Herramientas de prueba de formación
1. Importancia de las pruebas de formación
En la exploración petrolera, la perforación es el método de exploración más directo. Utilizando herramientas de ensayo de formación para analizar operaciones de perforación, cementación, terminación y ensayo de pozos, los operadores pueden determinar las reservas de un yacimiento, comprender las características de los yacimientos y establecer un plan de desarrollo razonable. El proceso desde la perforación hasta la prueba del pozo suele ser lento y costoso. Pasar el revestimiento y el cementado son especialmente caros y cuestan mucho más que perforar solo. En muchos pozos exploratorios, cuando los resultados de las pruebas de pozos no alcanzan el valor de producción comercial, muchos pozos se abandonan, lo que desperdicia capital considerable y retrasa el calendario de exploración. Para cambiar esta situación, países de todo el mundo han realizado una investigación exhaustiva sobre herramientas de ensayo de formaciones, y estas herramientas ya se han aplicado en trabajos de exploración reales. En los últimos años, también se han ido promoviendo y utilizando gradualmente en China.
Las herramientas de ensayo de formación pueden utilizarse para ensayos en pozos abiertos y en pozos cerrados tanto en tierra como en alta mar. La prueba de cased-hole no es la aplicación principal y es relativamente sencilla, por lo que no se describe aquí. Las pruebas en pozos abiertos desempeñan un papel central en la exploración y presentan las siguientes ventajas:
1. Las pruebas pueden realizarse de forma rápida, evitando el empapamiento prolongado de la zona petrolífera mediante perforación de lodo, que puede contaminar o tapar el yacimiento, o evitar el taponamiento de una zona petrolífera de baja presión causada por cementación. Esto facilita la identificación de zonas petrolíferas de baja presión y la obtención de datos más precisos.
2. Las pruebas son rápidas. Cuando se detectan exposiciones de petróleo o gas durante la perforación, las pruebas pueden realizarse de inmediato. En condiciones normales, los datos requeridos suelen obtenerse en uno o dos días. La perforación puede continuar o, tras perforar todo el pozo, los intervalos de la exposición de petróleo y gas pueden probarse por etapas para obtener datos de cada intervalo. Esto es mucho más rápido que pasar el revestimiento y luego hacer una prueba de pozo.
3. Se puede ahorrar una gran cantidad de revestimiento, cemento y tiempo de trabajo innecesario. Una vez finalizada la perforación, los intervalos de petróleo y gas determinados por registro eléctrico a veces no son muy precisos. En algunos casos, una zona de agua se confunde con una zona petrolífera y el pozo se completa. Si se utiliza un probador de formación, el error en la registro eléctrico puede corregirse y el coste de exploración puede reducirse considerablemente.
Las desventajas de las herramientas de ensayo de formación son el coste de fabricación relativamente alto y la posibilidad de que se queden pegados durante las pruebas en pozo abierto. Estas carencias pueden mejorarse continuamente mediante una práctica de campo extensa.
2. Estructura y principio de funcionamiento de las herramientas de ensayo de formación
Las herramientas de prueba de formación consisten principalmente en equipos de control de superficie y herramientas de fondo de pozo. El conjunto de herramientas de fondo se introduce en el pozo en una tubería de perforación. La tubería de perforación actúa tanto como elemento de conexión como como paso de flujo de fluido, conectando la herramienta de fondo con el equipo de control superficial. Las funciones del equipo de control de superficie son: 1. accionar la herramienta de fondo de pozo. Mediante una rotación controlada, levantamiento o bajado de la tubería de perforación, la válvula de prueba de la herramienta de fondo se abre o cierra, permitiendo que el líquido o gas de la formación entre en la tubería de perforación y fluya hacia la superficie. 2. servir como conjunto temporal de cabeza de pozo para la producción de petróleo o gas. 3. para permitir que las herramientas necesarias se depositen en la tubería de perforación. El equipo de superficie incluye principalmente
un cabezal de flujo de prueba de pozo, Manifold del piso de perforación, cabeza indicadora, dispositivo de caída y Lazo articulado.
Las funciones principales del conjunto de herramientas de fondo son:
1. Anclar la herramienta de ensayo, especialmente cuando la prueba se realiza en la parte superior del pozo.
2. Aislar el intervalo de producción, separando la zona objetivo de otras formaciones para que el gas y el líquido de la zona objetivo entren en la herramienta de prueba.
3. Controlar la dirección del flujo del lodo de perforación y del fluido de la formación, de modo que la herramienta de ensayo se posicione y pruebe con precisión hasta que se extrae completamente a la superficie.
4. Medir y registrar la presión de flujo, la presión de formación y la temperatura de la zona petrolífera, y recuperar una cierta cantidad de muestra de fluido de formación en condiciones de fondo de pozo.
5. Evitar que la herramienta de prueba se quede atascada y proporcionar herramientas de pesca o liberación para liberar un conjunto atascado.
El conjunto de fondo de pozo consiste principalmente en un tubo de anclaje, empaquetador de pozo abierto, válvula de circulación inversa, probador de flujo múltiple, válvula de derivación de pozo abierto, sello de seguridad, registradores de presión y temperatura, maraqueta hidráulico, junta de seguridad y componentes relacionados.
El proceso de trabajo de la herramienta completa de ensayo de formación es el siguiente. Tras completar la perforación, la herramienta de prueba se introduce en el pozo. Cuando alcanza la profundidad predeterminada, el equipo de superficie se conecta y se realiza el anclaje mientras el empaquetador está ajustado. Una vez aislada la formación, se llevan a cabo operaciones convencionales de ensayo de pozos, como el lavado de pozos y el flujo inducido, y se miden los parámetros requeridos del yacimiento, como la tasa de producción. Los instrumentos de fondo comienzan a funcionar al mismo tiempo. Tras completar la operación, se vuelve a circular el lodo de perforación; el empaquetador se descoloca y el ancla se libera; Luego se sacan las herramientas de fondo. Si se encuentra resistencia o la herramienta se queda atascada y no puede sacarse, se pueden usar tarros u otras herramientas liberadoras para liberarla. Una vez que la columna de perforación y las herramientas han recuperado completamente la superficie, se completa el trabajo de prueba.
3. Especificaciones de rendimiento de los probadores de formación
En los últimos años, algunos probadores de formación han sido importados del extranjero, principalmente productos de Johnston and Lynes en Estados Unidos. El rendimiento principal de estos dos tipos de probadores de formación es básicamente similar, pero existen ciertas diferencias en el método de operación y en partes de la estructura. A continuación se introducen las principales especificaciones de rendimiento del probador de formación Johnston:
I. Equipamiento de superficie
1. Presión de trabajo: 5.000, 10.000 y 15.000 psi
(350), (700) y (1050) kg/cm2
2. Presión de prueba: 10.000, 15.000 y 20.000 psi
(700), (1050) y (1400) kg/cm2
3. Medio de trabajo: sin sulfuro de hidrógeno (H2S)
4. Diámetro mínimo: 1,5 pulgadas. (línea de flujo flexible)
5. Carga de trabajo: 350.000 lb (158 toneladas)
II. Herramientas e instrumentos de fondo
1. Rango aplicable: agujero abierto o con revestimiento
2. Tamaños de pozo aplicables: 5 in. hasta 6-1/4 pulgadas.
5-3/4 de pulgada. a 7-3/4 pulgadas.
7 pulgadas y media. a 10-3/4 in.
9-5/8 in. hasta 12-1/4 pulgadas.
3. Especificaciones del registrador de presión
Presión máxima
1.600, 2.800, 4.700, 6.400, 9.000, 14.000 y 20.000 psi
Duración del reloj: 24, 48, 96 y 192 horas
4. Especificaciones del termómetro
60 a 220 °F (15,55 a 104,44 °C)
100 a 300 °F (37,78 a 148,89 °C)
200 a 400 °F (93,33 a 204,44 °C)
