DESPRESURIZACIÓN DE UN POZO PRODUCTOR...
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COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDADEPS, CFE GENRACIÓN VI
GERENCIA DE PROYECTOS GEOTERMOELÉCTRICOS.
DESPRESURIZACIÓN DE UN POZO PRODUCTOR MEDIANTE LA PERFORACIÓN
DE UN POZO DE ALIVIO.
OCTAVIO PÉREZ CÓRDOVA.
COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDADEPS, CFE GENRACIÓN VI
GERENCIA DE PROYECTOS GEOTERMOELÉCTRICOS.
QUÉ ES LA GEOTERMIA
• La palabra geotermia deriva de dos palabras griegas:
γη (ge) que quiere decir tierra y θερμ (therme) que significa calor.
En términos generales, la geotermia se refiere a la energía contenida enforma de calor en la corteza terrestre a profundidades accesibles con latecnología actual o al calor que procede del interior de la tierra y quefluye hacia la superficie.
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Fuente de calor
Reservorio Fluido geotérmico
Capa sello
ELEMENTOS DE UN SISTEMA GEOTÉRMICO
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Gerencia de Proyectos Geotermoeléctricos
Comisión Federal de Electricidad
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Campe
che
TG
Los Humeros (95.7 MW)
Puebla
Inicio de operación: 1991
Los Azufres (225 MW)
Michoacán
Inicio de operación: 1982
Tres Vírgenes (10 MW)
Baja California Sur
Inicio de operación: 2001
Cerro Prieto (570 MW)
Baja California
Inicio de operación: 1973
Campo
Geotérmico
Generació
n anual
2017
(GWh)
Producció
n
Promedio
de vapor
2018
(t/h)
Pozos en
operación
Factor de
planta
2017 (%)
Cerro Prieto 3,554 3,339 164 73
Los Azufres 1,767 1,800 51 95
Los Humeros 556 705 22 82
Las Tres
Vírgenes 47 61 5 56
TOTAL 5,924 5,905 242
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Campo Geotérmico
No. de
Pozos
Productore
s
Integrados
Vapor
Producido (t/h)
Cerro Prieto 137 3,237
Los Azufres 45 1,808
Los Humeros 24 703
Tres Vírgenes 3 59
Total 209 5,807
Fecha de los datos: 06 de Septiembre del 2018
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DESCRIPCIÓN GENERAL
A finales del año 2007, la comisión federal de electricidad perforó en el campo
geotérmico de los humeros el pozo productor H-43 a la profundidad de 2 200 m,
durante la perforación de la ultima etapa (zona de producción) se detectó que
presentaba condiciones de acidez por lo que se decidió dejar el agujero de 8 ½” sin
tubería.
Para poderlo integrar al sistema de producción con seguridad se instaló un sistema
de inyección para su neutralización sin embargó después de un tiempo se degolló el
cable que lo sostenía quedando la cámara dentro del pozo junto con otros
elementos.
Por lo anterior se realizaron varios trabajos con el fin de recuperar los elementos del
interior del pozo y de reinstalar un sistema de neutralización así como para cambiar
elementos dañados del árbol de válvulas, presentándose varios problemas hasta
que finalmente la mejor opción fue perforar un pozo de alivio.
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PERFORACIÓN DEL POZO H-43.
En el año 2007, la Comisión
Federal de Electricidad realizó un
contrato para la perforación de tres
pozos productores en el campo
Geotérmico de Los Humeros
Puebla con el objetivo de generar
vapor de respaldo para las
unidades de generación, uno de
esos pozos fue pozo H-43.
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CAMPO GEOTÉRMICO DE LOS HUMEROS PUEBLA.
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Campo Geotérmico Los Humeros, Puebla
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POZO H-43
El pozo H-43 es tipo vertical, con 2 200 m de profundidad.
Se perforó en la zona norte del campo Geotérmico Los Humeros Puebla.
del 22/10/07 al 07/01/08.
Y se ubica en las siguientes coordenadas UTM:
X = 661240 m.
Y = 2178060 m.
Z = 2780 m.
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Tubo conductor de 30”, grado B
a 5.0 m
T.R. de 20”, K-55, 140.14 kg/m, rosca
buttress a 47.13 m
T.R. de 13 3/8”, K-55, 81.25 kg/m,
rosca buttress a 501.49 m.
T.R. de 9 5/8”, L-80, 70.07 kg/m,
rosca especial NO API a 1244.51 m.
Empacador inflable a 451.2 m
Excavación de 40” a 5.0 m
Perforación de 26” a 52.0 m
Perforación de 17 1/2” a 505.0 m
Perforación de 12 1/4” a 1250.0 m
Perforación de 8 1/2” a 2200 m
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HISTORIA DEL POZO H-43
Después de terminada la perforación del pozo, la temperatura estabilizada
calculada con 24 h de reposo fue de 383 °C a 2 200 m, lo que determinó que se
tendrían las condiciones termodinámicas adecuadas de producción.
Con los estudios de mineralogía hidrotermal se infirieron condiciones de acidez
durante la explotación del mismo.
En cierta forma, estas condiciones fueron corroboradas con la determinación de
los parámetros químicos en los fluidos producidos por el pozo durante su
inducción.
Con estos antecedentes se decidió dejar el pozo en agujero descubierto la
perforación de 8 1/2” (1250 a 2200 m) y no hacerlo producir hasta en tanto no se
instalara un arreglo mecánico-químico controlador de la acidez que pueda
controlar los mecanismos de corrosión e incrustación.
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CONTROL DE ACIDEZ DEL POZO H-43
Como parte de un proceso de mitigación de corrosión, el pozo H-43 fue tratado
con un neutralizador químico hidróxido de sodio (NaOH).
1.- En julio de 2009 se bajó por interior del pozo una cámara de inyección, se
realizaron pruebas a 1000 y 1350 m, monitoreando pH y midiendo Na, Fe, CL.
2.- En mayo de 2011, con la cámara a 1310 m, bombeo hidróxido de sodio y por
problemas de una bomba se dejó de bombear observando taponamiento del
tubing, el cual se venció represionando con 6000 psi, dos horas después se
rompió el tubing quedando dentro del pozo 1308 m de tubing y la cámara de
dosificación.
En noviembre de 2011, se realizaron pruebas de calibración para localizar los
elementos, quedando además dentro del pozo un globo de 5” y dos barras de
peso a 180 m.
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Tubo conductor de 30”, grado B
a 5.0 m
T.R. de 20”, K-55, 140.14 kg/m, rosca
buttress a 47.13 m
T.R. de 13 3/8”, K-55, 81.25 kg/m,
rosca buttress a 501.49 m
T.R. de 9 5/8”, L-80, 70.07 kg/m,
rosca especial NO API a 1244.51 m
Excavación de 40” a 5.0 m
Perforación de 26” a 52.0 m
Perforación de 17 1/2” a 505.0 m
Perforación de 12 1/4” a 1250.0 m
Perforación de 8 1/2” a 2200 m
Barras de peso, 1 globo de calibración , cámara de inyección.
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INTENTO DE RECUPERACIÓN DE ELEMENTOS
Debido a la problemática que se tenía en el pozo para continuar la neutralización
del fluido ácido, por causa de la obstrucción que representaba el tubing y los
demás objetos, se programó la recuperación de este enfriando el pozo con una
unidad de bombeo e instalando una subestructura para la pesca del tubing con un
arpón.
CFE
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En marzo de 2012, se intento enfriar el pozo mediante el bombeo de agua
geotérmica a diferentes gastos, con una presión inicial de 1290 psi.
Se bombearon 2083.5 m³ logrando abatir la presión de cabezal a 710 psi.
Se bombeo durante 8 días.
Finalmente suspendió la operación al observar que las condiciones del pozo
no resultaron favorables.
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Se instaló un sistema de inhibición sobre el vaporducto y en enero de 2013 el
pozo fue integrado al sistema de generación aportando 33 t/h de vapor
sobrecalentado.
Durante su operación se observó que el pozo expulsaba restos metálicos con
incrustaciones de sílice, por efecto de la acidez sobre la tubería de revestimiento
de 9 5/8”, además de que se tenían problemas con las válvulas de 10” y de 2”.
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En el 2015, se ejecutó un contrato para la reparación del pozo H-43, mediante el
enfriamiento y despresurización del pozo utilizando una unidad de alta presión y
posteriormente la limpieza y calibración de las tuberías con un equipo de
perforación.
Encamisado de la tubería de revestimiento de 9 5/8” con una tubería de 7”.
REPARACIÓN DEL POZO
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ENFRIAMIENTO Y DESPRESURIZACIÓN DEL POZO
El 10 de diciembre de 2015 se inició con un gasto de bombeo inicial de de 0.08 m3/min e
incrementado el gasto a 0.8 m3/min, observando una presión inicial de 1 300 psi y
presión final de 550 psi, temperatura inicial de 70 °C y temperatura Final de 33 °C.
Posteriormente, disminuyó el gasto a 0.318 m3/min observando una presión de 372 psi,
suspendió bombeo y se observo pozo incrementando presión a 466 psi, desfogo pozo
observando una presión de 482 psi,
Reanudó bombeo incrementando gasto de 0.159 m3/min a 0.64 mᶟ/min, constante,
observando una presión de 482 psi a 513 psi.
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Se continuó con el bombeó a diferentes gastos, observando una presión en cabezal de
50 a 1266 psi, durante el este periodo se dejó el pozo en reposo y desfogando el
mismo, observando salida de gas sulfhídrico (H2S) y salida de agua geotérmica.
Después se intento bombear con bajo gasto observando que al llenarse el pozo se
represionaba alcanzando una presión 1012 psi.
El día 28 de diciembre, se decide mover el equipo de perforación del pozo H-43 a otra
localización.
Se siguieron realizando intentos para el enfriamiento y despresurización, en ocasiones
dejando el pozo desfogado por línea de 6.35 mm (¼”) de diámetro y posteriormente
inyectando nuevamente agua, logrando el abatimiento de presión en un 70%
aproximadamente a partir de las 730 psi que se mantenían durante el proceso de
desfogue.
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Hasta el día 26 de febrero se continuo tratando de controlar el pozo con diferentes
gastos alternando con reposos y tiempos de desfogue de presión sin lograr abatir la
presión completamente.
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Con la finalidad de evitar riesgos a laintegridad del pozo y al personal de laCFE, se analizaron las opcionesdisponibles para poder efectuar elenfriamiento del pozo, en condiciones deseguridad, concluyéndose que la opciónmás factible por cuestiones de seguridadera la perforación de un pozo de alivio alH-43.
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Se plantearon dos opciones.
• Pozo paralelo.
• Pozo direccional hacia el H-43 y profundización para terminarlo como productor.
• La distancia en superficie entre el pozo H-43 y el pozo de alivio H-63 es de 25 m.
H-43 Pozo de alivio H-43 Pozo de alivio
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Durante la perforación del pozo, por
ser vertical solo tomaron registros de
inclinación y no de rumbo, por lo que
el esquema real del pozo quedaba
dentro de “una campana”.
Teniendo en el fondo del pozo un
radio de 38.39 m.
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De la lectura e interpretación del registro
del micro imagen de formación (FMI) que
se tomó en el pozo H-43 durante la
perforación, se determinó que la zona en la
que se tenían mas expectativas de conectar
con la zona de producción del pozo H-43
era de los alrededor de los 1310 m, por lo
que el diseño de la perforación direccional
del pozo de alivio se elaboró para que a
esa profundidad se cruzaran ambos pozos.
A esa profundidad el diámetro de la
campana era de 22.2 m
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PERFORACIÓN DEL POZO DE ALIVIO H-63
Medidas de seguridad durante la construcción del pozo:
En las etapas de 17 ½” diámetro y 12 ¼” diámetro se perforará primero un agujero
piloto de 8 ½” diámetro con la finalidad de estar monitoreando el comportamiento de
los pozos H-43 y H-63, ya que durante la perforación del agujero piloto se pueden
presentar manifestaciones del pozo y al tener un agujero de menor diámetro se
puede realizar el control del mismo con mayor seguridad.
Se colocará un cabeza rotatoria en el sistema de prevención para desviar el flujo en
dado caso que se manifieste el pozo.
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Otras consideraciones.
Durante los trabajos de perforación del pozo H-63, las diferentes etapas se realizarán
con fluidos base agua bentonita.
De ser necesario se utilizará fluido densificado con barita y la colocación de tapones
de cemento, para alcanzar el objetivo de despresurizar el pozo H-43 y realizar el
cambio de las conexiones superficiales de control, así como el cierre y abandono del
pozo.
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PERFORACIÓN DEL POZO H-63
Construyó el contrapozo y se instaló el tubo conductor de
30”, posteriormente el 29 de Julio de 2016 inició la
perforación del pozo.
PRIMERA ETAPA.
Perforó el agujero piloto de 17 ½” de 5 m a 40 m con
circulación normal y de 40 a 50 m con pérdida parcial de
circulación, colocó tapón de cemento No.1 y continuó
perforación de agujero piloto hasta 75 m con circulación
normal.
Amplió el agujero a 26” hasta 75 m, colocó tapones de
cemento a 18 y 36 m por pérdidas de circulación durante la
ampliación. Instaló y cementó tubería de revestimiento de
20” diámetro quedando la zapata a 70.48 m, reforzó
zapata con la colocación de un tapón de cemento.
H-43
Ag. 26” 75 m
T.R. 20” 70.48 m
H-63
Ag. 26” 52 m
T.R. 20” 47.84 m
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SEGUNDA ETAPA.
Perforó de 75 a 80 m con barrena de 17 ½”, después
inició el agujero piloto de 8 ½” de 80 a 361 m con
circulación normal y de 361 a 418 m, con pérdidas
parciales de circulación, por lo que a 413 m colocó un
tapón de cemento, al rebajar el tapón rebajó el mismo
con pérdida parcial, observó salida de gas
sulfhídrico (32 ppm) y sacó la barrena a superficie.
Colocó otro tapón de cemento, con 9 horas de
fraguado abrió estrangulador observando salida de
gas H2S (24 ppm). Con pozo cerrado y unidad de
alta presión bombeó baches densificados con barita
observando incremento de presión y al desfogar pozo
salida de gas (H2S).
Tomó registro de presión y temperatura y colocó
tapón de cemento con aditivo para migración de gas,
después abrió pozo y observó salida de bióxido de
carbono.
H-43
Ag. 26” 75 m
T.R. 20” 70.48 m
H-63
Ag. 26” 52 m
T.R. 20” 47.84 m
Agujero piloto 8 ½”
418 m
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Rebajó tapón de cemento con PPC sin observar
presencia de gases, colocó un tapón de cemento
más, rebajó tapones de cemento hasta 350 m.
En este momento en el que se tenia controlado el
flujo de gases dentro del pozo, se decidió terminar
esta etapa para garantizar el aislamiento de la
zona de aporte de los gases con la instalación de
la tubería de revestimiento de 13 3/8”.
Se amplió el agujero a 17 ½” de los 85 a 350 m
con perdida parcial de circulación.
Registro de calibración, instaló y cemento la
tubería de revestimiento de 13 3/8” con lechada de
cemento clase “H” y aditivos para control de gases,
se tomó registro ultrasónico de cementación
observando cementación homogénea y con buena
adherencia.
H-43
Ag. 26” 75 m
T.R. 20” 70.48 m
H-63
Ag. 26” 52 m
T.R. 20” 47.84 m
Agujero 17 1/2” 350 m
T.R. 13 3/8” 345 m
Ag. 17 1/2” 505 m
T.R. 13 3/8” 501.5 m
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TERCERA ETAPA.
Con barrena de 12 ¼” amplió agujero de 350 a 360 m
normal, posteriormente con barrena de 8 ½” rebajó
tapones de cemento (de la tapa anterior) hasta 418 m,
perforó agujero piloto hasta 1100 m y amplió el mismo
a 12 ¼”, con perdidas parciales de circulación en
algunos intervalos y sin presencia de gases.
Colocó seis tapones de cemento a las siguientes
profundidades: 1085 m, 943 m, 659 m, 659 m, 697 m y
868 m respectivamente.
Instaló y cementó en dos etapas la tubería de
revestimiento de 244 mm 9 5/8”, utilizando tubería
grado N-80 con 3% Cromo para una mayor resistencia
a la corrosión.
H-43
Ag. 26” 75 m
T.R. 20” 70.48 m
H-63
Ag. 26” 52 m
T.R. 20” 47.84 m
Ag. 17 1/2” 350 m
T.R. 13 3/8” 345 m
Ag. 17 1/2” 505 m
T.R. 13 3/8” 501.5 m
Ag. 12 1/4” 1 100 m
T.R. 9 5/8” 1093.49
m
Ag. 12 1/4” 1 250 m
T.R. 9 5/8” 1245.54 m
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PERFORACIÓN DIRECCIONAL.
Con barrena de 8 ½”.
Perforó vertical de 1 100 a 1 125 m, inició
perforación direccional controlada rumbo al
pozo H-43, perforó hasta 1279 m con
circulación normal y hasta 1347 m con
perdida parcial de circulación.
Hasta ese momento la presión del pozo H-43
se mantenía en 811 Psi
H-43
Ag. 26” 75 m
T.R. 20” 70.48 m
H-63
Ag. 26” 52 m
T.R. 20” 47.84 m
Ag. 17 1/2” 350 m
T.R. 13 3/8” 345 m
Ag. 17 1/2” 505 m
T.R. 13 3/8” 501.5 m
Ag. 12 1/4” 1 250 m
T.R. 9 5/8” 1245.54 m
Ag. 12 1/4” 1 100 m
T.R. 9 5/8” 1093.49 m
Ag. 8 1/2” 1 347 m
Para intersección
entre los pozos.
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Bajó tubo difusor de 4” diámetro a 1 347 m y con unidad de alta presión realizó prueba de
admisión a diferentes gastos de 0.08 a 0.8 m³/min bombeando 65.82 mᵌ de solución
agua-lignito, sin observar cambio en la presión del pozo H-43 (810 psi).
Bajó TP franca y con unidad de alta presión realizó fracturamiento térmico con diferentes
gastos de 0.08 a 0.87 m³/min con un volumen total bombeado de 55.96 mᵌ, continuó
fracturamiento térmico con bombas del equipo con gastos que van de 44.25 a 141 mᵌ/h.
Durante este tiempo en forma aleatoria se abrió el pozo H-43 para despresurizarlo
cuidando la presión y temperatura para evitar llegar al punto del flasheo dentro del pozo.
Con lo anterior se logró bajar presión de cabezal del pozo H-43 a 5 psi.
Con tubería de perforación a 1 076 m y preventor doble ariete anular cerrado, bombeó
agua geotérmica por interior de TP con un gasto constante de 45 mᶟ/h y una presión de
bombeo constante de 20 psi.
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Una vez que se tuvo controlada la presión
del cabezal del pozo H-43 mediante el
bombeo continuo de agua geotérmica por el
pozo H-63, se cambiaron las conexiones
superficiales de control (válvulas laterales y
válvula maestra).
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Con la unidad de alta presión se
realizó una prueba de aceptación al
pozo suspendiendo la misma por
observar un incremento en la
presión de bombeo de hasta 850
psi, posteriormente se bajó una
barra dentro del pozo registrando
una pérdida de peso a los 405 m
(obstrucción).
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Tomó registros de presión y temperatura, registrando un temperatura de
224 °C a los 400 m, derivado de los resultados de los registros y
condiciones del pozo, se determinó que no era posible bombear la
lechada de cemento desde la superficie para el abandono del pozo, por
lo que se decidió la instalación de un segundo equipo de perforación.
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Traslado e instaló el equipo de perforación y con el uso de una barrena de 8
½” de diámetro reconoció, limpió y calibró el interior de la tubería de
revestimiento de 9 5/8” de diámetro hasta los 451.8 m donde registró
resistencia franca, posteriormente colocó cuatro tapones de cemento con
aditivo para evitar migración de gas, realizando con esto el abandono del pozo
H-43.
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Durante las operaciones de abandono del
pozo H-43, se mantuvo constante el
bombeo de agua geotérmica al pozo H-
63.
Posteriormente en el pozo H-63, se
colocaron tapones de cemento para aislar
la perforación lateral y se continuo
perforando el agujero de 8 ½” en forma
vertical hasta los 2200 m y se instaló
tubería de revestimiento ranurada de 7”
grado N-80 con 3% cromo para disminuir
las afectaciones por acidez.
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H-43
Agujero 26” 75 m
T.R. 20” 70.48 m
H-63
Agujero 26” 52 m
T.R. 20” 47.84 m
Agujero 17 1/2” 350 m
T.R. 13 3/8” 345 m
Agujero 17 1/2” 505 m
T.R. 13 3/8” 501.49 m
Agujero 12 1/4” 1 250 m
T.R. 9 5/8” 1245.54 m
Agujero 12 1/4” 1 100 m
T.R. 9 5/8” 1093.49 m
Agujero 8 1/2” 1 347 m
Para intersección con el pozo
H-43
Agujero 8 1/2” 2 200 m
T.R. 7” 2 190 m
Agujero descubierto 8 ½”
2 200 m
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GERENCIA DE PROYECTOS GEOTERMOELÉCTRICOS.
!GRACIAS!
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