Sarta De Perforación.pdf 1n6f1r

<2,25:1]

2- Barras pequeñas en hoyos grandes (altas revoluciones - formaciones blandas)

Ej.

[

]

8”en 121/4” 6”en 81/2”

Diseño de Sartas de Perforación

2,85:1< BSR < 2,25:1

SARTA DE PERFORACIÓN

• Método Drilco: Principios 3- Barras cercanas al diámetro del hoyo Ej. 10” en 12 1/4”, 8 1/4” en 9 7/8” (bajas revoluciones - formaciones duras)

2,25:1< BSR< 3,20:1 4. Condiciones abrasivas o ambientes corrosivos 2,50:1< BSR < 3,00:1




SARTA DE PERFORACIÓN • Método Drilco: Consideraciones para el Diseño: Barra 9 3/ 4” x 213/16” 213/16”

Condiciones extremas de abrasión y corrosión



• Experiencia de campo • Consideraciones para el Diseño:

Diámetro Externo

BSR Tradicional

BSR Sugerido

Menor a 6”

2,25 - 2,75

1,80 - 2,50

6” a 8”

2,25 - 2,75

1,80 - 2,50

Mayor a 8”

2,25 - 2,75

2,50 - 3,20



• Tubería pesada (Hevi-Wate): Propiedades Mecánicas

Propiedades Mecánicas (sección tubo)

Conexión Propiedades Mecánicas

Resist. Resist. Tam. a a Tam. Tamaño de D.I Nom. Tensión Torsión Nom. Conexión (pulg) (pulg) (pulg) (lbs) (lbs-pie) (pulg) 41/2

23/4

548075

40715

41/2

5

3

691185

56495

5


NC 46(4 IF)

NC 50(41/2 IF)

Resist. Resist. Torque a a D.I D.I Tensión Torsión de (pulg) (pulg) (pie) apriete (lbs-pie) 61/4 65/8

27/8

1024500

38800

21800

31/16 1266000

51375

29400


• Tubería pesada: Relación de Rigidez ó Momento de Secciones (SMR) (I/C) diámetro mayor SMR = (I/C) diámetro menor • Relación del momento de inercia

I/C=

π ⎛ DE 4 − DI 4 ⎞

⎜⎜ 32 ⎝

DE

⎟⎟ ⎠

• Perforaciones suaves, SMR < 5,5 • Perforaciones severas, SMR < 3,5


SARTA DE PERFORACIÓN • Tubería pesada (Hevi-wate) Diámetro hoyo Barras/Tuberías 12 1/ 4”

91/ 2” x 3”

1,5

8 1/4” x 2 13 /16”

55,9

5,2

5” (25,6 lbs/pie)

10,7

1,9

5” (19,5 lbs/pie)

5,7

9 /2” x 3”

83,8

1,5

8 1/4” x 2 13 /16”

55,9

2,5

6 1/4” x 2 13 /16”

22,7

3,9

5” (19,5 lbs/pie)

5,7

6 1 /4” x 2 13/ 16” 5” (19,5 lbs/pie)


Relación Observaciones SMR

83,8

1

8 1/ 2”

I/C

22,7 5,7

3,9

Para formaciones suaves

Para formaciones duras (incrementar tubería pesada)

Cualquier formación


• Tubería pesada en perforación direccional • Consideraciones para el Diseño Su diseño produce menos área de o con la pared del hoyo y esto tiene como ventajas: • Menor torsión. • Menor posibilidad de atascamiento. • Menor arrastre vertical. • Mejor control de la dirección.


SARTA DE PERFORACIÓN • Tubería pesada en perforación vertical • Consideraciones para el Diseño • Se pueden utilizar para reemplazar parte de las barras y reducir la carga en el gancho, en formaciones blandas. • Se puede aplicar peso sobre la mecha en pozos hasta 4 pulgadas más grande que las conexiones • Ej: TP: 5”, 19,5 lbs/pie - Diámetro del TJ: 6 5/8” Dhoyo ≤ 4” + 6 5/8” = 10 5/8”


SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Cálculo de la Longitud de Hevi –Wate ® ƒ Tradicionalmente el No. de HW siempre esta referido a prácticas de campo utilizadas en los diferentes diseño de los pozos. ƒ Existe un mecanismo para calcular su valor y poder establecer su requerimiento, de allí que su formulación es la siguiente: ƒ Hoyos Verticales y Desviados:

Peso máximo de la mecha FF x FS x Cos θ

- (L DC´s 1 x Peso Dc´s 1) - (L DC´s 2 x Peso Dc´s 2)

Long. HW = Peso del HW (lbs / pie)


SARTA DE PERFORACIÓN • Tubería pesada: Longitud requerida de acuerdo al tipo de pozo • Consideraciones para el Diseño Pozos verticales:

18 a 21 tubos

Pozos direccionales: 30 ó más tubos • El uso de la Tubería pesada estará asociada con el cálculo previo de la Relación de Rigidez o también conocida como Momento de las Secciones (SMR) • Se ha demostrado que el valor de SMR debe ser menor de 5,5, caso contrario se necesitará una tubería de transición (Hevi-Wate) (3,5 form. severas) Diseño de Sartas de Perforación



SARTA DE PERFORACIÓN • Estabilizadores: Funciones Generales • Controlan la desviación, aumentan la tasa de penetración y mantienen la rotación de la mecha alrededor del eje de la sarta. Resultado: Mayor vida útil de la mecha • Controlan la centralización y reducen los problemas asociados a la dinámica de la sarta. • Evitan cambios bruscos de la inclinación del pozo. • BHA sin estabilizadores y formación sin Buzamiento genera un hoyo en forma de espiral • BHA sin estabilizadores y formación con Buzamiento genera un hoyo en forma escalonada Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN • Estabilizadores: Funciones en la perforación vertical

Funciones: • Limitan el movimiento lateral oscilatorio Minimizan esfuerzos generados por pandeo. Aumentan ciclos de oscilación de fatiga mecánica del material.



• Estabilizadores: Funciones en la perforación direccional

Funciones: • Limitan la longitud de o de las barras con la pared del hoyo. Reducen


Torque Arrastre Pegas diferenciales

SARTA DE PERFORACIÓN • Tipos de ensamblajes: empacados • Consideraciones para el Diseño:

Máxima deflexión permisible en la perforación de un objetivo


Simulación de la trayectoria de un ensamblaje de fondo de pozo con dos y tres puntos de apoyo

SARTA DE PERFORACIÓN Consideraciones de Diseño – Otras herramientas: • Amortiguadores: • Herramienta que se utiliza para incrementar la vida útil de la broca, disminuir posible daño a las barras y a la tubería de perforación, así como a los equipos en superficie, produciendo una mejor eficiencia en la penetración

• Martillos: • Herramienta que tiene como propósito utilizarlo en caso de atascamiento de la sarta en el hoyo. • Puede ser de acondicionamiento hidráulico y hidro-mecánico

mecánico,

• Puede golpear en forma ascendente o descendente


SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Optimización de los Factores Mecánicos ƒ Conocidas las diferentes formaciones a penetrar, es necesario considerar los factores mecánicos que permitan optimizar la velocidad de penetración (ROP). ƒ Dichos factores mecánicos son: ƒ Peso sobre la mecha o barrena (P.S.M) ƒ Revoluciones por minuto (R.P.M) ƒ Las variables involucradas para seleccionar los factores mecánicos son: ƒ Esfuerzo de la matriz de la roca ƒ Tamaño y tipo de mecha ƒ Tipo de pozo ƒ Tipo de herramientas de fondo



P. S.

M P. R.

M

Factores Mecánicos

? Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Ejercicios de Diseño: ƒ No. 1: ƒ Datos: ƒ Dhoyo = 12 ¼” ƒ Dlodo = 12 ppg ƒ Barras de 8” OD x 2 13/16” ID ƒ Longitud de cada DC´s o barra = 30 pies ƒ PSM requerido = 35.000 lbs ƒ Calcule el No. de DC´s si el pozo fuese vertical ? ƒ Supongamos que existe un ángulo de desvió de 20º Calcule el No. de DC´s o barras ?


SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Ejercicios de Diseño: ƒ No. 2: ƒ Datos: ƒ Dhoyo = 12 ¼” ƒ Dlodo = 12 ppg ƒ 4 DC´s o barras de 8” OD x 2 13/16” ID ƒ DC´s o Barras de 7 ¼” OD x 2 13/16” ID ƒ Longitud de cada barra ó DC´s = 30 pies ƒ PSM (WOB) requerido= 35.000 lbs ƒ Se desea utilizar una combinación de las barras ó DC´s de 8” con 7 ¼”. Calcule el No. de barras ó DC´s de 7 ¼” que se requiren para poder suministrarle a la broca el PSM requerido ?


SARTA DE PERFORACIÓN ƒ Prueba de Perforabilidad La Prueba de Perforabilidad es un mecanismo que nos permite las búsqueda de nuevos valores de Peso sobre la mecha (PSM) y Revoluciones por minuto (RPM) durante la perforación de un pozo con el fin de obtener un incremento en la Tasa o Rata de Penetración (ROP) o sea de mejorar la eficiencia de penetración en un pozo Para su aplicabilidad se deben tener ciertas condiciones que favorezcan la prueba y no retarde su aplicación, entre otras: ƒ Valores de ROP no muy bajos ƒ Intervalo a perforar homogéneo ƒ No existencia de un alto diferencial entre el gradiente del fluido y el gradiente de la formación


SARTA DE PERFORACIÓN Existen dos métodos para realizar la Prueba en cuestión, a continuación se explicará uno de ellos:

Procedimiento: ƒ Seleccione un valor de PSM de 5.000 lbs como referencia para la toma del tiempo ƒ Mantenga fijo un valor de RPM ƒ Varié los valores de PSM seleccionados y anote el menor tiempo en que se pierdan las 5.000 lbs de referencia. Repetir 3 o 4 veces ƒ Seleccione un valor fijo de PSM, el cual deberá ser el de menor tiempo anterior ƒ Varié los valores de RPM y seleccione el de menor tiempo. Repetir ƒ Evalué la ROP con estos dos valores durante un intervalo ƒ Compare la nueva ROP con los valores de la ROP anterior a la prueba ƒ Seleccione en definitiva cuales serán ahora los factores mecánicos Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ƒ Prueba de Perforabilidad Construya la siguiente tabla para la prueba: RPM = 100 (valor fijo) PSM

Pr.1

Pr. 2

Pr. 3

Pr. 4

20 - 25 mil lbs

12 seg

14 seg

15 seg

14 seg

25 - 30 mil lbs

12 seg

11 seg

12 seg

13 seg

30 - 35 mil lbs

11 seg

10 seg

10 seg

9 Seg

Como se puede ver en la Tabla anterior, el menor tiempo en la cual se perdieron las 5.000 lbs de referencia, se obtuvo con un PSM que variaba entre 30 y 35 mil lbs Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN Ahora se variará las RPM y se dejará fijo el PSM obtenido PSM = 30 - 35 mil lbs (valor fijo) RPM

Pr.1

Pr. 2

Pr. 3

Pr. 4

90 rpm

16 seg

17 seg

17 seg

19 seg

100 rpm

17 seg

16 seg

17 seg

16 seg

110 rpm

14 seg

14 seg

13 seg

12 seg

El valor de RPM = 110 es ahora el menor tiempo en perder las 5.000 lbs de referencia. De allí que se tienen dos valores, con el fin de evaluar su ROP durante un intervalo, estos son RPM = 110 y un PSM = 30 a 35 mil lbs. Comparar Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Mecanismo de Aplicación ƒ Durante la perforación de un hoyo, existen algunas consideraciones directamente relacionadas con el diseño previo del BHA y con el tipo de pozo que se tiene planificado perforar ƒ Las consideraciones relacionadas con el BHA, están asociadas a la características de las formaciones a atravesar, su rumbo, buzamiento, así como al esfuerzo neto de la matriz de la roca ƒ Las consideraciones del tipo de pozo están asociadas a la incorporación de elementos principales al BHA que permitan obtener los resultados previstos en la planificación y ejecución del proyecto pozo


SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Mecanismo de Aplicación ‰ Pozos Verticales ƒ En el caso de pozos verticales, la consideración de mayor impacto está asociada al tipo de formación a atravesar. Esto a fin de armar un BHA que permita perforar un hoyo útil y recto, con un máximo de ángulo de 5 grados y con la mejor configuración del mismo que permita realizar la entrada y salida, evitando los esfuerzos críticos comúnmente presentes en los hoyos desviados ‰ Pozos Direccionales ƒ En este caso, la consideración del diseño es el punto de partida para cualquier planificación óptima. Esto debido a que la forma del pozo conlleva a tener una disposición de herramientas en la sarta de acuerdo a las secciones del pozo que se perforará Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Mecanismo de Aplicación ‰ Pozos Direccionales ƒ Para este tipo de pozos tal como lo mencionamos estará asociada a la sección del hoyo, para ello se determinaría la posición de una herramienta clave para los pozos desviados como lo son los estabilizadores, esto a saber: ƒ Sección de construcción o aumento de ángulo o Sarta de construcción ƒ Sección tangencial o de mantenimiento de ángulo o Sarta empacada o rígida ƒ Sección de descenso o de disminución de ángulo o Sarta de descenso o pendular Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Mecanismo de Aplicación ‰ Sarta de construcción: ƒ Posición estándar de los estabilizadores: o Near Bit – Estabilizador a 60 pies de la mecha (0´- 60´) ‰ Sarta empacada o rigída ƒ Posición estándar de los estabilizadores: o Near Bit – Estabilizador a 30 pies – Estabilizador a 60 pies de la mecha (0´- 30´- 60´) o Near Bit – Pony Collars de 10 pies – Estabilizador a 10 pies, a 40 pies y a 70 pies de la mecha (0´- 10´- 40´- 70´) ‰ Sarta de descenso o pendular ƒ Posición estándar de los estabilizadores: o Estabilizador a 60 pies de la mecha (60´) Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Mecanismo de Aplicación ‰ Pozos Direccionales ƒ Los mecanismos utilizados en los pozos direccionales, está relacionado con la forma de penetrar las formaciones en función del ángulo construido o no y en función de la sección que se perfora. De allí, que existen dos mecanismos o modalidades convencionales para esto, los cuales son: ‰ Modalidad de Deslizamiento ƒ Posición de la cara de la herramienta (tool face) en alta (high tool face) o en baja (low tool face), en la cual solo rota el motor de fondo o turbina y no rota la mesa rotaria o top drive. ƒ Se ejecuta para construir o descender el ángulo de inclinación en el pozo Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Mecanismo de Aplicación ‰ Modalidad de Rotación ƒ Existe una doble rotación, la del motor de fondo ó de la turbina y la de la mesa rotaria o top drive. Esta modalidad se ejecuta para mantener el ángulo de inclinación en el pozo ƒ En conclusión, podemos combinar la posición de los estabilizadores con la modalidad de penetrar el pozo en la sección requerida, pero siempre debemos tomar una medición puntual o continua desde la estación o punto de inicio hasta obtener el ángulo referido por cada cierta cantidad de pies planificados (ej: 2 grado / 100 pies)


SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Tubería de Perforación ƒ Componente de la Sarta de Perforación, que va desde el BHA hasta la superficie ƒ La misma, está formada por un cuerpo tubular y juntas anexas (caja y pin) de diámetros diferentes

‰ Funciones ƒ Trasmitir la potencia generada por los equipos de rotación a la broca o mecha ƒ Servir como canal de flujo para transportar los fluidos a alta presión, desde los equipos de bombeo del taladro a la broca o mecha ƒ Su función principal es DARLE PROFUNDIDAD AL POZO, considerando su trabajo en Tensión Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Clasificación y Propiedades Mecánicas ƒ La tubería de perforación se clasifica de acuerdo a su: ƒ Longitud ƒ Grado de acero ƒ Condición de uso ƒ Esta clasificación involucra una serie de aspectos que son considerados en un diseño óptimo de la sarta de perforación en su conjunto ƒ A continuación una descripción general de las mismas:


SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Clasificación y Propiedades Mecánicas ‰ Longitud: ƒ Los valores de longitud de la tubería de perforación y otros tubulares, están clasificados por la API en Rangos, a saber: ƒ Rango 1 o Longitud de: 16 a 25 pies ƒ Rango 2 o Longitud de : 26 a 34 pies ƒ Rango 3 o Longitud de: 35 a 45 pies


SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Clasificación y Propiedades Mecánicas ‰ Grado de acero: ƒ Existen cinco grupos comúnmente utilizado a nivel de los Taladros en la Industria Petrolera Mundial ƒ Estos se diferencian en su punto de Esfuerzo de Ruptura ó Cedencia Mínima y Máxima, lo cual representa el factor principal de diseño para los pozos y sus profundidades respectivas, a saber: Grado de acero

Esf. rup. min

Esf.rup.max

D E X G S-135

55.000 psi 75.000 psi 95.000 psi 105.000 psi 135.000 psi

85.000 psi 105.000 psi 125.000 psi 135.000 psi 165.000 psi






SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Clasificación y Propiedades Mecánicas ‰ Condición de uso: ƒ Está relacionada con la CLASE del tubular, el cual no es más que la identificación de una tubería que ha sufrido en sus propiedades físicas, esto es, tanto condiciones internas como externas, por supuesto después de ser utilizada ƒ Tipos de Clase: o Nueva o Class o Class 2 o Class 3 ƒ Evidentemente, esta clasificación redunda también en el Torque aplicado a cada tipo de tubería Diseño de Sartas de Perforación







SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Clasificación y Propiedades Mecánicas ‰ Consideraciones para el Diseño: ƒ Para el criterio de diseño de la Tubería de Perforación, se toma como referencia que la sección mas baja o inferior de la Sarta siempre este el tubular que posea la menor Resistencia al Esfuerzo de Ruptura ó Cedencia y en la parte más alta o superior la de mayor Resistencia ƒ Esta consideración esta asociada para que dicho tubular pueda soportar el peso de las barras, de la tubería de transición (Hevi-Wate) y de su propio peso ƒ Adicionalmente, la tubería de la sección inferior debe soportar la presión de colapso que produce la hidrostática ejercida por el fluido de perforación Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Clasificación y Propiedades Mecánicas ‰ Consideraciones para el Diseño: ƒ Fundamentalmente uno de los criterios para un diseño óptimo de la Tubería de Perforación es lo referente a su Resistencia a la Tensión ƒ Este valor esta asociado directamente con el Esfuerzo a la Ruptura o Cedencia y el área seccional del tubo y es un valor fundamental a tomar en cuenta al momento de decidir el Tipo de Tubular a utilizar ƒ Así mismo, para contingencias en el pozo, tales como atascamiento de la Sarta es necesario conocer el valor de Máxima Sobre Tensión (Over Pull) que se dispone, a fin de evitar mayores complicaciones en el pozo, a continuación las formulaciones Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ƒ Área seccional (Asecc.) de la Tubería: 2

2

Asecc = π / 4 x (DE tp –di tp ) = pulgs2 donde: π / 4 = 3,1416 / 4 = 0,7854 DE tp = Diámetro externo de la tubería de perforación, pulgs di tp = Diámetro interno de la tubería de perforación, pulgs ƒ Resistencia a la Tensión (Rt) Rt = Esf. rup min. x Asecc x F.S = lbs donde: Esf. rup. min = Esfuerzo de ruptura mínimo de la tubería, psi Asecc = Ärea seccional del tubo, pulgs F.S = Factor de Seguridad (90 % ó 85%) Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ƒ Máximo Sobre Tensión (MST) o Máximo Over Pull MST = Rt – Ps flu = lbs donde: Rt = Resistencia a la Tensión, lbs Ps. flu = Peso de la sarta en el fluido, lbs ƒ No. de vueltas Back off (No.vuelt.) No. vuelt. = Torq. / Factor K = vueltas 1000´ donde: Torq.: Torque aplicado a la tubería, lbs-pie Factor K : Factor de Torque para los distintos tipos de tubería Factor K tp nueva = 51.405 (DEtp 4 – ditp4 ) Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ƒ Profundidad máxima alcanzable con la tubería de

perforación. (Prof. max.) ƒ Con un solo tipo de tubería: Prof. max = Lmax 1 + Long.b Lmax1 = (Rt – MST) - Long.b x Pba = pies Ptp x F.F Ptp ƒ Con dos tipos de tubería diferentes: Prof. max = Lmax 1 + Lmax2 + Long.b Lmax2 = (Rtn – MST) - (Lmax1 x Ptp + Long.b x Pba) = pies Ptp x F.F Ptp donde: Ptp = Peso ajustado de la tubería de perf.incluye tool ts), lbs / pie Rtn = Resistencia a la tensión de la nueva tubería, lbs Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ƒ Altura máxima del Tool t (hmax)

ƒ Para Llaves colocadas a 180º hmax = 0,038 x Esf.rup. min x Lb x (I/C) = pies 0,9 x Torque ƒ Para Llaves colocadas a 90º hmax = 0,053 x Esf. rup.min x Lb x (I/C) = pies 0,9 x Torque donde: Esf. rup. min = Esfuerzo de ruptura o cedencia mínima, psi I/C = Momento de la sección de la tubería, pulgs3 , 4 4 I = π / 4 (OD - ID ) y C = OD / 2 Lb = Longitud del brazo, pies y Torque = Torque aplicado. lbs-pie Diseño de Sartas de Perforación

SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Clasificación y Propiedades Mecánicas ‰ Consideraciones para el Diseño: ƒ Otras consideraciones que se toman en cuenta para el Diseño de la Tubería de Perforación son: o Tipo de conexiones o Tipo de reforzamiento o Torque aplicado al tubular ƒ Estas consideraciones están en línea con un óptimo diseño y básicamente la información asociada se presentan en Tabla API de uso común. A continuación una descripción general:


SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Clasificación y Propiedades Mecánicas ‰ Consideraciones para el Diseño: ƒ Tipo de conexiones: Sistema API 2 3/8” IF 2 7/8” IF 3 ½” IF 4” FH 4” IF 4 ½” IF

Sistema NC NC 26 NC 31 NC 38 NC 40 NC 46 NC 50

ƒ La nomenclatura utilizada en la actualidad es NC (Conexión Numerada) Diseño de Sartas de Perforación



SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Clasificación y Propiedades Mecánicas ‰ Consideraciones para el Diseño: ‰ Tipo de reforzamiento del tubular: ƒ Los reforzamientos de los tubulares están asociados a la resistencia que la conexión del mismo posee. Ellos se clasifican en tres tipos, a saber: o IU = Internal upset : La tubería en los extremos se hace más gruesa disminuyendo el ID o EU = External upset: La tubería en los extremos se hace más gruesa aumentando el ID o IEU = Internal – External upset: La tubería en los extremos se hace más gruesa aumentando el OD y disminuyendo el ID Diseño de Sartas de Perforación





SARTA DE PERFORACIÓN ‰ Ejercicio General ‰ Datos: ƒ Dlodo = 13 ppg ƒ Dhoyo = 8 ½” ƒ Barras o DC´s: 6 ½” OD x 2 ½” ID ƒ Longitud de cada barras ó DC´s = 30 pies ƒ PSM requerido = 25.000 lbs ƒ Tubería de perforac. 5” 19,5 lbs/pie, Grado “E” y “S-135” ƒ Profundidad del pozo: 15.000 pies ƒ Calcule el No. de barras ó DC´s requeridas ƒ Calcule el tramo máximo de longitud de tubería “E” que se podrá utilizar (Asuma MST: 100.000 lbs) ƒ Calcule la profundidad máxima si se utilizan los dos tipos de tuberías disponibles, utilice el valor de Sobretensión menor calculado ƒ Verifique si para este pozo se requiere el uso de HW


Perforación Direccional (Teoría, Diseño y Cálculos)

OBJETIVO

‰ Analizar y describir las diferentes Causas, Conceptos y Herramientas y Técnicas utilizadas en la Perforación Direccional, así mismo, los aspectos generales para su Diseño final, Cálculos y Orientación de la cara de la herramienta

Perforación Direccional

CONTENIDO


ƒ

Causas de la Perforación Direccional

ƒ

Conceptos básicos involucrados en la Perforación Direccional

ƒ

Herramientas necesarias para la Perforación Direccional

ƒ

Tipos de Pozos Direccionales

ƒ

Métodos de Estudios Direccionales

ƒ

Corrección magnética

ƒ

Diagrama de vectores

ƒ

Teoría general de la Perforación Horizontal

INTRODUCCIÓN ‰ En el pasado la Perforación Direccional se utilizó

para solucionar problemas relacionados con herramientas o equipos dejados dentro del hoyo, en mantener la verticalidad del pozo o para la perforación de un pozo de alivio. ‰ Las técnicas de control direccional fueron mejorando y hoy en día se cuenta con equipos especiales para determinar con más exactitud los parámetros que requieren de mayor vigilancia para lograr el objetivo propuesto ‰ Además, se han desarrollado nuevas técnicas a fin de atravesar el yacimiento en forma completamente horizontal y dependiendo la configuración de las arenas en forma multilateral Perforación Direccional

INTRODUCCIÓN ‰ Podemos decir, que la perforación de un pozo desviado soluciona varios problemas asociados a la superficie y al subsuelo y permite con excelente precisión llegar al target planificado


Causas de la Perforación Direccional Perforación Direccional

CAUSAS ‰ Localizaciones Inaccesibles ‰ Son aquellas áreas a perforar donde se encuentra algún tipo de instalación (edificaciones, parques, poblados) o donde el terreno por sus condiciones naturales (lagunas, ríos, montañas) hacen difícil su Áreas pobladas


CAUSAS Domo de sal ‰ Yacimiento a desarrollar los cuales se encuentran bajo la fachada de un levantamiento de sal y por razones operacionales no se desea atravesar dicho domo Domo natural salino y arena con hidrocarburo debajo del mismo


CAUSAS Formaciones con Fallas ‰ Cuando el yacimiento se encuentra dividido por varias fallas que se originan durante la compactación del mismo

Desplazamiento de la arena provocada por falla


CAUSAS Múltiples pozos con una misma plataforma ‰ La perforación de varios pozos para reducir el costo en construcción de plataforma individuales y minimizar los costos por instalación de facilidades de producción Varios pozos para una sola arena o varias arenas


CAUSAS Pozos de alivio ‰ Aquel que se perfora para controlar un pozo en erupción. Mediante este tipo de pozo de alivio se contrarresta las presiones que ocasionaron dicho reventón Descontrol del pozo


Pozo controlador desviado a la arena

CAUSAS Desviación de un hoyo original (Side Track) ‰ Proceso de perforación que no marcha según la trayectoria programada, bien sea por problemas operacionales o fenómenos inherentes a las distintas formaciones atravesadas, ej: pescado en el hoyo o zonas de alto buzamiento

Atascamiento durante la perforación


CAUSAS

Hoyo desviado de su trayectoria original con tendencia posterior a la vertical


CAUSAS Pozos verticales (Control de desviación) ‰ Cuando en el área a perforar existen fallas naturales las cuales ocasionan la desviación permanente del hoyo, las cuales deben ser corregidas con sarta de fondo adecuadas

Buzamientos múltiples en las distintas arenas


CAUSAS

Tendencia natural a desviarse


Diseño de sarta correctora

CAUSAS Pozos Geotérmicos ‰ Aplicable en países industrializados, donde la conservación de la energía es uno de los temas de más importancia. Es usado como fuente energética para el calentamiento del agua

Fuente energética


CAUSAS Diferentes arenas múltiples ‰ Cuando se atraviesa con un pozo desviado varias arenas, las cuales permitirá una mayor producción con un costo menor

Atravesar varias arenas simultáneamente


CAUSAS ‰ Pozos horizontales ‰ El yacimiento es atravesado en forma horizontal, pero siempre entrando paralelo al estrato o sea navegando a través de la formación

Navegar dentro de la arena


CAUSAS Desarrollo múltiple de un yacimiento ‰ Utilizado para drenar el yacimiento lo más rápido posible, a fin de mantener los límites del o gas / petróleo o petróleo / agua

Drenaje del yacimiento en forma anormal


CAUSAS Económicas ‰ Cuando la perforación se hace de un territorio continental hacia costa afuera, o quizás para la extracción de minerales

Condiciones del terreno no accesibles a los equipos de perforación


CAUSAS ‰ Pozos multilaterales ‰ Cuando de acuerdo a la configuración de las arenas se hace necesario la perforación lateral de uno o mas brazos, a fin de optimizar la recuperación del pozo a un costo menor


Conceptos Básicos involucrados en la Perforación Direccional Perforación Direccional

CONCEPTOS ‰ Punto de arranque (K.O.P) ‰ Profundidad del hoyo en la cual se coloca la herramienta de deflexión inicial y se comienza el desvío del pozo

‰ Ángulo de Inclinación ‰ Ángulo fuera de la vertical, conocido como deflexión o desviación


Profundidad vertical inicial para el desvío

Ángulo calculado según el Tipo de Pozo

CONCEPTOS ‰ Profund. vertical verdadera (T.V.D) ‰ Profundidad o distancia vertical de cualquier punto del hoyo al piso del taladro

‰ Profundidad medida (M.D) ‰ Profundidad del pozo que se hace con la medición de la sarta o tubería de perforación, mide la longitud del pozo Perforación Direccional

Proyección vertical de la medición de tubería

Medición de la sarta de perforación

CONCEPTOS ‰ Desvío o desplazamiento horizontal ‰ Distancia horizontal de cualquier parte del hoyo al eje vertical a través del cabezal, se le conoce también con el nombre de deflexión horizontal

Sección lateral del pozo

‰ Tasa de aumento de ángulo (B.U.R) ‰ Número de grados de aumento del ángulo de inclinación sobre una longitud específica Perforación Direccional

B.U.R = Grados de aumento Longitud específica

CONCEPTOS ‰ Sección aumentada ‰ Parte del hoyo, después del arranque inicial donde el ángulo de desvío o inclinación aumenta

‰ Sección tangencial ‰ Parte del hoyo después del incremento del ángulo de inclinación, donde este y la dirección del pozo debe mantenerse constantes Perforación Direccional

Sección medida hasta la construcción del ángulo de inclinación

Sección donde no debe existir variación de la inclinación y la dirección

CONCEPTOS ‰ Sección de descenso ‰ Parte del hoyo después de la sección tangencial donde el ángulo de inclinación disminuye

‰ Tasa de disminución de ángulo ‰ Número de grados de disminución del ángulo de inclinación sobre una longitud especifica Perforación Direccional

D.R = Grados de disminución Longitud específica

CONCEPTOS ‰ Longitud de rumbo o incremento parcial de la profundidad ‰ Distancia a lo largo del hoyo entre las profundidades de dos registros o estaciones (surveys)

‰ Incremento parcial de PVP ‰ Diferencia de longitud entre las profundidades verticales verdaderas de dos registros o surveys, también conocida como Profundidad Vertical Parcial (PVP) Perforación Direccional

CONCEPTOS ‰ Incremento de desvío o de desplazamiento horizontal ‰ Diferencia de longitud lateral entre dos desvíos o desplazamiento horizontal de dos registros ‰ Incremento de la sección de desvío ‰ Sumatoria de todos los incrementos de desvíos o desplazamientos horizontales en las diferentes secciones del hoyo en un plano vertical Perforación Direccional

CONCEPTOS ‰ Objetivo ‰ Punto fijo del subsuelo en una formación que debe ser penetrado con un hoyo o pozo desviado o vertical

‰ Tolerancia del objetivo ‰ Máxima distancia en la cual el objetivo o target puede ser errado


Formación productora a ser atravesada

Radio máximo sugerido por el Dpto de Yac.

CONCEPTOS ‰ Dirección u Orientación ‰ Ángulo fuera del Norte o Sur (hacia el Este u Oeste) en la escala máxima de 90º de los cuatro cuadrantes, también se le conoce como sentido y rumbo del pozo

N/E – N/O S/E – S/O

‰ Azimuth

N

‰ Ángulo fuera del Norte del

hoyo únicamente a través del este (sentido horario) el cual se mide con un compás magnético, con base a la escala completa del circulo de 360º Perforación Direccional

AZIMUTH

E

O

S

Su medición es en sentido horario

CONCEPTOS ‰ Giro ‰ Movimiento necesario desde la superficie del ensamblaje de fondo (B.H.A) para realizar un cambio de dirección o rumbo del pozo, en otras palabras cambio de la cara de la herramienta (tool face)

‰ Registro o Survey ‰ Medición por medio de instrumentos, del ángulo de inclinación y de la dirección o rumbo en cierto punto (estación) del hoyo desviado Perforación Direccional

N

E

O

S

CONCEPTOS ‰ Coordenadas ‰ Distancias en la dirección Norte - Sur y Este - Oeste a un punto dado. Este es un punto cero adaptado geográficamente. En un pozo es necesario tener las Coordenadas de Superficie y las Coordenadas de Objetivo o Fondo

N

E

O

S


CONCEPTOS ‰ Rumbo de la formación ‰ Rumbo de un estrato de formación, es la intersección entre el estrato y un plano horizontal medido desde el plano Norte – Sur N

‰ Buzamiento de la formación ‰ Es el ángulo entre el plano de estratificación de la formación y el plano horizontal, medido en un plano perpendicular al rumbo del estrato Perforación Direccional

E

O

S

CONCEPTOS ‰ Coseno ‰ Longitud del cateto adyacente al ángulo dividido entre la longitud de la hipotenusa

‰ Seno ‰ Longitud del cateto opuesto al ángulo dividido entre la longitud de la hipotenusa

N

E

O

S


CONCEPTOS ‰ Pata de perro (Dog leg) ‰ Cualquier

cambio de ángulo severo o brusco entre el rumbo verdadero o la inclinación de dos secciones o registros del hoyo N

‰ Severidad de la Pata de perro (Dog leg severity) ‰ Tasa

de cambio de ángulo de la Pata de Perro expresada en grados sobre una longitud específica


E

O

S

DP (5”)

HW (5”)

JARS (6-1/2”)

K-MONEL (6-3/4”) HW (5”)

DC (8”)

MWD+ LWD PDM / BH 2 1/2°

MECHA 12-1/4”


MECHA 12-1/4”

HW (5”)

DP (5”)

Herramientas utilizadas en la Perforación Direccional

HERRAMIENTAS ‰ Existen una serie de Herramientas necesarias para poder hacer un hoyo desviado, las cuales clasificaremos de la siguiente manera:

‰ Herramientas Deflectoras: ‰ Aquellas que se encargan de dirigir el hoyo en el sentido planificado y predeterminado

‰ Herramientas de Medición: ‰ Aquellas necesarias para predeterminar la dirección e inclinación del pozo, así como la posición de la cara de la herramienta

‰ Herramientas Auxiliares: ‰ Aquellas que forman parte de la sarta de perforación y en la cual su utilidad y posición en la misma variará dependiendo del uso durante la perforación del pozo Perforación Direccional

DE DEFLEXIÓN ‰ Mechas de Perforación (Broca o Barrena) ‰ Son de tamaño convencional, pudiendo tener una configuración de salida del fluido a través de sus orificios o jets, con uno o dos chorros de mayor tamaño y uno ciego, o dos ciegos y uno de gran tamaño. ‰ La fuerza hidráulica generada por el fluido erosiona una cavidad en la formación, lo que permite dirigirse en esa dirección, haciendo que el pozo se separe de la vertical ‰ Este método, es generalmente usado en formaciones semi-blandas y blandas, el mismo es conocido con el nombre de jetting


DE DEFLEXIÓN

Utilizadas para formaciones poco consolidadas Perforación Direccional

DE DEFLEXIÓN ‰ La perforación se realiza en forma alternada, es decir se jetea y luego se rota la sarta, para lo cual debemos medir si existe separación de la vertical, lo cual nos asegura que se esta creando una inclinación inicial del hoyo

Oriente el chorro a la Dirección calculada, sin rotación


Inicie la circulación y espere a que socave la formación expuesta

Perfore la longitud de un tubo, tome registro de inclinación

DE DEFLEXIÓN ‰ Cuchara Recuperable ‰ Se utiliza para iniciar el cambio de inclinación y dirección de un hoyo. Generalmente, para perforar al lado de tapones de cemento o cuando se requiere salirse lateralmente del hoyo ‰ Consta de una larga cuña invertida de acero, cóncava en un lado para sostener y guiar la sarta de perforación. Además posee una punta de cincel en el extremo para evitar cualquier giro de la herramienta y anexo de un tubo portamecha (drill collar) en el tope a fin de rescatar la herramienta ‰ Otro tipo de cuchara recuperable, es aquella en la cual su punta es de acero y su mecanismo de trabajo es a través de la percusión. Posee un orificio en la punta de la cuchara, el cual le permite la circulación desde el fondo del hoyo Perforación Direccional

DE DEFLEXIÓN

Proceso general para el inicio y la continuidad de la perforación desviada


DE DEFLEXIÓN ‰ Cuchara Permanente ‰ Este tipo de herramienta queda permanente en el pozo, sirviendo de guía a cualquier trabajo requerido en él. Su principal aplicación es desviar a causa de una obstrucción o colapso de un revestidor ‰ Un mecanismo energizador es fijado a un conjunto que consta de: ƒ Una fresa inicial ƒ Un sub de orientación ƒ Componentes de la sarta de perforación ‰ Esta herramienta es conocida con el nombre de Whipstock


DE DEFLEXIÓN

Asentamiento de la herramienta, ruptura del revestidor y desviación del pozo Perforación Direccional

DE DEFLEXIÓN ‰ Junta articulada ‰ Herramienta utilizada en el pasado reciente para iniciar la desviación del pozo, sin necesidad del uso de una cuchara. ‰ Esta herramienta puede perforar un ángulo con relación del eje de la sarta, lo cual nos daría una separación del eje vertical. ‰ Una de su desventaja principal, es que no permite realizar algún tipo de orientación durante la perforación ‰ Actualmente, esta herramienta a sido sustituida por una camisa desviada (bent housing) Perforación Direccional

DE DEFLEXIÓN ‰ Turbina de fondo ‰ Recia unidad axial de multi-etapa, la cual permite crear transmisión de potencia o torque a la mecha o broca, ‰ Esto permite que la misma gire sin tener movimiento la sarta de perforación, su comportamiento es similar al motor de desplazamiento positivo ‰ El fluido de perforación pasa y choca internamente, haciendo que se cree una alta velocidad de rotación, mayor inclusive que la del motor de desplazamiento positivo


DE DEFLEXIÓN

‰ Utilizado en formaciones de tendencia semi duras a duras, la cual requiere en algunos casos mechas o broca con un mecanismo de corte por abrasión o fricción, para lo cual se requiere de alta rotación ‰ En ambos casos (motor de desplazamiento positivo o turbina de fondo), se necesita tener una junta desviada de su eje axial o una camisa desviada, que permita crear el ángulo de inclinación inicial y orientar el hoyo al objetivo planificado


DE DEFLEXIÓN Turbina de fondo Álabes


DE DEFLEXIÓN ‰ Motor de desplazamiento positivo (P.D.M) ‰ Motor helicoidal de dos o más etapas , que consta adicionalmente con una válvula de descarga, un conjunto de bielas, cojinetes y ejes. ‰ Posee una cavidad en forma de espiral forrada en caucho, conocida como estator y una sección transversal helicoidal conocido como rotor. ‰ El fluido de perforación entra en la cavidad espiral y hace que el rotor se desplace y gire, generando una fuerza de torsión que se trasmite a la mecha. ‰ Siempre existirá una diferencia entre el espacio ocupado por el rotor con respecto al estator (Ej: 5/6 Lobes, 6/7 Lobes)


DE DEFLEXIÓN

‰ Una de las características importante al momento de seleccionar un motor de fondo, es decidir que se desea obtener de él, si más RPM ó mayor potencia. Esto dependerá de las características de la formación que se desea atravesar, esta información es de sumo interés para el Ingeniero de Diseño del Motor ‰ La regla universal nos dice que: a mayor relación de Lobe Rotor/Estator mayor Potencia o Torque (lbs-pies) y menor revoluciones por minuto (RPM) ‰ En caso contrario, a menor relación de Lobe entre el Rotor /Estator menor Potencia o Torque, pero mayor revoluciones por minuto (RPM)


DE DEFLEXIÓN Motor de fondo

Estator

Rotor


DE MEDICIÓN ‰ Totco o péndulo invertido ‰ Uno de los instrumentos de medición más elementales y sencillo existentes, con el cual se logra obtener única y exclusivamente la inclinación o desviación del hoyo. De uso común en pozos verticales ‰ El mismo consta de tres partes principales: ‰ Péndulo: ƒ En posición invertida que descansa sobre un fulcro de zafiro, a fin de permanecer en posición vertical. En su punta superior está conformado por una aguja con punta de acero Perforación Direccional

DE MEDICIÓN ‰ Disco: ‰ Marcado con círculos concéntricos, los cuales representan los grados de inclinación o desviación del hoyo ‰ Mecanismo de tiempo (Timer): ‰ Reloj preparado y activado que permite que el instrumento pueda llegar al lugar donde se desee tomar la lectura de inclinación. ‰ Un breve lapso de margen dará tiempo para que el péndulo este en posición de descanso al tomar la lectura Perforación Direccional

DE MEDICIÓN ‰ Single Shot (Registro de toma sencilla) ‰ Herramienta de toma sencilla, la cual se usa para registrar simultáneamente la dirección magnética del rumbo del pozo sin entubar y la inclinación con relación a la vertical ‰ Al principio constaba de tres unidades básicas: ƒ Un cronómetro o sensor de movimiento ƒ Una cámara ƒ Un indicador de ángulo,

‰ Usualmente es bajado con guaya, aunque puede ser lanzado dentro de la tubería. Perforación Direccional

DE MEDICIÓN

‰ Dado que es una lectura magnética, requiere instalarse dentro de una barra que proteja cualquier interferencia magnética, esta barra es conocida como K- Monel o simplemente Monel ‰ De uso común en pozos verticales, en la cual su utilización forma parte del programa de perforación como un medio para constatar la trayectoria del pozo y hacer los correctivos que se requieran


DE MEDICIÓN ‰ Multi Shot (tomas múltiples) ‰ Herramienta que determina la dirección e inclinación

del pozo a diferentes profundidades. Debe utilizarse dentro de una barra monel. Ideal para comprobar las lecturas de los single shot y poder hacer las correcciones de la trayectoria a tiempo ‰ El tiempo debe ser programado, a fin que durante un viaje con la tubería a la superficie, puede tomarse varias lecturas y conocer las distintas posiciones de la trayectoria del pozo. ‰ Al igual que el Single Shot, la posición del plato receptor donde anclará la herramienta debe ser diseñado de acuerdo a la zona donde se perfora el pozo en cuestión, pudiendo en algunos casos utilizarse más de 30 pies de barra monel Perforación Direccional

DE MEDICIÓN ‰ M.W.D (Measurement While Drilling) ‰ Control direccional de complejo sistema de

telemetría pozo abajo, que permite continuamente conocer el lugar exacto de la trayectoria del pozo en cuanto a su inclinación y dirección ‰ Algunas de su ventajas principales son: ƒ Mejora el control y determinación de la posición de la mecha o broca ƒ Reduce el tiempo de registros o surveys ƒ Reduce el riesgo de atascamiento por presión diferencial Perforación Direccional

DE MEDICIÓN ƒ Reduce anticipadamente por efecto de corrección de la trayectoria del pozos posible patas de perro severas ƒ Reduce considerablemente el número correcciones con motores de fondo en los pozos

de

‰ Las herramientas envían las señales utilizando para ello pulsos a través del fluido de perforación. Es sensible a ruidos o vibraciones, para lo cual es necesario un acoplamiento previo a los equipos de superficie pertenecientes al taladro. Casi siempre acompañado de un L.W.D (Logging While Drilling)


DE MEDICIÓN Proceso de armado de un MWD y LWD


DE MEDICIÓN Registros durante la Perforación del Pozos


DE MEDICIÓN ‰ Giroscopio ‰ Herramienta versátil de toma sencilla y múltiple, que permite de una manera segura obtener la dirección e inclinación del pozo. Sus lecturas de dirección no tienen interferencia por presencia de metales cercanos a ella ‰ La variabilidad de su uso la hace ser una de las más ventajosas de las herramientas de medición y sus aplicaciones pudiesen ser: ƒ Tomas sencillas y múltiples dentro de las sarta de perforación o de revestimiento ƒ Operaciones con wireline ƒ Tomas o registros en pozos horizontales ƒ Orientación de núcleos continuos Perforación Direccional

AUXILIARES ‰ Estabilizadores ‰ Herramienta que tiene como función principal evitar el acercamiento de la sarta de perforación a las paredes del hoyo. Así mismo evitar perforar un hoyo en forma escalonada ‰ Existen varios tipos de estabilizadores de acuerdo al uso que se requiera: ‰ Estabilizadores de cuchillas de rotación. ƒ Tipo Espiral o Recto (Corto o largo) ‰ Estabilizadores no rotativo o de camisa ‰ Estabilizadores tipo rimador Perforación Direccional

AUXILIARES

Los estabilizadores conforman una herramienta primordial al momento de realizar una perforación desviada o vertical


AUXILIARES ‰ En perforación direccional, los estabilizadores distribuidos en la sarta de perforación en posiciones específicas con respecto a la mecha o broca, permite el control de la desviación para aumentar, mantener y disminuir el ángulo de inclinación del pozo ‰ Sarta más comunes en pozos direccionales: ƒ Sarta de Incremento de ángulo: 0`- 60` ƒ Sarta de Mantenimiento de ángulo: 0`- 30` - 60` ƒ Sarta de Disminución de ángulo: 60`

Nota: El punto de referencia a cero pies es la mecha o broca


AUXILIARES Sarta de Perforación desviada Herramientas ƒ Mecha ƒ Camisa Desviada ƒ Estabilizadores ƒ Motor de fondo ƒ Barras


AUXILIARES

‰ Portamechas o drill collars (barras o botellas) ‰ Herramienta la cual proporciona el peso requerido sobre la mecha o broca, a fin de penetrar las distintas formaciones encontradas durante la perforación de un pozo ‰ Adicionalmente, los portamechas ayudan a obtener y mantener la inclinación y dirección deseada de un hoyo ‰ Normalmente usados en forma de espiral, lo cual evita menos o con las paredes del hoyo y mejor movimiento de los fluidos en el espacio anular ‰ Su diseño debe ser para trabajar siempre en compresión


AUXILIARES ‰ Portamechas K-Monel ‰ El portamechas K – Monel tiene las mismas caracterìsticas fìsicas de los otros portamechas, con la diferencia que es un portamecha no magnètcico ‰ Su función principal es eliminar los efectos magnéticos que pueden influir en la lectura de dirección ‰ Dicho magnetismo varía entre un país y otro país, esto depende de la situación con respecto a los polos magnéticos. ‰ Para el diseño de la sarta con un portamecha K Monel, es necesario conocer la longitud requerida de este tipo de herramienta a fin de evitar influencia magnética. Para ello se utilizan cartas empíricas de acuerdo a la zona Perforación Direccional

AUXILIARES ‰ Tubería de transición (Hevi-wate) ‰ Tubos de pared gruesa unidos entre sì por juntas extra largas, la cual representa un componente intermedio de transición entre los portamechas y la tubería de perforación ‰ Especialmente diseñada, debido a su mayor flexibilidad para utilizarse en hoyo de gran ángulo de inclinación, incluyendo en pozos horizontales ‰ Los hevi-wate dan estabilidad con mucho menos o con la pared del pozo, lo cual permite al operador direccional fijar mejor la dirección y controlar mejor el ángulo de inclinación. Se recomienda un número de 30 o más tubos en pozos desviados


AUXILIARES ‰ Martillos ‰ Herramienta que se coloca en la sarta de perforación, para ser utilizada solamente en caso de un pegamento de tubería. Existen actualmente en el mercado gran variedad de diseños para ser utilizados inclusive en la perforación direccional

Martillo Mecánico

‰ Entre las características que poseen están las siguientes: ƒ Puede ser mecánicos, hidromecánicos

hidráulicos

e

ƒ Pueden permanecer en el hoyo un largo período de tiempo ƒ Disponibles en diferentes diámetros ƒ Su calibración puede ser modificada Perforación Direccional

Martillo Hidráulico

AUXILIARES ‰ Camisa desviada (Bent Housing) ‰ Herramienta de mayor utilización actualmente, que permite controlar la inclinación de un pozo y su dirección sin necesidad de realizar un viaje con tubería ‰ La combinación de una camisa desviada con un motor de fondo por ejemplo, permite utilizar un principio de navegación para realizar las operaciones de construir ángulo, mantener y disminuir, así como orientar la cara de la herramienta a la dirección deseada ‰ De allí el principio de deslizar y rotar (sliding and rotaring), términos utilizados por los operadores direccionales Perforación Direccional

PLANO DE INCLINACIÓN 0

Profundidad Vertical (Pies)

2000

Desplaz. Horiz.: 417’ Desplaz. . Horiz.: 417’ Desplaz 417’ Dirección: S48°O Direcció ón: S48° °O Direcci S48 Angulo: 13° Angulo: 13° 13°

4000

6000

8000

10000

12000 -200 0

200

400

Sección Vertical (Pies)


600

Tipos de Pozos Direccionales

TIPOS DE POZOS ‰ Cálculo de Dirección y Desplazamiento Horizontal ‰ Con los valores de Coordenadas de Superficie y Coordenadas de Fondo u Objetivo, podemos calcular dos de los puntos de mayor interés en un pozo direccional. ‰ Podemos decir que las tres definiciones que están más relacionadas con la culminación exitosa de un hoyo desviado, son: Inclinación, Dirección y Desplazamiento Horizontal (Vertical Section) ‰ Con esta información de Coordenadas podemos conseguir dos ellas: la Dirección del Pozo y el Desplazamiento Horizontal Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Ejercicio práctico ‰ Dada la siguiente información de Coordenadas para la realización de dos pozos de alivio. Calcular la Dirección de ambos pozos y los Desplazamientos Horizontales de los mismos ‰ Coordenadas de Fondo u Objetivo – POZO SLB – 54X ƒ SUR (S): 134.050,74 mts ƒ OESTE (O): 11.990,63 mts ‰ Coordenadas de Superficie – POZO TRITON II ƒ SUR (S): 134.319,04 mts ƒ OESTE (O): 11.620,43 mts ‰ Coordenadas de Superficie – POZO PLATAFORMA B ƒ SUR (S): 134.444,66 mts ƒ OESTE (O): 12.060,09 mts . Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Los pozos direccionales poseen una clasificación la cual dependerá de la forma que tome el ángulo de inclinación en lo que corresponde a su trayectoria dentro del hoyo. ‰ Existen varios tipos de pozos direccionales, estos son los siguientes: ƒ Tipo Tangencial o “J” Invertido (Slant) ƒ Tipo “S” ƒ Tipos “S” Especial o Modificado ƒ Tipo Inclinado (uso de taladro especial) ƒ Tipo Horizontal o Multilateral Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Tipo Tangencial ‰ Consta de: ƒ Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) ƒ Una sección aumentada o de construcción de ángulo ƒ Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial

El Pozo Tipo Tangencial se construye de una manera sencilla, su inclinación pudiese llegar hasta los 75º (alto ángulo)


TIPOS DE POZOS ‰ Tipo “S” ‰ Consta de: ƒ Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) ƒ Una sección de construcción de ángulo o sección aumentada ƒ Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial ƒ Una sección de descenso o disminución de ángulo a 0ª grado

El Pozo Tipo “S” tiene una construcción más complicada, dada la dificultad para tumbar todo el ángulo construido


TIPOS DE POZOS ‰ Tipo “S” Especial ‰ Consta de: ƒ Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) ƒ Una sección aumentada o de construcción de ángulo ƒ Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial ƒ Una sección de descenso o disminución de ángulo diferente de 0ª grado

En el Pozo Tipo “S” Especial se desea entrar al yacimiento perpendicular al buzamiento de la estructura


TIPOS DE POZOS ‰ Tipo Inclinado ‰ Este tipo de pozo es perforado con un Taladro Tipo Slant o Inclinado, para lo cual el mismo puede perforar pozos de hasta 45º de Inclinación, consta de: ƒ Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial hasta el objetivo. ƒ No es necesario perforar el K.O.P ƒ El mismo debe estar orientado al objetivo, durante la perforación se hacen las correcciones pertinentes Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Tipo Horizontal y Multilateral ‰ Pozos que pueden tener ángulo inclusive mayores de 90º, pero necesariamente deben perforarse el pozo paralelo al estrato, o sea navegando a través de él ‰ En el caso de los pozos multilaterales, los mismos pueden ser de dos o más brazos, atravesando las arenas de la misma forma o sea navegando a través de la formación ‰ Consta de: ƒ Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) ƒ Una sección aumentada o de construcción de ángulo ƒ Una sección de mantenimiento de ángulo a través de la (s) arena (s), ƒ Algunos pozos pudiesen tener una sección tangencial, antes de finalizar el ángulo máximo del pozo Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS

Para los pozos horizontales es necesario navegar a través de la arena


TIPOS DE POZOS ‰ Pozos Multilaterales ‰ Esta técnica es una de las que representa mayor complejidad en la Ingeniería de Diseño de pozos desviados. ‰ La experiencia en Venezuela a crecido con el transcurso de los años con pozos que van de lo menos a lo más complejos. Una de las empresas con mayor valor agregado en estas prácticas operacionales está en el Oriente del país


TIPOS DE POZOS ‰ Métodos de Construcción ‰ Las técnicas de construcción de los distintos tipos de pozos direccionales, se basan en el Método de Radio de Curvatura, el cual describe el pozo como un arco parejo y esférico. Como recordamos, la longitud de un arco esta dada por: Long. de arco (L)= 2 π Rc ‰ Si derivamos la ecuación anterior con respecto al ángulo y convertimos de radianes a grados, nos quedará una ecuación definitiva para el Radio de Curvatura con la siguiente expresión: Rc = 180º x L π x aº aº : Angulo de inclinación parcial o total Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Métodos de Construcción – Tipo Tangencial ‰ Para la construcción del pozo Tipo Tangencial, es necesario comparar el Desplazamiento Horizontal (DH) calculado con las Coordenadas de Superficie y Objetivo, con el valor calculado del Radio de Curvatura (Rc) ‰ Una vez, seleccionada la comparación de estos valores, podemos encontrar a través de principios trigonométricos el valor del Angulo de Inclinación final (aº) De allí que:


1er caso:

Rc = DH

2do caso:

Rc < DH

3er caso:

Rc > DH

TIPOS DE POZOS ‰ Métodos de Construcción – Tipo Tangencial

1er Caso: Radio curvatura = Desplaz. Horizontal Perforación Direccional


2do Caso: Radio curvatura < Desplaz. Horizontal Perforación Direccional


3er Caso: Radio curvatura > Desplaz. Horizontal


TIPOS DE POZOS ‰ Métodos de Construcción – Tipo “ S ” ‰ En los pozos tipos “ S ”, dado que consta de una sección de construcción y una sección de descenso, es necesario calcular dos Radios de curvaturas (uno con la tasa de aumento (Rc1) y otro con la tasa de disminución (Rc2), posteriormente se suman ambos resultados y se comparan con el Desplaz. Horizontal (DH) De allí que:


1er caso:

Rc1 + Rc2 > DH

2do caso:

Rc1 + Rc2 < DH

TIPOS DE POZOS ‰ Métodos de Construcción – Tipo” S ” 1er caso:

Rc1 + Rc2 > DH

aº max = arc tg (Vt / Rt) – arc cos [(Rr / Vt) x sen (arc tg (Vt / Rt))]

donde: Vt = V4 – V1 V4 = Profundidad Vertical donde el ángulo se tumba Oº V1 = Profundidad del KOP1 Rt = Rr - DH Rr = Sumatoria de Radios de Curvatura (Rc1 + Rc2) DH = Desplazamiento Horizontal calculado con las Coordenadas dadas Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Métodos de Construcción – Tipo “ S ”

Una vez finalizada la sección tangencial, tumbe el Ángulo de Inclinación a cero grado

1er Caso: Radios curvaturas > Desplaz. Horizontal Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Métodos de Construcción – Tipo “ S ” 2do caso:

Rc1 + Rc2 < DH

aº max = 180º - arc tg (Vt/Rd) – arc cos[(Rr/Vt) – sen (arc tg (Vt/Rd))]

donde: Vt = V4 – V1 V4 = Profundidad Vertical a Oº V1 = Profundidad del KOP1 Rd = DH - Rrr Rrr = Diferencia de Radios de Curvatura (Rc1 - Rc2) Rr = Sumatoria de Radios de Curvatura (Rc1 + Rc2) DH = Desplazamiento Horizontal Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Métodos de Construcción – Tipo “S ” Especial ‰ Para el cálculo del ángulo de inclinación en el pozo tipo “S” Especial, es necesario comparar el Radio de Curvatura en la sección de construcción (Rc1) con el Desplazamiento Horizontal al punto medio de la sección tangencial (II´) De allí que:

1er caso :

Rc1 < II´

2do caso : Rc1 > II´ Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Métodos de Construcción – Tipo “ S ” Especial 1er caso :

Rc1 < II`

aº max =180º - arc cos [(Rc1 / AI) x sen (arc tg (AI /( II`- Rc1))]–arc tg (AI / (II`- Rc1))

donde: Rc1 = Radio de Curvatura de la sección de construc. AI = ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x AE AE = Profundidad vertical desde el KOP1 al objetivo AE = (TVD del tope del yac. – KOP1) + RC2 x sen Jº J1 = Angulo de buzamiento de la formación de interés II`= ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x EO` Rc2 = Radio de Curvatura de la sección de descenso EO` = Desplazamiento horizontal al tope del yac. Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Métodos de construcción – Tipo “S ” Especial 2do caso :

Rc1 > II`

aº max =90º - arc cos[¨(Rc1 /(Rc1 –II`)) x sen (arc tg (Rc1 – II`) / AI)]–arc tg (Rc1 – II)`/AI

donde: Rc1 = Radio de Curvatura de la sección de construcción AI = ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x AE AE = Profundidad vertical desde el KOP1 al objetivo AE = (TVD del tope del yacimiento – KOP1) + RC2 x sen Jº J = Ángulo de buzamiento de la formación de interés II`= ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x EO` Rc2 = Radio de Curvatura de la sección de descenso EO` = Desplazamiento horizontal al tope del yacimiento Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Métodos de construcción – Tipo Inclinado ‰ Este tipo de pozo es perforado desde la superficie con un ángulo pre-determinado y constante (tangencialmente), para lo cual se utilizan taladros especiales inclinados ‰ El rango de movimiento de estos taladros Slant es entre 90º y 45º de inclinación con respecto a la horizontal ‰ Algunos de los equipos con los que cuenta este tipo de taladro ƒ Un brazo hidráulico a fin de manejar los tubulares ƒ Un bloque viajero provisto de un sistema giratorio ƒ Un sistema hidráulico para general el torque ƒ Un sistema de movilización tipo oruga ƒ Equipos auxiliares los cuales permanecen fijos durante el proceso de perforación Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Métodos de construcción – Tipo Horizontal ‰ Su construcción también esta basada en el Método de Radio de Curvatura, para lo cual es necesario obtener información de la formación, tales como el Rumbo de la Estructura y el Buzamiento de la misma, a fin de calcular el Angulo de Inclinación máxima del pozo, básicamente cuando su valor difiere de 90º ‰ Una de las cosas de interés en estos tipos de pozos, es el cálculo de los esfuerzos presentes en la sarta de perforación y el diseño optimizado de sus componentes ‰ Así mismo, en los pozos multilaterales es necesario conocer la configuración de las arenas productoras a explotar, para lo cual el número de ellas definirá la forma final del pozo Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Ejercicio Tipo Tangencial ‰ La planificación de los pozos direccionales envuelven una

serie de cálculos, los cuales permiten diseñar los gráficos y el programa de perforación direccional. De la información geológica y el levantamiento topográfico se obtiene los siguientes datos: ƒ Coordenadas de Superficie: S: 16.202,64 mts E: 13.338,99 mts ƒ Coordenadas de Objetivo: S: 16.470,38 mts E: 13.229,00 mts ƒ Elevación del terreno: 34 pies ƒ Elevación de la mesa rotaria: 4 pies (b.n.l) ƒ Buzamiento de la estructura: 5º S-O ƒ Miembro Ojeda: 2.192 pies (bmr) ƒ Miembro La inferior: 2.254 pies ƒ Tope de arenas productora: 2.364 pies ƒ Tope formación lutita La Rosa: 2.510 pies - 2.557 pies ƒ Tasa de aumento de ángulo: 3º / 100 pies ƒ Punto de arranque (KOP): 347 pies ƒ Radio de Tolerancia: 50 pies Perforación Direccional

TIPOS DE POZOS ‰ Ejercicio Tipo “ S ” ‰ Diseñar la gráfica de Inclinación y Dirección del siguiente pozo: ƒ Coordenadas de Superficie: N: 10.000 pies ƒ Coordenadas de Objetivo: N: 7.432 pies

E: 30.000 pies E: 29.312 pies

ƒ Punto de arranque (KOP1): 1.480 pies ƒ Tasa de aumento de ángulo: 2º / 100 pies ƒ Punto de arranque (KOP2): 5.300 pies ƒ Tasa de disminución de ángulo hasta 0º de inclinación: 2.5º / 100 pies a 6.695´ ƒ Radio de tolerancia: 100 pies a la profundidad vertical de 7.000 pies ƒ Profundidad vertical total (TVD): 7.200 pies


LOC: en W-DQD-2 Ploteo de puntos Plano POZO ALTAMENTE INCLINADO PLAN DIRECCIONAL(Direcc.) Vertical (inc) y Horizontal CAMPO: CEUTA

2250 11478

K.O.P @ 11510'

13391

15304

. . . . .

750

0

. 0

.

.

.

1913

.

. 750

.

.

1500

2250

Métodos de Estudios Direccionales

3000

West(-)/East(+) [1000ft/in]

REV. 9-5/8" @ 15576'

17217 0

1500

South(-)/North(+) [1000ft/in]

True Vertical Depth [ft]

.

.

FONDO ENTRADA

LINER 7" @ 17599' (TOPE B-4.4)

.

LINER 4-1/2" @ 18228'

3826

5739

7652

9565

11478

Vertical Section at 57.38° [ft] SECTION DETAILS Sec

MD

Inc

Azi

TVD

+N/-S

+E/-W DLeg TFace

0.0 11510.0 12471.5 15576.1 16274.5 17208.7 18227.8

0.00 0.00 25.00 25.00 50.00 50.00 50.00

0.00 0.00 57.38 57.38 57.38 57.38 57.38

0.0 11510.0 12441.3 15255.0 15804.7 16405.0 17060.0

0.0 0.0 111.3 818.6 1045.9 1431.8 1852.6

0.0 0.0 173.9 1279.0 1634.2 2237.2 2894.7

VSec Target PLAN DIRECCIONAL (W-DQD-2 )

1 2 3 4 5 6 7


0.00 0.00 0.00 0.00 2.60 57.38 0.00 57.38 3.58 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

0.0 0.0 206.5 1518.5 1940.3 2656.1 ENTRADA 3436.8 FONDO

Created By: MARCOS FERNANDEZ\Date: 12/09/2001

MÉTODOS ‰ Métodos de Estudios Direccionales ‰ Dado que los instrumentos actuales de medición, nos permiten definir exactamente el rumbo o dirección del pozo entre cada punto de estudio o estación, se requiere para calcular la localización de cada uno de ellos la aplicación de algún Método de Estudio Direccional. ‰ Existen cuatro Métodos para la búsqueda de la información que me permita realizar el ploteo de los puntos según la trayectoria real del pozo, a saber: ƒ Método Tangencial ƒ Método de Ángulo Promedio ƒ Método de Radio de Curvatura ƒ Método de Curvatura Mínima Perforación Direccional

MÉTODOS ‰ Método Tangencial ‰ Este Método se basa en la suposición de que el

pozo mantiene siempre la misma Inclinación y la misma Dirección entre dos estaciones ‰ Es un Método fácil de calcular, es imprecisa su aplicación, ya que indica menos profundidad vertical y menos desplazamiento horizontal de los que realmente hay en el pozo, por lo tanto su uso no es recomendado ‰ Este Método tradicionalmente es descartado por la empresas operadores de servicio direccional


MÉTODOS ‰ Método de Angulo Promedio ‰ Este Método se basa en la suposición de que el recinto del pozo es paralelo al promedio sencillo de los ángulos de Inclinación y Dirección entre dos puntos o estaciones ‰ Es un Método que se justifica teóricamente, ya que es suficientemente sencillo como para ser usado a nivel de campo, de allí su nombre de Método de Campo ‰ Los cálculos pueden hacerse con una calculadora científica sin ningún tipo de complicación, solo siguiendo un procedimiento establecido Perforación Direccional

MÉTODOS ‰ Método de Radio de Curvatura ‰ Este Método se basa en la suposición de que el recinto del pozo es un arco parejo y esférico entre estaciones o puntos. ‰ Es un Método preciso, pero no es de fácil aplicación en el campo ya que requiere de una computadora o calculadora programable

‰ Método de Curvatura Mínima ‰ Este Método presupone que el pozo es un arco parejo y esférico, con mínimo de curvatura, que hay máximo radio de curvatura entre las estaciones o puntos ‰ Aunque este Método comprende cálculos complejos que requieren de una computadora o calculadora programable, es el de más justificación teórica y por consiguiente el más aplicable por las empresas de servicio Perforación Direccional

MÉTODOS Tabla de Método de Ángulo Promedio No. Registro (1)

MD Registro (2)


Grados Inclinac. (3)

Inclinac. Promedio (4)

Intervalo Perforado (5)

TVD Parcial (6)

TVD Acumu. (7)

Desplaz. Parcial (8)

Desplaz. Acumulado (9)


MD Registro (2)





TVD Parcial (6)

TVD Acumu. (7)




MD Registro (2)





TVD Parcial (6)

TVD Acumu. (7)




MD Registro (2)





TVD Parcial (6)

TVD Acumu. (7)



MÉTODOS Tabla de Método de Ángulo Promedio Dirección Corregida (10)

Dirección Promedio (11)


Coord. Parciales N / S (12)

Coord. Parciales E / O (13)

Coord. Totales N / S (14)

Coord. Totales E / O (15)

Pata de Perro (16)

Severidad de Pata de Perro (17)








Pata de Perro (16)









Pata de Perro (16)









Pata de Perro (16)


MÉTODOS ‰ Nomenclatura - Método de Ángulo Promedio 1) No. de Registro 2) Profundidad medida (MD) del Registro 3) Grados de Inclinación leída 4) Inclinación promedio = (Inclinación leída + Inclinación anterior) / 2 5) Intervalo perforado 6) Profund. Vertical Parcial (TVD parcial) = Interv. perforado x Cos (Incl. Prom.) 7) Profund. Vertical Acumulada (TVD Acum.) = Sumatoria de las TVD parciales 8) Desplazamiento parcial = Interv. perforado x Sen (Incl. Prom.) 9) Desplazamiento acumulado = Sumatoria de los Desplazamientos Parciales


MÉTODOS ‰ Nomenclatura - Método de Ángulo Promedio 10) Dirección leída corregido 11) Dirección promedio = (Dirección leída + Dirección anterior) / 2 12) Coordenadas parciales Norte-Sur (N / S) = = Desplaz. Parcial x Cos (Dirección Promedio)

Colocar los signos

13) Coordenadas parciales Este-Oeste (E / O) = = Desplaz. Parcial x Sen (Dirección Promedio)

Colocar los signos

14) Coordenadas totales Norte – Sur (N / S ) = = Sumatoria de las Coordenadas parciales N / S

Sumar con los signos

15) Coordenadas totales Este – Oeste (E / O ) = = Sumatoria de las Coordenadas parciales E / O

Sumar con los signos

16 ) Pata de Perro = Valor calculado según fórmula descrita 17) Severidad de la Pata de Perro = Pata de Perro x 100 / Intervalo perforado


Norte Magnético

N Norte Real

Corrección Oeste 12º

Azimuth Real 205º Az (217º - 12º)

O

Azimuth Magnético leído 217º Az


E

Azimuth Magnético S

Corrección por Declinación Magnética

CORRECCIÓN MAGNÉTICA ‰ Reseña ‰ Todos los instrumentos de estudios magnéticos están diseñados para apuntar hacia el Norte Magnético, a tiempo que los planos direccionales se grafican con relación al Norte Real ‰ Para ello, se hace necesario corregir el Ángulo de Dirección antes de iniciar los cálculos a través de cualquier Método de Estudio Direccional. El grado de corrección varía de sitio en sitio, dichas variaciones se indican en un gran número de gráficos denominados isogónicos ‰ Estos gráficos, son elaborados para diferentes localizaciones geográficas. Esto motivado a que los polos magnéticos de la tierra mantienen un campo de magnetismo que puede ir variando con el tiempo. Es necesario, hacer este tipo de estudio frecuentemente en aquellos lugares donde la precisión se desea sea lo más exacta posible Perforación Direccional

CORRECCIÓN MAGNÉTICA ‰ Reseña ‰ Recientemente, científicos elaboraron una nueva teoría que explica el por que de los desplazamientos misteriosos del polo norte magnético de la tierra ‰ La respuesta puede estar a cientos de kilómetros de distancia bajo la superficie, en una zona que los investigadores consideran como la de mayor actividad química en el mundo, esto según estudios realizados por el Departamento de Geología de la Universidad de California, en Bekerley, Estados Unidos ‰ La moderna teoría sostiene que los cambios dentro del magma controlan los cambios regionales de intensidad del campo magnético Perforación Direccional

CORRECCIÓN MAGNÉTICA ‰ Reseña ‰ Dichos estudios, esperan tener mayor información acerca de las mediciones magnéticas, comparándolas con mapas de ondas sísmicas provenientes de la región del magma ‰ Se cree que teniendo éxito en la comprensión de los procesos físicos que se producen ahora, se podrá entender mejor la causa y la dinámica de inversiones en el campo magnético de la tierra ‰ Existen lugares en el mundo donde del Norte Magnético esta hacia la izquierda del Norte Real o Verdadero o sea al Oeste y otros a la derecha del Norte Real o Verdadero, o sea hacia el Este, así mismo existen lugares donde ambos coinciden ‰ A fin de explicar gráficamente, que pasaría con la lectura magnética tomada con un instrumento de medición cuando esta deba ser corregida al Oeste o al Este, se muestra a continuación como se altera su valor: Perforación Direccional

CORRECCIÓN MAGNÉTICA Corrección al Oeste N

Norte Magnético

O

+ _

_

Norte Real

θ

E

+

θ : Ángulo de corrección magnética de la zona

S Perforación Direccional

CORRECCIÓN MAGNÉTICA Corrección al Este N

_

Norte Real

θ

O

+ θ : Ángulo de corrección magnética de la zona

S Perforación Direccional

Norte Magnético

+ _

E

CORRECCIÓN MAGNÉTICA ‰ Azimuth ‰ Muchas de las empresas de servicio direccional no utilizan los términos de la trayectoria del pozo con la nomenclatura de Dirección (ej: S 30º E), ellos utilizan generalmente el término de Azimuth. A continuación, la forma de conversión de dichos conceptos:

S 30º E = 150º Az.


200º Az. = S 20º O

CORRECCIÓN MAGNÉTICA ‰ Ejercicios ƒ Calcular el Norte Real o Verdadero y el valor del Azimuth Verdadero de los siguientes valores:

A) Corrección 2º al Este Norte Magnético

Norte Verdadero

Azimuth

Norte Verdadero

Azimuth

N 42º E N 39º O S 88º O N 89º O N 89º E

B) Corrección 4º al Oeste Norte Magnético N 42º E N 39º O S 88º O N 89º O N 89º E


Diagrama Esquemático Izquierda Dis

ión inclinac a l e d n minució 6º

0º

.

Giro

PP

N 35º E

20º

Derecha Datos: Inc = 20º, Direcc. = N 35º E, PP = 2,5º

•

Cambiar 6º la dirección a la izquierda y disminuir la Inclinación. Hallar Nueva Dirección, Nueva Inclinación y Giro de la herramienta


Diagrama de Vectores

DIAGRAMA DE VECTORES ‰ Introducción ‰ Una de las preguntas obligada que el Operador y Supervisor de un trabajo direccional se hace en el momento de estar perforando un pozo desviado, es donde debe colocar la cara de la herramienta para realizar un cambio en la Inclinación o Dirección del pozo, esto a fin de mejorar la trayectoria real con respecto a la planificada ‰ Muchos operadores direccionales conocen por experiencia, que los movimientos de la herramienta deben estar sujeto a un análisis del comportamiento de la misma en el hoyo de acuerdo a: el tipo de formación que se está atravesando, los componentes auxiliares en uso, el tipo de pozo seleccionado y la sección que se está perforando para el momento de tomar la decisión de la ubicación, todo esto respetando cambios bruscos o severidades de la pata de perro Perforación Direccional

DIAGRAMA DE VECTORES ‰ A través de un Diagrama de Vectores, podemos obtener varias respuestas técnicas y reales de donde colocar la herramienta, las cuales servirán y complementarán la experticia del Operador, para realizar los cambios más adecuados ‰ Con el Diagrama de Vectores se pueden obtener de una información específica lo siguiente: ƒ Aumento del ángulo de Inclinación ƒ Disminución del ángulo de Inclinación ƒ Mantenimiento del ángulo de Inclinación ƒ Cambio de la Dirección a la izquierda ƒ Cambio de la Dirección a la derecha ƒ Maximizar la Dirección ƒ Posición de la cara de la herramienta, desde el punto donde se obtuvo la última información hasta la nueva posición que el Operador debe colocar en superficie, a fin que beneficie la trayectoria del pozo, siempre respetando una limitación la cual es el Ángulo de la Pata de Perro Perforación Direccional

DIAGRAMA DE VECTORES ‰ Construcción del Diagrama de Vectores ‰ Procedimiento: 1) Trace un línea recta en un papel milimetrado, que refleje el número de grado de inclinación de su último registro o survey 2) Coloque sobre la línea los grados de inclinación 3) Coloque a manera de información, al final de la línea recta la dirección del pozo dado en su último registro o survey 4) Trace un circulo de radio igual a la Pata de Perro impuesta como limitación, haciendo centro con un compás sobre el valor máximo del ángulo de inclinación previamente trazado sobre la línea recta 5) Desde el punto de origen de la recta, con un transportador lea hacia arriba (izquierda) o hacia abajo (derecha), cualquier ángulo que representa la dirección de su último registro o la dirección buscada, todo esto al trazar una línea recta que corte el círculo de la pata de perro


DIAGRAMA DE VECTORES ‰ Procedimiento: 6) Una vez trazada una línea recta cortando la pata de perro, mida con una regla el punto de corte más cercano (si desea disminuir inclinación) o el punto de corte más lejano (si desea aumentar la inclinación) a ese punto de origen 7) Trace una línea recta desde el centro de la pata de perro hasta el punto de corte con la pata de perro 8) Con un transportador, lea el ángulo formado entre esos dos puntos o línea recta trazada, ese valor representa el movimiento de la cara de la herramienta de su última posición a su nueva posición (no incluye torque reactivo) Nota: Es posible, si desea aumentar o disminuir el ángulo de inclinación, que para trazar la línea recta desde el punto de origen de la inclinación del último registro, sea necesario antes con el compás y haciendo centro en ese punto de origen, abrirlo hasta alcanzar el cambio de inclinación que se desea imponer y luego trazar un arco que corte la pata de perro.


DIAGRAMA DE VECTORES Tablero Ouija

Forma de calcular la posición de la cara de la herramienta que utilizan algunas operadoras direccionales


DIAGRAMA DE VECTORES ‰ Ejercicios 1) Dirección: N 80º E, Inclinación: 18º , Pata de Perro: 3º .- Cambiar la Dirección 6º a la derecha y aumentar el ángulo de Inclinación. Hallar Nueva Dirección, Nueva Inclinación y Ángulo de giro de la cara de la herramienta 2) Dirección: S 25º O, Inclinación: 8º , Pata de Perro: 4º .- Cambiar la Dirección 4º a la derecha y aumentar el Ángulo de Inclinación. Hallar Nueva Dirección, Nueva Inclinación y Ángulo de giro de la cara de la herramienta 3) Dirección: N 30º E, Inclinación: 18º , Pata de Perro: 3º .- Cambiar la Dirección 6ª a la izquierda y disminuir el Ángulo de Inclinación. Hallar Nueva Dirección, Nueva Inclinación y Ángulo de giro de la cara de la herramienta Perforación Direccional

DIAGRAMA DE VECTORES ‰ Ejercicios 4)

Dirección: S 28º E, Inclinac. 25º , SPP: 6.67, Ip: 60`, Az: 152º .- Disminuir 3º y cambiar la Dirección a la izquierda. Hallar Nueva Inclinación, Nueva Dirección y Ángulo de giro de la cara de la herramienta

5) Dirección: N 60º O, Inclinación: 20º , Pata de Perro: 2º .- Maximizar la Dirección a la derecha. Hallar Nueva Dirección, Nueva Inclinación y Ángulo de giro de la cara de la herramienta 6) Dirección: N 75º E, Inclinación: 5º , Pata de Perro: 3º .- Cambio de Dirección a la izquierda, manteniendo la Inclinación. Hallar Nueva Dirección, Nueva Inclinación y Ángulo de giro de la cara de la herramienta Perforación Direccional

DIAGRAMA DE VECTORES ‰ Ejercicios 7)

Dirección: S 25º O, Inclinación: 17º , P.P: 2.5º .- Máximo cambio de dirección a la izquierda. Hallar Nueva Inclinación, Nueva Dirección y Ángulo de giro de la cara de la herramienta

8) Motor Dyna Drill de 8” de O.D. Hoyo de 7 7/8” . Bent Sub de 1 ½º. Profundidad: 8.000 pies. Dirección: N 30º E. Inclinación: 10º. Ip: 100 pies .- Aumentar 2º y cambiar la Dirección a la derecha. Hallar Severidad de la Pata de Perro, Pata de Perro, Nueva Dirección, Nueva Inclinación y Ángulo de giro de la cara de la herramienta (incluyendo torque reactivo)


DIAGRAMA DE VECTORES ‰ Ejercicios 9) Motor Dyna Drill de 6 ½” de O.D. Hoyo de 8 ¾” . Bent Housing de 1 ½º. Profundidad: 10.000 pies. Dirección: N 34º E. Inclinación: 10º. Ip: 90 pies .- Máximo cambio de Dirección a la izquierda. Hallar Severidad de la Pata de Perro, Pata de Perro, Nueva Dirección, Nueva Inclinación y Ángulo de giro de la cara de la herramienta (incluyendo torque reactivo)

10) Calcular la pata de perro que se puede obtener en un pozo, con la siguiente información: .- Dirección: S 25º O, Inclinación; 12º. Se desea cambiar la Dirección a la izquierda 4º y aumentar el Ángulo 3º


Teoría General de la Perforación Horizontal Perforación Direccional

PERFORACIÓN HORIZONTAL ‰ Pozos Horizontales ‰ La perforación horizontal, ha tomado un impresionante auge en los últimos años en regiones productoras de todo el mundo petrolero. En campos en Costa fuera de Australia, del Mediterráneo y del Mar del Norte, en Alaska y desde hace algunos años en los países de Sur América ‰ Bajo cierta condiciones favorables, la perforación horizontal puede incrementar drásticamente la producción de yacimientos heterogéneos verticalmente fracturados. Más aún, el índice de recuperación aumenta tanto que ya es considerada por los expertos como un medio de recuperación secundaria ‰ Su inicio fue para los años de 1929, para los años de 1980 empresas trasnacionales como Texaco y Esso en Canadá, así como la ELF de Francia, desarrollaron grandes progresos en este tipo de tecnología. Para ese entonces, existían dificultades en cuanto a: efectuar registros eléctricos, cortar núcleos, entre otros Perforación Direccional

PERFORACIÓN HORIZONTAL ‰ Pozos Horizontales ‰ En la tabla anexa, se muestran los cuatro Tipos de Pozos Horizontales Básicos, los cuales su clasificación esta relacionada con la Tasa de Aumento de Ángulo, su Radio de Curvatura y con el Alcance Horizontal, así mismo se muestra la recomendación del tamaño o diámetro del hoyo para su implementación: TIPO DE POZO

TASA DE AUMENTO

RADIO DE CURVATURA

ALCANCE HORIZONTAL

DIAMETRO DEL HOYO

LARGO

2º a 6º/100`

1.000` 3.000`

3.281`

8 ½” - 12 ¼”

MEDIO

6º a 29º/100`

200`- 1.000´

1.641`

6” – 8 ½”

CORTO

29º a 286º/100`

20`- 200`

656`

6”


PERFORACIÓN HORIZONTAL Tipos de Pozos Horizontales

Con las nuevas tecnologías estos alcances superan los 10.000 mts

Dependiendo el ángulo de construcción se obtendrá el desplazamiento horizontal del pozo Perforación Direccional

PERFORACIÓN HORIZONTAL Tipos de Pozos Horizontales Radio Largo

Radio Medio

Radio Intermedio

Radio Corto 70º - 150º / 100´ 82´ - 40´ Rc

40º - 70º / 100´ 140´ - 82´ Rc

300´- 1000´

6 – 40º / 100´ 1000´ - 140´ Rc

2º - 6º / 100´ 3000´ - 1000´ Rc

1500´- 4000´

2000´- 6000´


300´ - 3000´

PERFORACIÓN HORIZONTAL ‰ Métodos de Construcción de Pozos Horizontales ‰ Existen cuatro Métodos para estos tipos de pozos, los cuales difieren de la forma de construcción del Ángulo máximo del objetivo, a saber: ƒ Método de Curva de Construcción Sencilla ƒ Método de Curva de Construcción Tangente Simple ƒ Método de Curva de Construcción Tangente Compleja ƒ Método de Curva de Construcción Ideal


PERFORACIÓN HORIZONTAL ‰ Método de Curva de Construcción Sencilla ‰ La curva está compuesta de un intervalo de construcción de ángulo continua, el cual se inicia desde el punto de arranque (K.O.P) y finaliza una vez alcanzado el ángulo máximo al objetivo

A partir del KOP, inicie la construcción de todo el ángulo de inclinación en forma continua de acuerdo a su BUR


PERFORACIÓN HORIZONTAL ‰ Método de Curva de Construcción Tangente Simple ‰ Esta curva de construcción está compuesta por dos intervalos de incremento de ángulo, separados por una sección tangencial. Generalmente para ambos intervalos se utiliza la misma BUR la cual producirá la misma curvatura

La sección tangencial servirá para finalizar la orientación del pozo al target


PERFORACIÓN HORIZONTAL ‰ Método de Construcción Tangente Compleja ‰ La curva compleja utiliza dos intervalos de construcción separados por una sección tangente ajustable. Su diferencia con respecto al Tangente Simple, es que tiene una orientación de la cara de la herramienta en la segunda curva que produce una combinación de construcción y movimiento en ese intervalo. Dicha curva, permite al Operador en sitio ajustar la tasa de construcción, a fin de garantizar llegar al objetivo

El Radio de Curvatura de la 2da sección es mayor debido a una disminución de la BUR en la parte final del pozo


PERFORACIÓN HORIZONTAL ‰ Método de Curva de Construcción Ideal ‰ Este Método utiliza dos intervalos de construcción los cuales tienen diferencia entre sì, dado que cada uno tiene una tasa de incremento. En este tipo de curva no existe sección tangencial.

La sección tangencial no existe, para lo cual es necesario orientar el pozo antes del inicio de la 2da sección


PERFORACIÓN HORIZONTAL ‰ Pozos Multilaterales ‰ A través de los años el auge de la Perforación Multilateral ha invadido las distintas operadoras a nivel Mundial, todo esto con un éxito sin precedente en cuanto a recuperación en arenas de difícil . ‰ Existen diferentes Tipos de Pozos Multilaterales, los cuales van de lo más sencillo hasta lo más complejo, esto se diferencian en las distintas ramificaciones o brazos posibles que se pueden desarrollar en cada proyecto ‰ Su selección estaría asociada con las arenas a explotar, de tal manera que cada una sea atravesada en forma horizontal y se puede obtener de las mismas la mayor cantidad de recuperación posible ‰ Entre los diferentes Tipos de Pozos Multilaterales se encuentran los siguientes: Perforación Direccional

PERFORACIÓN HORIZONTAL Tipos de Pozos Multilaterales Pozo Horizontal Convencional

Multilateral “Ala de Gaviota”

Multilateral “Tenedor”


Multilateral Apilado

Lateral sencillo con “Espinas de Pescado”

Multilateral “Pata De Gallina”

…En tiempos de cambios aquellos que aprenden continuamente heredan el futuro...

Muchas Gracias

…Los que consideran que ya todo lo han aprendido se encontrarán equipados para vivir en un mundo que ya no existe … Eric Hoffer

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