Perforación con Presión Controlada (MPD)

La Perforación con Presión Controlada (MPD) es un proceso de perforación adaptativo diseñado para controlar con precisión el perfil de presión anular a lo largo del pozo abierto mientras se perfora. Sus objetivos principales son determinar los límites reales de presión en el fondo del pozo y gestionar el perfil hidráulico de presión de acuerdo con dichos límites. Esta técnica se enfoca en mejorar las prácticas operativas de perforación y reducir los Tiempos No Productivos (NPT).

Información Requerida para la Aplicación de la Técnica MPD

Características del Yacimiento

  • Tipo de Yacimiento.
  • Profundidad TVD/MD.
  • Espesor del intervalo a perforar (Margen de navegación para pozos horizontales).
  • Mecanismo de producción.
  • Índice de productividad (IPR).
  • Estimativo de los influjos esperados.
  • Gradiente de presión de formación.
  • Características de los fluidos del Yacimiento:
    • Composición (gas, crudo y agua).
    • Gravedades específicas de los fluidos.
    • Gravedad API del crudo.
    • Relación gas/aceite.
    • Presencia de H2S? C02?.
    • Viscosidades.
    • Contenido de parafinas o asfaltenos.
    • Punto de Burbuja.
    • Punto de Rocio.

Información Adicional

  • Diseño mecánico.
  • Programa direccional.
  • Tipo y características del motor de fondo a utilizar.
  • BHA a utilizar.
  • Tipo y características del fluido de perforación a utilizar.
  • Viscosidad del fluido a diferentes temperaturas.

Pasos que Involucran la Selección del MPD

  1. Definir, identificar y establecer el objetivo.
  2. Adquirir información.
  3. Análisis hidráulico.
  4. Selección del método.
  5. Viabilidad económica del MPD.
  6. Estudio de los riesgos y el análisis operativo y la identificación de los riesgos.

Método de Selección

Existen muchas variantes del MPD, cada una útil en un escenario específico y para resolver problemas particulares. La selección de un método a menudo depende de:

  • Análisis hidráulico.
  • Condiciones y limitaciones del mástil y los equipos.
  • Disponibilidad del personal.

Aplicabilidad de la Técnica MPD

La técnica MPD tiene un rango amplio de aplicabilidad:

  • Para un pozo exploratorio del que se desconoce el comportamiento geológico.
  • Para pozos en desarrollo que presentaron problemas en perforación y que se desean corregir o mitigar.
  • Para pozos marinos.

Problemas para los que la Técnica MPD Aplica

  • Ventana de fluido de perforación estrecha (pequeña diferencia entre el gradiente de presión de poro y/o derrumbe y el gradiente de fractura).
  • Escenarios de pérdida continua de fluido o influjos.
  • Inestabilidad de pozo.
  • Dificultad en el control de pozo.
  • Baja tasa de perforación.
  • Reservorios con presiones anormales y subnormales.
  • Implementación de un sistema de seguridad.

MPD: Principios Fundamentales

La esencia del MPD es controlar el pozo ejerciendo una contrapresión en superficie (mediante un choke automático) durante la perforación y los viajes. Esto evita el ingreso de fluidos de formación durante estas fases. Si ocurre un influjo, se controla con dispositivos en superficie sin interrumpir la perforación.

Herramientas Básicas

  • Separador atmosférico básico.
  • Válvulas de fondo de pozo (DDV): Se instalan en la sarta para realizar viajes más rápidos; pueden ser recuperables o fijas.
  • Paquete de compresión con unidad generadora de N2 para aliviar lodos y la ventada de perforación es muy reducida.

Dos Categorías de MPD

  • Reactiva: Los equipos de superficie deben contar con un sistema de lodo cerrado y presurizable para manejar eficientemente las reacciones ante las sorpresas del pozo. Se utiliza después de encontrarse con el problema, mejorando la detección, la seguridad y la reacción ante condiciones de presión inesperadas mediante métodos y herramientas adecuadas.
  • Proactiva: Los fluidos y programas de tubería de revestimiento se diseñan desde el comienzo (esta categoría es más beneficiosa offshore, ya que los pozos son más complejos y los NPT más costosos). Se planifica el MPD, diseñando el sistema más apropiado para las necesidades específicas del pozo y su programa de perforación. Utiliza herramientas que disminuyen la posibilidad de ocurrencia de un evento. Combina equipos con fines específicos para alterar el perfil de presión en una o varias secciones, ejercer control a través del pozo expuesto o eliminar problemas con anticipación, reduciendo NPT y costos.

Cuatro Variantes de MPD

  • Perforación con presión de fondo constante.
  • Perforación con tapón de lodo presurizado.
  • Gradiente dual.
  • HSE (Salud, Seguridad y Medio Ambiente) – Control de retorno de fluido.

Perforación con Doble Gradiente

Este tipo de perforación no convencional permite ampliar la ventana operativa. Consiste en perforar con dos gradientes de presión: uno en la columna del riser y otro en la columna debajo del lecho marino, utilizando dos lodos distintos. Esto permite economizar, ya que se puede llenar la columna del riser con un fluido más económico y adecuado para la situación. Generalmente, se utiliza gas nitrógeno para aliviar el fluido. Por otra parte, se pueden enfrentar problemas como la inestabilidad del pozo o el daño a la formación; hoy en día, se utilizan lodos inhibidores que previenen o controlan estas situaciones, aunque tienen un elevado costo.

Salud, Seguridad y Medio Ambiente – Control de Retorno de Fluido (HSE)

Esta es una técnica reactiva utilizada como medida de seguridad. Un dispositivo de control rotatorio redirige el fluido de perforación a través de una línea, permitiendo enviarlo hacia el sistema de control de sólidos o hacia el estrangulador. Esta técnica se caracteriza por la detección de cualquier influjo, lo que resulta en una disminución de problemas relacionados con la densidad del fluido de perforación alterado por el contacto con gas, y la continuidad de la perforación incluso durante eventos de control de pozo como influjos.

Sistema de Circulación Continuo (CCS)

  • Permite circular mientras se realizan conexiones de tuberías.
  • En pozos de altas presiones y temperaturas, los cambios de temperatura pueden ser grandes. El lodo en el fondo (estático) puede sobrecalentarse, afectando sus propiedades.
  • También mejora la limpieza del pozo y minimiza los riesgos por gas.

Medidor de Flujo Coriolis

Proporciona un buen control de las condiciones del agujero. Realiza mediciones de flujo másico, caudal volumétrico, densidad del lodo y temperatura.

Válvulas de Retención

Se ubican en el BHA, normalmente por encima del MWD (Measure While Drilling), para evitar el flujo hacia arriba en la sarta al aplicar contrapresión por el anular y mantener una contrapresión positiva durante los viajes. Sin ellas, podría haber flujo hacia arriba dentro de la sarta, apagando el MWD. Generalmente se instalan 2 o 3 válvulas.

Choke Manifold / Estrangulador Múltiple

El choke y el Equipo de Control Rotativo son el principal medio para controlar la presión de fondo. Al cambiar la posición del estrangulador, se manipula la contrapresión aplicada en superficie, manteniendo la presión de fondo dentro de los límites fijados.