Técnicas de control de arenamiento en pozos de hidrocarburos. aplicando la metodología empírica de Tiffin y Saucier.

1. INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN COL-SEDE CIUDAD OJEDA
TÉCNICAS DE CONTROL DE ARENA EN LOS POZOS HORIZONTALES DEL AREA
PERIMETRAL BACHAQUERO OESTE (APBO)
DEL CAMPO BACHAQUERO TIERRA
Trabajo de Grado para optar al Título de
Ingeniero de Petróleo
Autor: García Julio
Tutora Académica: Ing. Alicia Pérez. Msc
Tutor Industrial: Ing. Ricardo Ortiz Msc.
Ciudad Ojeda, febrero 2017

2. Contextualización del problema
Línea Matriz
Perforación
Línea Potencial
Perforación Convencional y
no Convencional
Producción de
arena en pozos
Horizontales
Formación
Inconsolidada
(Mioceno)
Técnicas de
Control de
arena en pozos
horizontales

3. Objetivos de la Investigación y Justificación
Objetivo General
• Proponer técnicas de control de arena en los pozos horizontales del Área Perimetral Oeste
del Campo Bachaquero Tierra (APBO) del Campo Bachaquero Tierra
Objetivos Específicos
• Diagnosticar las condiciones actuales de la producción de arena en los pozos horizontales en
APBO.
• Identificar los factores que afectan el control de arena en los pozos horizontales en APBO.
• Determinar la granulometría de las muestras representativas de arena de formación para el
diseño de los empaques con grava en APBO.
• Elaborar la propuesta de la técnica de control de arena en pozos horizontales en APBO.
Justificación

4. Antecedentes de la Investigación
Vallejo
(2015)
Trabajo de grado balo
el titulo “Predicción de
Arenamiento Mediante
un Modelo
Geomecánico para un
Campo del Oriente
Ecuatoriano”.
Aporte Teórico
Predicción de
arenamiento mediante
modelo geomecánico
Del Valle Figuera
(2012)
Trabajo de grado
titulado “Propuesta de
Mejoras a los Métodos
de Control de Arena de
los Pozos Productores
de la Arena 0-15,
Yacimiento OFIUM;
CNX-24, Campo Cerro
Negro”
Aporte Teórico
Método de control de
arena en la Faja
Petrolífera del Orinoco
Mosquera y Robles
(2016)
Trabajo de grado
titulado “Eficiencia
en las Rejillas como
Equipo de Control
de Arena de los
Pozos Horizontales del
Campo
Lagunillas”.
Aporte teórico y práctico
Saucier y Tiffin

5. Arenamiento
BASES TEÓRICAS
Es un fenómeno donde pequeñas partículas de roca de formación (arena y finos) viajan al
pozo y la superficie con los fluidos producidos
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.

6. Factores que afectan la Producción de Arena
Consecuencias
• Erosión en equipos.
• Acumulación de arena
• Colapso de la formación.
• Pérdida de productividad
• del pozos.
• Incremento de costos
• limpieza y RA/RC
• Producción diferida.
• Abandono de pozos.

7. Métodos mecánicos de Control de arena en pozos horizontales OH
Rejilla en
Hoyo desnudo
Empaque de Grava
en hoyo desnudo
OHGP
Rejilla
Expandible ESS
El material móvil o finos (2), está compuesto
por limo y arcilla (0 - 0,06 mm).
Garantizar que los finos pasen sin obstáculos
a través de ella.punte en empaque.pptx
La arena forma puentes sobre la superficie de
la rejilla (3) y crear un empaque natural de
arena mas porosa y permeable que la
formación (1).
Punteo de arena en las en las rejillas
Tipos de Completación

8. Marco Metodológico

9. Operacionalización de la Variable
Definición Conceptual
El flujo de arena con petróleo y gas partiendo desde el yacimiento hacia
los pozos horizontales productores ha sido siempre uno de los principales
problemas en la industria petrolera.
Definición Operacional
Las técnicas de control de arena en pozos horizontales en APBO se basan
en rejillas pre-empacadas y ante las condiciones del yacimiento generan
alta tasa de arenamiento, pozos categoría 3 y abandono de pozos, por tal
motivo se hizo necesario identificar sus causas, realizar tomas de
muestras a las arenas a nivel de la zona productora, lo que posteriormente
permitió seleccionar la mejor rejilla de control de arena.

10. Resultados
Condiciones actuales de la producción de arena en los pozos horizontales
pertenecientes al Área Perimetral Oeste del Campo Bachaquero Tierra.
Ubicación Geología, Estratigrafía

11. Resultados
Configuración Mecánica y Comportamiento de Producción de los pozos
Configuración Mecánica Comportamiento de Producción
Pozo Categoría 3, Arenados

12. Resultados
Factores que afectan el control de arena en los pozos horizontales del Área
Perimetral Oeste del Campo Bachaquero Tierra
Factores Geomecánicos:
Orientación del Esfuerzo Horizontal Máximo
Esfuerzo regional
(NO-SE): colisión
oblicua entre el bloque
de Maracaibo y la
placa suramericana
S153°
Los pozos LB-2672, LB-
2321, LB-2893, LB 2307 y
LB-2317 cuya orientación
geográfica se encuentra
entre un rango de 20° a 36°:
No presentan fallas

13. Resultados
….. Continuación
Presentan fallas
Los pozos LB-2671, LB-2797, LB-2799, LB-2801, LB-
2914, LB-2911 y LB-2864, dentro de rango casi
perpendicular al esfuerzo horizontal máximo o muy
cerca del esfuerzo horizontal mínimo, entre los 40° y
90° grados respecto al azimut de S153°E.
Existen dos pozos con categoría 3, arenados, así como
dos pozos con categoría 2, con fallas mecánicas.
Esfuerzo Horizontal Máximo en los pozos horizontales Alejados del Esfuerzo Horizontal Máximo
Los pozos horizontales: LB-2671 y LB-2914 (de 14 en total), presentan categoría 3, estado AR – arenamiento-.
La completación de las rejillas pre-empacadas se encuentra fuera del régimen del esfuerzo máximo

14. Factores Operacionales
Resultados
POZO COMPLETADO AZIMUT
Diferencia
con
respecto al
esfuerzo
maximo
Az: 153
Diferencia
con
respecto al
esfuerzo
minimo
AZ: 243
BBPD BNPD %A&S RGP RGF
INTERVALO
RANURADO
(tope-base)
o (colgador-
tapon)
TOPE
ARENA
BASE
AREANA
CICLO
IAV
Método
IAV
TonAcum
IAV
Ton/Día
IAV
Pres Iny
IAV
LB 2671 30-11-1999 113 40 50 106 2 14 5000 94 2158-3330 2052 3330 3 ANUL 3696 92,4 880
LB 2914 07-10-2008 207 54 36 138 130 8 462 435 2590-3319 2270 3320 1 CONV 7127 132,0 940
1) Rejillas pre- empacadas
2) Ciclos de Inyección de vapor Temperatura, vapor, degradación de matriz
Rotura malla
Apuntalante
Puntos calientes
Uniones

15. Resultados
Granulometría de las muestras representativas de arena de formación para el diseño
de los empaques con grava en el Área Perimetral Oeste del Campo Bachaquero Tierra.
La muestra de arena del núcleo del pozo LB-2076 (unidad sedimentológica USII)

16. Resultados
Granulometría de las muestras representativas de arena de formación para el diseño
de los empaques con grava en el Área Perimetral Oeste del Campo Bachaquero Tierra.
Diametro 1533-1537 1538-1542 1543-1547 1548-1552 1553-1558 1559-1563 1564-1568 1569-1573 1574-1579
Tamiz No
mm %Peso
Retenido
%Peso
Retenido
%Peso
Retenido
%Peso
Retenido
%Peso
Retenido
%Peso
Retenido
%Peso
Retenido
%Peso
Retenido
%Peso
Retenido
6 3,35 0 0 0 0 0 0 0 0 0
12 1,7 0 0 0 0 0 0 0 0 0
16 1,18 0 0 0 0 0 0 0 0 0
20 0,85 1,8 1,1 1,8 1,95 2,3 2 2,9 3,5 4,4
30 0,6 0,9 1,1 1,1 1,6 2,2 3,3 2 2,5 3,3
40 0,425 1,8 1 2,6 2,88 2,8 1,5 1,1 1 0,1
50 0,3 3,3 3,2 2,6 3,1 3,4 3,14 4,4 2 2,7
60 0,25 1,3 1,8 2,1 1,68 1,9 2,28 1,1 7 7,2
70 0,212 5,4 3,4 3,6 4,46 3,3 4,8 7,5 7 6
80 0,18 2,2 0,9 3,1 3 3,6 2,1 4 14 15
120 0,125 32.1 28,2 28,22 31,6 31,4 31,3 37,7 32 36,5
170 0,09 19,3 20,7 24,68 21,1 25,1 25,2 19,5 22 20,9
230 0,063 10,8 5,4 5,4 9 6,5 6,03 9,6 3 1
325 0,045 32,11 32,2 24,8 19,59 17,2 18,2 10,1 6 2,4
Ptm= peso del tamiz
con muestra
Pt= peso del tamiz
Pm= peso de la muestra
utilizada en la prueba.
% de Peso Acumulado (Frecuencia relativa)% de peso retenido en los tamices

17. Resultados
Se procedió a calcular los percentiles: D10, D40, D50, D90 y D95, a través de la ecuación (2) en el
grafico de frecuencia relativa acumulada anterior, que permite calcular el percentil “D” de forma directa,
entre el par de intervalos del % peso acumulado que contiene el percentil D
Percentil 1533-1537 1538-1542 1543-1547 1548-1552 1553-1558 1559-1563 1564-1568 1569-1573 1574-1579
D10 0,4038993 0,29709914 0,4292349 0,39145858 0,5018119 0,51717793 0,4136538 0,372634 0,39880009
D40 0,211692 0,19046894 0,2180595 0,2310451 0,2435078 0,24227153 0,24325849 0,2787414 0,29024083
D50 0,191823 0,17135487 0,1963967 0,20908329 0,2202308 0,21901935 0,20295827 0,2253859 0,26622367
D90 0,1188206 0,10370101 0,1173829 0,08453369 0,1488291 0,13024197 0,14194093 0,1627573 0,15273275
D95 0,0349333 0,10370101 0,1144972 0,12239334 0,1448666 0,12704688 0,13847539 0,158831 0,14926347
Determinación de los Percentiles
PERCENTIL PARTICULA (mm)
D10 3,725769563
D40 2,149285649
D50 1,902475813
D90 1,160940239
D95 1,094008172
(2)
Granulometría de las muestras representativas de arena de formación para el diseño
de los empaques con grava en el Área Perimetral Oeste del Campo Bachaquero Tierra.

18. Calculo de los Coeficientes de Uniformidad y de Ordenamiento
Resultados
Con los valores de los percentiles D, se
procedió a calcular el Coeficiente de
Uniformidad (Cu) y el Coeficiente de
Ordenamiento (Co) de Tiffin, de acuerdo a
las fórmulas siguientes:
Coeficiente de Uniformidad (Cu) = D40/D90
Coeficiente de Ordenamiento (Co) = D10/D95
Schwartz y Pell
Estudios de Tiffin
Granulometría de las muestras representativas de arena de formación para el diseño
de los empaques con grava en el Área Perimetral Oeste del Campo Bachaquero Tierra.
Coeficiente de
uniformidad
Cu = D40/D90 2,1 5 /1,16 1,8513319
Coeficiente de
ordenamiento:
Co = D10/D95 3,73 / 1,09 3,405614

19. Análisis Granulométrico (Curva de la “S”)
Visualizar el grado de
calidad de la arena de
formación.
Curva vertical representa
arenas de un alto grado de
ordenamiento y
uniformidad.
-Las curvas desviadas e
inclinadas indican pobre
calidad de la arena

20. Resultados
Si el Coeficiente de
Uniformidad es menor que 3
aplico D10 en la selección
de grano y abertura de la
rejilla
Diseño y Dimensionamiento de las Rejillas Según Criterios Empíricos de Saucier y Tiffin
Granulometría de las muestras representativas de arena de formación para el diseño
de los empaques con grava en el Área Perimetral Oeste del Campo Bachaquero Tierra.
Coeficiente de Uniformidad
D40/D90 = 1,8
Si el Cu es mayor a 3
aplico Saucier
Debido a que existen 3 tipos de
paleoambiente: meandros y barras
de canal, grano decreciente se
tuvo que aplicar Saucier

21. Resultados
Selección del Mecanismo Mecánico de Control de Arena
Coeficiente de
uniformidad
1,8
Coeficiente de
ordenamiento:
3,4
Rejilla de
Alambre o
Liner
Grafico: Cu y Co
Existe una arena
altamente Uniforme
con un Cu = 1,8
Existe una arena
altamente ordenada
con un Co = 3,4

22. Resultados
Dimensionamiento de la abertura de la rejilla y del tamaño de la grava
Gravel Size Gravel Size Scree Opening
(US Mesh) (US Mesh) (In)
40/60 0,0165 - 0,0098 0,008
30/50 0,0230 - 0,0120 0,010
20/40 0,0330 - 0,0165 0,012
16/30 0,0470 - 0,0230 0,016
12/20 0,0660 - 0,0330 0,020
8/12 0,0940 - 0,0470 0,028
Normas de los Fabricantes
Diámetro: 0,25 mm
Pulgadas: 0,00984252
Aplico D10 ya que Cu menor a 3
Abertura de la rejilla = 0,008“
Tamaño de empaque = 40/60
Para paleoambiente de Canal Aluvial
Arenas limpias y ordenadas

23. c
Resultados
Selección de la Abertura de la Rejilla y Tamaño de Grava
Paleoambiente de Canales de Meandros y llanura aluvial
Aplico D50 - Saucier
Percentil de grano (Dg) = 5 ó 6 veces
0.16 mm (0,0061"):
Donde:
Percentil D grano (Dg) (50) = 0.16 mm.
La media entre la suma de 5 y 6 = 5,5.
Dg final = 5.5 x 0,16 mm = 0.88 mm
(0,033")
Diámetro de la partícula = 0,16 mm
Gravel Size Gravel Size Scree Opening
(US Mesh) (US Mesh) (In)
40/60 0,0165 - 0,0098 0,008
30/50 0,0230 - 0,0120 0,010
20/40 0,0330 - 0,0165 0,012
16/30 0,0470 - 0,0230 0,016
12/20 0,0660 - 0,0330 0,020
8/12 0,0940 - 0,0470 0,028
Dg final = 5.5 x 0,16 mm = 0.88 mm (0,033")
Abertura de la rejilla = 0,012 “
Tamaño del Empaque = 20/40
Grano decreciente

24. c
Resultados
Propuesta de la técnica de control de arena en pozos horizontales del área
Perimetral Oeste del Campo Bachaquero Tierra
Justificación
• Emplear la rejilla Multifiltro DeltaExtreme permitirá resolver diversas situaciones presentadas durante bajada de
completación que emplea rejillas pre-empacadas en pozos horizontales
Delimitación de la Propuesta
• La rejilla Multifiltro DeltaExtreme será utilizada para la completación de nuevos pozos horizontales, así como para
la rehabilitación e incrementar su potencial de producción y disminuir los costos de rehabilitación
Objetivo General
• Implementar en la completación en pozos horizontales una rejilla Multifiltro Delta Screans de 4 ½” (tubo base) con
rejilla interior de 0,008” (para drenar) y rejilla externa de 0,012” de apertura como filtro primario (puenteo) en
APBO.
Objetivos Específicos
• Describir las características de la rejilla Multifiltro DeltaExtreme de filtro de apertura externa de 0,012” e interna de
0,008” para controlar arena en pozos horizontales en APBO
• Estimar el potencial de los pozos utilizando rejilla Multifiltro DeltaExtreme para controlar arena en pozos
horizontales en APBO.
• Determinar el costo-beneficio de utilizar rejilla Multifiltro DeltaExtreme para controlar arena en pozos en APBO.
Alcance de la Propuesta
• Minimizar problema de arenamiento en pozos perforados y completados horizontalmente a hoyo desnudo, sin
empaque de grava, e implementar la mejor técnica para controlar el problemas de arenamiento en formaciones no
consolidadas.

25. c
Resultados
Factibilidad Económica
Propuesta de la técnica de control de arena en pozos horizontales del área Perimetral
Oeste del Campo Bachaquero Tierra
Rejillas Costos Unitario Vida Útil Incemento
(Medida estándar 40´) (USD) (Años) (USD)
Rejilla pre-empacada 6.480,00 10 0
Rejilla Multi-filtro 7.200,00 20 720

26. Resultados
Análisis de sensibilidad (diagrama de araña)
Con el objeto de investigar en qué medida se
vería afectado el valor presente neto (VPN) en
caso de existir una posible variación potencial
inicial, la inversión, los precios del crudo o los,
se decidió realizar un análisis de sensibilidad
(diagrama de araña) a una perforación y
completación considerando DeltaExtreme
Los gastos y los precios del crudo
representan las variables que más afectan el
valor presente neto (VPN); sin embargo, la
variación tendría que ser mayor al 20% en
los precios del petróleo crudo y los gastos
mayores al 30% para poner en riesgo la
rentabilidad del proyecto factible de realizar
una completación que tome en
consideración la nueva técnica
DeltaExtreme de control de arenamiento
Propuesta de la técnica de control de arena en pozos horizontales del área
Perimetral Oeste del Campo Bachaquero Tierra

27. c
CONCLUSIONES
Los estratos productores del campo Bachaquero Tierra yacen en una estructura monoclinal
inclinado a seis (6) grados. Se encuentran entrampados estratigráficamente en 3 unidades
sedimentarias USI, US II y USIII.
Los pozos perforados horizontalmente en APBO son completado con rejillas pre-empacadas con
una abertura de 0,008”. Los ciclos de estimulación a vapor aumentan su arenamiento a medida
que declina su producción entrado en categoría 3. AR.
Todos los pozos horizontales fueron perforados fuera de la orientación del esfuerzo máximo lo que
aunado al fenómeno de subsidencia se ha de esperar una mayor tasa de arenamiento, tal como ha
ocurrido con los pozos LB- 2914 y LB-2671 con categoría 3, arenado AR.
El estudio de granulometría correspondió a un paleoambiente de canal fluvial, con arenas limpias y
bien ordenadas, como bien se desprendió del análisis y del coeficiente de uniformidad y de
ordenamiento. En el yacimiento existen otros ambientes sedimentarios grano decreciente que
requirió diseño de doble filtro.
La propuesta técnica con el objetivo de implementar la técnica de control de arena en pozos
horizontales, basada en una Rejilla Multifiltro; 0,03 mm y 0,02 mm; la cual se evaluó mediante un
análisis nodal, a una temperatura de 500 °F, reflejando una producción bruta de petróleo de 965
bbpd, la cual si se compara con 972 bbpd
El análisis económico se mantuvo casi invariable con relación a la completación actual de la rejilla
pre-empacada, generando el nuevo diseño de rejilla DeltaExtreme doble filtro un relativo ganancial
por su mejor desempeño, durabilidad y vida útil.

28. Recomendaciones
• Tomar muestras de canal en la perforación de interés y hacer análisis granulométrico para
definir el tipo de rejilla adecuado por intervalo productor (paleoambiente) para cada pozos en
particular.
• Actualizar los estudios geofísicos en APBO: presión de burbuja, estáticas, fondo, radio de
drenaje, permeabilidad ortogonal, saturación, daños de formación, determinar la tasa máxima
libre de arena y la caída de presión (drawdown) permisible máxima.
• Procurar que los lodos de perforación estén completamente acondicionados
(Malla 210) antes de que las rejillas se instalen, con algunos lodos sólidos más finos (malla 310)
a través del agujero abierto, para evitar el taponeamiento de la rejillas.
• Los pozos que producen a una tasa alta (1000 Bpd) rompen el puenteo (arco de arena),
ocasionado el taponeamiento, erosión de las rejillas, daño a la formación, pérdida sistemática
de producción (Procurar una velocidad radial máxima de 0,07 pies/seg.).
• El diseño y dimensionamiento del tamaño de las rejillas propuesto (Tiffin/Saucier) son
apropiadas, pero existen riesgos de bajo dimensionamiento, taponeamiento, exceso de tamaño,
producción de arena, erosión y el fracaso: por lo que se prefieren las pruebas físicas a través
de pruebas de lavado, tomando en consideración prueba de fluidos y sólidos de perforación y
la arena de formación (muestra de núcleo). Análisis visual de la rejilla.

29. • Realizar estudios de Modelos teóricos de falla de la roca a medida que el fenómeno de
subsidencia avanza en APBO, así como de técnicas para evaluación de las propiedades
mecánicas de las rocas; determinar las mejoras al diseño propuesto, monitorear y evaluar la
resistencia de la formación durante la vida productiva del yacimiento.
• Es de suma importancia determinar la permeabilidad de la rejilla, dicha permeabilidad es el
verdadero indicador de la capacidad de flujo (entrada) y del contacto con la formación, dado
que la permeabilidad es 3-dimensional, mientras que el área abierta es 2-dimensional.
• Efectuar el monitoreo al control de arena de cada pozo y llevar la estadística con indicadores
de producción de arena. El muestreo de arena en superficie junto con fluidodinámica de
partículas permite establecer la frecuencia de limpieza o intervención del pozo.
Recomendaciones

30. Nada es más gratificante ante las dificultades y los retos
de un estudiante que decir: he culminado un proyecto de
vida !!! … Gracias Señor del Universo por permitirme
cosechar en esta morada celeste los frutos del
aprendizaje .…
Julio García
Muchas gracias
Que Dios los bendiga