DESPRESURIZACIÓN DE UN POZO PRODUCTOR MEDIANTE LA ...

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.

[email protected]



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

4



Campe

che

TG

Los Humeros (95.7 MW)

Puebla

Inicio de operación: 1991

Los Azufres (225 MW)

Michoacán


Tres Vírgenes (10 MW)

Baja California Sur


Cerro Prieto (570 MW)

Baja California


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.

9



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 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 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.



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).

34



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).

35



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.

36



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.

37



38



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.

39



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

40



!GRACIAS!

41

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