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La perforación bajo balance , o UBD, es un procedimiento que se utiliza para perforar pozos de petróleo y gas donde la presión en el pozo se mantiene por debajo de la presión estática de la formación que se perfora. A medida que se perfora el pozo, el fluido de formación fluye hacia el pozo y sube a la superficie. Esto es lo opuesto a la situación habitual, donde el pozo se mantiene a una presión por encima de la formación para evitar que el fluido de formación ingrese al pozo. En un pozo tan convencional "sobrebalanceado", la invasión de fluido se considera una patada, y si el pozo no está cerrado, puede provocar un reventón , una situación peligrosa. En la perforación con bajo balance, sin embargo, hay un " cabezal giratorio " en la superficie, esencialmente un sello que desvía los fluidos producidos a un separador mientras permite que lasarta de perforación para seguir girando.

Si la presión de la formación es relativamente alta, el uso de un lodo de menor densidad reducirá la presión del pozo por debajo de la presión de poro de la formación. A veces, se inyecta un gas inerte en el lodo de perforación para reducir su densidad equivalente y, por lo tanto, su presión hidrostática en toda la profundidad del pozo. Este gas es comúnmente nitrógeno, ya que no es combustible y está fácilmente disponible, pero se han utilizado de esta manera aire, aire con oxígeno reducido, gas de combustión procesado y gas natural .

La perforación con tubería flexible (CTD) permite la perforación y el bombeo continuos y, por lo tanto, se puede utilizar la perforación con bajo balance que puede aumentar la tasa de penetración (ROP).

Sistemas de fluidos utilizados en la perforación con bajo balance

Hay varios tipos de perforación con desequilibrio. Los más comunes se enumeran a continuación.

  • Aire seco. Esto también se conoce como quitar el polvo. Aquí se utilizan compresores de aire combinados con un refuerzo (que quita la cabeza de los compresores y aumenta la presión del aire, pero no aumenta el volumen de aire que va por el pozo) y el único fluido que se inyecta en el pozo es una pequeña cantidad de aceite para reducir la corrosión.
  • Neblina. Se agrega una pequeña cantidad de agente espumante (jabón) al flujo de aire. Las finas partículas de agua y espuma en una atmósfera de aire devuelven los esquejes a la superficie.
  • Espuma. Se agrega una mayor cantidad de agente espumante al flujo. Burbujas y babosas de burbujas en una atmósfera de niebla devuelven los esquejes a la superficie.
  • Espuma estable. Se agrega al flujo una cantidad aún mayor de agente espumante. Esta es la consistencia de una crema de afeitar.
  • Puente aéreo. Las babosas y las burbujas de aire en una matriz de agua, el jabón se pueden o no se pueden agregar al flujo de aire fluido.
  • Barro aireado. Se inyecta aire u otro gas en el flujo de lodo de perforación. Se requieren unidades de desgasificación para eliminar el aire antes de que pueda recircularse.

Ventajas

Los pozos sub-balanceados tienen varias ventajas sobre la perforación convencional que incluyen:

  • Minimiza el daño a la formación . En un pozo convencional, el lodo de perforación es forzado a ingresar a la formación en un proceso llamado invasión , que frecuentemente causa daño a la formación: una disminución en la capacidad de la formación para transmitir petróleo al pozo a una presión y tasa de flujo determinadas. Puede ser reparable o no. En la perforación sub-equilibrada, si el estado sub-equilibrado se mantiene hasta que el pozo se vuelve productivo, la invasión no ocurre y el daño a la formación puede evitarse por completo.
  • Aumenta la tasa de penetración (ROP). Con menos presión en el fondo del pozo, es más fácil para la broca cortar y remover roca.
  • Reducción de la pérdida de circulación . La pérdida de circulación ocurre cuando el lodo de perforación fluye hacia la formación de manera incontrolable. Se pueden perder grandes cantidades de lodo antes de que se forme una torta de lodo adecuada , o la pérdida puede continuar indefinidamente. Si el pozo no está equilibrado, el lodo no entrará en la formación y el problema se puede evitar.
  • Elimina el atascamiento del diferencial. El atascamiento diferencial ocurre cuando la tubería de perforación se presiona contra la pared del pozo, de modo que parte de su circunferencia solo verá la presión del yacimiento, mientras que el resto continuará siendo empujado por la presión del pozo. Como resultado, la tubería se pega a la pared y puede requerir miles de libras de fuerza para quitarla, lo que puede resultar imposible. Debido a que la presión del yacimiento es mayor que la presión del pozo en UBD, la tubería se aleja de las paredes, lo que elimina la adherencia diferencial.
  • Reduce el daño a la formación y la pérdida de agua. Algunas formaciones rocosas tienen una tendencia reactiva al agua. Cuando se usa lodo de perforación, el agua en el lodo de perforación reacciona con la formación (principalmente arcilla) y causa inherentemente daño a la formación (reducción de la permeabilidad y la porosidad). El uso de perforaciones poco equilibradas puede ayudar a prevenir esto.

Desventajas

La perforación con desequilibrio suele ser más cara que la perforación convencional (cuando se perfora un pozo desviado que requiere perforación direccionalherramientas) y tiene sus propios problemas de seguridad. Técnicamente, el pozo siempre está en condición de reventón, a menos que se desplace un fluido más pesado al pozo. La perforación con aire requiere un volumen de pozo ascendente más rápido, ya que los recortes caerán más rápido por el anillo cuando los compresores se retiran del pozo en comparación con tener un fluido de mayor viscosidad en el pozo. Debido a que el aire es una medición de telemetría de pulsos de lodo compresible durante la perforación (MWD), las herramientas que requieren un fluido incompresible no pueden funcionar. Las tecnologías comunes que se utilizan para eliminar este problema son las herramientas MWD electromagnéticas o las herramientas MWD con cable. La mecánica de fondo de pozo suele ser más violenta también porque el volumen de fluido que pasa por un motor de fondo de pozo o un martillo de fondo de pozo es mayor que el de un fluido equivalente cuando se perfora equilibrado o sobre equilibrado debido a la necesidad de mayores velocidades ascendentes del pozo.La corrosión también es un problema, pero se puede evitar en gran medida utilizando un aceite de revestimiento o inhibidores de la oxidación.

Referencias

Nas, Steve, Chapter 12 Underbalanced Drilling, de Petroleum Engineering Handbook, Volumen II, Editor Robert Mitchell, 2007, páginas II-519 a 569. Manual disponible en Society of Petroleum Engineers. [1]