PRESIONES ANORMALES

- QUE ES PRESION: es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea.

- PRESION DE FLUIDO: desde el punto de vista mecánico la función principal del fluido de perforación es proveer suficiente peso hidrostático para balancear la presión de la formación y soportar la carga impuesta en las paredes del hoyo generada entre otros factores por los esfuerzos en sitio. Cuando la presión ejercida por la columna hidrostática excede la presión de la formación (sobrebalance), el fluido de perforación penetrará en la formación y reducirá gradualmente el peso efectivo de soporte en las paredes del hoyo. Si la presión es excesivamente alta puede ocurrir fracturamiento hidráulico causando pérdida de fluido, por lo que disminuirá el soporte en las paredes del hoyo. Esto no sólo incrementará los costos asociados con el fluido de perforación sino también generará inestabilidad en el hoyo. Estos problemas pueden ser prevenidos si se determinan las densidades críticas del fluido de perforación, es decir, si se optimiza la densidad del fluido de perforación se puede prevenir el colapso de las paredes del hoyo sin riesgos de fracturar la formación.

- PRESION HIDROSTATICA: La presión hidrostática de un fluido es la presión total generada por una columna de fluido cuando se encuentra quieto, actuando a cierta profundidad (vertical) del wellbore y se calcula:

Phidrostática = gradiente x profundidadTVD

Gradiente de Presión

O lo mismo que:

Phidrostática = 0.052 x densidad x profundidadTVD

Vale la pena aclarar que la profundidad a considerar para calcular presiones hidrostáticas es la

longitud vertical del pozo, conocida como la TVD (True Vertical Depth) que no debe ser confundida con la MD (Measured Depth) que es la longitud axial del pozo y que es tanto mayor que la longitud vertical cuanto más desviado se encuentre el pozo.

Si requerimos saber la presión que ejerce un fluido de densidad 10.5 ppg en el fondo de un

pozo que tiene una MD de 6,750 pies y una TVD de 6,500 pies el cálculo sería entonces:

Phidrostática = 0.052 x 10.5 x 6,500

Phidrostática = 3,549 psi

- PRESION DE FORMACION: También conocida como presión de poro, presión del yacimiento o presión de la roca; es la presión ejercida por los fluidos o gases contenidos en los espacios porosos de las rocas

El peso de sobrecarga afecta las presiones de la formación, puesto que estes capaz de ejercer presión en los granos y los poros de la roca. La presión deformación se clasifica de acuerdo a su valor de gradiente de presión en: normal, subnormal y anormal.

- DIFERENCIAS DE PRESION: Es la diferencia de presión entre la presión hidrostática (PH) y la presión de la formación (PF) ejercida por el fluido de perforación en el fondo del pozo. Se puede determinar utilizando la ecuación 7.4:

ΔP=PH@PF

Se clasifica en tres tipos:

Presión en Balance

Se dice que la presión en el hoyo está en balance cuando la presión hidrostática (PH) ejercida sobre el fondo del pozo es igual a la presión de la formación (PF).

Presión en Sobrebalance

Se dice que la presión en el hoyo está en sobre balance cuando la presión hidrostática ejercida en el fondo del pozo (PH) es mayor que la presión de la formación (PF). La mayoría de los pozos son perforados en condiciones de sobre balance para evitar el flujo de fluidos desde el yacimiento hacia el hoyo. De acuerdo con el Instituto Americano del petróleo (American  Petroleum  Institute“API” por su siglas en inglés), el diferencial de presión (ΔP) debe estar en un rango de 200 a 500 lpc.

Existen efectos negativos al perforar un hoyo en sobre balance, puesto que a pesar de ser necesario mantener un sobre balance entre PH y PF Para sostener las paredes del hoyo y evitar la invasión de los fluidos al pozo, un valor excesivo de esta diferencia de presiones puede crear problemas que impidan la perforación de un hoyo hasta su objetivo final como por ejemplo: disminución de la tasa de penetración, la posibilidad de atascamiento diferencial y pérdida de circulación del pozo, los cuales se explicarán más adelante.

Presión en Bajo balance

Se dice que la presión en el hoyo está bajo balance si la presión hidrostática ejercida en el fondo del pozo (PH) es menor que la presión de la formación (PF) (Ver Figura 7.4c). Cuando se perfora un pozo en condiciones de bajo balance, las pérdidas de circulación se reducen al máximo, por lo que la posibilidad de fracturar la formación disminuye considerablemente.

- PRESION NORMAL Y  PRESION ANORMAL:

Presión Normal: se dice que la presión de poro es normal cuando la formación ejerce una presión igual a la columna hidrostática de fluido contenido en los poros dela misma. Las presiones normales son causadas principalmente por el peso de la columna hidrostática de la formación que va desde el punto donde se ejerce presión hasta la superficie. La mayor parte de la sobrecarga en las formaciones con presión normal es soportada por los granos que conforman la roca. El gradiente de presión de los fluidos de la formación generalmente se encuentra en un rango que va desde 0,433 lpc/pie hasta 0.465 lpc/pie, y varía de acuerdo con la región geológica.

Presión de Formación Anormal

Las formaciones con presión anormal ejercen una presión mayor que la presión hidrostática de los fluidos contenidos en la formación. Se caracterizan por el movimiento restringido de los fluidos en los poros, es decir, es imposible que la formación pueda liberar presión; de lo contrario se convertirían en formaciones de presión normal. Para que esto ocurra debe existir un mecanismo de entrampamiento que permita generar y mantener las presiones anormales en el sistema roca-fluidos. Teóricamente el gradiente de presión en una formación de presión anormal varía entre 0,465 y 1,0 lpc/pie, por lo que cuando se genera un aumento en la presión de poro, generalmente no excede un gradiente de presión igual 1,0 lpc/pie

Muchas formaciones con presión anormal se encuentran en cuencas sedimentarias del mundo y su existencia se debe principalmente a los procesos geológicos que ocurrieron en una zona determinada, así como también a la presencia de fallas, domos de sal en la formación e incremento de la presión de sobrecarga, puesto que cuando esto ocurre los fluidos contenidos en los espacios porosos son los encargados de soportar la carga impuesta por la sobrecarga mucho más de lo que pueden hacerlo los granos de la roca, lo cual genera un aumento de presión en los poros que no puede ser liberada.

- GRADIENTE DE PRESION: El gradiente de presión (también llamado gradiente del fluido es la presión hidrostática ejercida por un pie vertical de un fluido de un peso determinado:

Gradiente (psi/ft) = .052x MW (ppg) o bien Grad. = PH (psi)/ TVD

Convirtiendo la presión del agujero a un gradiente relativo (msnm, mbnm) se pueden comparar las presiones de poro, fractura, sobrecarga, peso de lodo e DEC en las mismas Bases.

- PRESION DE FRACTURA: Es la presión que resiste la formación antes de abrirse o fracturarse en un punto dado del hoyo. Para que ocurra la fractura es necesario que la presión ejercida sobre la formación sea mayor que la suma de la presión de poros más la componente horizontal de la presión de sobrecarga.