Instituto De Ciencias Y Estudios Superiores De Tamaulipas, A. C. Tema

Instituto de Ciencias y Estudios Superiores de Tamaulipas, A. C. Tema Daño a la Formación Participantes: 1. 2. 3. 4.

Montes Jiménez Mario Alberto Meneses Mendoza Raúl Alberto Nájera Reyes Melissa Rodríguez Ávila Katya

Ingeniería Petrolera Tampico, Tamaulipas a 6 de Noviembre 2014

Contenido Introducción Objetivo 1.¿Qué es un Daño a la Formación? 2.Causas de los Daños a la Formación 2.1. Factores que contribuyen al daño de la formación 3.Ecuación de Daño a la Formación 4.Disminución en el Índice de Producción 5.Daño y Pseudodaño 5.1 Taponamiento causados por arena. 5.2. Taponamiento causados por migración de finos 6.Interacciones Fluido-Fluido 6.1. Precipitación Inorgánica 6.2. Precipitación Orgánica 7.Fenómenos Interfaciales 7.1. Bloqueo por Emulsión 7.2. Bloqueo por Agua 8.Tipos de Daños 8.1. Daños de Origen Biológico 8.2. Daños de Formación Inducida por Perforación 8.2.3. Invasión de Solido 8.2.4. Invasión de Filtrados 8.3. Daños producidos por la cementación 8.4. Daños por terminación de pozos

Contenido

9. 10. 11.

12.

8.5. Daños Durante el Disparo 8.6. Daños Durante el Fracturamiento Hidráulico Introducción al Control y Eliminación del Daño a la Formación ¿Cómo Afrontar los Daños a la Formación? Prevención de Daños 11.1 Daños Durante la Perforación 11.2 Daños Durante la Cementación 11.3 Daños Durante la Terminación/reparación 11.4 Daños Durante la Estimulación Ácida 11.5 Daños Durante el Fracturamiento Prevención de los Daños Durante el Proceso de Producción

12.1 Control en Depósitos Orgánicos 13. Inversión de la Mojabilidad 14. Diagnostico y Evolución del Daño a la Formación 15. Pruebas DTS 16. Pruebas y Análisis de Núcleos Conclusión Comentarios Bibliografía Video.

Introducción

El conocer los factores que producen daños a las formaciones, es de vital importancia, ya que el tenerlos identificados, nos ayudan a poder prevenir posibles daños. Evitando realizar acciones que lleven al desgaste de las formaciones, esto sin duda

es un ahorro

económico en la producción, los procesos para revertir los daños en las formaciones son de costo elevado.

Objetivo

Identificar los posibles factores que producen daños a la formación, ya sean daños biológicos o daños producidos por diferentes actividades que se llevan acabo durante la exploración, perforación, producción de un yacimiento. Conocer los métodos de prevención para evitar daños a la formación Aplicar los métodos necesarios para el control de daños a la formación

Imagen de un fracturamiento hidráulico

1. ¿Qué es un Daño a la Formación? ¿QUÉ ES UN DAÑO A LA FORMACIÓN? Se define como "cualquier factor que afecte a la formación reduciendo o impidiendo la producción de hidrocarburos en un pozo". El daño de formación también puede definirse como la reducción del flujo natural de los fluidos de la formación hacia el pozo debido a la disminución de la permeabilidad original de la formación. Este daño puede ocurrir de manera natural o puede ser provocado artificialmente. Por tanto, evaluar , controlar y mitigar el daño de la formación son unos de los factores mas importantes a tener en cuenta para la explotación eficiente de hidrocarburos.

2. Causas del Daño a la Formación CAUSAS DE LOS DAÑOS DE FORMACIÓN 2.1 Factores que contribuyen al daño de la formación

Caídas de Presión • Diferenciales de presión muy altos. • Incompatibilidad de los fluidos utilizados en las

Ingreso de agentes externos

operaciones (cantidad de sólidos presentes). • Invasión de partículas.

Operaciones efectuadas en los Pozos Disminución del caudal de producción Modificación de la permeabilidad de la formación

3. Ecuación de Daño a la Formación ECUACIÓN DE DAÑO A LA FORMACIÓN Se determina mediante la siguiente ecuación:

S>0

• Pozo dañado. En este caso, existen restricciones adicionales al flujo hacia el pozo.

S=0

• Pozo sin daño. El daño es nulo, no existen restricciones de flujo hacia el pozo. El pozo está produciendo con un diámetro igual al real.

S<0

• Pozo estimulado. El pozo estará produciendo más de lo esperado, este valor puede tener que ver con alguna estimulación provocada por fracturación hidráulica o estimulación ácida.

Donde: K: Permeabilidad media de la formación productiva Ks:

Permeabilidad media de la zona

afectada por el daño (skin) rs: Radio desde el centro del pozo al borde externo del skin rw: Radio del pozo

El valor del daño de la formación (s), permite relacionar la permeabilidad de las zonas (afectada y virgen).

4. Disminución en el Índice de Producción Disminución en el Índice de Producción Calidad del Yacimiento

Sistema Mecánico Ineficiente

Baja Permeabilidad (K)

Interacciones Roca-Fluido

Alta Viscosidad (µ)

Interacciones Fluido- Fluido

Restricción alrededor del pozo debido a:

Baja Presión

Daño

Fenómenos Interfaciales

Migración / Taponamiento por arena

Precipitados Inorgánicos

Bloqueo por Emulsiones

Migración / Taponamiento por finos

Precipitados Orgánicos

Bloqueo por Agua

Pseudo- Daño

Inversión de la Mojabilidad

5. Daño y Pseudodaño DAÑO Y PSEUDODAÑO

Daños en la formación en los alrededores del pozo, este actúa directamente en el sistema poroso, disminuyendo la porosidad y permeabilidad en la zona skin. Daño superficial en la cara de la formación, Desgaste mecánico producido por el trepano de frotamiento, Desgaste mecánico producido por el flujo durante la perforación. 5.1 Taponamiento causados por arena. Fenómeno donde el material (pequeñas partículas de rocas) de la formación viaja hacia el pozo y la superficie como parte de los fluidos producidos. En campos con formaciones poco consolidadas, el simple flujo de fluidos del yacimiento hacia el pozo puede acarrear sólidos que en ciertos casos generan problemas en producción. 5.2 Taponamiento causados por migración de finos. Los finos son pequeñas partículas que están adheridos a las paredes de los poros de la roca. Causan un taponamiento severo y una disminución en la permeabilidad del medio poroso en la región cercana al pozo.

6. Interacciones Fluido-Fluido 6.1 Precipitación Inorgánica Causado por incompatibilidad de fluidos, producción de agua o cambios rápidos en temperatura o presión. Carbonato de Calcio. (CaCO3) Sulfato de Calcio. (CaSO4) Sulfato de Bario. (BaSO4) Carbonato de Hierro. (FeCO3) Oxido Férrico. (Fe2O3) Sulfato de Estroncio. (SrSO4) 6.2 Precipitación Orgánica Partículas ya presentes en el crudo y se precipitarán bajo cambios rápidos de temperatura o presión. • Asfáltenos • Parafinas • Ceras

7. Fenómenos Interfaciales 7.1 Bloqueo por Emulsiones Es la interacción de Fluidos que usamos en la perforación, cementación, terminaciones, reparaciones , estimulación, con los fluidos de la formación. Esto causa problema de emulsiones de alta viscosidad que ocupan el espacio poroso y por consiguiente obstrucción de hidrocarburos.

7.2 Bloqueo por Agua

Invasión de Agua

Aumenta la Saturación “local” de Agua

Disminuye la permeabilid ad relativa “local” al hidrocarbur o

Obstruye el paso de los Hidrocarbur os

8.1 Daños de Origen Biológico DAÑOS DE ORIGEN BIOLOGICO En algunos pozos que reciben inyección de agua, son susceptibles al daño causado por bacterias en la zona cercana al pozo. Las bacterias especialmente las anaerobias, pueden multiplicarse muy rápido en el yacimiento tapando los espacios porosos con ellas mismos o con precipitados que resultan de procesos biológicos.

8.2 Daños de Formación Inducida por Perforación DAÑOS DE FORMACIÓN INDUCIDA POR PERFORACIÓN El objetivos de los fluidos son garantizar la seguridad de las perforaciones y operaciones que se llevan a cabo en el pozo, así mismo maximizar las tasas de operación. Existen dos tipos de daños de formación inducida por perforación:

8.2.3

Invasión de Sólido

• Las partículas de sólidos se depositan en los espacios porosos de la formación e impiden el paso de los hidrocarburos.

8.2.4 Invasión

de Filtrados

• Este puede ocurrir en tres eventos, bajo la barrena, cuando se esta recirculando o cuando esta estático.

8.3 Daños Producidos por la Cementación DAÑOS PRODUCIDOS POR LA CEMENTACIÓN

Dependiendo de la composición especifica del cemento y su pH, el filtrado puede ser sobresaturado con carbonato de calcio y sulfato de calcio. Como el filtrado de cemento invade la formación y reacciona con los minerales de formación. Se produce un rápido cambio de PH lo cual provoca un taponamiento por los minerales de formación. Este rápido cambio en el pH puede resultar en la formación de precipitados inorgánicos como carbonato de calcio y sulfato de calcio.

8.4 Daños por Terminación de Pozos DAÑOS POR TERMINACIÓN DE POZOS Fluidos que siempre contienen algunos sólidos, incluyendo productos de corrosión, las bacterias y los desechos de la perforación de pozo y tanques de la superficie. La densidad de la salmuera se mantiene lo suficientemente grande como para que la presión del agujero inferior supera la presión del yacimiento por un margen de seguridad (normalmente de 300 a 600 psi). Cantidades importantes de sólidos pueden ser empujados en la formación, resultando en una pérdida de permeabilidad en la región de agujero cerca del pozo.

8.5 Daños Durante el Disparo DAÑOS DURANTE EL DISPARO

El efecto del disparo sobre la matriz de la roca reduce la permeabilidad ,como también el colapso por los esfuerzos .

8.6 Daños Durante el Fracturamiento Hidráulico DAÑOS DURANTE EL FRACTURAMIENTO HIDRÁULICO Puede existir daño por invasión de filtrado en la fractura, reducción de permeabilidad, bloqueo por geles y emulsiones , precipitaciones asfáltenos y taponamiento por partículas solidas.

9. Introducción al control y eliminación del daño a la formación

Debido a que el daño de formación suele ser irreversible

La prevención del daño debe ser rentable, pero requiere de una mayor comprensión de la física de los procesos, así como uso de técnicas de predicción y de funcionamiento

La clave para la limpieza de la formación de los daños es la comprensión de lo que ha causado el daño.

Evitar el daño puede ser una alternativa atractiva a la solución del daños

Evitar el daño a la formación es lo mas conveniente, ya que los procedimientos para revertirlos son muy costosos

10. ¿Cómo afrontar los Daños a la Formación?

Curvas de variación de presión Análisis de las pruebas de formación y producción .

Análisis Nodal.

Análisis del comportami ento de producción y cuantificaci ón del daño.

Análisis de laboratorio

2. Objetivos 11. Daños Durante la Perforación PREVENCIÓN DE DAÑOS DURANTE LA PERFORACIÓN La causa principal de la invasión del filtrado y sólidos del fluido de perforación hacia los yacimientos es la presión diferencial o sobre balance de la columna hidrostática del fluido en contra de la presión del yacimiento.

12. Daños Durante la Cementación PREVENCIÓN DE LOS DAÑOS DURANTE LA CEMENTACIÓN

Evitar al mínimo la perdida de filtrado por medio de aditivos (ocasiona desestabilización de arcillas, migración partículas finas)

Para facilitar la remoción de lodo y del revoque, se bombea lavadores químicos por delante del cemento.

Detrás de un lavador químico se bombea un espaciador el cual separa físicamente el cemento del lodo.

DAÑO A LA FORMACIÓN

13. Daños Durante la Terminación/Reparación PREVENCIÓN DE LOS DAÑOS DURANTE LA TERMINACIÓN/REPARACIÓN

INVASIÓN DE FILTRADO Y SÓLIDOS

PARTÍCULAS QUE INFLUYEN

DISPARO

Usar control de filtración

Invaden: menos de 1/6 del tamaño del poro.

Fuente principal de daño de formación.

Atrapados: 1/6 y 1/2 tamaño del

Se debe disparar donde el ∆P

Compatibilidad del fluido con el de la formación (evitar precipitados)

poro (revoque interno dañino)

Asegurar que el yacimiento sea capaz de expulsar este fluido( min σ)

No

sea a favor del yacimiento, para permitir que el flujo limpie el túnel, residuos y la zona desintegrada de la perforación.

Limpiezas en el transporte, tanques, mangueras, tubería.

Usar surfactantes para bajar (min σ)

pasan:

diámetro externo)

del

mayor

a

1/2

poro(revoque Evitar que el fluido que invada no causa mayor daño a la formación.

14. Daños Durante la Estimulación Ácida PREVENCIÓN DE LOS DAÑOS DURANTE LA ESTIMULACIÓN ÁCIDA Tener presente evitar agravar el daño, debe Incompatibilidad del ácido con el crudo (mezcla de solventes, aromáticos, y surfactantes). De este modo se garantiza la remoción del volumen que se vaya a tratar (evitando contacto ácido-crudo) ( mezcla min σ). Prevención adicionar al ácido estabilizadores de hierro (ácido cítrico, EDTA, NTA) evita depósito de hierro en la formación. Empleado para remediar daños, causados por fenómenos interfaciales, bloqueos, intervalos perforados obturados , emulsiones.

ser correctamente diagnosticado (conocer composiciones de fluidos en yacimiento) y diseñar el mejor modo para el uso de estos compuestos precipitados).

(estos ácidos pueden formar

n. Fracturamiento xxxx 15. Daños Durante el PREVENCIÓN DE LOS DAÑOS DURANTE EL FRACTURAMIENTO

Controlar el agua a usar para el fluido de fracturamiento, debe ser filtrada y almacenada en las mejores condiciones (Incrustaciones, sólidos suspendidos)

Adicionar aditivos para controlar las arcillas (KCL) y un surfactante (min σ).

Adicionar aditivos necesarios para asegurar la ruptura del gel después de finalizado el fracturamiento.

16. Prevención de los Daños Durante el Proceso de Producción PREVENCIÓN DE LOS DAÑOS DURANTE EL PROCESO DE PRODUCCIÓN

16.1 Control en depósitos orgánicos Lograr que las parafinas se depositen fuera del pozo. (aislantes térmicos en el anular) conservar T para evitar perdida de solubilidad.

Asfáltenos son sensibles a la declinación de la P (uso de métodos para que la Pwf sea alta retrasaría esa precipitación) (Inyección de disolventes)

Remoción de la parafinas: Elementos mecánicos (cortadores),Uso de aceites calientes, agua caliente (daño de formación), Disolventes, vapor (pueden volver a cristalizar)

16.2 Producción de arena Control en la taza de producción (Disminuirla)

Empaques con grava (rejillas)

Consolidación química (resinas) (afecta K) Uso de estabilizadores (tratamientos químicos)

17. Inversión de la Mojabilidad INVERSIÓN DE LA MOJABILIDAD Mojabilidad es la capacidad que tiene un liquido de extenderse y dejar una traza sobre un solido y se determina a partir del Angulo que el liquido forma en la superficie del solido. A menor ángulo de contacto mayor mojabilidad. La pérdida de tensio-activos en los fluidos de perforación y terminación, inhibidores de la corrosión y dispersantes en los fluidos de estimulación, el uso de resinas para el control de arena puede provocar cambios en la mojabilidad de la región cercana al pozo.

18. Diagnóstico y evolución del Daño a la Formación DIAGNOSTICO Y EVALUACION DEL DAÑO A LA FORMACION Existen muchos motivos por los cuales un pozo no aporta la producción que se espera de el o declina su producción con el tiempo. Por esto es importante hacer un estudio, ya que puede atribuirse la baja productividad de un pozo de un daño a la formación. Si un pozo tiene daño es necesario evaluarlo y diagnosticarlo para así reducir o minimizar sus efectos nocivos en la producción. Existen varios métodos para diagnosticar el daño a la formación entre ellos están: • Pruebas de restauración de presión con tubería de perforación • Registros de resistividad • Revisión histórica de perforación, terminación, y reparación del pozo • Comparación con pozos vecinos • Análisis de pruebas de presión • Análisis nodal • Pruebas y análisis de núcleos

19. Pruebas DST PRUEBA DST Puede dar indicación de la presencia de daño cuando restaura rápidamente la presión en un periodo de cierre, y hay gran diferencia entre la presión de flujo inicial y la final en poco tiempo, indicando que hay transmisibilidad de la presión pero muy poca al flujo, lo cual puede deberse a la obstrucción del caudal.

20. Pruebas y Análisis de Núcleos PRUEBAS Y ANÁLISIS DE NÚCLEOS Se realizan pruebas en núcleos extraídos del yacimiento con el fin de reproducir los fenómenos que han ocurrido en el yacimiento, permitiendo determinar la existencia del daño, los mecanismos que lo provocan y las posibles soluciones al mismo. Las técnicas empleadas son: • Análisis petrográfico • Análisis mineralógico • Pruebas de flujo a través de los núcleos • Análisis químico de los fluidos • Compatibilidad de los fluidos

20. Pruebas y análisis de núcleos PRUEBAS Y ANÁLISIS DE NÚCLEOS • Análisis de rayos x: Mediante el Angulo de difracción de los rayos, pueden identificarse los minerales que componen la muestra, siendo una técnica útil para diferenciar tipos de arcilla. • Microscopia electrónica: Prueba útil para reconocer tipos de arcilla y observar su localización en los poros. En esta prueba se recubre la muestra ultra delgada de grafito y luego se observa en el microscopio electrónico de barrido, equipado detector de retro dispersado y de rayos x. • Microscopia óptica de secciones fina: Permite el reconocimiento de la evolución diagenéticos de la formación • Análisis de tamizado: Esta prueba muestra grandes cantidades de material, muy fino en las formaciones con alto contenido de arcilla • Curvas de respuesta al ácido: Muestra una curva de flujo de fluidos a través de un núcleo, para determinar el incremento de la permeabilidad al paso de cada fluido

21. Conclusión

El tema de daño a la formación que se han explicado en esta presentación comprenden los aspectos básicos de los tipos de daño sus característica y que lo generan. En el primer tema se abordaron la definición de un daño y la ecuación de esta. Posteriormente se explico cuales eran los tipos de daño y como se pueden prevenir. Por último se observaron los diagnósticos y evolución a los daños a la formación

22. Comentarios

El estudio de daños ala formación es muy importante ya que nos puede afectar en la producción del pozo y es lo que menos queremos en la industria. En esta presentación se explicaron los tipos de daño y como prevenirlos también se explico que lo conforma.

23. Bibliografía

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: https://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish02/win02/p32_55.pdf http://www.elrinconpetrolero.blogspot.mx/2010/10/fundamentos-de-perforacion.html http://www.greenpeace.org/mexico/Global/mexico/report/2013/LA%20gran%20estupidez.pdf http://industria-petrolera.lacomunidadpetrolera.com/2009/01/tipos-de-daños-y.html

24. Video

¡ GRACIAS !