Presión de Poro en yacimientos: qué es, cómo se mide y su impacto en la perforación de pozos

Qué es la presión de poro

La presión de poro es la presión ejercida por los fluidos (agua, petróleo o gas) contenidos en los poros de una formación rocosa. Este parámetro es crucial para la ingeniería de perforación y la geomecánica, ya que determina el límite inferior de la ventana de presión operativa de un pozo. En condiciones normales, la presión de poro está en equilibrio hidrostático con la columna de agua o fluidos presentes en el subsuelo, pero factores geológicos pueden generar sobrepresiones (overpressure) o subpresiones.

Una estimación incorrecta de la presión de poro puede provocar entradas de fluido (kicks), pérdida de circulación, colapsos de paredes del pozo o incluso un blowout. Por ello, es un parámetro que se estudia cuidadosamente antes y durante la perforación.

Aplicación en campo

En operaciones de perforación, la presión de poro se utiliza para:

• Diseñar el peso de lodo adecuado para mantener el control del pozo sin fracturar la formación.

• Determinar la ventana de presión junto con el gradiente de fractura.

• Planificar la cementación para aislar zonas de diferente presión.

• Evitar inestabilidad en paredes de pozo, especialmente en formaciones no consolidadas.

En campo, su estimación se realiza antes de perforar (fase de planeación) usando datos sísmicos y de registros geofísicos, y se valida en tiempo real con mediciones de presión de formación y parámetros de perforación.

Fórmula y explicación

La presión de poro normal (hidrostática) puede calcularse mediante:

$$P_p = ρ_f \cdot g \cdot h$$

Donde:

• $P_p$ = Presión de poro (Pa o psi)

• $ρ_f$ = Densidad del fluido en el poro (kg/m³ o lb/gal)

• $g$ = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s² o constante de conversión a psi/ft)

• $h$ = Profundidad medida desde la superficie hasta el punto de interés (m o ft)

En la industria petrolera, la fórmula suele usarse en unidades prácticas:

$$P_p (psi) = 0.052 \times ρ_f (lb/gal) \times h (ft)$$

Esto permite comparar directamente con el peso del lodo para asegurar que la presión ejercida sea suficiente para balancear o superar la presión de poro, evitando influx.

Ejemplo

Supongamos una formación a 10,000 pies con un fluido de poro equivalente a agua salada de 10.0 lb/gal:

$$P_p = 0.052 \times 10.0 \times 10,000$$$$P_p = 5,200 \, \text{psi}$$

Esto significa que el peso de lodo debe generar una presión hidrostática igual o ligeramente superior a 5,200 psi para prevenir la entrada de fluidos de la formación.

Unidad de medida

La presión de poro se expresa comúnmente en:

• psi (libras por pulgada cuadrada)

• MPa (megapascales)

• lb/gal (ppg) al referirse a la densidad equivalente del fluido que la equilibra.

En planeación de pozos, se suelen usar gradientes de presión expresados en psi/pie o lb/gal, lo que facilita su comparación con el gradiente de fractura.

Relación con otros términos técnicos

• Gradiente de fractura: Define el límite superior de la ventana de presión operativa.

• EMW (Equivalent Mud Weight): Se ajusta para balancear la presión de poro.

• Kick Tolerance: Depende del margen entre la presión de poro y el gradiente de fractura.

• LOT/FIT: Pruebas de integridad de la formación que ayudan a validar estimaciones de presión.

Casos de referencia

• Campo Cantarell (México): Sobrepresiones anómalas detectadas con registros sísmicos permitieron ajustar el diseño de lodo y evitar un blowout.

• Mar del Norte: Pozos con múltiples zonas de sobrepresión requirieron sistemas de lodo de alta densidad y control estricto de presiones.

• Shales en EE.UU.: Uso extensivo de modelos geomecánicos para mapear presiones de poro antes de perforar, reduciendo incidentes de kicks en un 40%.

Recomendaciones técnicas

• No asumir presión de poro normal en zonas profundas o con historia tectónica compleja.

• Validar estimaciones con datos de sísmica de velocidad y registros eléctricos.

• Utilizar MWD/LWD y pruebas de presión en tiempo real para actualizar modelos.

• Mantener una base de datos histórica de presiones de poro por campo.

Software comúnmente utilizado

• Drillbench (Schlumberger) – Modelos de presión y control de pozo.

• Landmark StressCheck – Modelado geomecánico y análisis de presiones.

• Petrel Geomechanics – Integración de datos sísmicos, registros y geología estructural.

• WellPlan (Halliburton) – Diseño de peso de lodo y ventanas operativas.