Exposición de Cristina Cavero, especialista en Geomecánica y docente de Mecánica de Rocas en URP; fue transmitida en VIVO para la comunidad del Portal de Ingeniería Para ver ver la charla, ingresa al siguiente enlace: https://www.youtube.com/watch?v=z602lFOwyeA

1. GEOMECANICA APLICADO A
PERFORACIÓN
ING. CRISTINA CAVERO
JUNIO, 2016

2. Donde requerimos la mecánica de rocas?

3. Aplicaciones en la industria Petrolera
Estabilidad de pozo
Predicción de arenamiento
Fracturamiento hidráulico
Optimizacion de la perforación
Determinacion de esfuerzos en el reservorio

4. Flujo de trabajo de Modelo
Geomecanico 1D
Flujo de trabajo -
Schlumberger

5. Ventana de Lodos
Ref: International Journal of Rock Mechanics & Mining
Sciences

6. Modos de Falla en la cara del pozo

7. Tipo de fallas más comunes en la pared
del pozo

8. Problemas de inestabilidad
INDICADORES: PRESENCIA DE CAVINGS • Los derrumbes son fragmentos de roca producidos por
inestabilidad de agujero y transportados a la superficie en
el fluido de perforación.
• Derrumbes típicos son fragmentos de ~1cm., pero pueden
variar en tamaño de 1mm a más de 10cm.
• Pequeños derrumbes, llamados clay rings se forman
desprendiéndose de derrumbes lutíticos de mayor tamaño
(por hinchamiento de las arcillas).
• Derrumbes de mayor tamaño son producidos de
formaciones naturalmente fracturadas. Estos se
encuentran contenidos en planos naturalmente
fracturados.
MW

9. Problemas de inestabilidad de pozo
Splintered Cavings
Angular Cavings Tabular Cavings
• Mas de un tipo de caving puede ser observado
en la perforación de una sección del pozo
• Se determina el modo de falla y cuál de ellos es
el más problemático y se realizar la apropiada
mitigación.
• Es importante monitorear el volumen de la
producción de cavings, sin embargo no requiere
un cambio inmediato del plan.
• Se requiere esperar y revisar practicas
operacionales junto con la ventana de
estabilidad del pozo y comunicarlos al Ing.
Geomecánico por un posible incremento de
peso de lodo o con el Ing. De Lodos por un
posible cambio en la química del lodo.

10. Problemas de Inestabilidad: Cavings
Splintery
Tipo de caving:
• Splintery Cavings son producidos cuando el
pozo se encuentra bajo balance con respecto a
la presión de pozos, principalmente en lutitas
sobreprezurisadas.
Caracteristicas:
• Los cavings son alargados y filudos. Cavings
puede ser pequeños de rocas frágiles,
formaciones muy duras. Cavings pueden ser
más alargados en planos de capa debiles.
Mitigación:
• Indicador de inestabilidad de pozo por
encontrarse bajo balance. Incrementar el peso
de lodo como una solución. Reducir ROP podria
reducir el volumen de cavings splintery si es que
se sospecha que pueden haber sido producidos
por un alto ROP.

11. Problemas de Inestabilidad: Cavings
Angular
Tipo de caving:
• Cavings Angular es producido por la falla por
corte en las paredes del pozo. Cuando estos
recortes se encuentran frescos, los cavings
provienen de breakouts.
Caracteristicas:
• Los cavings son de forma angulosa o triangular.
Una parte del caving puede ser curva,
correspondiendo a la parte del corte de la
circunferencia del hoyo.
Mitigación:
• Incrementar el peso de lodo si la ventana de lodo
lo permite. Revisar el límite de gradiente de
fractura.
• Si la gradiente de fractura se encontrar muy
cerca, se procederá a mitigar con procedimientos
de perforación o aditivos estabilizantes.
• Buena practica de limpieza de hoyo y minimizar
las vibraciones

12. Problemas de Inestabilidad: Cavings
Tabulares
Tipo de caving:
• Cavings tabulares se producen al perforar planos
debiles pre-existentes.
Caracteristicas:
• Superficies muestran planos debiles pre-
existentes
• Suelen tener una o más superficiles paralelas
• Superficien tienen a ser suaves y planas
• La falla inicia en el lado alto del agujero al
perforar casi paralelo a un plado debil
Mitigación:
• Mantener densidad de lodo
• Minimizar perdidas de circulación
• Usar aditivos obturantes
• Evitar sacando rotando (Back reaming)
• Mejorar Limpieza del agujero
• Evitar vibraciones de sarta y altas RPM

13. Problemas de Pérdidas de circulación
Causa:
• Las pérdidas de circulación se presentan por
incrementar el peso de lodo y superar el límite de
gradiente de fractura, induciendo una fractura
causando pérdidas totales.
• Se presentan pérdidas parciales en caso se
supere el límite del esfuerzo mínimo (Presión de
cierre) al perforar zonas con fracturas pre-
existentes.
Caracteristicas:
• Disminución de volumenes de lodo en los
tanques.
• Disminución del ECD
• Posible inestabilidad en zonas inestables de la
misma sección.
Mitigación:
• Usar aditivos obturantes para pérdidas de lodo
• Incrementar progresivamente el MW

14. Problemas de Pega de tubería
Pega Diferencial
La pega diferencial ocurre cuando la sarta de
perforación es sostenida en la pared del agujero
por una fuerza. Esta fuerza es creada por el
desequilibrio de la presión hidrostática en el
agujero y la presión de poro en una formación
permeable.
Ocurre cuando hay una alta diferencia entre el MW
y la PP. Esto se llama sobrebalance.
Prevención:
•Mantener la sarta en movimiento
•Evaluar ventana de estabilidad, peso de lodo y
puntos de revestimiento para evitar perforar una
zona inestable en la misma sección
•Propiedades de lodo adecuadas
Pega geométrica
Perforar en rocas fuertemente abrasivas llevan a desestabilizar
el agujero resultando un agujero mas pequeño. Si la sarta es
corrida dentro del agujero rapidamente sin escaria, la barrena
puede ser atascada en la sección descalibrada del agujero.
Indicadores:
• Restricciones al presentar viajes bajando broca.
• La circulación es ligeramente restringida
• Intento de atrapamiento en el fondo
Prevención:
• Utilizar adecuadamente las zonas en calibre-protegidas por la
tuberia o estabilizacores.
• Uso apropiado y buena configuración de brocas para viajes o
limpieza de hoyo.

15. Principales problemas que ocurren
durante la perforación

16. Motivación para analizar problemas de
perforación de pozos cercanos
El objetivo principal de identificar los eventos de
perforación y analizar la causa/origen de estos es
para usarlos como puntos de calibración en el modelo
geomecánico.

17. Eventos de Perforación
- Calibración de Presión de poros (Eventos de Sobrepresión/influjos/cortes de lodo, cavings
splintery, pega diferencial, parámetros de la perforación ROP, etc)
- Calibración de Presión de Colapso (Eventos de empaquetamiento, cavings, cambios en
parámetros de perforación por acumulación de presión dentro del pozo y atrapamiento de la
sarta, embolamiento de broca, etc)
- Calibración del esfuerzo mínimo (Eventos como pruebas de integridad en el zapato como LOT o
ELOT, perdidas parciales durante la perforación, picos de presión, ECD usados, etc)
- Calibración del gradiente de fractura (Eventos de pérdidas totales de lodo, si se presentan
imágenes de pozos se revisa si existen fracturas inducidas, Pruebas de integridad de la
formación como LOT o ELOT, Información de fracturamiento hidráulico si se presenta en el pozo,
ECD usados)

18. Modelos Geomecánicos de pozos
vecinos Calibrados
3D geomechanical modeling, wellbore stability analysis improve field’s performance -RESERVOIR MANAGEMENT
!D MEM wellbore Stability -
Caliper
Caliper
orientado
Calculo de Propiedades de roca y
esfuerzos
Ventana de Lodos

19. Plan para perforar un nuevo pozo
Preguntas para planear un nuevo pozo
Qué eventos de perforación presentaron los pozos vecinos?
Construcción de modelo geomecanico de pozos vecinos.
Calibración con eventos de pozos vecinos, usando los mismos parámetros, tendencias,
constantes por encontrarse en el mismo campo.
La ventana de estabilidad de los pozos vecinos representa los eventos de perforación e
información adicional del pozo?

20. Recomendaciones para una nuevo pozo
•Se recomienda la mejor dirección para
perforar el nuevo pozo desviado en el campo,
teniendo en cuenta la dirección de los
esfuerzos, y planos de debilidad en las
formaciones.
•Esto dependerá del regimen de esfuerzos que
se tenga en el campo y el contraste entre
estos esfuerzos.
•Comunmente la mejor dirección para
perforar un pozo en un regimen de normal
cual sería? SH, Sh o Sv?

21. Recomendaciones para una nuevo pozo
- Se recomienda puntos de revestimiento con el fin de aislar zonas inestables, zonas con
pérdidas o con riesgos de pega diferencial.

22. Recomendaciones para una nuevo pozo
•Se recomienda los límites de pesos de lodos
máximos y mínimos con el fin de optimizar
tiempo y costos.
•Se realiza un análisis de riesgos, indicando las
zonas mas propensas a:
◦ La inestabilidad de pozo
◦ Zonas con sobrepresión
◦ Zonas con riesgo de pérdidas de lodo
◦ Zonas con intervalos en calibre

23. Geomecánica en tiempo Real
Monitorea, actualiza y recalibra el estudio de geomecánica, modelo de presión de poros
y esfuerzos realizado antes de la perforación, usando información diaria, reportes de
perforación, eventos de perforación, registros en tiempo real, y pruebas de integridad
durante la perforación.
Resultado:
•Reduce tiempo No Productivo durante las operaciones.
•De acuerdo a lo cambios en las formaciones, profundidades o comportamiento de la
formación se toma deciciones sobre los pesos de lodo y puntos de revestimiento
(cambiando profundidades de puntos de revestimiento o hasta la recomendación de
eliminar alguno)
•El Ingeniero Geomecanico en Tiempo Real trabaja constantemente con el grupo de
perforación, geología, geofísica, con el fin de integrar y correlacionar la información y dar
las recomendaciones adecuadas para prevenir eventos, como tambien para mitigarlos.

24. Consencuencias de un modelo
geomecánico calibrado en el campo
Comparación de pozos
vecinos (Sin geomecánica)
con pozo que presentó
estudio de Geomecánica
Tiempo (dias) Vs. Profundidad

25. GRACIAS POR SU AMABLE ATENCIÓN
ING. CRISTINA CAVERO PANEZ
INGENIERA GEOMECÁNICA
cavero.cristina@gmail.com