Ingeniería de Petróleos · 2020
Evaluación de modelos de optimización de costos de revestimiento y aplicaciones a un campo de Ecopetrol
Uno de los componentes de mayor influencia en los costos de perforación después del alquiler del equipo es el de los revestimientos. Normalmente en el programa de revestimiento se tienen en cuenta algunos criterios de selección entre los cuales están la variación del material y su resistencia. Es importante también tener en cuenta otras tecnologías que abarquen una gama más amplia de criterios y condiciones que pueden mejorar la vida útil, evitar intervenciones periódicas, reducir tiempos de instalación, mejorar la compatibilidad con herramientas o implementaciones novedosas, entre otros aspectos. La implementación de nuevos tipos de revestimientos en un campo de Ecopetrol proporcionaría probables beneficios técnicos y también en la reducción de los costos de perforación. El proyecto abarca una selección de un modelo de optimización de costos en este caso (Minimum Cost), y establecer los criterios más relevantes de acuerdo con los datos del pozo para seleccionar la mejor combinación de tubería de revestimiento y aplicar el modelo seleccionado a través del software StressCheck (Halliburton) al campo. Se obtiene un diseño de tubería de revestimiento optimo a nivel técnico y económico. Se escogió el software StressCheck como herramienta de diseño de revestimiento debido a las características específicas dentro de las cuales se incluyen el modelo escogido (Minimum Cost) y el manejo de cálculos de cargas complejas *
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Contenido
- INTRODUCCIÓNp. 14
- 1. TUBERÍAS DE REVESTIMIENTOp. 15
- 1.1 GENERALIDADESp. 15
- 1.2 TIPOS DE TUBERÍA DE REVESTIMIENTOp. 16
- 1.2.1 Tubería conductorap. 17
- 1.2.2 Tubería de superficiep. 18
- 1.2.3 Tubería intermediap. 19
- 1.2.4 Tubería de producciónp. 19
- 1.2.5 Linerp. 20
- 1.3 ESPECIFICACIONES DE TUBERÍAp. 22
- 1.3.1 Diámetros y espesor de paredp. 23
- 1.3.2 Longitud de las juntasp. 24
- 1.3.3 Perdidas de longitud por acoples (articulación)p. 25
- 1.3.4 Peso de tuberíap. 25
- 1.3.5 Grado de acerop. 26
- 1.4 CONEXIONESp. 29
- 1.5 TIPOS DE CONEXIONESp. 30
- 1.5.1 Conexión integralp. 30
- 1.5.2 Conexión acopladap. 30
- 1.5.3 Roscas APIp. 31
- 1.5.4 Roscas redondasp. 32
- 1.5.5 Roscas buttressp. 32
- 1.5.6 Roscas extreme linep. 34
- 1.5.7 Roscas Premiump. 34
- 1.6 TIPOS DE CARGASp. 35
- 1.6.1 Tensión. Cp. 35
- 1.6.2 Estallidop. 38
- 1.6.3 Colapso. Fp. 40
- 1.7 MODELOS DE OPTIMIZACIÓN DE COSTOSp. 46
- 1.7.1 Monoborep. 46
- 1.7.2 Modelo (Minimum cost)p. 48
- 1.7.3 Modelo (precio vs peso)p. 52
- 2. ESTUDIO DE INFORMACIÓN DEL CAMPOp. 54
- 2.1 INFORMACIÓN GENERAL DEL POZOp. 54
- 2.1.1 Ficha técnica del pozop. 54
- 2.1.2 Localización del pozop. 54
- 2.2 INFORMACIÓN GEOLÓGICAp. 55
- 2.2.1 Formaciones Geológicasp. 55
- 2.2.2 Identificación de problemas Geológicosp. 58
- 2.2.3 Características petrofísicas del yacimientop. 60
- 2.2.4 Análisis de eventos de perforaciónp. 60
- 2.2.5 Modelo de estabilidad por pozop. 62
- 2.3 RESUMEN DE REVESTIMIENTO ACTUALp. 65
- 2.3.1 Criterios de asentamiento del revestimientop. 65
- 2.3.2 Plan direccional del pozop. 68
- 2.3.3 Cementación del pozop. 69
- 2.3.4 Estado Mecánico actual del pozop. 69
- 2.3.5 Diseño Actual del pozop. 70
- 3. SELECCIÓN DEL MODELO DE OPTIMIZACIÓNp. 75
- STRESSCHECKp. 77
- 3.1.1 Ingreso de la estructura de datosp. 78
- 3.1.2 Datos generalesp. 79
- 3.1.3 Datos de cargas de tuberíap. 88
- 3.1.4 Diseño preliminar de tubería de revestimientop. 96
- 3.1.5 Aplicación del modelo MINIMUM COSTp. 97
- REVESTIMIENTOp. 12
- 4.1 APLICACIÓN DEL MODELO AL POZOp. 102
- 4.1.1 Resultados de cargasp. 103
- 4.2 EVALUACIÓN ECONÓMICAp. 108
- 4.2.1 Costos de las tuberías de revestimientop. 108
- 4.2.2 Comparación de los diseños de revestimientop. 110
- 4.2.3 Precio de referencia tubería K-55p. 110
- 5. CONCLUSIONESp. 118
- 6. RECOMENDACIONESp. 119
- BIBLIOGRAFÍAp. 120
- Figura 1. Tubería de revestimiento L-80 (9 5/8”)p. 15
- Figura 2. Esquema de tubería de revestimientop. 21
- Figura 3. Tipos de linerp. 22
- Figura 4. Código de colores para grados de acerop. 29
- Figura 5. Conexiones acopladas e integralesp. 31
- Figura 6. Perfil de roscas Redondasp. 33
- Figura 7. Perfil de roscas Buttressp. 33
- Figura 8. Esquema Monoborep. 46
- Figura 9. Rol del software comercial en el proceso de optimizaciónp. 49
- Figura 10. Proceso de optimización de casingp. 50
- Figura 11. Proceso de optimización de casingp. 52
- Figura 12. Conflicto peso/preciop. 53
- Figura 13. Evaluación de riesgos Geológicosp. 59
- Figura 15. Modelo geo-mecánico e identificación de zonas de riesgop. 63
- Figura 16. Estado Mecánico del pozo actualp. 69
- Figura 17. Estallidop. 70
- Figura 18. Colapsop. 71
- Figura 19. Límites de diseñop. 71
- Figura 20. Estallidop. 72
- Figura 21. Colapsop. 72
- Figura 22. Límites de diseñop. 73
- Figura 23. Estallidop. 73
- Figura 24. Colapsop. 74
- Figura 25. Límites de diseñop. 74
- Figura 26. Contraste de modelos de optimización de costosp. 76
- Figura 27. Software Stresscheckp. 77
- Figura 28. Estructura jerárquica de ingreso de datosp. 78
- Figura 29. Estructura jerárquica de datos StressCheckp. 79
- Figura 30. Datos de referencia del pozop. 80
- Figura 31. Descripcion general pozo #1p. 81
- Figura 32. Datos de presión de Porop. 82
- Figura 33. Datos de presión de fracturap. 83
- Figura 34. Datos direccionales del pozop. 85
- Figura 35. Gradiente geotérmicop. 86
- Figura 36. Esquema de tubería de revestimiento actualp. 87
- Figura 37. datos de produccion StressCheckp. 88
- Figura 38. Parámetros de diseñop. 89
- Figura 39. Análisis de parámetros de diseñop. 90
- Figura 40. Condiciones inicialesp. 91
- Figura 41. Diseño de carga de estallido Liner 7”p. 93
- Figura 42. Diseño de carga de colapso Liner 7”p. 95
- Figura 43. Diseño de carga axial Liner 7”p. 96
- Figura 44. Configuración de sección de tubería intermedia 9 5/8”p. 97
- Figura 45. Parámetros modelo de Minimum Cost de la sección 9 5/8p. 98
- Figura 46. Diseño modelo de Minimum Cost de la sección 9 5/8p. 99
- Figura 47. Límites de diseño sección optimizada 13 3/8”p. 100
- Figura 48. Límites de diseño sección optimizada 9 5/8”p. 101
- Figura 49. límites de diseño sección optimizada 7”p. 101
- Figura 50. Estado mecánico Minimum Costp. 102
- Figura 51. Estallido sección optimizada 13 3/8”p. 103
- Figura 52. Colapso sección optimizada 13 3/8”p. 104
- Figura 53. Carga axial sección optimizada 13 3/8”p. 104
- Figura 54. Estallido sección optimizada 9 5/8”p. 105
- Figura 55. Colapso sección optimizada 9 5/8”p. 105
- Figura 56. Carga axial sección optimizada 9 5/8”p. 106
- Figura 57. Estallido sección optimizada 7p. 106
- Figura 58. Colapso sección optimizada 7”p. 107
- Figura 59. Carga axial sección optimizada 7”p. 107
- Figura 60. Producción y demanda mundial de acerop. 109
- Figura 61. Costo por pie de tubería N-80 y P-110p. 110
- Figura 62. Costos diseño actual de pozo (700 $USD/Ton)p. 111
- Figura 63. Costos diseño optimizado de pozo (700 $USD/Ton)p. 111
- Figura 64. Costos diseño actual de pozo (900 $USD/Ton)p. 114
- Figura 65. Costos diseño optimizado de pozo (900 $USD/Ton)p. 114
- Figura 66. % Inversión ahorrada para los escenarios optimizadosp. 116
- Tabla 1. Dimensiones recomendadas para mandriles de prueba (API)p. 24
- Tabla 2. Longitudes estándar de revestimiento (API)p. 24
- Tabla 3. Grados API tuberías de revestimientop. 27
- Tabla 4. Grados no API tuberías de revestimientop. 28
- Tabla 5. Ficha técnica del pozop. 54
- Tabla 6. Ubicación específicap. 55
- Tabla 7. Características petrofísicas del yacimientop. 60
- Tabla 8. Modelo Geo-mecánico ventana de estabilidad por pozop. 66
- Tabla 9. Profundidades de asentamientop. 67
- Tabla 10. Wellpathp. 68
- Tabla 11. Programa de cementaciónp. 69
- Tabla 12. Costo sección 9 5/8” diseño actual de pozo (700 $USD/Ton)p. 112
- Tabla 13. Costo sección 9 5/8” diseño optimizado de pozo (700 $USD/Ton)p. 112
- Tabla 14. Costo sección 7” diseño actual de pozo (700 $USD/Ton)p. 113
- Tabla 15. Costo sección 7” diseño optimizado de pozo (700 $USD/Ton)p. 113
- Tabla 16. Costo sección 9 5/8” diseño actual de pozo (900 $USD/Ton)p. 115
- Tabla 17. Costo sección 9 5/8” diseño optimizado de pozo (900 $USD/Ton)p. 115
- Tabla 18. Costo sección 7” diseño actual de pozo (900 $USD/Ton)p. 115
- Tabla 19. Costo sección 7” diseño optimizado de pozo (900 $USD/Ton)p. 116
- Tabla 20. Ahorro de escenarios optimizadosp. 117