La perforación bajo balance es una técnica en la que la presión ejercida por el fluido de perforación (presión hidrostática) es menor que la presión de la formación que se está atravesando. Esto induce un flujo continuo de fluidos desde la formación hacia el pozo, mientras se mantiene controlada la presión en superficie.
Principios y Conceptos
A diferencia de la perforación sobre balance, la perforación bajo balance se realiza cuando la presión hidrostática (Ph) es menor que la presión de formación (Pf). Esto se expresa como:
- Ph > Pf: Condición de sobre balance (Dp +)
- Ph = Pf: Condición de equilibrio o balance (Dp 0)
- Ph < Pf: Condición de bajo balance (Dp -)
En bajo balance, los fluidos de la formación ingresan al pozo debido a la presión diferencial negativa (Dp -). Esta técnica previene daños a la formación por la invasión de lodo, favorece el ingreso de fluidos (agua, gas, petróleo) y mejora el acarreo de recortes, incrementando la tasa de penetración (ROP). Sin embargo, si no se controla adecuadamente, puede causar derrumbes en el pozo.
Aplicaciones
La perforación bajo balance se utiliza principalmente en yacimientos depletados, donde la presión original del reservorio ha disminuido significativamente.
Técnicas de Perforación Bajo Balance
Existen dos métodos principales:
Natural
Se utilizan fluidos de baja densidad como agua, aceite o gas.
Inducida
Se aligera la columna de fluido utilizando nitrógeno (espuma) o aire. El uso de aire es peligroso debido al riesgo de explosiones al mezclarse con gas natural.
Monitoreo y Control
Es crucial el monitoreo continuo y el control preciso de los parámetros de perforación, incluyendo:
- Parámetros Convencionales (presión de bomba, caudal, ROP, etc.)
- Perforación Con Presión Controlada: contrapresión (WHP), caudal de fluidos aportados y presión de fondo (BHCP).
Ante cambios en los parámetros, el personal debe actuar rápidamente para controlar el influjo y continuar la perforación.
Riesgos
Los riesgos asociados a la perforación bajo balance incluyen:
- Pérdida de control del pozo
- Dificultad en el manejo de fluidos en superficie
- Inestabilidad en las paredes del pozo
Diseño del Fluido de Perforación
El diseño del fluido es crucial, considerando el gradiente de presión de formación y buscando una condición de cero sólidos. Se requiere equipo y personal experto, así como compatibilidad del lodo con la formación, viscosidad y punto de cedencia.
Equipo
El equipo específico para el control de presión incluye:
- Dispositivo de control rotativo (RCD)
- Múltiple de estrangulación
- Equipo de separación
- Adquisición de datos de superficie
Funcionamiento Básico del Equipo
Cabeza de control rotativo (RCD): Compuesta por una parte estacionaria y una rotativa con un elemento sellante para soportar la presión del pozo. Permite rotar, sacar o bajar la sarta mientras se circula en bajo balance.
Separador, piletas y manifold: La línea de retorno se conecta al sistema de separación de fases (líquida, gaseosa y sólida). La presión de retorno se controla en el choke manifold.
Uso del Top Drive en PBB
El uso del Top Drive ofrece ventajas como:
- Reducción del tiempo de conexión.
- Menor desperdicio de nitrógeno.
- Mayor sello y vida útil de los sellos.
- Mayor excentricidad y menor esfuerzo en la rotación.
- Estabilización del pozo durante viajes.
- Menos esfuerzo físico para el personal.
- Reducción de problemas de pegaduras.
- Reducción de costos.
- Mejor control y estabilización de las condiciones de operación.
Ventana Operativa del Sistema de PBB
Es fundamental conocer los gradientes de presión (poro, fractura y litostática) para una buena programación. El fluido se diseña para mantener un gradiente hidrostático por debajo del gradiente de presión poral.