Maestría en Ingeniería de Petróleos y Gas · 2022
Metodología para el análisis de la integridad mecánica de la tubería de revestimiento en pozos productores de hidrocarburos del Piedemonte colombiano
El desarrollo de la metodología para la integridad de las tuberías de revestimiento en pozos del Piedemonte llanero colombiano es una respuesta técnica, para abordar la condición de presiones anulares sostenidas evidenciadas en los campos de Piedemonte, sin embargo, la metodología podría aplicarse a otros campos. La metodología tiene tres (3) etapas, el diagnóstico, el impacto y el aseguramiento. En la primera etapa, se establece si el pozo presenta la condición de presión sostenida en el anular SAP (por su sigla en inglés, “sustained annular pressure”) , una vez catalogado el pozo con SAP, se evalúa si la presión supera el 50% de la máxima presión operativa permitida en cabeza de pozo - MAWOP, cumpliéndose este criterio el pozo es valorado en la segunda etapa, impacto, evaluando tres categorías (química, mecánica y física) en función de veinte variables, a las cuales se le asignaron criterios de ponderación (entre 1 y 5) para establecer los índices de categorías de elemento (Icat_β_e); índice de categoría del sistema (Icat_β_s) así como el índice de integridad del elemento (IIE) y el índice de integridad del sistema tubular (IIST). Con estos índices, se priorizan los elementos tubulares del pozo que requiere de acciones focalizadas para el aseguramiento, esta tercera etapa permite diseñar un plan de acción de monitorear, controlar, mitigar, reparar, sustituir o abandonar, con el detalle de los elementos tubulares que conforma el pozo. La metodología se aplicó a un caso estudio, para un pozo problema configurado con las características de los campos del piedemonte, obteniendo como respuesta clasificar, categorizar, priorizar y establecer acciones con un mecanismo sencillo y útil para la gestión de la integridad en pozos que presenta presiones sostenibles en los anulares.
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Contenido
- Introducciónp. 15
- Objetivosp. 17
- 1.1 Objetivo Generalp. 17
- 1.2 Objetivos Específicosp. 17
- Antecedentes, Marco Teórico, Conceptual y Prácticop. 18
- 2.1 Antecedentes Investigativosp. 18
- 2.2 Revestimiento (Casing) para pozosp. 20
- 2.2.1 Tipos de Revestimiento para pozosp. 20
- 2.2.2 Propiedades de los Revestimientosp. 23
- 2.2.3 Conexiones o juntas de los revestimientosp. 24
- 2.2.3.1 Clasificación de Juntasp. 26
- 2.2.4 Diseño de sartas de revestimientop. 27
- 2.2.4.1. Resistencia al estallidop. 29
- 2.2.4.2. Resistencia al colapsop. 30
- 2.2.4.3. Esfuerzo de tensiónp. 32
- 2.2.4.4 Efecto de la combinación de esfuerzosp. 33
- 2.3 Cemento componente de estabilización de pozosp. 36
- 2.3.3.1. Hidratación del Cementop. 38
- 2.3.3.2. Efectos de la Hidrataciónp. 38
- 2.3.3.3 Clasificación del cementop. 40
- 2.2.3.4. Aditivos del cementop. 41
- 2.4 Integridad de Pozosp. 42
- 2.5 Yacimiento del Piedemonte en los Llanos orientalesp. 42
- 2.5.1 Columna estratigráfica y geología estructuralp. 43
- 3.1 Condiciones de impacto en la integridad según el tipo de pozo o yacimientop. 47
- 3.1.1 Yacimientos convencionales y no convencionalesp. 47
- 3.1.2 Geotérmica y pozos inyectores de aguap. 49
- 3.1.3 Pozos de alta presión y temperatura (HPHT)p. 50
- 3.1.4 Recobro mejorado de aceite (EOR) y recobro mejorado de gas (EGR)p. 52
- 3.1.5 Sellamiento y Abandono de pozos (SAP)p. 53
- 3.2 Factores y/o mecanismos que afectan la integridad de pozosp. 54
- 3.2.1 Categoría química asociado con fallas de pozop. 56
- 3.2.2 Categoría mecánica asociado con fallas de pozop. 58
- 3.2.3 Categoría física asociado con fallas de pozop. 59
- pozop. 21
- 3.3 Potenciales puntos de fuga y/o modos de falla asociados al sistema tubular del pozop. 62
- 4. Estándares y buenas prácticas en la evaluación de la Integridad de Pozosp. 64
- 5. Características de la Integridad de las Tuberías de Revestimiento de Pozosp. 71
- 5.1 Metodología para el manejo de la integridad de la tubería de revestimientop. 71
- 5.1.1 Diagnósticop. 73
- 5.1.2 Impactop. 78
- 5.1.2.1 Categorías, variables y criterios de ponderaciónp. 81
- 5.1.2.1.1 Categoría Químicap. 60
- 5.1.2.1.2 Categoría Mecánicap. 61
- 5.1.2.1.3 Categoría físicap. 60
- 5.1.2.2 Estimación posible pérdida de función de la barrera del sistema tubularp. 89
- 5.1.2.2.1 Índice de la categoría del elementop. 89
- 5.1.2.2.2 Índice de categoría del sistemap. 90
- 5.1.2.2.3 Índice de integridad del elemento (IIE)p. 90
- 5.1.2.2.4 Índice de integridad del sistema tubular (IIST)p. 91
- 5.1.2.2.5 Criticidad del índice de integridad tubularp. 91
- 5.1.3 Aseguramientop. 92
- 6. Caso de estudiop. 94
- 6.1 Línea base de Informaciónp. 94
- 6.2 Diagnósticop. 73
- 6.3 Evaluación del Impactop. 102
- 6.4 Aseguramientop. 92
- 7. Conclusionesp. 112
- 8. Recomendacionesp. 114
- Referencias Bibliográficasp. 115
- Apéndicep. 121
- Tabla 1 Tuberías asociadas a los revestimientos de pozos en yacimientos de hidrocarburop. 21
- Tabla 2 Tuberías estándar APIp. 23
- Tabla 3 Lista de chequeo para el diseño de revestimientosp. 28
- Tabla 4 Clasificación API - ASTM cementosp. 41
- Tabla 5 Consolidado de categorías y factores que impactan la integridad del pozop. 60
- normalización de petróleo y gas noruego-NORSOKp. 65
- Institute”p. 66
- “International Organization for Standardization” – ISOp. 66
- “American Petroleum Institute”p. 68
- Tabla 11 Elementos normativo y regulatorios asociados al contexto colombianop. 70
- Tabla 12 Elementos de Barrera según su clasificaciónp. 72
- SCP)p. 77
- sistema tubularp. 82
- sistema tubularp. 84
- sistema tubularp. 86
- Tabla 17 Ecuaciones índice de categorías de cada elemento (Icat_β_e)p. 89
- Tabla 18 Ecuaciones índice de categorías del sistema tubular (Icat_β_S)p. 90
- Tabla 19 Índice de Integridad del elementop. 91
- Tabla 20 Índice de Integridad del sistema tubularp. 91
- Tabla 21 Propiedades petrofísicas de yacimientos del Piedemonte Llanerop. 94
- Tabla 22 Información Pozo Piedemonte completamiento, recobro, tuberíasp. 95
- Tabla 23 Información asociada con el fluido pozo problemap. 97
- Tabla 24 Registro para pozo problemap. 98
- Tabla 25 Historial de Pozo de estudiop. 100
- Tabla 26 Resultado diagnóstico al pozo problemap. 101
- Tabla 27 Evaluación consolidada de las matrices química, mecánica y físicap. 103
- pozop. 21
- Tabla 29 Consolidación de las acciones de aseguramiento para el pozo estudiop. 110
- Figura 1 Componentes de una sarta de tubería de revestimientop. 22
- Figura 2 Junta tipo acoplada para unión de tubería de revestimientop. 25
- Figura 3 Junta integral para unión de tubería de revestimientop. 25
- Figura 4 Esquemas de tipos de roscasp. 27
- Figura 5 Resistencia al Colapso como una función de D/tp. 30
- Figura 6 Contorno de una tubería Ovaladap. 31
- Figura 7 Sección transversal de una tubería excéntrica ovaladap. 32
- Figura 8 Representación de los esfuerzos equivalentes (axial, radial y tangencial)p. 33
- Figura 9 Modelo triaxial normalizadop. 36
- Figura 10 Columna estratigráfica el Piedemonte Llanerop. 45
- Figura 12 Potenciales caminos de fuga en pozosp. 55
- los tubularesp. 63
- Figura 14 Esquemático del principio de doble barrera en pozop. 72
- llanerop. 73
- Figura 16 Fuentes de información para estimar SAPp. 75
- Figura 17 Diagrama de flujo para el manejo de la presión anular en pozosp. 78
- Figura 18 Limites o umbral de presión Anularp. 79
- impacto al pozo problemap. 104
- B. Excel caso de estudio pozo Piedemonte………………………………………………p. 124