Control de Un Brote en Un Pozo de Perforacion

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Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.

INDICE

I. INTRODUCCION 2 II. CAUSAS Y ORIGENES DE UN BROTE 5 III INDICADORES QUE ANTICIPAN UN BROTE.. 8 IV EQUIPOS Y SISTEMAS ARTIFICIALES DE SEGURIDAD Y CONTROL. 11 V PROCEDIMIENTO DE CIERRE. 22 VI METODOS DE CONTROL DE UN BROTE. 27

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Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.I INTRODUCCION Todo el personal que elabora en las actividades de perforacin de pozos deber contar con los conocimientos necesarios para interpretar los diversos principios, conceptos y procedimientos obligados para el control de un brote en un pozo. Por lo tanto iniciaremos con la definicin de conceptos: Brote: Es la entrada de fluidos provenientes de la formacin al pozo, tales como aceite, gas, agua, o una mezcla de estos. Al ocurrir un brote, el pozo desaloja una gran cantidad de lodo de perforacin, y si dicho brote no es detectado, ni corregido a tiempo, se produce un reventn o descontrol. Descontrol: Se define como un brote de fluidos que no puede manejarse a voluntad. Presin Hidrosttica (Ph). Se define como la presin que ejerce una columna de fluido debido a su densidad y altura vertical y se expresa en Kg. /cm2 o en lb/pg2. Ph= profundidad (m) x Densidad fluido (gr/cm3) 10 O bien Ph = Prof. (pies) x Densidad fluido (lb/gal) x 0.052 Para el caso de pozos direccionales se deber de tomar la profundidad vertical verdadera. Densidad: Es la masa de un fluido por unidad de volumen, se expresa en gr/cm3 o lb/gal. Gradiente de presin: Es la presin hidrosttica ejercida por un fluido de una densidad dada, actuando sobre una columna de longitud unitaria. Presin de formacin: Es la presin de los fluidos contenidos dentro de los espacios porosos de una roca. Tambin se denomina presin de poro. La presin de formacin se clasifica en: -Normal -Anormal Las formaciones con presin normal son aquellas que se controlan con densidades del orden del agua salada. Para conocer la normalidad y anormalidad de cierta rea, se deber establecer el gradiente del agua congnita de sus formaciones, conforme al contenido de sus sales disueltas. Para la costa del golfo de Mxico se tiene 2

Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.un gradiente de 0.107 Kg./cm2/m considerando agua congnita de 100,000 ppm de cloruros. Las formaciones con presin anormal pueden ser de dos tipos: Subanormal es aquella que se controla con una densidad menor que la del agua dulce, equivalente a un gradiente menor de 0.100 kg./cm2/m. Una posible explicacin de la existencia de tales presiones en formaciones, es considerar que el gas y otros fluidos han migrado por fallas u otras vas del yacimiento, causando su depresionamiento. Presin anormalmente alta. La presin se encuentra por encima de la considerada como presin normal. Las densidades para lograr el control de estas presiones equivalen a gradientes hasta 0.224 kg./cm2/m. Estas presiones se generan por la compresin que sufren los fluidos de la formacin debido al peso de los estratos superiores y se consideran formaciones selladas, de tal forma que los fluidos no pueden escapar hacia otras formaciones. Presin de sobrecarga: Es el peso de los materiales a una profundidad determinada. Para la costa del Golfo de Mxico se tiene calculado un gradiente de sobrecarga de 0.231 kg./cm2/m. Sin embargo, para casos particulares es conveniente su determinacin ya que es muy frecuente encontrar variaciones muy significativas. Las rocas del subsuelo promedian de 2.16 a 2.64 gr/cm3. Presin de fractura. Es la que propicia una falla mecnica en una formacin. Como una consecuencia, que genera una prdida de lodo durante la perforacin. Presin del fondo en el pozo. Cuando se perfora se impone presin en el fondo del agujero en todas direcciones. Esta presin es la resultante de una suma de presiones que son la hidrulica ejercida por el peso del lodo; la de cierre superficial en tubera de perforacin (TP); la de cierre superficial de tubera de revestimiento (TR); la cada de presin en el espacio anular por friccin; y las variaciones de presin por movimiento de tuberas al meterlas o sacarlas (pistn/sondeo). Presin diferencial. Generalmente, el lodo de perforacin tiene mayor densidad que los fluidos de un yacimiento. Sin embargo, cuando ocurre un brote, los fluidos que entran en el pozo causan un desequilibrio en el lodo no contaminado dentro de la tubera de perforacin y el contaminado en el espacio anular. Esto origina que la presin registrada al cerrar el pozo, por lo general sea mayor en el espacio anular que en el interior de TP. La presin diferencial es la diferencia entre la presin hidrosttica y la presin de fondo. Se dice que una presin es positiva cuando la presin del yacimiento es mayor que la presin hidrosttica y es negativa cuando la presin hidrosttica es mayor que la del yacimiento. Prdidas de presin en el sistema. En un sistema de circulacin de lodo de perforacin las perdidas o cadas de presin se manifiestan desde la descarga de la bomba hasta la lnea de flote. En la prctica se tiene tres elementos en los cuales se consideran las prdidas de presin en el sistema, estos son: 3

Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.Equipo superficial Interior de tuberas (TP y herramienta) Espacio anular.

Las prdidas dependen principalmente de las propiedades reolgicas del lodo, la geometra del agujero y los dimetros de la sarta de perforacin. El objetivo es saber identificar, as como conocer los mecanismos de cierre y los mtodos de control, importante llevar un programa de control de presin cuidadosamente planeado y continuamente supervisado, esto reducir considerablemente la posibilidad de que ocurra un brote, el factor clave es la preparacin por parte de los ingenieros qumicos de fluidos que son los responsables de controlar las presiones de la formacin. En el capitulo II, se describen y se explican las causas de su formacin y como se origina un brote. En el capitulo III, se conoce como podemos detectarlo y corregirlo a tiempo antes que no lo podamos controlar a voluntad, de acuerdo a la operacin que se este realizando en el pozo.

El capitulo IV, se presenta el sistema de control superficial, se da una descripcin de cmo operar, las partes de este equipo as como los pasos a seguir, un mal procedimiento de cierre con llevara a un siniestro.

El capitulo V, se presentan los procedimientos de cierre, varan para cada caso en particular, mucho dependen de la operacin que se este realizando y el equipo que se tenga disponible en el momento de tomar la decisin de cierre de pozo.

El capitulo VI, se detallan los diferentes mtodos de control as como los procedimientos de cada uno para control del pozo, as como los datos requeridos para los clculos de control de brotes.

II CAUSAS Y ORIGENES DE UN BROTE

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Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.Durante las operaciones de perforacin, se conserva una presin hidrosttica ligeramente mayor a la de formacin. De esta forma se previene el riesgo de que ocurra un brote. Sin embargo en ocasiones, la presin de formacin exceder la hidrosttica y ocurrir un brote, esto se puede originar por lo siguiente: Densidad insuficiente del lodo Llenado insuficiente durante los viajes Sondeo del pozo al sacar tubera rpidamente Contaminacin del lodo Perdidas de circulacin

2.1 Densidad insuficiente del lodo. Esta es una de las causas predominantes que originan los brotes. En la actualidad se ha enfatizado en perforar con densidades del lodo mnimas necesarias de control de presin de formacin, con el objeto de optimizar las velocidades de perforacin. Pero se deber tener especial cuidado cuando se perforen zonas permeables ya que, los fluidos de la formacin pueden alcanzar el pozo y producir un brote. Tambin suceden al perforar inesperadamente en formaciones con presiones anormales altas, esta situacin puede resultar cuando se encuentran condiciones geolgicas impredecibles tales como perforar cruzando una falla que cambia abruptamente la formacin que se esta perforando. Los brotes causados por densidades insuficientes de lodo pudieran parecer fciles de controlar con slo incrementar la densidad del lodo de perforacin. Por las siguientes razones, esto puede ser lo menos adecuado: Se puede exceder el gradiente de fractura Se incrementa el riesgo de tener pegaduras por presin diferencial Se reduce significativamente la velocidad de penetracin.

2.2 Llenado insuficiente durante los viajes de tuberas. sta es otra de las causas predominantes de brotes. A medida que la tubera se saca del pozo, el nivel de lodo disminuye por el volumen que desplaza el acero en el interior del pozo. Conforme se extrae tubera del pozo y no se llena con lodo, el nivel mismo decrece y por consecuencia tambin la presin hidrosttica. Esto se torna crtico cuando se saca la herramienta de mayor desplazamiento como lo son: las lastra barrenas (Drill Collar) y la tubera pesada de perforacin (Heavy Weight). De acuerdo con las normas API-16D Y API-RP59, al estar sacando tubera, debe llenarse el espacio anular con lodo antes de que la presin hidrosttica de la columna de lodo acuse una disminucin de 5 Kg/cm2 (71 lb/pg2), en trminos prcticos cada cinco lingadas de tubera de perforacin. 5

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2.3 Contaminacin de lodo con gas. Los brotes tambin se pueden originar por una reduccin en las densidades del lodo a causa de la presencia del gas en la roca cortada con la barrena. Al perforar demasiado rpido, el gas contenido en los recortes, se libera ocasionando la reduccin en la densidad del lodo. Eso reduce la presin hidrosttica en el pozo, permitiendo que una cantidad considerable de gas entre el pozo. El gas se detecta en la superficie bajo la forma de lodo cortado y una pequea cantidad de gas en el fondo representa un gran volumen en la superficie. Los brotes que ocurren por esta causa, terminan transformndose en reventones por lo que al detectar este brote se recomiendan las siguientes prcticas: Reducir el ritmo de penetracin Aumentar el gasto de circulacin Circular el tiempo necesario para densificar el lodo

2.4 Prdidas de circulacin. Son uno de los problemas ms comunes durante la perforacin. Se clasifican en dos tipos: Prdidas naturales o intrnsecas. Prdidas mecnicas o inducidas

Si la prdida de circulacin se presenta durante el proceso de la perforacin, se corre el riesgo de tener un brote y este se incrementa al estar en zonas de alta presin o en el yacimiento, en los pozos delimitadores y exploratorios. Al perder la columna de lodo, la presin hidrosttica disminuye al punto de permitir la entrada de fluidos de la formacin al pozo, ocasionando un brote. Para reducir las prdidas de circulacin se recomiendan las siguientes prcticas: Emplear la densidad mnima que permita mantener un mnimo de slidos en el pozo. - Mantener la reologa de lodo en condiciones ptimas. - Reducir las prdidas de presin en el espacio anular. - Evitar incrementos bruscos de presin. - Reducir la velocidad al introducir la sarta. 2.5 Efectos de sondeo al sacar la tubera. -

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Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.El efecto de sondeo se refiere a la accin que ejerce la sarta de perforacin dentro del pozo, cuando se mueve hacia arriba a una velocidad mayor que la del lodo, mxime cuando se embola la herramienta con slidos de la formacin. Esto origina que el efecto sea mucho mayor (figura 3). Si esta reduccin de presin es lo suficientemente grande como para disminuir la presin hidrosttica efectiva a un valor por debajo del de la formacin, dar origen a un desequilibrio que causar un brote.

Entre las variables que influyen en el efecto de sondeo se tienen las siguientes: Velocidad de extraccin de tubera Reologa del lodo Geometra del pozo Estabilizadores en la sarta

III INDICADORES QUE ANTICIPAN UN BROTE 7

Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.Al momento de ocurrir un brote, el lodo en primera instancia es desplazado fuera del pozo. Si el brote no es detectado ni corregido a tiempo, el problema se puede complicar hasta llegar a producir un reventn. Con una deteccin oportuna las estadsticas demuestran que se tiene hasta un 98% de probabilidad de controlarlo. Los indicadores de que el lodo fluye fuera del pozo durante la perforacin se dan en diferentes situaciones como son: Al perforar Al sacar o meter tubera de perforacin Al sacar o meter herramienta Sin tubera dentro del pozo

3.1 Indicadores al estar perforando: a) Aumento en la velocidad de penetracin: la velocidad de penetracin est en funcin de varios factores como son el peso sobre barrena, velocidad de rotacin, densidad de lodo e hidrulica. Pero tambin se determina por la presin diferencial entre la presin hidrosttica del lodo y la presin de formacin. Es decir que si la presin de formacin es mayor aumentara considerablemente la velocidad de penetracin de la barrena. Cuando esto ocurra y no se tenga ningn cambio en los otros parmetros, se debe tener precaucin si se estn perforando en las zonas de presin anormal o el yacimiento en un pozo exploratorio. b) Disminucin de la presin de bombeo y aumento de las emboladas. Cuando se est perforando y ocurre un brote, los fluidos debido al brote se ubican nicamente en el espacio anular y stos tienen una densidad menor a la del lodo, por lo que la presin hidrosttica dentro de la tubera ser mayor, propiciando que el lodo dentro de la sarta de perforacin fluya ms rpido hacia el espacio anular, con la consecuente disminucin de presin de bombeo y el aceleramiento de la bomba de lodo que se manifiesta un aumento del nmero de emboladas por minuto. Sin embargo es importante tener en cuenta que una disminucin en la presin de bombeo tambin se puede deber a las siguientes causas: Reduccin del gasto de circulacin Rotura o fisura en la TP Desprendimiento de una tobera de la barrena Cambio en las propiedades Perdida de circulacin

c) Lodo contaminado por gas, cloruros, cambios en propiedades geolgicas: La presencia de lodo contaminado con gas puede deberse al fluido contenido en los recortes o al flujo de fluido de la formacin al pozo que circula a la superficie. Conforme el gas se expande al acercarse a la superficie se provoca una disminucin en la presin hidrosttica que puede causar un brote. d) Si las bombas de lodo estn paradas y el pozo se encuentra fluyendo, es indicativo (generalmente) de que un brote est ocurriendo; a esta accin se le 8

Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.conoce como OBSERVAR EL POZO. Al efectuar esto, se recomienda en revisar el nivel de presas y las presiones en los manmetros en TP y TR y como prctica subir la sarta de perforacin de manera que la flecha se encuentre arriba de la mesa rotaria. e) Por otro lado si el gasto de salida se incrementa mientras se est circulando con un gasto constante, tambin es un indicador de brote.

3.2 Indicadores al sacar o meter tubera Los siguientes se consideran de este tipo: Aumento de volumen en presas Flujo sin circulacin El pozo toma menos volumen o desplaza mayor volumen

El volumen requerido para llenar el pozo, debe ser igual al volumen de acero de la tubera que ha sido extrada. Si la cantidad necesaria de lodo para llenar el pozo es mayor, se tiene una prdida y sta trae consigo el riesgo de tener un brote. En caso de introducir tubera, el volumen desplazado deber ser igual al volumen de acero introducido en el pozo. Segn las estadsticas la mayora de los brotes ocurren durante los viajes de tubera y por el efecto de sondeo se vuelve ms crtica cuando se saca tubera (figura 4).

3.3 Indicadores al sacar o meter herramienta. 9

Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.Los mismos indicadores de viaje de tuberas se tienen para los lastra barrenas, la diferencia estriba principalmente en el mayor volumen de lodo desplazado por esta herramienta.

3.4 Indicadores sin tubera en el pozo. Se tienen dos indicadores para esta situacin: aumento de volumen en las presas y el flujo sin bombeo.

IV EQUIPOS Y SISTEMAS ARTIFICIALES DE SEGURIDAD Y CONTROL Al manifestar un brote durante la perforacin de un pozo, el sistema de control superficial deber tener la capacidad de proveer el medio adecuado para cerrar el pozo y circular el fluido invasor fuera de l. 10

Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.Las personas claves en un equipo de perforacin terrestre o plataforma de perforacin costa fuera son el tcnico y el perforador. Si ellos estn adiestrados en el funcionamiento y operacin de los sistemas de control as como de los indicadores de la presencia de un brote, no durarn en los procedimientos para tener el pozo bajo control. A continuacin describiremos los componentes del sistema de control superficial.

4.1 Cabezal de tubera de revestimiento Este forma parte de la instalacin permanente del pozo y puede ser tipo roscable, soldable, bridado o integrado. Su funcin principal es la de anclar y sellar la tubera de revestimiento e instalar el conjunto de preventores. El cabezal tiene salidas laterales en las que pueden instalarse lneas auxiliares de control.

4.2 Preventor anular El preventor anular tambin es conocido como esfrico (figura 5). Se instala en la parte superior de los preventores de arietes. Es el primero en cerrarse cuando se presenta un brote. El tamao y capacidad deber de ser igual a los de arietes. El preventor anular consta en su parte interior de un elemento de hule sinttico que sirve como elemento empacador al momento de cierre, alrededor de la tubera.

4.3 Preventor de arietes Este preventor (figura 6) tiene como caracterstica principal poder utilizar diferentes tipos y medidas de arietes de acuerdo a los arreglos de preventores elegidos, como se explicar ms adelante. Las caractersticas principales de estos preventores son: El cuerpo del preventor se fabrica como una unidad sencilla o doble. Puede instalarse en pozos terrestres o marinos. La presin del pozo ayuda a mantener cerrados los arietes. Tiene un sistema secundario para cerrar manualmente. Los arietes de corte sirven para cortar tubera y cerrar completamente el pozo.

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Los arietes son de acero fundido y tienen un conjunto de sello diseado para resistir la comprensin, estos pueden ser de los siguientes tipos: - Arietes para tubera - Arietes variables (tubera y flecha) - Arietes de corte Los arietes variables son similares a los de la tubera siendo la caracterstica distintiva la de cerrar un rango de dimetros de tubera, as como medidas variables de flecha. Las presiones de trabajo de los preventores son de 3000, 5000, 10,000, 15,000 lb/pg2.

4.4 Arreglos de preventores En el criterio para el arreglo del conjunto de preventores, se debe de considerar la magnitud de las presiones a que estarn expuestos y el grado de proteccin requerido. Cuando los riesgos son pequeos y conocidos tales, como presiones de formaciones normales, reas alejadas de grandes centros de poblacin o desrticas, un arreglo sencillo y de bajo costo puede ser suficiente para la seguridad de la instalacin. Por el contrario, el riesgo es mayor cuando se tienen presiones de formacin anormales, yacimientos de alta productividad y presin, reas densamente pobladas y grandes concentraciones de personal y equipo como lo es en barcos y plataformas marinas. En estas situaciones en donde se tendr un arreglo ms completo y por consecuencia ms costoso. La clasificacin tpica de API para conjunto de preventores API-RP-53 (3ra edicin mazo, 1999) es la adecuada para operar con 2000, 3000, 5000, 10,000 y 15,000 lb/pg2 de presin de trabajo (figuras 7, 8, 9). Para identificar cada uno de los cdigos empleados por el API describiremos a continuacin:

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A- Preventor anular G- Cabeza rotatoria K- 1000 lb./pg2 (70 kg/cm2) R- Preventor de arietes Rd- Preventor doble de arietes Rt- Preventor triple con tres juegos de arietes. S- carrete de control con salidas laterales de matar y estrangular. Para definir los rangos de presin de trabajo del conjunto de preventores se considerar lo siguiente: 16

Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.Resistencia a la presin interna de la TR que soporta al conjunto de preventores. Gradiente de fractura de las formaciones prximas a la zapata de la ltima de revestimiento. Presin superficial mxima que se espera manejar. Se considera que la condicin ms crtica se presenta cuando en un brote, el lodo del pozo es expulsado totalmente por el fluido invasor.

En el ejemplo 1 se efecta el clculo para determinar la capacidad del arreglo de preventores. Ejemplo 1 Densidad mxima de lodo: 1.26 gr/cm3 Profundidad programada: 3200 m. Densidad del fluido invasor (gas): 0.3 gr/cm3 Considerando la condicin ms crtica cuando el pozo est lleno del fluido invasor se tiene: Psmax = Ph-Pg Psmax = 403.2-96 Psmax = 307.2 kg/cm2 (4368 lb/pg2) Donde: Ph= presin hidrosttica Pg= presin del gas Con el valor obtenido elegimos el conjunto de preventores de un valor de presin de trabajo inmediato superior, para este caso es de 5000 lb/pg2. Una consideracin importante es la presin interna de la tubera de revestimiento (considerando un 80% como factor de seguridad) sostiene el conjunto de preventores, deber ser mayor que la presin superficial calculada. Deber tenerse especial cuidado en manejar diferentes factores de seguridad cuando la tubera de revestimiento ha sido sometida a los esfuerzos de desgaste por rotacin de la sarta de perforacin y a fluidos altamente corrosivos.

4.5 Mltiple de estrangulacin

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Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.El mltiple de estrangulacin se forma por un conjunto de vlvulas, crucetas y ts, estranguladores y lneas. Se utilizan para controlar el flujo de lodo y los fluidos invasores durante la perforacin y el proceso de control de un pozo. Un sistema de control superficial de preventores se conecta a travs de lneas metlicas (de matar o de inyeccin) para proporcionar alternativas a la direccin del flujo. De manera similar al conjunto de preventores, el mltiple de estrangulacin se estandariza de acuerdo a la norma API 16C y las prcticas recomendadas API-53C (figuras 10 y 11).

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Cuando se disea el mltiple de estrangulacin debe tomarse en cuenta los siguientes factores: Establecer la presin mxima de trabajo. Los mtodos de control a utilizar para incluir el equipo necesario. El entorno ecolgico. La composicin, abrasividad y toxicidad de los fluidos congnitos y volumen a manejar.

4.6 Lneas de matar Otro de los componentes en el equipo superficial son las lneas de matar. Estas conectan las bombas del equipo con salidas laterales del carrete de control, para llevar a cabo las operaciones de control cuando no pueden efectuarse directamente por la tubera de perforacin (figura 12).

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4.7 Estranguladores variables Son accesorios diseados para restringir el paso de los fluidos en las operaciones de control. Con esto generan una contrapresin en la tubera de revestimiento con el fin de mantener la presin de fondo igual o ligeramente mayor a la del yacimiento. Esto facilita la correcta aplicacin de los mtodos de control.

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Los estranguladores variables pueden ser de dos tipos: manual (figura 13) e hidrulico (figura 14). Este ltimo presenta mayores ventajas sobre el manual ya que permite abrir o cerrar a una mayor velocidad lo que se convierte en una gran ventaja cuando se obstruye por pedacera de hule, formacin etctera.

4.8 Vlvula de seguridad Este accesorio del sistema superficial se debe disponer en dimetro y tipo de rosca igual a la tubera de perforacin y su ubicacin debe ser de fcil acceso a la cuadrilla en el piso de perforacin, para que pueda colocarse rpidamente cuando se tiene un brote en la tubera de perforacin (figura 15).

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Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.V PROCEDIMIENTOS DE CIERRE Aqu se describen los procedimientos de cierre que frecuentemente se utilizan dependiendo la situacin que presente el pozo. Para cada uno se exponen ciertas consideraciones y aplicaciones de frmulas. Obsrvese que su descripcin trata aspectos especficos y remite si el caso lo requiere, a otro procedimiento para terminar y resolver el control del pozo. Los procedimientos para un caso real deben escribirse para cada pozo en particular, dependiendo la operacin por efectuar y el equipo que se tenga disponible. Las actividades asignadas a las cuadrillas de trabajo, variarn de acuerdo a las instrucciones que reciban de los mandos inmediatos y tambin de ciertos factores que deben considerarse para cada operacin por ejecutar. Para controlar un brote existen varios mtodos y tcnica, los cuales se aplican a situaciones especficas.

5.1 Procedimiento de cierre al estar perforando Una vez identificado el brote, lo ms importante es cerrar el pozo con el fin de reducir al mnimo la entrada del fluido invasor con sus posibles consecuencias; a continuacin se explican los pasos para cerrar el pozo al estar perforando. 1. Parar la rotaria, levantar la flecha para que su conexin inferior est arriba de la mesa rotaria. 2. Parar el bombeo del lodo. 3. Observar el pozo y mantener la sarta suspendida. 4. Abrir la vlvula de la lnea de estrangulacin. 5. Cerrar el preventor de arietes superior o el preventor anular. 6. Cerrar el estrangulador. 7. Medir el incremento de nivel de las presas. 8. Anotar las presiones de cierre de TP y TR durante cada minuto hasta la estabilizacin de la presin y posteriormente cada cinco minutos sin que se rebase la presin mxima permisible. 9. Observar que los preventores no tengan fugas. 10. Verificar la presin de los acumuladores. A este procedimiento de cierre se le conoce como cierre suave y tiene dos ventajas: una reducir el golpe de ariete y la onda de presin sobre el pozo y las conexiones superficiales. La segunda es permitir observar la presin del espacio anular y en caso de ser necesaria la desviacin del flujo. Otra variante de este mtodo es conocida como cierre duro, este procedimiento permite cerrar el pozo en el menor tiempo posible, sin embargo existe la posibilidad de la ocurrencia de un golpe de ariete que pudiera generar alguna complicacin por dao a la 22

Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.formacin, el estado mecnico del pozo y las conexiones superficiales de control, la cual tiene los siguientes pasos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Parar la rotaria y levantar la flecha arriba de la mesa rotaria de la mesa rotaria. Parar las bombas de lodos. Cerrar el pozo con el preventor de arietes superior o con el preventor anular. Colocar yugos o candados (preventor de arietes). Medir el incremento de volumen y de presin. Registrar presin en TP y TR.

La presin en la TP tendr que ser menor que a la de formacin o a la presin de la tubera de revestimiento ya que si sta tiende a sobrepasar las presiones permisibles se debe desviar el flujo al mltiple de estrangulacin e iniciar el bombeo y el control del pozo por alguno de los mtodos que ms adelante se explicaran. Si la presin excede lo permisible se puede producir un descontrol subterrneo que llegue a alcanzar la superficie, la otra es daar la TR o tener problemas con el equipo superficial.

5.2 Procedimiento de cierre al estar metiendo o sacando TP Una vez detectada la presencia de un brote, se proceder a cerrar el pozo. Siendo el procedimiento recomendado de cierre el siguiente: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Suspender la operacin dejando una junta sobre la rotaria. Sentar la tunera en sus cuas. Instalar la vlvula de pe abierta, apretar y cerrarla. Suspender la sarta en el elevador. Abrir la vlvula hidrulica en lnea de estrangular. Cerrar el preventor superior de arietes de TP o el preventor anular. Cerrar el pozo con el estrangulador hidrulico, cuidando de no rebasar la mxima presin permisible en el espacio anular.

Cerrado el pozo se deben Medir el incremento de volumen en presas. Anotar la presin de cierre en la tubera de revestimiento registrando la presin cada minuto durante los primeros diez minutos, observando la presin estabilizada. Posteriormente cada cinco minutos cuidando de no rebasar la ultima presin permisible. Verificar fsicamente las vlvulas en el mltiple de estrangulacin y el conjunto de preventores para asegurar su posicin. Observar los preventores y el mltiple de estrangulacin para verificar que no haya fugas. Esto tambin es para la lnea de flote y la lnea de desfogue del estrangulador. Verificar la presin existente en los acumuladores, mltiple de distribucin y preventor anular de la unidad de accionamiento de preventores. 23

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5.3 Procedimiento de cierre al estar metiendo o sacando herramienta Una vez que el brote es identificado, el pozo debe cerrarse con el siguiente procedimiento: 1. Suspender la operacin dejando una junta sobre la rotaria. 2. Sentar la herramienta en las cuas, instalar el collarn; simultneamente abrir la vlvula hidrulica en la lnea de estrangular. 3. Instalar y apretar el sustituto de enlace en la tubera. 4. Conectar, apretar y bajar con un tramo o lngada TP y sentar en cuas. 5. Instalar, apretar y cerrar vlvula de pe. 6. Suspender sarta de perforacin en el elevador. 7. Cerrar el preventor de arietes de TP en boca del pozo. 8. Cerrar el pozo con el estrangulador hidrulico, cuidando no rebasar la mxima presin permisible en el espacio anular. Hecho el cierre del pozo se tendr que: Medir el incremento de volumen en presas Anotar la presin de cierre de la tubera de revestimiento registrando la presin cada minuto durante los primeros diez hasta que se estabilice. Posteriormente, cada cinco minutos cuidando de no rebasar la mxima presin permisible o, en su caso, permitir la expansin del gas. Verificar fsicamente las vlvulas en el mltiple de estrangulacin y el conjunto de preventores para asegurar su posicin. Observar los preventores, y el mltiple de estrangulacin, para verificar que no haya fugas. Observar la presin de los acumuladores, mltiples de distribucin y preventor anular de la unidad de accionamiento de preventores.

Si se presenta un brote al estar sacando o metiendo herramienta, se debe considerar como posibilidad inmediata la de tratar de bajar un tubo o una lngada. Es por eso que se sugiere dejar libre la lngada que tenga el sustituto de enlace de la herramienta, con el fin de hacer ms fcil la maniobra. La ventaja de lo descrito, es tener la posibilidad de operar los preventores de arietes como un factor adicional de seguridad, ya que al cerrar el preventor anular se tiene el riesgo de que la presin dentro del pozo sea la suficiente como para lanzar hacia afuera la herramienta, al no poder sujetar la misma. En caso de que se presentara una emergencia, la herramienta debe soltarse dentro del pozo, para despus cerrarlo con el preventor de arietes ciegos. 5.4 Procedimiento de cierre al no tener tubera dentro del pozo

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Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.Una vez que el brote es identificado, el pozo debe cerrarse con el siguiente procedimiento: 1. Abrir la vlvula hidrulica de la lnea de estrangular. 2. Cerrar el preventor con arietes ciegos o de corte. 3. Cerrar el pozo con el estrangulador hidrulico, cuidando de no rebasar la mxima presin permisible en el espacio anular. Cerrado el pozo tiene que: Medir el incremento de volumen en presas. Anotar la presin de cierre en la tubera de revestimiento y registrar esta presin cada minuto durante los primeros diez hasta que se estabilice. Posteriormente, cada cinco minutos cuidando no rebasar la mxima presin permisible o, en su caso permitir la expansin del gas. Verificar fsicamente las vlvulas en el mltiple de estrangulacin y el conjunto de preventores para asegurar su posicin. Observar los preventores, el mltiple de estrangulacin, la lnea de flote y la lnea de desfogue del estrangulador, para verificar que no haya fugas. Verificar la presin existente en los acumuladores, mltiples de distribucin y preventor anular de la unidad de accionamiento de preventores.

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Generalmente, hay una tendencia a olvidar el volumen de lodo en presas por parte de la cuadrilla del equipo, sobre todo si el pozo se llen y se observ despus que la tubera se sac. Por esto, es recomendable observar siempre el nivel en presas, lnea de flote y el nivel de lodo en el pozo, ya que adems se tiene el riesgo potencial de que el nivel de lodo se abata por prdida de fluido.

5.5 Procedimiento de cierre al estar metiendo tubera de revestimiento. Una vez que el brote es identificado, el pozo debe cerrarse con el siguiente procedimiento: 1. Suspender la introduccin de la TR y colocarla en sus cuas. 2. Abrir la vlvula hidrulica de la lnea de estrangular y cerrar el preventor con arietes de TR. 3. Cerrar estrangulador cuidando no rebasar la mxima presin permisible. 4. Instar el sustituto de enlace (combinacin) de TR y TP. 5. Cambiar el elevador, conectar y apretar un tramo de TP con vlvula de seguridad abierta. 6. Abrir el preventor de arietes para TR si el flujo lo permite. 7. Bajar el tramo de TP y cerrar la vlvula de seguridad. 8. Abrir la vlvula hidrulica de la lnea de estrangular. 9. Cerrar el preventor con arietes para TP. 25

Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.10. Cerrar el pozo con el estrangulador hidrulico, cuidando de no rebasar la mxima presin permisible en el espacio anular. Cerrado el pozo tiene que: Medir el incremento de volumen en presas. Anotar la presin de cierre en la tubera de revestimiento y registrar esta presin cada minuto durante los primeros diez hasta que se estabilice. Posteriormente, cada cinco minutos cuidando no rebasar la mxima presin permisible o, en su caso permitir la expansin del gas. Verificar fsicamente las vlvulas en el mltiple de estrangulacin y el conjunto de preventores para asegurar su posicin. Observar los preventores, el mltiple de estrangulacin, la lnea de flote y la lnea de desfogue del estrangulador, para verificar que no haya fugas. Verificar la presin existente en los acumuladores, mltiples de distribucin y preventor anular de la unidad de accionamiento de preventores.

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VI METODOS DE CONTROL DE UN BROTE Los principales mtodos de control de pozos que mantienen una presin constante en el fondo del pozo son: 26

Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.El mtodo del perforador. El mtodo del densificar y esperar (mtodo del Ingeniero). El mtodo concurrente. Estos mtodos tienen como objetivo aplicar una presin constante en el fondo del pozo, para desalojar el brote, hasta que se obtiene el control total sobre el mismo. Cada mtodo de control del pozo tiene sus propias ventajas y desventajas por lo que se recomienda identificarlas, a fin de aplicar, el mtodo adecuado cuando se presente un brote en el pozo. Al aplicar un mtodo de control del pozo se requiere contar con la informacin siguiente: Gasto Reducido. Presin reducida de circulacin. Presin mxima permisible. Estado mecnico del pozo. Gradientes de fractura de la formacin. Desplazamientos y volmenes. Densidad del fluido. Informacin que se debe de registrar par el control de un brote: Qr.- Gasto reducido. Pr.- Presin reducida de circulacin. PMP.- presin mxima permisible. PCTP.- presin de cierre en TP. PCTR.- presin de cierre en TR. Dc.- Densidad de control. Volumen ganado en presas Gradiente de fractura de la formacin. Desplazamiento y volmenes. Densidad del fluido de perforacin.

La anterior informacin ser requerida para formular el plan de control del pozo (RECUERDE QUE EL TIEMPO ES FUNDAMENTAL, EN VIRTUD DE QUE EN ESTE LAPSO, SON SUSPENDIDAS LAS OPERACIONES DE LA PERFORACIN DEL POZO). *Estos datos deben ser los ms precisos posibles.

6.1 METODO DEL PERFORADOR.

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Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.El mtodo del perforador es una tcnica utilizada ampliamente para circular y sacar los fluidos provenientes de la formacin en dos etapas o circuladas manteniendo la presin del fondo constante. Es ideal donde no se necesitan o no estn disponibles los materiales para incrementar el peso del fluido de control, adems, se usa para desalojar brotes de gas, donde los altos gastos de migracin de gas a superficie pueden causar problemas durante el pozo cerrado. Tambin se puede usar donde hay recursos limitados de personal y/o equipos. En la primera etapa o circulada los fluidos invasores del brote son desalojados circulando un ciclo completo con el fluido original con que se estaba operando al momento del brote, as mismo en esta circulada no se requiere de mayores clculos matemticos, es necesario tener el conocimiento de los volmenes de fluido contenidos en el pozo y el sistema, as mismo facilita la maniobra cuando por lo general la sarta incluye una vlvula de contrapresin. Sin embargo es necesario llevar un registro de los parmetros del comportamiento de presiones, dimetros del estrangulador, volmenes de desplazamiento u un constante monitoreo de las densidades de salida y entrada. La segunda circulada, se realiza con nueva densidad de control del fluido y es necesario realizar clculos matemticos que nos permiten llevar un registro de las presiones de circulacin y los volmenes de desplazamiento (hoja de control de brotes). En ciertos casos, el mtodo del perforador puede causar presiones algo ms elevadas en la tubera de revestimiento respecto de otras tcnicas, adems requiere ms tiempo para matar el pozo, sin embargo, no se usa a menudo en aquellos pozos donde se anticipa o se espera que haya una prdida de circulacin.

A continuacin est el procedimiento para el mtodo del perforador: 1. Cierre el pozo despus de observar el brote. 2. Registre las presiones de cierre estabilizadas en la tubera de perforacin (PCTP) y de tubera de revestimiento (PCTR). 3. De inmediato circule y saque el fluido invasor del pozo con la densidad original del fluido 4. Al terminar de circular el ciclo completo, cierre el pozo por segunda vez. 5. Si es necesario, se incrementara la densidad al fluido de control. 6. Se circula el pozo por segunda vez con un flujo nuevo y ms pesado para recuperar el control hidrosttico. Secuencia de la primera circulada.

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Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.a) Registre las presiones de cierras una vez estabilizadas, tanto de la TP (PCTP) como en la TR (PCTR). b) Abrir el estrangulador a su mxima apertura. (en pozos donde la presin mxima permisible est muy limitada reduce la posibilidad de romper la zapata). c) Se inicia el bombeo a gasto reducido, hasta alcanzar el nmero de emboladas de gasto reducido. d) Una vez alcanzado el gasto reducido, se ajusta el estrangulador hasta alcanzar la presin que se registro al cierre en la TR (PCTR). e) Una vez alcanzada la PCTR, se observa la presin que se registra por el interior de la tubera de perforacin, a esa presin se le llamara presin de circulacin (PC), mantenga el gasto reducido constante y con el estrangulador mantenga esta presin en la TP hasta que el brote haya sido desalojado totalmente. f) Una vez que el brote ha sido desalojado totalmente pare el bombeo y simultneamente cierre el pozo, observe las lecturas que se registran en la TP (PCTP) y la TR (PCTR), estas debern ser iguales. Nota.- en caso de existir una diferencia entre dichas presiones, es recomendable circular un tiempo de atraso a presin de fondo constante, esto con el fin de desalojar algn remanente de gas dentro de la TR. Hay que tomar en cuenta algunas consideraciones en esta primera circula: Recuerde que al estar circulando el brote a superficie mantenga la presin de circulacin (PC) en la TP, la burbuja ira en asenso y por consiguiente se va expandiendo y aumentara el volumen en presas. Al desalojar el gas del pozo se tiene la tendencia de abatirse la presin en el espacio anular, motivo por el cual es necesario estrangular para mantener la presin de bombeo. Un vez desalojado el gas del pozo y observarse lodo cortado con gas, se tendr que abrir el estrangular para ajustar nuevamente la presin de circulacin a la deseada. Existe una regla general en el tiempo de respuesta de la onda de presin en el pozo al operar el estrangulador, la cual dice que hay que esperar aproximadamente 2 segundos por cada 1000 pies de profundidad para observar variacin de presin en los manmetros. Lleve un registro de los volmenes de fluidos en presas asi como la densidad del fluido a la salida del pozo. Cuando se halla completado la circulacin y se tenga que cerrar el pozo, deber hacerse simultneamente disminuyendo el bombeo y cerrando el estrangulador, la presin de la TP (PCTP) no deber ser menor a la presin de circulacin, ya que podra ingresar un nuevo brote al interior del pozo.

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Secuencia de la segunda circulada.

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Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.a) Las presiones en la tubera de perforacin (PCTP) y la tubera de revestimiento (PCTR) debern de ser iguales. b) Abra el estrangulador a la apertura de trabajo antes del cierre del pozo de la primera circulacin, se inicia el bombeo del fluido con la densidad de control adecuada ajustando el gasto de la presin reducida de circulacin mas la presin de cierre en TP, dndonos la presin inicial de circulacin (PIC) c) Al llegar el fluido de control a la punta de la barrena se registrara la presin observada en la TP que es la presin final de circulacin (PFC). Ahora esta presin se debe mantener manipulando el estrangulador hasta que el fluido de control salga a superficie d) Posteriormente que se observa salir el fluido de control a superficie se para la bomba del equipo y se cerrara el estrangulador simultneamente si no se observa presin en TP ni en TR el pozo est controlado. 6.2 METODO DE DENSIFICAR Y ESPERAR Este mtodo (tambin llamado del ingeniero) implica que estando el pozo cerrado se tenga que esperar mientras se densifica el lodo a la Dc para equilibrar la presin de la formacin, as como recabar los datos necesarios y efectuar los clculos para llevar a cabo el control del pozo. Este mtodo tiene algunas ventajas con relacin al mtodo del perforador: Las presiones ejercidas en el pozo y en las conexiones superficiales de control sern menores, eso ayudara mucho en pozos que presenten o se tenga sospecha de prdida de circulacin. Cuando el flujo del fluido de control comience a subir por el espacio anular ser antes de que la parte superior del brote llegue a la zapata o al punto ms dbil del agujero descubierto del pozo esto ayudara a que la presin mxima ejercida en ese punto sea menor. El pozo estar bajo presin por menos tiempo

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Secuencia. 1. Abra el estrangulador y simultneamente inicie el bombeo del lodo con densidad de control a un gasto reducido (Qr). 2. Ajuste el estrangulador e iguale la presin de cierre de la tubera de revestimiento. (PCTR), en ese momento registre la presin en la TP la cual se llamara presin inicial de circulacin (PIC). 3. Mantenga la presin en el espacio anular constante, con ayuda del estrangulador, hasta que la densidad de control llegue a la barrena. 4. Cuando el lodo de control llegue a la barrena, lea y registre la presin en la tubera de perforacin que se llamara presin final de circulacin (PFC). 5. Mantenga constante el valor de presin en la tubera de perforacin, auxilindose del estrangulador; Si la presin incrementa, abra el estrangulador; Si disminuye cirrelo. 6. Contine circulando manteniendo la presin en la tubera de perforacin constante, hasta que el lodo con densidad de control llegue a la superficie. 7. Suspenda el bombeo y cierre el pozo. 30

Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.8. Lea y registre las presiones en las tuberas de perforacin y de revestimiento. 9. Si las presiones son iguales a cero, el pozo estar bajo control. Si las presiones son iguales entre si, pero mayores a cero, la densidad del lodo bombeado no fue la suficiente para controlar el pozo, por lo que se deber repetir el procedimiento con base a las presiones registradas. Si la presin de la tubera de perforacin es igual a cero pero en tubera de revestimiento se registra alguna presin, ser indicativo que no se ha desplazado totalmente el espacio anular con la densidad de control o que hubo ingreso adicional de fluidos de la formacin al pozo. Observaciones. Una vez que el lodo est preparado con la densidad de control y se comience a bombear a un gasto reducido, la presin que se registre en la tubera de perforacin solo al momento de igualarla en el espacio anular con la presin de cierre en la tubera de revestimiento (PCTR), ser similar a la inicial de circulacin (PIC). Al bombear lodo con la densidad de control a travs de la sarta de perforacin, se observar disminucin paulatina en la presin de la tubera de perforacin, hasta un valor llamado presin final de circulacin (PFC), que ser cuando la densidad de control llegue a la barrena. Entonces se observar que el abatimiento de presin en la tubera de perforacin ser similar al calculado en la cdula de bombeo. Una vez que el lodo ha llegado a la barrena, la PFC deber mantenerse constantemente durante el viaje del lodo, con densidad de control a la superficie (ajustando el estrangulador). Cuando salga el lodo con densidad de control a la superficie, la presin en el espacio anular deber ser cero. Para observar si no hay flujo, deber suspender el bombeo; si no lo hay, el pozo estar bajo control. Cuando se haga presente el efecto de la expansin del gas cerca de la superficie, la declinacin en la presin de la tubera de revestimiento cesar y empezar a incrementarse hasta alcanzar su mxima presin, la cual ocurrir cuando la burbuja de gas llegue a la superficie. Durante la salida de la burbuja, se observar la disminucin en la presin de la tubera de revestimiento, originada por la sbita expansin de la misma. Se recomienda cerrar ligeramente el estrangulador, ya que de esta forma no se permite la disminucin excesiva de presin en el espacio anular puesto que se tendra un volumen equivalente a la capacidad de la tubera de perforacin con densidad original. A medida que circula el lodo con densidad de control, la presin en la tubera de revestimiento continuar disminuyendo con menor rapidez hasta llegar casi a cero (cuando el lodo con densidad de control salga a la superficie), donde el estrangulador deber estar totalmente abierto y esta presin solo ser igual a las perdidas por friccin en las lneas y el mltipla estrangulacin. Si al haber circulado completamente el lodo de control y suspendido el bombeo, las presiones en las tuberas de perforacin y de revestimiento no son iguales a cero, se deber a alguna de las razones siguientes: a) La densidad de control no es la suficiente para controlar el pozo. b) Se tendr un brote adicional en el espacio anular, causado por permitir que la presin disminuyera al estar circulando el brote. 31

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Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.Para comprobar que esta presin no es producida por los fluidos entrampados cerca de la superficie, se deber purgar el pozo con una pequea cantidad de flujo que no exceda de medio barril; si con este sangrando no se observa una disminucin de presin, se deber aumentar la densidad del lodo, para lo cual se debe tomar en cuenta las nuevas presiones de cierre registradas en las tuberas de perforacin y de revestimiento, circulando el brote en la forma ya indicada.

6.3 EL MTODO CONCURRENTE El mtodo concurrente, es un mtodo primario para controlar pozos con presin de fondo constante, consiste en densificar gradualmente el fluido mientras se est circulando para sacar el brote del pozo, tambin se le ha llamado el mtodo de circular y densificar o el mtodo de incrementar el peso lentamente. Para ejecutar el mtodo concurrente se requiere hacer algo de contabilidad y clculos, mientras se est en el proceso de circular y sacar el brote del pozo, porque podra haber fluido de control con densidades diferentes e intervalos irregulares dentro de la sarta. Dado que hay que hacer algunos de los clculos muy rpidamente el personal operativo ha optado por el mtodo del perforador o el mtodo de densificar y esperar, rechazando el mtodo concurrente por ser demasiado complicado. Cuando se utiliza este mtodo para controlar un brote, se inicia la circulacin con la presin inicial de circulacin y se empieza adicionar barita al sistema de lodos hasta alcanzar el peso de control, lo anterior significa aumentar la densidad al fluido mientras se circula. El mtodo aplica un incremento gradual en el peso del fluido de control hasta que el brote es desalojado a la superficie, por lo cual requerir varias circulaciones hasta completar el control del pozo. Secuencia. 1. Registre las presiones de cierre en la tubera de perforacin (PCTP) y en la tubera de revestimiento (PCTR). 2. Inicie el bombeo a un gasto reducido de circulacin hasta obtener la presin de cierre de la tubera de revestimiento, que deber ser igual a la presin inicial de circulacin calculada (PIC). 3. Mantenga esta presin constante, hasta totalizar las emboladas necesarias para que el fluido con la nueva densidad registrada llegue hasta la barrena. 4. El operador del estrangulador debe controlar y registrar las emboladas de la bomba y graficar en una tabla la presin hidrosttica que ejercer la nueva densidad a medida que se va densificando. 5. Al llegar hasta la barrena el lodo con densidad calculada, se obtiene la presin final de circulacin (PFC) a la cual se le debern hacer los ajustes de presin correspondiente a la nueva densidad, y se deber mantener constante la presin hasta que el lodo densificado salga a la superficie. 32

Control de un Brote en un Pozo de Perforacin.Observaciones. Su premisa consiste en que puede utilizarse una vez registradas las presiones de cierre, por el hecho de densificar y circular simultneamente y no tienen que esperar alcanzar alguna densidad en especfico antes de circular. Puede aplicarse al tener calculadas las mximas presiones permisibles en el espacio anular, resistencia al fracturamiento de la formacin y en las conexiones superficiales de control. El tiempo de espera antes de iniciar a circular es mnimo. Hay menor presin a la salida de la TR durante el control, en relacin al mtodo del perforador. El numero de circulaciones requeridas ser en funcin del aumento del peso del lodo, el volumen activo y las condiciones del fluido en el sistema; as como la capacidad de los accesorios y equipos de agitacin y mezclado disponibles en el equipo.

Desventajas a) Los clculos requeridos para mantener la presin de fondo constante son ms complicados en relacin a los mtodos del perforador y de densificar y esperar. b) Se requiere mayor tiempo de circulacin durante la etapa de control. c) La presin de superficie en la tubera de revestimiento (TR) y la densidad equivalente del lodo, desde la zapata son elevados en relacin al mtodo de densificar y esperar.

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