capítulo 2 problemas relacionados con la producción de arena en el campo fanny-18b, métodos

244 Pages·2008·18.59 MB·Spanish

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

ESCUELA DE INGENIERÍA

EVALUACIÓN Y CONTROL ACTUALIZADO DE LA
PRODUCCIÓN DE ARENA DEL CAMPO FANNY 18-B DEL
BLOQUE TARAPOA

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
INGENIERO EN PETRÓLEOS

HUGO FERNANDO MONTESDEOCA LAMAR

DIRECTOR: ING. GERARDO BARROS

QUITO, ENERO DEL 2008
II

DECLARACIÓN

Yo, Hugo Fernando Montesdeoca Lamar declaro bajo juramento que el trabajo
aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para
ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias
bibliográficas que se incluyen en este documento.

A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual
correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo
establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la
normatividad institucional vigente.

___________________________________
HUGO FERNANDO MONTESDEOCA LAMAR
III

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Hugo Fernando
Montesdeoca Lamar, bajo mi supervisión.

Ing. Gerardo Barros
DIRECTOR DE PROYECTO
IV

DEDICATORIA
V

AGRADECIMIENTOS
VI

CONTENIDO

DECLARACIÓN II
CERTIFICACIÓN III
DEDICATORIA IV
AGRADECIMIENTOS V
CONTENIDO VI
ÍNDICE DE FIGURAS X
ÍNDICE DE TABLAS XII
RESUMEN XIV
PRESENTACIÓN XV

ÍNDICE

CAPÍTULO 1. DESCRIPCIÓN DEL CAMPO FANNY-18B
_________________________________________________________________________ 1

1.1. INTRODUCCIÓN_________________________________________________________1
1.2. CARACTERISTÍCAS GENERALES ___________________________________________3
1.2.1. GEOLOGÍA DEL CAMPO____________________________________________________3
1.2.1.1. Formación Napo / Zona M-1____________________________________________3
1.2.1.1.1. Arenisca M-1_______________________________________________________5
1.2.2. DESCRIPCIÓN PETROFÍSICA _________________________________________________5
1.3. HISTORIA DE PRODUCCIÓN DEL CAMPO __________________________________6
1.3.1. INTRODUCCIÓN____________________________________________________________6
1.3.2. INVENTARIO DE POZO DEL CAMPO FANNY___________________________________6
1.3.3. SISTEMAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL_____________________________________7
1.3.3.1. Bombeo Electro Sumergible ____________________________________________7
1.3.4. FACILIDADES DE SUPERFICIE_________________________________________________8
1.3.4.1. Manifold_______________________________________________________________9
1.3.4.2. Free Water Knockout___________________________________________________9
1.3.4.3. Separadores de gas___________________________________________________10
1.3.4.4. Bota de gas __________________________________________________________10
1.3.4.5. Tanque de Lavado de petróleo________________________________________10
1.3.4.6. Tanque de Almacenamiento__________________________________________11
1.3.4.7. Bombas de Transferencia______________________________________________11
1.3.4.8. Sistema de tratamiento y almacenamiento de agua____________________11
1.3.4.9. Sistema Sand Jet______________________________________________________12
1.3.5. POZOS INYECTORES Y REINYECTORES _______________________________________13
VII

CAPÍTULO 2. PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA PRODUCCIÓN DE ARENA
EN EL CAMPO FANNY-18B, MÉTODOS DE CUANTIFICACIÓN Y TÉCNICAS DE
CONTROL DE LA PRODUCCIÓN DE ARENA.
________________________________________________________________________ 14

2.1. PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA PRODUCCIÓN DE ARENA EN EL CAMPO
FANNY-18B__________________________________________________________________
____________________________________________________________________14
2.1.1. CAUSAS PARA LA PRODUCCIÓN DE ARENA_________________________________14
2.1.1.1. Introducción__________________________________________________________14
2.1.1.2. Ángulo de fricción ____________________________________________________15
2.1.1.3. Cohesión_____________________________________________________________16
2.1.1.4. Resistencia ___________________________________________________________16
2.1.1.5. Esfuerzo efectivo______________________________________________________16
2.1.1.6. Presión de Poro _______________________________________________________17
2.1.1.7. Fallas de corte________________________________________________________17
2.1.1.8. Fallas por Tracción ____________________________________________________17
2.1.1.9. Fallas Volumétricas____________________________________________________17
2.1.1.10. Formaciones Pobremente Consolidadas ______________________________18
2.1.1.11. Altas Ratas de Producción____________________________________________18
2.1.1.12. Inapropiadas Prácticas de Completación_____________________________18
2.1.2. PROBLEMAS OCASIONADOS POR LA PRODUCCIÓN DE ARENA_______________19
2.1.2.1. Introducción__________________________________________________________19
2.1.2.2. Erosión de líneas de flujo y de transferencia_____________________________20
2.1.2.3. Reducción de la permeabilidad en las cercanías del pozo______________20
2.1.2.4. Altas concentraciones de sólidos producidos___________________________21
2.1.3. ANTECEDENTES DE PRODUCCIÓN DE ARENA EN EL CAMPO FANNY-18B
_________________ 22
2.2. MÉTODOS DE CUANTIFICACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE ARENA. __________23
2.2.1. INTRODUCCIÓN___________________________________________________________23
2.2.2. DETECTORES SÓNICOS DE ARENA __________________________________________24
2.2.2.1. Sensor Sam 400 Tc/Ciu_________________________________________________25
2.2.2.1.1. Características generales__________________________________________25
2.2.2.1.2. Instalación del sensor sónico_______________________________________25
2.2.2.1.3. Preparación de la tubería para la instalación del detector sónico ___26
2.2.3. MÉTODO GRAVIMÉTRICO__________________________________________________27
2.2.3.1. Procedimiento del Método Gravimétrico_______________________________27
2.3. TÉCNICAS DE CONTROL DE ARENA ______________________________________29
2.3.1. EMPACADURAS CON GRAVA______________________________________________29
2.3.1.1. Selección de la grava para el empaquetamiento ______________________30
2.3.1.2. Empaquetamiento con grava a hoyo revestido_________________________30
2.3.1.3. Empacadura con grava a hoyo abierto ampliado______________________33
2.3.1.3.1. Completación a hoyo abierto ampliado.___________________________33
2.3.2. FRAC PACK_______________________________________________________________35
2.3.3. MALLAS PARA ARENA Y LINERS RANURADOS ________________________________37
2.3.3.1. Introducción__________________________________________________________37
2.3.3.2. Limitaciones de las mallas y liners ranurados.____________________________39
2.3.3.3. Mallas Premium_______________________________________________________41
2.3.3.3.1. Estructura de las Mallas Premium___________________________________41
2.3.3.3.2. Especificaciones de las Mallas Premium.___________________________42
2.3.4. PRODUCCIÓN LIBRE DE ARENA_____________________________________________43
2.3.4.1. Determinación de la Máxima Producción Libre de Arena________________43
VIII

2.3.4.2. SandCat______________________________________________________________46
2.3.4.3. Válvulas ADV (Automatic Divereter Valve)______________________________49
2.3.5. NUEVAS TECNOLOGÍAS____________________________________________________51
2.3.5.1. Sistema de Geodireccionamiento _____________________________________51
2.3.5.1.1. Introducción______________________________________________________51
2.3.5.1.2. Funcionamiento de la herramienta_________________________________51
2.3.5.2. Disparos Orientados___________________________________________________52
2.3.5.2.1. Perforaciones Orientadas__________________________________________53
2.3.5.3. Bombas para manejo de arena________________________________________56

CAPÍTULO 3. ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LAS TÉCNICAS IMPLEMENTADAS
PARA EL CONTROL DE LA PRODUCCIÓN DE ARENA.
________________________________________________________________________ 58

3.1. INTRODUCCIÓN________________________________________________________58
3.2. POZOS COMPLETADOS CON GRAVEL PACK______________________________60
3.2.1. POZO FANNY 3____________________________________________________________60
3.2.1.1. Análisis y Evaluación del Pozo Fanny 3__________________________________62
3.2.2. POZO FANNY-18B-57_______________________________________________________64
3.2.2.1. Análisis y Evaluación del Pozo Fanny 18B-57_____________________________66
3.3. POZOS COMPLETADOS CON MALLAS DE ARENA__________________________67
3.3.1. POZO FANNY-18B-49_______________________________________________________67
3.3.1.1 Análisis y Evaluación del Pozo Fanny-18B-49_____________________________69
3.3.2. POZO FANNY-18B-60_______________________________________________________72
3.3.2.1. Análisis y Evaluación del Pozo Fanny-18B-60_____________________________73
3.4. POZOS CON FRAC PACK _______________________________________________76
3.4.1. POZO FANNY-18B-50_______________________________________________________76
3.4.1.1. Análisis y Evaluación del Pozo Fanny-18B-50_____________________________77
3.4.2. POZO FANNY-18B-56 ST-1 __________________________________________________79
3.4.2.1. Análisis y Evaluación del Pozo Fanny 18B-56 ST-1 ________________________81
3.5. POZOS COMPLETADOS CON MALLAS PREMIUM___________________________83
3.5.1. POZO FANNY-18B-18H RE-1_________________________________________________84
3.5.1.1. Análisis y Evaluación del Pozo Fanny-18B-18H RE-1_______________________85
3.6. POZOS DE LOS CUALES SE RETIRÓ EL SISTEMA DE CONTROL DE LA
PRODUCCIÓN DE ARENA._______________________________________________
86
3.6.1. POZO FANNY-18B-28_______________________________________________________86
3.6.1.1. Análisis y Evaluación del Pozo Fanny-18B-28_____________________________88
3.6.2. POZO FANNY-18B-52_______________________________________________________91
3.6.2.1. Análisis y Evaluación del Pozo Fanny-18B-52_____________________________92
3.6.3. POZO FANNY-18B-58_______________________________________________________95
3.6.3.1. Análisis y Evaluación del Pozo Fanny-18B-58_____________________________97
3.6.4. POZO FANNY-18B-59______________________________________________________100
3.6.4.1. Análisis y Evaluación del Pozo Fanny-18B-59____________________________101
3.6.5. POZO FANNY-18B-63______________________________________________________103
3.6.5.1. Análisis Y Evaluación Pozo Fanny-18B-63_______________________________105
3.7. POZOS COMPLETADOS CON SANDCAT Y/O VÁLVULA ADV. ______________108
IX

3.7.1. POZO FANNY-18B-52______________________________________________________108
3.7.2. POZO FANNY-18B-42______________________________________________________108
3.7.2.1. Análisis y Evaluación del Pozo Fanny-18B-42____________________________110
3.8. EVALUACIÓN GENERAL________________________________________________113
3.8.1. POZOS COMPLETADOS CON GRAVEL PACK________________________________113
3.8.2. POZOS COMPLETADOS CON MALLAS DE ARENA ___________________________115
3.8.3. POZOS COMPLETADOS CON FRAC PACK__________________________________118
3.8.4. POZOS COMPLETADOS CON MALLAS PREMIUM ____________________________120
3.8.4.1. Pozos Completados con Liners Cañoneados __________________________121
3.8.5. POZOS DE DONDE SE SACÓ EL SISTEMA DE CONTROL_______________________123
3.8.6. POZOS FANNY-18B 52 Y FANNY-18B 42 _____________________________________127

CAPÍTULO 4. ANÁLISIS ECONÓMICO Y SELECCIÓN DE LA MEJOR TÉCNICA DE
CONTROL DE LA PRODUCCIÓN DE ARENA.
_______________________________________________________________________ 130

4.1. INTRODUCCIÓN_______________________________________________________130
4.2. CAMPAÑA AÑO 2005 - 2006__________________________________________ 131
4.2.1. POZO FANNY-18B 28______________________________________________________132
4.2.2. POZO FANNY-18B 52______________________________________________________135
4.2.3. POZO FANNY-18B 58______________________________________________________137
4.2.4. POZO FANNY-18B 59______________________________________________________139
4.2.5. POZO FANNY-18B 63______________________________________________________141
4.2.6. RESULTADOS DE ANÁLISIS ECONÓMICO____________________________________143
4.3. REACONDICIONAMIENTO DEL POZO FANNY-18B 42 _____________________146
4.3.1. CAMBIO DE BES, MÁS VÁLVULA ADV ______________________________________148
4.3.1.1. Caso 1 ______________________________________________________________148
4.3.1.2. Caso 2 ______________________________________________________________149
4.3.2. CAMBIO DE BES, MÁS CONJUNTO VÁLVULA ADV Y SANDCAT _______________150
4.3.2.1. Caso 1 ______________________________________________________________150
4.3.2.2. Caso 2 ______________________________________________________________151
4.3.3. CAMBIO DE BES, MÁS GRAVEL PACK ______________________________________152
4.3.3.1. Caso 1 ______________________________________________________________152
4.3.3.2. Caso 2 ______________________________________________________________153
4.3.4. RESULTADOS DEL ANÁLISIS ECONÓMICO___________________________________154
4.3.5. EVALUACIÓN DEL ANÁLISIS ECONÓMICO__________________________________156

CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
_______________________________________________________________________ 156

5.1. CONCLUSIONES_______________________________________________________156
5.2. RECOMENDACIONES__________________________________________________158

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS __________________________________________ 161
X

TABLAS ________________________________________________________________ 163
ANEXOS _______________________________________________________________ 204
ÍNDICE DE FIGURAS

Capítulo 1
PÁGINA

Figura 1.1. Ubicación del Campo Fanny 18B del Bloque
Tarapoa…………………………. 2
Figura 1.2. Columna estratigráfica para la Cuenca
Oriente...................................... 4
Figura 1.3. Facilidades de Producción MPF – Campo Fanny
18B.............................. 12

Capítulo 2

Figura 2.1. Detector sónico de
arena……………………………………………………………………. 24
Figura 2.2. Sensor sónico de
arena………………………………………………………………………. 26
Figura 2.3. Esquema de un Empaque con Grava en Hoyo
Revestido…………………….. 31
Figura 2.4. Completación a Hoyo Abierto Ampliado.................................................
33
Figura 2.5. Diferenciales de Presión Debido a los Diferentes Tipos de
Empaque.... 35
Figura 2.6. Procedimiento para fracturamiento, Frac
Pack………………………………….. 36
Figura 2.7. Rejilla o Liner
Ranurado……………………………………………………………………… 38
Figura 2.8. Diagrama, Procedimiento de calibración del sensor
sónico………………… 44
Figura 2.9. Modelo Bueno de producción libre de
arena……………………………………… 45
Figura 2.10. Modelo Malo de producción libre de
arena……………………………………….. 46
Figura 2.11. Separador Centrífugo de
Arena………………………………………………………….. 47
Figura 2.12. Posibles arreglos con
SandCat……………………………………………………………. 49
Figura 2.13. Válvula
ADV……………………………………………………………………………………….. 50
Figura 2.14. Sarta de Pistolas para disparos
orientados…………………………………………. 54
Figura 2.15. Ensamblaje de la sarta de
pistolas……………………………………………………… 55
Figura 2.16. Diseño Difusor Bomba
Centurión……………………………………………………….. 56
Figura 2.17. Bomba Centurión
SND……………………………………………………………………….. 57