Protección de Paredes en la Perforación de Pozos

Uno de los aspectos más importantes dentro de las operaciones que se efectúan cuando se perfora un pozo, es la protección de las paredes para evitar derrumbes y aislar manifestaciones de líquidos o gas. La protección se hace mediante tubos casing, que se bajan al pozo de mayor a menor, por razones técnicas y económicas.

Funciones del casing

• Evitar derrumbes y concavidades.
• Prevenir la contaminación de acuíferos.
• Confinar la producción del intervalo seleccionado.
• Dar soporte al equipo de control superficial.
• Soportar el equipo de terminación y posterior producción superficial.

Esfuerzos del casing

• Presión externa (colapso).
• Presión interna (estallido).
• Carga axial y longitudinal (tensión y compresión).

Clasificación general

• Conductora (Cañería Guía).
• Superficial (Cañería superficial).
• Cañería Intermedia.
• Casing de producción.

Casing conductor o guía

Es el primer casing que se baja y cementa al perforar el pozo. La profundidad de asentamiento va de 50 a 300 m. Su función principal es establecer un medio de circulación del lodo y recortes. El diámetro depende de la profundidad total del pozo a perforar.

Casing superficial

Funciones: instalar válvulas de control. Aislar capas de agua y gas de superficie. Aislar zonas de pérdida de lodo superficiales. Para pozos profundos (4500m) se emplean diámetros de 20 plg. Las profundidades varían de 500 m a 1000 m.

Casing intermedio

Para aislar zonas que tienen presiones normales de formación. Influjos de agua, derrumbes y pérdidas de circulación. En general se baja para poder incrementar la densidad del lodo y controlar zonas de alta presión. Se colocan una o más cañerías intermedias para aislar zonas problemáticas.

Casing de producción

Aislar y separar zonas productoras de zonas con fluidos no deseados en el intervalo de interés. Para la instalación de packers y herramientas de fondo empleadas en la terminación del pozo, por lo cual hay que considerar los factores que intervienen en el programa de terminación.

Liners (tubería de revestimiento corta)

Evita utilizar un casing desde superficie al fondo del pozo reduciendo costo. Se aísla el último tramo del pozo quedando una zona traslapada dentro del último casing que va desde 50 a 150 m. Razones para utilizar Liner: Control de pozo, economía, rapidez, evita emplear alto volumen de cemento, permite utilizar herramientas de terminación de mayor diámetro.

Selección del grado y peso del casing de revestimiento

Realizar cálculo de cargas resultantes en función de profundidad, densidad, fluidos de formación. Evaluar condiciones especiales: perforación en zonas de alta presión con densidad de lodo hasta 2.28 gr/cm3, presencia de domos salinos, presencia de H2S y CO2, pozos direccionales y horizontales, conexiones premium (metal – metal).

Preparación para bajar casing

Antes de bajar casing se perfila el pozo (logging o registros eléctricos). Se corre un calipper para confirmar profundidad, determinar diámetro de pozo y volumen de cemento (se considera un exceso de 25%). Se circula con lodo mínimo 2 veces el volumen chequeando densidad, viscosidad y reología.

Bajando Casing

Vigilar el desplazamiento: Riesgo de altas presiones de surgencia. Llenar periódicamente la sarta de casing para evitar el riesgo de colapso (cada 5 o 10 juntas). Bajar lentamente para evitar el efecto pistón y el riesgo de pérdida de lodo a formación. El volumen desplazado debe ser similar al llenado del casing.

Esfuerzos durante la bajada y cementación

Efecto de choque, presión interna, presión externa, efectos térmicos.

Efectos de esfuerzos por flexión

Curvatura del pozo, fricción, pandeo.

Equipo de superficie

Al igual que para la tubería de perforación, existe equipo especial para manejar los diámetros específicos del casing como elevadores llaves y enroscadores rápidos con el fin de levantar y enroscar las juntas con el torque correcto.

Equipo bajo superficie

Zapato, collar flotador, tapón de fondo, tapón de desplazamiento, centralizadores, raspadores.

Operación de cementación

La cementación es un proceso de mezcla y desplazamiento de una lechada (cement slurry) (cemento seco mezclado con agua y aditivos) dentro del espacio anular entre el revestimiento y el pozo abierto.

Cementación de remediación

Son operaciones de cementación secundaria que se realizan durante la terminación del pozo y en workover para “remediar” la cementación primaria. Si el cemento primario se canaliza o no queda uniforme, se punza el casing y se bombea cemento a presión (squeeze).

Diseño de la cementación

Las cementaciones de las cañerías de revestimiento que pueden ser superficial, intermedia y producción, se les llama también cementación primaria, y son de las operaciones más importantes para la vida útil y económica del pozo.

Factores a tener en cuenta

• Densidad máxima de la lechada para evitar fracturar la formación (la dens del cemento debe ser mayor en 1 lb/gal que la del lodo).
• Precisión de la temperatura de fondo de pozo.
• Diseñar la mezcla de acuerdo al tipo de operación y condiciones del pozo.
• Usar 20 – 30% de ClNa para formaciones salinas.
• Buen mezclado de los aditivos secos en planta y líquidos.
• Tomar muestras de agua y aditivos líquidos como también de la lechada durante la operación.
• Monitorear la densidad de la lechada durante la operación.