Limpieza, desarrollo y estimulación de pozos de producción de agua


Objetivos
• Lograr de la captación el maximo rendimiento posible, es decir, la mayor capacidad específica (Q/s) • Desarrollo preliminar y primario en la etapa constructiva y de acabado • Desarrollo secundario durante la etapa productiva del pozo

Finalidades según el medio acuífero
MEDIO NO CONSOLIDADO O POCO CONSOLIDADO
Eliminar restos de lodo y detritus de la perforación Destaponar los tramos productores Eliminar finos en un entorno suficientemente grande alrededor de la rejilla creando un prefiltro natural Estabilizar naturalmente las formaciones granulares

MEDIO CONSOLIDADO

Ensanchar y limpiar las fisuras productivas Crear artificialmente nuevas fisuras productivas

DESARROLLO SECUNDARIO

Regeneración de pozos con rejilla incrustada u obturada

Desarrollo o limpieza preliminar
Aplicación preferente en pozos construidos a rotación o percusión con lodos y en los que ademas se instala prefiltro

Limpieza preliminar
(todo tipo de pozos)

• Valvuleo cuchara normal o especial (de pistón) • Inyección de agua (Circulación directa o inversa) • Bombeo con aire comprimido • Chorro horizontal de agua a alta velocidad (jetting tool) • Inyección de agua a presión mediante varillaje y obturador a profundidad variable • en la rejilla (single flonged swab shawing) • Inyecciones de agua a presión concentrada en un tramo de rejilla delimitado con dos obturadores, sin bypass (double flanged swab without bypass) o con bypass (double flanged swab with bypass) •Pistoneo sin valvula • Pistoneo con valvula de limpieza (line swabbing) • Doble pistón (uno fijo y otro móvil) y bombeo simultaneo con aire comprimido • Pistoneo y bombeo simultaneo con aire comprimido (air piston plunge) • Pistoneo y bombeo por aspiración simultaneo

Lavado a contracorriente
(pozos con prefiltro)

Pistoneo

(todo tipo de pozos)

Limpieza hidraulica combinada con tratamiento químico
(todo tipo de pozos)

• Sistemas de lavado a contracorriente o pistoneo con la inyección alterna de soluciones dispersantes de arcillas (polifosfatos, acidos, bactericidas,..)


Desarrollo primario en medios no consolidados o poco consolidados
Métodos unidireccionales. Acuífero
Autodesarrollo (Bombeo en recuperación) Bombeo intermitente Sobrebombeo (overpumping) CO2 sólido (hielo seco) Bombeo con aire comprimido (air lift)

pozo

Métodos bidireccionales Dispersos - Descargas de aire comprimido y bombeo alternativo
Métodos a pozo abierto Métodos a pozo cerrado

Bombeo air lift Bombeo con air lift alternado con presurización de la camara de aireación Bombeo convencional - Pistoneo, especialmente fuera de rejilla y sin doble pistón

Concentrados - Descargas de aire comprimido y bombeo alternativo

Métodos a pozo abierto con doble obturador Sobrepresión a través de la tubería del aire Sobrepresión a través de la tubería del agua Métodos a pozo cerrado Dispositivos especiales al método español

- Pistoneo, especialmente en rejilla y con doble pistón - Chorro horizontal de agua Chorro de alta velocidad (jetting tool)Idem con bombeo simultaneo Con bomba convencional Con air lift (con obturador o con doble obturador)


Pistoneo Se trata de provocar un flujo de doble entrada de agua que limpie la formación en el entorno de la captación. Se utiliza en acuíferos de materiales sueltos y para acondicionar sin filtro de gravas favoreciendo su asentamiento. Se comienza con un movimiento suave que se incrementa cuando no se produce descenso de grava y el agua comienza a aclararse.

Agentes dispersantes . El objetivo que se pretende es eliminar de la formación acuífera los elementos arcillosos de la misma. Provocan ademas una disociación de los óxidos de Fe y Mn. Es especialmente interesante en lodo. Los mas utilizados son los polifosfatos, y dentro de estos el Hexametafosfato sódico y el Tripolifosfato sódico. Su modo de empleo es el siguiente: Se prepara una disolución al 2% del producto y se introduce en el sondeo. A las 24 horas se realiza una limpieza de la captación la eliminación del 'Cake' en sondeos perforados con


Nieve carbónica Es un sistema barato, aunque no muy usual; se basa en el efecto de sublimación del hielo seco (C02), por paso de sólido a gas. Al contacto con el agua a una cierta profundidad (41 metros óptima), el hielo seco provoca una reacción muy enérgica, generandose un gran volumen de gas, que da lugar a un efecto de succión en el sondeo. Normalmente se introduce 1 Kg. por m3 de agua.

Aire comprimido Se aplica con mayor frecuencia a materiales no consolidados. Se necesita un compresor, con una presión mínima de 73 Kg/m así comouna tubería de descarga. La forma mas común es la denominada 'a pozo abierto' en la que primero se inyecta aire por debajo de la tubería auxiliar (a la formación) y después se pasa a inyectar dentro de la tubería, con lo que se produce un efecto de succión.


Esquemas para bombeo con aire comprimido
Aire Altura columna de agua emulsionada Aire + agua Aire Aire + agua

Nivel estatico

H p = γ’ h’ γ γ’ p=γh

Nivel dinamico Sumergencia γ’ h γ γ h = γ’ h’
γ = peso específico agua γ’ = peso específico emulsión

Si h’ > H + h, fluye la emulsión aire + agua por la tubería de descarga

Tubo del aire exterior

Tubo del aire interior


Sistemas de desarrollo de pozos con bombeo “air-lift”. Métodos bidireccionales
Valvula Valvula de descompresión Valvula 3 vías

Aire Agua + aire
Descargas por encima del NE

Agua + aire

Aire

Tubo del agua Tubo del aire Tubo del aire

Tubo del agua

Difusor Rejilla

Método del pozo abierto

Método del pozo cerrado


Desarrollo preliminar
Lodo + arena + agua
Tubería fija de alimentación de prefiltro Tubos roscados superiores para poder desplazar el dispositivo a lo largo de la rejilla

Agua + dispersantes de arcillas (polifosfatos)

Aire

Objetivos
• Eliminar o desagregar el lodo y el “cake” • Limpiar el prefiltro • Destaponar formaciones productoras Tubo del aire Tubo del agua

Dispositivo Air - lift

Pistón Emulsor Aire-fluido

Inyección de agua y dispersantes con circulación directa con ayuda de pistón y bombeo air-lift “single flanged swab shawing” con“air-lift” En pozos construidos con el uso de lodos de perforación y con instalación de prefiltro


Desarrollo en medios no consolidados
Métodos unidireccionales
Acuífero Pozo

Métodos bidireccionales
Acuífero Pozo

Se forman puentes. El material de granulometría gruesa bloquea la eliminación de los finos

La inversión periódica del sentido del flujo esponja el material granular, destruyendo “puentes” y favoreciendo la posterior eliminación de finos hacia el pozo

La limpieza de un filtro siempre se realiza mejor por las dos caras


Desarrollo y estimulación de pozos en medios consolidados Objetivos
• Aumentar la sección de entrada creando nuevas fisuras o ensanchando las ya existentes • Lograr mejores capacidades específicas • En acuíferos costeros con drenaje al mar, reducción de descensos como lucha contra la salinización • Regenerar pozos que se han incrustado A) HIDRAULICOS Bombeo escalonado, intermitente Sobrebombeo Bombeo “air lift” CO2 sólido B) MECANICO – HIDRAULICOS Pistoneo Fracturación hidraulica Fracturación con explosivos (en pozo cerrado o en pozo B) QUIMICOS. En rocas atacables por los acidos Calizas y dolomías HCl Areniscas silíceas NH2HSO3 C) MIXTOS Combinación de los anteriores

abierto)


Procedimientos mecanicos
• Fracturación hidraulica • Explosivos

Objetivos
• Crear nuevas fisuras radialmente al pozo • Conectar el pozo con fisuras productoras


Fracturación mecanica con explosivos
Objetivos
• Aumentar el diametro físico del pozo • Crear nuevas fracturas radialmente • Aumentar el radio efectivodel pozo

Factores a tener en cuenta
• • • • • • • Aplicabilidad y garantías de éxito del método Tipo de explosivo a utilizar Situación adecuada de las cargas Kgs. de explosivo a utilizar Medidas de seguridad tanto en la colocación como en la voladura Limpieza del relleno producido después de la explosión Bombeo de limpieza

Algunos datos
Volumen de la zona fracturada = 2000 a 6000 veces el volumen del petardo Ejemplo: 75 kg de goma pura, de densidad 1,5 Volumen petardo = 75 / 1,5 = 50 l. Volumen zona fracturada = 100 – 300 m3 Radio de la zona fracturada = 2,8 – 4,1 m Radio de fracturación posible = 1,5 R


Desarrollo o estimulación con acido
Aspectos hidrológicos Decisión de la conveniencia o no de desarrollar el pozo, en función de: - rendimiento del pozo - valoración de las pérdidas de carga Aspectos técnicos Naturaleza química de la roca y tipo de permeabilidad que presenta la formación acuífera Tramos contribuyentes Capacidad específica Acabado del pozo Aspectos económicos Hasta 300 metros, una acidificación representa un costo del 10 al 20% del precio del pozo No se trata tan sólo de desarrollar pozos de muy baja capacidad específica (los mas difíciles) sino también pozos de capacidad media y alta

-


Aditivos Inhibidor de corrosión Proteger rejilla, entubación y maquinaria utilizada Fosfatos, polifosfatos, tiofenoles, poliaminas Dosis: 0.6% del HCl Retardador del ataque Retraso de la reacción para permitir la maxima penetración del acido CaCl2 Dosis: 0.1% del HCl Antiespumante Evitar la formación de espumas en lamezcla de los restantes aditivos y en el interior del pozo cuando se desprende CO2 Alcohol amílico Dosis: 0-02% del HCl Estabilizador Complejar las sales de hierro procedentes de la disolución acida, evitando su precipitación en medios ya cercanos a la neutralziación Acido cítrico Dosis: 1% del HCl


Acidificación por vertido gravitacional
Agua Acido Brida Agua
Piezómetro

Acido Tapa
Tubería de seguridad

Cemento Nm Cemento Nm

Ni

Ni

Pozo abierto
En acuíferos libres con nivel profundo

Pozo cerrado
En acuíferos libres o confinados


Acidificación mediante inyección con bomba
Tubería de seguridad

Acido o agua

Acido

Agua

Tubería de seguridad

Agua

Cemento

Ni

Ni

Obturadores

Inyección con bomba y moderada presión en cabeza Sin obturadores En acuíferos libres y confinados

Inyección con bomba y moderada presión en cabeza Con obturadores En acuíferos confinados


Reacciones de la acidificación
Acción del acido clorhídrico

2HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO2
1 m3 de HCl al 15% disuelve 221 kg de CaCO3, dando lugar a 245 kg de CaCl2, 40 l de H20 y 49.5 m3 de CO2.

4 HCl + Mg,Ca (CO3)2 CaCl2 + MgCl2 + 2H2O + 2CO2
1 m3 de HCl al 15% disuelve 203 kg de Mg,Ca (CO3)2, dando lugar a 122 kg de CaCl2, 105 kg de MgCl2, 37.7 l de H20 y 50 m3 de CO2. Acción del acido sulfamico

2 NH2SO3 + CaCO3 + H2O

Ca(NH2SO3) + CO2 + 2H2O


INSTALACION DE LA TUBERIA DE INYECCION DE ACIDO


INYECCION DE ACIDO


DESPLAZAMIENTO DEL ACIDO POR DESCARGA DE AGUA


DETALLE DE LA POSICION DE LAS VALVULAS