blanco.
Velocidad de detonación: 9100 m/seg.
HNS = “HexaNitroeStilbeno” –
Velocidad de detonación: 7400 m/seg.
PYX = “Picrilaminodinitropiridina”
Velocidad de detonación: 7600 m/seg.
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Temperatura del intervalo a punzar se encuentra entre 93 y 98°C.
Se punzará con cañones TCP, los que serán conducidos por una sarta de TBG
con Packer y accesorios.
Tiempos estimados para el armado de los cañones, el conjunto de fondo de
producción y la sarta de tubing, incluyendo pruebas de hermeticidad del packer y
sarta de tubing y accesorios: 12 hs.
El tiempo estimado para contingencias: 8 hs.
Seleccionar el tipo de explosivo más adecuado para trabajar con seguridad.
Rpta:
Ejercicio de Comprensión:
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Cargas Moldeadas:
Las Cargas Perforantes son Cargas
Moldeadas llamadas también Cargas
Jet o Cargas Huecas.
Se moldea el explosivo y se lo
cubre con un material metálico.
Las cargas moldeadas son más
penetrantes que las que no están
moldeadas.
La adición del recubrimiento
metálico les da más poder.
La penetración puede ser
aumentada colocando un espacio
conveniente entre la carga y el
objetivo (Standoff)
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CUBIERTA: Debe soportar Alta
Temperaturas y Presiones y
eventualmente Fluidos y Abrasión.
Materiales usados en su
construcción: Acero, Al, Zn y
cerámicos. Luego de que se
disparan las Cargas, dejan
DEBRIS (residuos).
LINER o Recubrimiento:
Proporciona la Masa para que el
JET penetre el Casing, el Cemento
y la Formación. La forma del
LINER y su composición
determinan: a) La Profundidad, b)
El Diámetro y c) La Efectividad del
Punzado.
LINER Cónico da Alta Penetración
(DP) LINER Parabólico da
Agujeros de gran Diámetro (BH)
28. LINERS son construidos de Cobre o de una aleación de Cobre-Plata. La alta
densidad del Cobre provee al Jet de la masa para penetrar el objetivo. Cuando la
Carga detona los Liners moldeados a presión se desintegran formando un Jet de
partículas finas. Usualmente los Liners sólidos son usados en Cargas que
producen agujeros de gran diámetro (BH).
EXPLOSIVOS PRINCIPALES proveen la energía necesaria para producir el Jet.
La cantidad de Explosivo usado varía de acuerdo al tipo de Carga desde unos
pocos gramos hasta más de 50 g. La forma del Liner y el interior de la Cubierta
determinan la distribución del Explosivo.
EXPLOSIVO PRIMARIO o PRIMER, está compuesto por una pequeña cantidad
de explosivo. Es del mismo tipo que el Explosivo Principal aunque más sensible.
PRIMER transfiere el shock de la Cuerda Detonante al EXPLOSIVO PRINCIPAL.
La onda de choque (shock) en la CUERDA DETONANTE genera una onda de
choque en el PRIMER, la que a su vez detona el EXPLOSIVO PRINCIPAL.
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Ing. Jorge Morales
Los Factores que influyen en el Diseño son:
Composición del Explosivo y su distribución alrededor del Liner.
Composición del Liner, su espesor y forma.
Distancia entre el Explosivo Primario (Primer) y el Liner.
Distancia entre la Carga y el interior del Carrier.
El Diseño de las Cargas determina que cantidad de energía es transferida al Jet y
como se distribuye. La Energía Cinética gastada por el Jet determina la geometría
(diámetro y longitud) del Punzado.
El Liner debe ser perfectamente simétrico alrededor de su eje y el Explosivo debe
estar distribuido simétricamente alrededor del Liner.
Diseño de las Cargas Moldeadas:
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Ing. Jorge Morales
COMO SE FORMA EL JET?
1. La onda de choque generada en el Primer por la Cuerda Detonante
rápidamente alcanza y detona el Explosivo Principal.
2. La onda de la detonación en el Explosivo Principal viaja hacia el Liner y
cuando hace contacto con este, lo colapsa.
3. Las partículas del Liner convergen a lo largo de un eje cónico para formar un
jet de alta velocidad.
4. Las presiones en punta del Jet pueden ser de 3 a 15 MM psi y las velocidades
de las partículas pueden alcanzar los 30 M ft/seg. Hay un gradiente de
velocidad entre la base y la punta del Jet que causa el alargamiento del
mismo cuando viaja desde la Carga. El alargamiento es un factor de
importancia en la penetración del objetivo.
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Ing. Jorge Morales
La Perfomance del Sistema de
Punzados está muy afectada por
interferencia de sus componentes
durante el tren de la detonación
Densidad (spf) / Cantidad de Cargas
en el cañón
Interferencia Carga-Carga.
Interferencia Cordón Detonante-
Carga
Interferencia de las Cargas:
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CONSECUENCIAS NO DESEADAS
El Punzado puede dañar el casing si este no está adecuadamente
cementado y el diseño del sistema de Punzado fuera inadecuado.
El material alrededor del Punzado queda aplastado y compactado, esto
puede reducir sensiblemente la Permeabilidad de la formación productiva,
constituyendo un daño que eventualmente puede resultar en un significativo
descenso de la productividad del pozo.
RAJADURA
FISURA
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La Cuerda Detonante (Detonating Cord o Primacord ) tiene un alma de
Explosivo cubierta por una vaina resistente a los fluidos externos.
El explosivo puede ser PETN, RDX, HMX, HNS, PYX. La cobertura es de
rayón, poliéster, kevlar u otro material que no se contraiga; también es usado
el polietileno, nylon, siliconas, teflón, Plomo o Aluminio.
Las Siliconas resisten mejor los fluidos corrosivos, el teflón y el Aluminio
soportan las altas temperaturas.
Cuerda Detonante :
Cordón Detonante 80 granos
Explosivo: HMX
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La secuencia explosiva comienza en el
Iniciador. Se suelen usar dos clases de
Iniciadores: los activados eléctricamente o
Detonadores Eléctricos y los activados por
Percusión.
El Detonador Eléctrico consta de:
Un cable puenteado.
Dos cables de Cobre aislados.
Un tapón de goma que aloja los cables
de Cobre y actua como sello del
Explosivo.
Una cápsula de Aluminio, Bronce o Acero
está enrollada alrededor del tapón de
goma.
La cápsula contiene una mezcla de Ignición,
un Explosivo Primario y una Carga Base.
Detonadores Eléctricos:
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El calor irradiado por el Cable puenteado
enciende la Mezcla de Ignición para iniciar
la Carga Primaria.
La Carga Primaria es necesaria para
detonar la Carga Base que es menos
sensible, la cual es usualmente un
explosivo RDX, HMX, HNS o PYX.
Los Detonadores por Percusión: contienen
un Explosivo que puede ser activado por el
impacto de un punzón, un gatillo o un
pistón. Una barra de carga, la presión
dentro del tubing o la presión en el anular,
proveen la fuerza necesaria para mover el
punzón. Estos han sido desarrollados para
ser usados en operaciones con TCP
(Tubing Conveyed Perforating).
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• Más seguro
• Operación Simple
• Mayor confiabilidad
• No posee explosivo azide de plomo u otro primario
• Es seguro para los peligros de señales RF hasta los 5 watts para todas las
bandas hasta los 33.2 GHz
• Es seguro para los peligros de descarga electrostática (ESD)
• Inmune a los peligros de voltage DC hasta los 120 volts
• Preocuparse menos sobre la electricidad estática asociada con condiciones de
ambientes secos que pueden ocasionar la iniciación de un detonador.
Detonadores Eléctricos RED:
