PERFORACION DIRECCIONAL
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PERFORACIN DIRECCIONAL
ING. LUIS MENDOZA
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ii
MANUAL
PERFORACIN DIRECCIONAL
Reservados Todos Los Derechos
Prohibida la reproduccin total o parcial de este manual, por cualquier medio.
Este manual fue elaborado por el Ingeniero Luis E. Mendoza O.
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TABLA DE CONTENIDO
iii
CAPITULO 1
CAUSAS QUE ORIGINAN LA PERFORACIN ORIGINAL
Localizaciones inaccesibles
Formaciones de fallas
Mltiple pozos con una misma plataforma
Pozo de alivio
Desviacin de un hoyo perforado originalmente (side track)
Pozos verticales (control de desviacin)
Pozos geotrmicos
Diferentes arenas mltiples
Aprovechamiento de mayor espesor de un yacimiento
Econmicas
CAPITULO 2
CONCEPTOS BSICOS
Glosario de trminos
Elaboracin de un grfico de pozo direccional segn cada concepto
CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
Herramientas deflectoras
Herramientas de medicin
Herramientas auxiliares
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TABLA DE CONTENIDO
iv
CAPTULO 4
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES Tipo tangencial
Tipo S
Tipo S Especial
Ejercicios de clculos de Direccin y Desplazamiento Horizontal
Diseo direccional de un pozo tipo J y tipo S
CAPITULO 5
MTODOS DE ESTUDIOS DIRECCIONALES Mtodo Tangencial
Mtodo de ngulo Promedio
Mtodo de Radio de Curvatura
Mtodo de Curvatura mnima
CAPTULO 6
CORRECCIN POR DECLINACIN MAGNTICA Definicin general
CAPTULO 7
TEORA GENERAL DE LA PERFORACIN HORIZONTAL Introduccin
Tipos de pozos horizontales
Mtodos de construccin de pozos horizontales
CAPTULO 8
ULTIMA TECNOLOGIA SOBRE PERFORACIN DIRECCIONAL Perforacin direccional con sistema rotatorio
Perforacin paralela de precisin
BIBLIOGRAFIA
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INTRODUCCIN
v
Cada ao, ms empresas inmersas en el negocio petrolero planean y utilizan pozos
direccionales como parte de sus programas de perforacin. Con el tiempo, los
equipos y tcnicas de perforacin direccional se han ido perfeccionando generando
as un proceso ms eficiente, confiable y exacto cuya aplicabilidad se plantea ms
frecuente a corto, mediano y largo plazo.
Para ello es necesario tener conocimientos bsicos dentro del amplio tema de la
perforacin direccional, especialmente los referidos a las causas, caractersticas,
tipos de pozos, herramientas utilizadas, mtodos de clculo y aplicaciones ms
comunes. Un aprendizaje completo respecto a este tema permite abrir un abanico de
posibilidades al momento de planificar un pozo, as como innovar e implementar
tecnologa de punta que permita construir pozos no slo a bajo costo y en menor
tiempo, sino con los menores problemas operacionales posibles.
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OBJETIVO GENERAL
1
Basndose en la informacin geolgica disponible y los conocimientos bsicos sobre
perforacin direccional, elaborar un programa para perforar un pozo de petrleo,
agua o gas; aplicando el mtodo y seleccionando las herramientas de acuerdo al
problema establecido.
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CAPTULO 1
CAUSAS QUE ORIGINAN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
2
Perforacin Direccional
Definicin
La perforacin direccional controlada es el arte de dirigir un hoyo a lo largo de un
curso predeterminado a un objetivo ubicado a una distancia dada de la lnea vertical.
Los principios de aplicacin son bsicamente los mismos, independientemente, si se
utiliza para mantener el hoyo tan cerca como sea posible a la lnea vertical, o
desviarla deliberadamente de sta.
Figura N 1.1 Perforacin direccional
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CAPTULO 1
CAUSAS QUE ORIGINAN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
3
Ventajas y Desventajas
Ventajas.
Posibilidad de obtener ms produccin por pozo.
Mayor produccin comercial acumulada por yacimiento.
Fortalecimiento de la capacidad competitiva de la empresa en los mercados.
Aumento de ingresos con menos inversiones de costos y gastos de
operaciones.
Permite reducir el rea requerida para las localizaciones ya que desde un solo
sitio se pueden perforar varios pozos.
Permite penetrar verticalmente el estrato petrolfero pero la capacidad
productiva del pozo depende del espesor del estrato, adems de otras
caractersticas geolgicas y petrofsicas.
Desventajas
Mayor planificacin previa de la construccin del pozo.
Requiere un monitoreo y control constante de la direccin y la orientacin del
hoyo.
Mayor monitoreo de la litologa de la zona perforada.
Costo ms elevado respecto a un pozo vertical.
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CAPTULO 1
CAUSAS QUE ORIGINAN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
4
Causas que originan la Perforacin Direccional.
Existen varias razones que hacen que se programen pozos direccionales, estas
pueden ser planificadas previamente o causadas por problemas en las perforaciones
que ameriten un cambio de programa en la perforacin. Las ms comunes son las
siguientes:
- Localizaciones Inaccesibles
Son aquellas reas a perforar donde se encuentra algn tipo de instalaciones o
edificaciones (parques, edificios, etc), o donde el terreno por sus condiciones
naturales (lagunas, ros, montaas, etc) hacen difcil su acceso.
Figura N.1.2 Localizaciones Inaccesibles
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CAPTULO 1
CAUSAS QUE ORIGINAN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
5
Domo de Sal
Donde los yacimientos a desarrollar estn bajo la fachada de un levantamiento de sal
y por razones operacionales no se desea atravesar el domo.
Figura N.1.3 Domo de Sal
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CAPTULO 1
CAUSAS QUE ORIGINAN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
6
Formaciones con Fallas
Donde el yacimiento est dividido por varias fallas que se originan durante la
compactacin del mismo.
Figura N. 1.4 Formaciones con Fallas
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CAPTULO 1
CAUSAS QUE ORIGINAN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
7
Mltiples pozos con una misma plataforma
Desde la misma plataforma se pueden perforar varios pozos para reducir el costo de
la construccin de plataformas individuales, minimizando los costos por instalacin
de facilidades de produccin.
Figura N.1.5 Mltiples pozos con una misma plataforma
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CAPTULO 1
CAUSAS QUE ORIGINAN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
8
Pozos de Alivio
Es aquel que se perfora para controlar un pozo en erupcin. Mediante el pozo de
alivio se contrarresta las presiones que ocasionaron el reventn.
Figura N.1.6 Pozos de Alivio
Desviacin de un hoyo perforado originalmente
Es el caso de un hoyo, en proceso de perforacin, que no marcha segn la
trayectoria programada, bien sea por problemas de operaciones o fenmenos
inherentes a las perforaciones atravesadas.
Figura N.1.7 Desviacin de un hoyo perforado originalmente
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CAPTULO 1
CAUSAS QUE ORIGINAN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
9
Pozos Verticales (control de desviacin)
Donde en el rea a perforar existen fallas naturales, las cuales ocasionan la
desviacin del hoyo.
Figura N.1.8 Pozos Verticales (control de desviacin)
Pozos Geotrmicos
Es aplicable en pases industrializados donde la conservcin de la energa es muy
importante. Se usan como fuentes energticas para calentar el agua.
Figura N. 1.9 Pozos Geotrmicos
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CAPTULO 1
CAUSAS QUE ORIGINAN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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Diferentes Arenas mltiples
Cuando se atraviesa un yacimiento de varias arenas con un mismo hoyo.
Figura N.1.10 Diferentes Arenas mltiples
Aprovechamiento de mayor espesor del Yacimiento
El yacimiento es atravesado por la sarta en forma horizontal.
Figura N.1.11 Aprovechamiento de mayor espesor del Yacimiento
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CAPTULO 1
CAUSAS QUE ORIGINAN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
11
Desarrollo mltiple de un Yacimiento
Cuando se requiere drenar el yacimiento lo ms rpido posible o para establecer los
lmites de contacto gas-petrleo o petrleo-agua.
Figura N.1,12 Desarrollo mltiple de un Yacimiento
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CAPTULO 2
CONCEPTOS BSICOS
12
En la planificacin de un pozo direccional se deben tener claro ciertos conocimientos
de la trayectoria de la direccin que se quiere que el pozo tenga, igualmente de los
conceptos generales que estn involucrados en la tcnica direccional.
Azimuth
Es el ngulo fuera del norte del hoyo a travs del Este que se mide con un comps
magntico, con base en la escala completa del circulo de 360. ngulo de
inclinacin (): Es el ngulo fuera de la vertical, tambin se llama ngulo de
deflexin.
Punto de Arranque (KOP)
Es la profundidad del Hoyo en el cual se coloca la herramienta de deflexin inicial y
se comienza el desvo del mismo.
Profundidad Vertical (TVD)
Es la distancia vertical de cualquier punto dado del hoyo al piso de la cabria.
Profundidad Medida (MD)
Es la profundidad en el Pozo Direccional, que se hace con la medicin de la sarta
(Tubera de Perforacin), mide la longitud del Hoyo.
Objetivo
Es el punto fijo del subsuelo en una formacin que debe ser penetrada con el hoyo
desviado.
Tolerancia del Objetivo
La mxima distancia en la cual el objetivo puede ser errado.
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CAPTULO 2
CONCEPTOS BSICOS
13
Figura N. 2.1 Pozo Direccional
DIRECCIN U ORIENTACIN
ngulo fuera del norte o sur (hacia el este u oeste) en la escala de 90 de los cuatro
cuadrantes.
Figura N. 2.2 Direccin u Orientacin
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CAPTULO 2
CONCEPTOS BSICOS
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GIRO
Movimiento necesario desde la superficie del ensamblaje de fondo para realizar
cambio de direccin u orientacin.
COORDENADAS
Coordenadas de una localizacin o de un punto del hoyo, son sus distancias en la
direccin N-S y E-O a un punto dado. Este es un punto cero adaptado
geogrficamente.
Figura N. 2.3 Coordenadas
PATA DE PERRO
Cualquier cambio de ngulo severo entre el rumbo verdadero o la inclinacin de dos
secciones del hoyo.
SEVERIDAD DE LA PATA DE PERRO
Es la tasa de cambio de ngulo real entre las secciones, expresadas en grados sobre
una longitud especfica.
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CAPTULO 2
CONCEPTOS BSICOS
15
Figura N. 2.4 Pata de Perro (dog leg)
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
16
Figura N. 3.1 Taladro para Perforacin Direccional
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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Top Drive
Es un equipo que posee un motor elctrico para transmitir rotacin a un eje inferior a
travs de un sistema planetario de engranaje, y tiene adems en su parte superior
una unin giratoria que permite circular lodo hacia el interior del eje en rotacin. La
velocidad de rotacin puede ser controlada desde un panel de regulacin de potencia
elctrica.
Figura N. 3.2 Top Drive
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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TUBERIA DE PERFORACIN (DRILL PIPE)
DEFINICIN
El componente de la sarta que conecta el ensamblaje de fondo con la superficie.
Figura N. 3.3 Tubera de perforacin
FUNCIONES
Transmitir la potencia generada por los equipos de rotacin a la barrena.
Servir como canal de flujo para trasportar los fluidos a alta presin.
Permitir que la sarta alcance la profundidad deseada.
CARACTERSTICAS
Cada tubo de perforacin tiene 3 partes principales
Cuerpo
Pin
Caja
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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Figura N. 3.4 Partes de una Tubera
CARACTERSTICAS FSICAS
Tabla N. 3.1 Caracteristicas Fsicas
CLASIFICACIN
Tabla N. 3.2 Clasificacin
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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PROPIEDADES FISICAS
ESPECIFICACIONES API
Tabla N. 3.3 Propiedades Fsicas
TUBERA EXTRA-PESADA (HEAVY WEIGHT)
Es un componente de peso intermedio entre la tubera y los lastrabarrenas para la
sarta de perforacin. Son tubos de pared gruesa unidos entre si por juntas extra
largas, para facilitar su manejo, tiene las mismas dimensiones de la tubera de
perforacin corriente, debido a su peso y forma, esta tubera puede mantenerse en
compresin, salvo en pozos verticales de dimetro grande.
Figura No. 3.5 Tubera Extra Pesada (Heavy Weight)
FUNCIONES
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
21
Representa la zona de transicin entre los lastrabarrenas y la tubera de perforacin,
para minimizar los cambios de rigidez entre los componentes de la sarta.
Figura N. 3.6 Posicin de los Heavy Weight
TIPOS
Figura N. 3.7 Tipos de Heavy Weight
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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Figura N. 3.8 TIPOS DE AMORTIGUADORES
Tabla No. 3.4 Propiedades Fsica de los Heavy Weight
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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LASTRABARRENAS DE PERFORACIN (DRILL COLLAR) DEFINICIN Es un conjunto de tubos de acero o metal no magnticos de espesores significativos,
colocados en el fondo de la sarta de perforacin, encima de la barrena.
Figura N. 3.9 Posicin de los Lastrabarrenas(drill collar)
FUNCIONES
Proporciona la rigidez y peso suficiente a la mecha para producir la carga axial
requerida por la barrena para una penetracin ms efectiva de la formacin.
TIPOS
NORMAL
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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Las barras lisas son utilizadas en circunstancias normales.
ESPIRAL
Las barras helicoidales previenen a la tubera de adherirse a la pared de la
formacin, mediante la reduccin del rea de contacto de la superficie.
Figura No. 3.10 Barras Espiraladas y Normal
DIMENSIONES
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
25
Figura N. 3.11 Dimensiones
HERRAMIENTAS DESVIADORAS O DEFLECTORAS
Un requisito primordial para la perforacin direccional es tener las herramientas
desviadoras apropiadas, junto con barrenas y otras herramientas auxiliares. Una
herramienta deflectora es un dispositivo mecnico que se coloca en el hoyo para
hacer que se desve de su curso. La seleccin de esta herramienta depende de
varios factores pero principalmente del tipo de formacin en el punto de inicio de la
desviacin del hoyo.
Antes de empezar cualquier desviacin, el lodo debe acondicionarse y el hoyo debe
estar limpio de ripios. Generalmente, pasan varias horas desde el momento que se
saca la columna de lodo desde el fondo del hoyo hasta que se mete la herramienta
de desviacin y se fija en su posicin.
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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MOTOR
El motor se mueve con el flujo del lodo de perforacin por la sarta, eliminando as la
necesidad de girar la sarta. Posee un estator que tiene una cavidad en espiral
recubierta de un elastmero con una seccin transversal elptica a travs de toda su
longitud. El rotor, que es un elemento de acero, sinusoidal que corre dentro del
estator
Figura N 3.12 Rotor y Estator del Motor
Posee una serie de cuas que empujan el rotor de un lado de la elipse al otro en
forma progresiva recurrente a travs de la longitud de la cavidad. Con la finalidad de
que el motor sinusoidal se mueva a travs de la elipse y se adapte a la cavidad
helicoidal (espiral) del estator el rotor debe girar, dando por resultado una fuerza de
rotacin que se usa para girar la barrena.
Estato
r
Rotor
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
27
Una vez que se ha introducido la herramienta al hoyo y se ha orientado, se pone a
funcionar el motor con la torsin del fluido de perforacin, entonces la mecha se
asienta en el fondo. Como la herramienta es un motor de desplazamiento positivo, la
torsin de perforacin es proporcional a la prdida de presin a travs de la
herramienta.
Figura N. 3.13 Vista de un Motor
La presin en la superficie aumentar a medida que se le aplica ms peso a la
mecha o barrena. Un peso excesivo puede atascar el motor; por lo tanto, la
perforacin con el motor helicoidal es funcin de coordinar la presin disponible de la
bomba con el peso sobre la Barrena.
Ventajas del Uso del Motor
Torque / Rotacin definido por la relacin de los lbulos (lobe).
Revolucin directamente proporcional a la tasa de flujo.
Suficientemente lento para utilizar mechas Tricnicas.
Torque variable con peso sobre la barrena.
Bajo requerimiento de Potencia con las Bombas del Taladro / 150 psi por etapa.
Herramienta fcil para ser operada.
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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Tecnologa muy accesible.
Desventajas del Uso del Motor
Cuenta con vida til y potencia muy limitada.
Significativamente muy afectado por alta Temperatura (300 F).
Alto torque a expensas de velocidad.
El pobre balance radial afecta el MWD y Barrena.
TURBINA
La turbina contiene rotores y estatores en forma de aspas. Los estatores estn
conectados al casco de la herramienta y se mantienen estacionarios. Para hacerlo
funcionar, el fluido de perforacin comienza a circular por la sarta de perforacin. Las
aspas en cada uno de los estatores estacionarios guan el lodo hacia las aspas de
los rotores a un ngulo.
Figura N. 3.14 Rotor y Estator de una Turbina
El flujo del lodo hace que los rotores, y por ende el eje de transmisin, giren hacia la
derecha.
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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Figura N. 3.15 Seccin Motora de una Turbina
Debido a que la unin sustituta y la mecha estn conectadas al eje, la barrena gira.
Figura N. 3.16 Seccin de una Turbina
Cuando un motor de turbina se usa para desviar un hoyo, la barrena es ubicada a
unas cuantas pulgadas del fondo del hoyo y se orienta. Se ponen a funcionar las
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
30
bombas y la barrena se baja suavemente al fondo del hoyo. Cuando la turbina
empieza a girar indicar una cada de presin de circulacin en la superficie.
Entonces, se puede aplicar el peso deseado para iniciar la perforacin de la seccin
desviada del hoyo.
Ventajas del Uso de Turbina
Muy alta potencia.
Herramienta de principio muy confiable.
Perfecto balance radial.
Muy larga vida.
La potencia no depende de Elastmeros.
Las Turbinas tienen excelente resistencia al calor.
Velocidad y torque son manipulables desde la superficie.
Desventajas del Uso de la Turbina
No tiene aplicacin con barrenas tricnicas.
Alta potencia a expensa del flujo.
Poca aplicacin en hoyos superficiales.
Son difciles y costosas de desarrollar.
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
31
Figura N. 3.17 Diferencia entre la turbina y el motor de desplazamiento
positivo
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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DESVIACIONES
Existen ocasiones en las que es necesario abandonar o desviar la porcin inferior del
pozo. Existen muchos motivos para efectuar una desviacin; la tubera de
revestimiento puede estar daada o pudo haberse cado, basura tambin pudo
haberse cado dentro del pozo, la zona de produccin puede haberse daado en el
pozo original, o puede ser necesario llegar a hasta otra zona de drenaje menos
profunda.
Si es necesario que se abra otra ventana en la tubera de revestimiento, primero se
debe circular cemento de vuelta hacia el punto inmediatamente superior al punto de
arranque del desvo, luego el cemento es acondicionado de nuevo hasta el punto de
arranque del desvo. El punto de arranque del desvo se puede lograr con un sub
ponderado y un motor de fondo de hoyo, en una combinacin whipstock (desviador
gua barrena, gua sondas). Una vez que la ventana ha sido cortada y
apropiadamente removida. El diseo apropiado de un ensamblaje de fondo de hoyo
es crucial. Si se mantiene el ngulo actual del pozo, un ensamblaje de hoyo
empacado debe ser introducido, (pndulo) estabilizadores se ubican sobre la barrena
en puntos clave. Si el pozo va a ser horizontal y el ngulo deseado an no se ha
alcanzado, un ensamblaje tipo fulcro es insertado con estabilizadores cerca de la
barrena. Varios cambios de ngulo pueden llevarse a cabo durante el curso de la
perforacin antes que la profundidad y el objetivo hayan sido alcanzados.
Dependiendo del tipo de terminacin a ser realizada, la nueva seccin del hoyo
puede ser registrada, el revestidor auxiliar insertado y el nuevo intervalo puede ahora
ser perforado y la produccin puede continuar.
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
33
Figura N. 3.18 Herramienta de Desviacin
EQUIPO DE MEDICIN MWD (Meassurement While Drilling): Es un sistema
de telemetra de pulso positivo compuesto por tres sub-partes integradas. Estas
partes son :
a. Ensamblaje del Pulser en el Fondo del Hoyo.
b. Ensamblaje de los Instrumentos de la Probeta en el Fondo del Hoyo
c. Sistemas de Superficie.
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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a. El Ensamblaje del Pulser en el Fondo del Hoyo: Esta parte del equipo es
donde se ancla la herramienta para que pueda operar en forma segura y
consta de un lastrabarrena antimagntico que posee un dimetro interior
superior a una normal, esto con el objeto de poder alojar en su interior la sarta
de sensores MWD permitiendo as que el flujo del lodo de perforacin no sea
restringido.
Figura N. 3.19 Pulser y Probeta del MWD
b. Ensamblaje de los Instrumentos de la Probeta en el Fondo del Hoyo: Est
compuesto por el rotor, sensores y partes elctricas (Assembly directional) y
las bateras.
Figura N. 3.20 Disposicin de la Herramienta de MWD
Probeta Pulser
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
35
c. Sistema de Superficie: Este sistema se encarga de decodificar la seal que
llega a la herramienta desde el fondo del pozo y la entrega al operador en un
sistema mtrico decimal, a travs del terminal de computacin; est
compuesto por el transductor, la caja de distribucin, el filtro activo, el panel
visual del ngulo, azimuth y cara de la herramienta (tool face), el ploteador y el
computador.
Una de las aplicaciones ms comunes para un sistema MWD direccional es
orientar el motor cuando se est cambiando la direccin de la perforacin. Los
sensores ubicados inmediatamente encima del motor, que toman mediciones
de inclinacin, azimuth y orientacin de la cara de la herramienta mientras
esta perforando, suministran una informacin inmediata al perforador
direccional de la trayectoria del hoyo.
LWD (Logging While Drilling): El LWD incluye sensores que miden la velocidad
acstica y provee imgenes elctricas del buzamiento de la formacin, colocados
en los lastrabarrenas antimagnticos. Las cadenas de sensores comunes
incluyen combinaciones Gamma Ray, Resistividad y Densidad - Neutrn.
CROSS OVER
Son herramientas diseadas para unir las partes de perforacin que tienen diseo de
roscas diferentes y se colocan normalmente entre la tubera y los lastrabarrenas pero
tambin pueden colocarse en otros puntos.Un cross over tiene roscas diferente
macho y hembra.
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
36
Figura N. 3.21 CROSS OVER
ESTABILIZADORES
En la perforacin direccional se hace uso de los estabilizadores para controlar o
modificar el ngulo de inclinacin del pozo de acuerdo a lo deseado. Los
estabilizadores se instalan en la sarta de perforacin de acuerdo a la necesidad;
aumentar, reducir, mantener el ngulo. Aunque existen varios tipos de
estabilizadores para la perforacin direccional bsicamente son utilizados dos tipos.
CROSS OVER
CROSS OVER
ROSCA PIN
ROSCA CAJA
ROSCA PIN
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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Figura N. 3.22 Estabilizadores
Estabilizador tipo camisa
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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Es aquel donde solamente es necesario cambiar la camisa, cada vez que se necesite
un estabilizador de diferente dimetro o cuando haya desgaste de sus aletas.
Estabilizador tipo Integral
Es aquel donde se tiene que cambiarlo completamente cada vez que se requiere un
estabilizador de diferente dimetro.
Figura N. 3.23 Estabilizador tipo camisa y tipo integral
Contribuyen a reducir la fatiga en las conexiones
Permiten reducir la pega de la sarta
Previene cambios bruscos de ngulo
Ayudan a mantener los lastrabarrenas centrados
Ampliadores
Funciones
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
39
Proporcionar una buena rea de contacto con el propsito de centralizar la
barrena y los lastrabarrenas.
La disposicin de estos en el BHA depende de la trayectoria que se quiera
trazar en el hoyo.
Figura N. 3.24 Tipos de Estabilizadores
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
40
ESCARIADORES
Mantiene el hoyo en pleno calibre.
Se emplea como ensanchador cuando se perfora en formaciones duras
Limpieza del hoyo.
Figura N. 3.25 Escariador
HERRAMIENTAS ESPECIALES
MARTILLO
Herramienta colocada en la sarta de perforacin para ser utilizada en caso de
atascamiento de la tubera.
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
41
Figura N. 3.26 Martillo
CARACTERSTICAS
Mecnicos, hidrulicos .
Permanecen en el pozo durante un largo periodo de perforacin continua, an
en condiciones difciles.
Diferentes dimetros.
Se ajustan en la superficie o en el pozo.
Pueden golpear hacia arriba o abajo.
Calibracin modificable.
Unin flexible (articulacin limitada) .
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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Figura N. 3.27 Funcionamiento del Martillo
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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AMORTIGUADORES
Contribuyen a reducir la fatiga y las fallas en las conexiones de los
lastrabarrenas.
Ayudan a incrementar la vida til de la mecha debido a la reduccin de las
fuerzas actuante sobre ellas, protegiendo la estructura de corte y los cojinetes.
Reducen posibles daos a los equipos en superficie.
Figura N. 3.28 Amortiguador
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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VLVULA FLOTADORA
Es una vlvula tipo CHECK que impide el contraflujo del lodo de perforacin.
Figura N. 3.29 Vlvula Flotadora
BARRENAS
Elemento cortante o herramienta que perfora el hoyo en las operaciones de
perforacin.
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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Figura N. 3.30 Ensamblaje Direccional
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
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Etapas
Previo a la construccin de un pozo direccional es necesario conocer cierta
informacin que permita realizar una planificacin confiable, dentro de los que se
tienen:
Perfil de Pozo y Aplicacin.
Condiciones del Yacimiento.
Requisitos de la Completacin.
* Completacin del hoyo iniciado o revestido
* Ubicacin del equipo de Completacin
* Requisitos del Tamao del Hoyo
Restricciones del Objetivo
* Ubicacin
* Tamao
* Forma
* Presencia o ausencia de marcadores geolgicos
Tamao del Hoyo y Revestidor
Puntos de Asentamiento de los Revestidores.
La construccin de un pozo direccional puede contar con dos o tres etapas,
dependiendo de la configuracin direccional propuesta para el pozo. Estas etapas
son incremento de ngulo, mantenimiento de ngulo y disminucin de ngulo;
contndose con ensamblajes de fondo (BHA) especiales para cada etapa direccional:
Fulcro.
Pendular
Empacado
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
48
Incremento de ngulo del Pozo.
Las herramientas desviadoras se usan para perforar los primeros 20-30 pies de
curvatura del hoyo. Esto se considera aplicable excepto al uso de los motores, que
pueden usarse para perforar toda la seccin curvada. Si se ve que el hoyo no est
curvndose a una velocidad satisfactoria, probablemente se tendrn que colocar
varias herramientas deflectoras. En muchos casos, sin embargo, slo se necesita la
colocacin de una herramienta desviadora, despus de lo cual una mayor curvatura
se logra con la aplicacin del principio de un estabilizador que no gira insertado en la
sarta de perforacin encima de la barrena (Near Bit). Con la barrena girando en el
fondo, se aplica suficiente peso para causar el doblez del ensamblaje del fondo,
denominado FULCRO.
Figura N. 3.31 Estabilizadores
En hoyos con 5 o ms de inclinacin, el doblez ser hacia el lado inferior del hoyo.
Este brazo de palanca hace que la barrena empuje fuertemente hacia el lado alto del
hoyo resultando en un aumento del ngulo a medida que progresa la perforacin.
La flexibilidad de la sarta de perforacin encima del Near Bit y el peso aplicado
determina el incremento del ngulo por cada cien pies de hoyo. Entre ms flexible
-
CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
49
sea esa porcin de la sarta ms rpido ser el incremento del ngulo que se
obtenga. Entre menor sea el dimetro de la tubera, mayor ser el brazo de palanca
que se puede aplicar a la barrena.
Figura N. 3.32 Incremento de Angulo
La velocidad de incremento del ngulo, o pata de perro, es muy importante, el
mximo ngulo confiable es de aproximadamente 5 por cada cien pies perforados.
Los ngulos mayores de 5 por cada cien pies pueden causar dificultades,
dependiendo de la profundidad a la cual ocurre la curvatura del hoyo. Si la velocidad
de curvatura es alta, se pueden formar ojos de llave en el hoyo, o si la curva est
revestida, el revestidor se puede desgastar completamente mientras se perfora la
parte inferior del hoyo.
Este desgaste se atribuye al hecho de que el peso combinado de la sarta de
Gravedad
Punto
Pivote
Pandeo
Fuerza
Lateral de
la Mecha
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
50
perforacin y del lodo, debajo de la curva forza a la sarta contra la pared del hoyo.
Por esta razn, la planificacin de ngulos muy marcados en el diseo del pozo
deber realizarse slo cuando se est prximo al objetivo o target. Durante el
aumento del ngulo se debern hacer inspecciones direccionales cada 20 a 30 pies
para evitar perder el control del hoyo. Si el ngulo est aumentando muy rpido, una
reduccin del peso sobre la mecha, combinada con la reduccin de la velocidad
rotatoria disminuir la tasa de incremento del ngulo. Si el ngulo no est
aumentando segn el diseo, se deber aplicar ms peso a la mecha e incrementar
la velocidad rotatoria. En formaciones blandas, el incremento en el ngulo se puede
lograr con la hidrulica de la barrena y con el uso de estabilizadores.
Mantenimiento del ngulo del hoyo
Cuando se ha aumentado el ngulo correcto del hoyo, se vuelve entonces un
problema mantener ese ngulo hasta la profundidad total de un pozo direccional del
tipo tangencial o mantener el ngulo hasta que el pozo est listo para volver a la
vertical en el tipo S. Mantener el ngulo requiere un ensamblaje de fondo rgido o
empacado de mantenimiento y prestarle atencin estricta al peso sobre la barrena.
Un ensamblaje de fondo rgido tpico tiene un estabilizador encima de la barrena
(Near Bit) y otros estabilizadores colocados encima de un lastrabarrena . El
estabilizador deber tener un dimetro externo tan grande como sea posible en
funcin del dimetro del hoyo y sin embargo, con un dimetro interno pequeo para
poder pescarlo en caso de pega de tubera. Los estabilizadores de mayor dimetro y
rgidos tambin ayudarn a evitar que el hoyo se desve a la derecha o a la izquierda
del curso propuesto. La desviacin generalmente, la causa la inclinacin y rumbo del
estrato.
-
CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
51
Figura N. 3.33 Mantenimiento de ngulo
Otro tipo de ensamblaje de fondo rgido consiste en un Near Bit, un lastrabarrena
cuadrado y un estabilizador encima de sta. La rigidez del lastrabarrena cuadrado
permite mantener la direccin; forzando a perforar en una lnea inclinada, pero recta.
Sin embargo, los lastrabarrenas cuadrados se doblan si se aplica peso excesivo.
Adems, se coloca un estabilizador encima de la carcaza del motor.
Mientras se perfora hacia adelante, se usa una rotacin muy lenta de la sarta que
reduce el dao al revestidor y a la tubera de perforacin, y los estabilizadores, por su
parte, se encargan de mantener la direccin del hoyo.
Disminucin del ngulo en el Hoyo
Cuando es necesario disminuir el ngulo del hoyo en un pozo desviado tipo S, el
efecto del pndulo se aplica al ensamblaje de fondo. Para aplicar el efecto tipo
pndulo, el Near Bit se elimina de la sarta, pero se requiere un estabilizador superior,
colocado encima del lastrabarrena que conecta la barrena. La fuerza de gravedad
-
CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
52
acta sobre este lastrabarrena haciendo que la barrena tienda a perforar hacia el
centro. La barrena es forzada contra el lado bajo del hoyo por el peso del
estabilizador y como la barrena puede perforar a los lados as como hacia adelante,
el ngulo disminuye cuando la barrena perfora hacia adelante. En otras palabras, el
lastrabarrena y la barrena se comportan como un pndulo que busca la posicin
vertical.
.
Figura N. 3.34 Disminucin de ngulo
La distancia a la cual se coloca el estabilizador depende de la rigidez del
lastrabarrena. Un lastrabarrena de menor dimetro es ms flexible y se doblar ms
fcilmente que uno de dimetro mayor. Si se usa un lastrabarrena de menor
dimetro, el estabilizador tendr que colocarse ms abajo en el ensamblaje para
evitar que el lastrabarrena se doble entre la barrena y el estabilizador. En este caso,
la tasa de penetracin disminuye debido a que no se puede aplicar tanto peso en la
barrena como a un lastrabarrena de mayor dimetro.
El peso aplicado a la barrena tambin influye sobre el efecto de pndulo. Un peso
excesivo aplicado a la barrena har que se doble el lastrabarrena de fondo y toque el
-
CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
53
lado bajo del hoyo anulando el efecto pndular, el ngulo del hoyo podra
aumentarse. Como consecuencia, debe haber un equilibro entre la tasa de
penetracin y la velocidad de disminucin del ngulo.
La velocidad de disminucin, as como la velocidad de aumento del ngulo, no
deber ser mayor de 5 por 100 pies, an cuando la curvatura del hoyo est cerca de
la profundidad total y no sea probable que se formen ojos de llave o que se dae la
sarta de perforacin. Algunos limitan la velocidad de disminucin a 2 por cada 100
pies. Si la disminucin es menor de la esperada, se pueden usar herramientas
deflectoras para regresar el hoyo a la vertical.
En un pozo tipo S, cuando existen dos curvas o patas de perro, el motor de fondo
puede usarse para perforar el hoyo vertical. El hoyo se perfora con peso ligero y con
bajas revoluciones por minutos del motor para ayudar a mantener la direccin
vertical. La tubera de perforacin se gira muy lentamente o no se gira. Una vez que
el hoyo tipo S se ha regresado a la vertical, el hoyo se perfora de la manera
convencional hasta la profundidad total.
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CAPTULO 3
HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL
54
Figura N 3.35 Tipos de Ensamblajes
-
CAPTULO 4
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
55
POZO DIRECCIONAL TIPO TANGENCIAL. NNNNMM
La desviacin deseada es obtenida a una profundidad relativamente somera,
mantenindose prcticamente constante hasta alcanzar la profundidad final. Se
aplica especialmente en aquellos pozos que permiten explotar arenas de poca
profundidad donde el ngulo de desviacin es pequeo y no se necesita un
revestidor intermedio.
Tambin, puede usarse para hoyos ms profundos que requieran un
desplazamiento lateral grande. En estos hoyos profundos, la sarta del revestidor
intermedio se coloca a travs de la seccin curva hasta la profundidad requerida. El
ngulo inicial y la direccin se mantienen entonces debajo de la tubera de
revestimiento hasta la profundidad total.
Las aplicaciones prcticas respecto a otros tipos de hoyos direccionales se sustentan
en puntos de arranques (KOP) a profundidades someras, ngulo de inclinacin
moderado y configuracin de curva sencilla a lo largo de un rumbo fijo. Estas
caractersticas disminuyen potencialmente el riesgo de pega de tuberas.
Figura N. 4.1 Pozo Direccional Tipo Tangencial
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CAPTULO 4
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
56
Figura N. 4.2 Perfil Tangencial
Formulas para determinar el Radio de Curvatura(R) y el ngulo Mximo de
Desviacin (a) de un pozo tipo Tangencial.
Radio de Curvatura (R)
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CAPTULO 4
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
57
ngulo Mximo de Desviacin (a)
Figura N. 4.3 Formulas para el clculo del ngulo de Desviacin Mximo
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CAPTULO 4
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
58
La figura 4.3 muestra las formulas para el clculo del ngulo de desviacin mximo
(a) utilizado en este tipo de pozo direccional tipo tangencial dados los tres posibles
casos:
Primer caso donde el Radio de Curvatura (R) es igual al Desplazamiento
Horizontal (D3) o desvio.
Segundo caso donde el Radio de Curvatura (R) es menor al Desplazamiento
Horizontal (D3) o desvio.
Tercer caso donde el Radio de Curvatura (R) es mayor al Desplazamiento
Horizontal (D3).
Donde a = ngulo mximo de desviacin (figura 4.3).
D = Profundidad vertical al objetivo desde el (KOP) (fig. 4.3).
POZO DIRECCIONAL TIPO S
Este tipo de pozo direccional se caracteriza por presentar una seccin de aumento
de ngulo, una seccin tangencial y una de disminucin de ngulo hasta alcanzar la
verticalidad. Se emplea en hoyos profundos en reas en las cuales las dificultades
con gas, flujo de agua, etc., exigen la colocacin de una tubera de revestimiento
intermedia.
Figura N. 4.4 Tipo S
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CAPTULO 4
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
59
Figura N. 4.5 Perfil Tipo S
Formulas para calcular el Radio de Curvatura y el ngulo Mximo de
Desviacin de un pozo tipo S
Radio de Curvatura
Para el pozo direccional tipo S es necesario calcular dos radios de curvatura,
un radio de curvatura para la seccin de aumento (R1) y un radio de curvatura
para la seccin de descenso (R2)
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CAPTULO 4
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
60
ngulo Mximo de Desviacin (amax).
La figura 4.6 ilustra las formulas utilizadas para el clculo del ngulo de desviacin,
dados los posibles dos casos.
Primer caso donde el Radio de curvatura uno (R1) ms el Radio de curvatura
dos es mayor al Desplazamiento al objetivo (D4).
Segundo caso donde el Radio de Curvatura uno (R1) ms el Radio de Curvatura
dos (R2) es menor al Desplazamiento al objetivo (D4).
Figura N 4.6 Clculo del ngulo de inclinacin usando el pozo direccional
tipo S
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CAPTULO 4
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
61
Donde:
D4 = Desplazamiento al objetivo
V4 = Profundidad vertical al objetivo
V1 = Punto de arranque (KOP)
R1 = Radio de curvatura de la seccin de aumento
R2 = Radio de curvatura de la seccin de descenso
amax = ngulo mximo de desvio
POZO DIRECCIONAL Tipo S Especial
Presentan las mismas secciones que un pozo direccional tipo S a diferencia que en
la seccin de cada del ngulo no se alcanza la verticalidad y se perfora la arena
objetivo manteniendo cierto ngulo de desviacin.
Figura N. 4.5 Tipo S Especial
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CAPTULO 4
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
62
Figura N. 4.6 Tipo S Especial
Figura N. 4.7 Tipo S Especial
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CAPTULO 4
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
63
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CAPTULO 4
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
64
FORMULAS PARA CALCULAR LA DIRECCIN Y EL DESPLAZAMIENTO
HORIZONTAL DE UN POZO DIRECCIONAL
EJERCICIOS
1.- Con las siguientes Coordenadas de superficie y objetivo :
Coordenadas de Superficie: S: 134444,66 mts ; O: 12060,09 mts
Coordenadas de Objetivo: S: 134050,74 mts; O: 12060,09 mts
Calcular:
Direccin
Desplazamiento Horizontal
Graficar a escala en papel milimetrado la Direccin y el Desplazamiento del
pozo.
2.- Con las siguientes Coordenadas de superficie y objetivo:
Coordenadas de Superficie: S: 134319,04 mts; O: 11620,43 mts
Coordenadas de Objetivo: S: 134050,74 mts; O: 12060,09 mts
Calcular:
Direccin
Desplazamiento Horizontal
Graficar a escala en papel milimetrado la Direccin y el Desplazamiento del
pozo.
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CAPTULO 4
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
65
3.- Con la siguiente informacin geolgica y el levantamiento topogrfico
disear un pozo direccional tipo tangencial.
Coordenadas de Superficie: S: 16202,64 mts ; E: 13338,99 mts
Coordenadas del Objetivo: S: 16470,38 mts ; E: 13229,00 mts
Profundidad final al objetivo (D) : 2090 pies
Punto de Arranque (KOP) : 347 pies
Tasa de Aumento de ngulo : 3 / 100 pies
Radio de Tolerancia ; 100 pies
Nota: La tasa de aumento de ngulo y el radio de tolerancia son parmetros pre-
establecidos en la planificacin del programa de perforacin.
Calcular:
Direccin
Desplazamiento Horizontal
Radio de Curvatura
ngulo de Inclinacin Mximo
Graficar
Plano vertical (Inclinacin)
Plano Horizontal (Direccin)
(Escala, 1 : 100) 1 centmetro = 100 pies
Calcular:
Profundidad Medida del pozo
Profundidad vertical verdadera
Comparar
El desplazamiento horizontal graficado con el desplazamiento horizontal
calculado (deben ser similares).
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CAPTULO 4
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
66
4.- Con la siguiente informacin geolgica y el levantamiento topogrfico
disear un pozo direccional tipo S
Coordenadas de Superficie : N: 10000 pies; E: 30000 pies
Coordenadas del Objetivo : A N: 8260 pies; E: 29534 pies
Punto de Arranque (KOP1) : 1480 pies
Tasa de aumento de ngulo : 2/100 pies
Radio de tolerancia : 100 pies a la profundidad vertical de 4800 pies (Pvv)
Coordenadas del objetivo: B N: 7432 pies ; E: 29312 pies
Tasa de disminucin de ngulo hasta 0 de inclinacin: 2-1/2/100pies a 6695 pies.
Radio de tolerancia :100 pies a la profundidad vertical de 7000 pies (Pvv).
Calcular:
Direccin
Desplazamiento Horizontal
Radio de Curvatura uno (R1) y Radio de Curvatura dos (R2)
ngulo de Inclinacin Mximo
Graficar:
Plano Vertical (Inclinacin)
Plano Horizontal (Direccin)
(Escala 1:400) 1 cm=400 pies
Calcular
Profundidad Medida del Pozo
Profundidad Vertical Verdadera del pozo
Comparar
El Desplazamiento Horizontal Calculado con el Desplazamiento Horizontal
Graficado.
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CAPTULO 5
MTODOS DE ESTUDIOS DIRECCIONALES
67
Mtodos de Estudios Direccionales
Mtodo Tangencial.
Este mtodo se basa en la suposicin de que el pozo mantiene la misma inclinacin
y el mismo rumbo entre dos estaciones. Este mtodo presenta imprecisiones en el
clculo, especialmente en pozos tipo tangencial y tipo S, en los que indica un
menor desplazamiento vertical y mayor desplazamiento horizontal de lo que
realmente hay en el hoyo.
Mtodo de ngulo Promedio.
Se basa en una suposicin de que el recinto del pozo es paralelo al promedio
sencillo de los ngulos de inclinacin y direccin entre dos estaciones. Este mtodo
es mucho ms difcil de justificar tericamente, sin embargo, lo suficientemente
sencillo para usarlo en el campo.
Mtodo de Radio de Curvatura
Este mtodo se basa en la suposicin de que el recinto del pozo es un arco parejo y
esfrico entre estaciones o puntos de estudio. Este mtodo es muy preciso, sin
embargo, no es fcil su aplicacin el campo porque requiere el uso de una
calculadora o computadora programable.
Mtodo de Curvatura Mnima
Es el mtodo que probablemente estima en una forma ms confiable el
comportamiento de la direccional en cualquier tipo de pozo, y se basa en la
suposicin de que el pozo es un arco esfrico con un mnimo de curvatura, por lo que
existe un mximo radio de curvatura entre dos puntos o estaciones. Aunque este
mtodo tambin comprende muchos clculos complejos que requieren computadora
programable, es el de mejor justificacin terica y por consiguiente el ms aplicable a
casi cualquier pozo.
-
CAPTULO 5
MTODOS DE ESTUDIOS DIRECCIONALES
68
En vista de que la comparacin entre los mtodos estudiados nos indica para
algunos imprecisin y para otros precisin pero complejidad en clculos a nivel de
campo; nos limitaremos a desarrollar el Mtodo del ngulo Promedio (Tabla de
Campo) el cual nos dar los valores necesarios para el posterior ploteo en las curvas
planificadas tanto en la proyeccin vertical (inclinacin) como en la proyeccin
horizontal (direccin).
A continuacin se muestra la tabla de campo, as como las formulas para el llenado
de dicha tabla.
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CAPTULO 5
MTODOS DE ESTUDIOS DIRECCIONALES
69
-
CAPTULO 5
MTODOS DE ESTUDIOS DIRECCIONALES
70
EJERCICIO DE APLICACIN DEL MTODO DEL NGULO PROMEDIO
Con los siguientes datos de campo, llenar la tabla de campo aplicando el Mtodo del
ngulo Promedio y plotear los valores de las columnas (vii - ix) y (xiv xv) en el
plano de inclinacin y direccin del pozo direccional tangencial nmero 3 del captulo
4.
MWD PROFUNDIDAD INCLINACIN RUMBO
(pies) (grados)
1 347 N 80 E
2 360 S 40 E
3 390 1 S 30 E
4 420 2 1/2 S 15 E
5 550 5 S 15 O
6 750 10 S 23 O
7 850 12 S 26 O
8 950 14 S 26 O
9 1050 17 S 28 O
10 1150 19 S 27 O
11 1250 21 S 26 O
12 1350 24 S 26 O
13 1450 26 S 25 O
14 1550 28 S 25 O
15 1650 30 S 25 O
16 1750 32 S 25 O
17 1850 31.5 S 25,25 O
18 1950 32 S 24 O
19 2050 31.5 S 24 O
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CAPTULO 5
MTODOS DE ESTUDIOS DIRECCIONALES
71
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CAPTULO 5
MTODOS DE ESTUDIOS DIRECCIONALES
72
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CAPTULO 6
CORRECCIN POR DECLINACIN MAGNTICA
73
Antes de hacer los clculos es necesario corregir el ngulo de direccin a la direccin
real, ya que todos los instrumentos de estudios magnticos estn diseados para
apuntar hacia el norte magntico, a tiempo que los planos direccionales se grafican
con relacin al norte real.
El grado de correccin necesaria vara de sitio en sitio. Las variaciones se indican en
gran nmero de grficos que se denominan isognicos. Calculados para diferentes
localizaciones geogrfica. Esto es motivado a que los polos magnticos de la tierra
mantienen un campo de magnetismo que puede ir variando con el tiempo, por lo que
es necesario realizar estudios de magnetismo frecuentemente en aquellos lugares
donde la precisin debe ser lo ms exacta posible.
En Venezuela podemos mencionar que en la actualidad estamos considerando para
el Lago de Maracaibo una declinacin de 7 Oeste y para el Oriente del pas una
declinacin de 12 Oeste.
Recientemente cientficos han elaborado una nueva teora que explica el por qu de
los desplazamientos misteriosos del polo norte magntico de la tierra.
La respuesta puede estar a cientos de kilmetros bajo la superficie, en una zona que
los investigadores consideran como la de mayor actividad qumica en el mundo.
Durante alrededor de 1200 aos, los gegrafos han advertido cambios peridicos en
la direccin del norte magntico en la direccin del norte magntico, lo
suficientemente importante como para obligar a la revisin de mapas, en un
promedio de un grado por dcada.
Para averiguar el por qu de este fenmeno, se realiz un laboratorio en el cual se
reproducen las condiciones de alta temperatura y presin del lugar donde la manta
rocosa se encuentra con el magma, a unos 2800 kilmetros bajo la superficie del
planeta.
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CAPTULO 6
CORRECCIN POR DECLINACIN MAGNTICA
74
Se cree que esta puede ser la zona de mayor actividad qumica de la Tierra, esto
basado en el estudio realizado por cientficos de Berkeley y de Santa Cruz.
Los experimentos sugirieron que el nivel inferior de la capa rocosa reacciona ante el
intenso calor del magma, incrustando glbulos de aleaciones ricas en hierro en la
capa rocosa.
Dicho material rico en metales desviarn las lneas de campo magntico generado
en el centro de la tierra, hacindolas converger en algunas regiones y diverger en
otras, segn la teora de los expertos.
Esto influye mucho en la variacin de la intensidad del campo magntico medido en
la superficie de toda la tierra, se dijo en reciente reunin anual de la Unin Geofsica.
El efecto neto de stas variaciones a lo largo del tiempo, desplaza la ubicacin del
polo norte magntico, la direccin hacia la cual apunta la aguja de una brjula.
La moderna teora sostiene que los cambios dentro del magma controlan los cambios
regionales de intensidad del campo magntico.
Los investigadores esperan hacer ms averiguaciones acerca de las mediciones
magnticas, comparndolas con mapas de ondas ssmicas provenientes de la regin
del magma.
Teniendo xito en la comprensin de los procesos fsicos que se producen ahora se
podr entender mejor la causa y la dinmica de inversiones en el campo magntico
de la tierra, que ocurren una vez cada varios millones de aos.
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CAPTULO 6
CORRECCIN POR DECLINACIN MAGNTICA
75
Figura N. Mapa Isognico de los Estados Unidos
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CAPTULO 6
CORRECCIN POR DECLINACIN MAGNTICA
76
Declinacin 2 Este
NORTE MAGNTICO NORTE VERDADERO AZIMUTH
N 42 E ____________________ _____________
N 39 O ____________________ _____________
S 88 O ____________________ _____________
N 89 O ____________________ _____________
N 89 E ____________________ _____________
Declinacin 4 Oeste
N 42 E ____________________ _____________
N 39 O ____________________ ____________
S 88 O ____________________ ____________
N 89 O ____________________ ____________
N 89 E ____________________ ____________
Observando el grfico y dados los valores de declinacin, obtener las nuevas
coordenadas con su conversin a coordenadas polares.
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CAPITULO 7
TEORIA GENERAL DE LA PERFORACIN HORIZONTAL
77
Pozos Horizontales
Son pozos perforados horizontalmente o paralelo a la zona productora con la
finalidad de tener mayor rea de produccin.
Figura N 7.1 Perforacin de un pozo Horizontal
APLICACIN PARA LA PERFORACIN HORIZONTAL
Horizontes productores que tienen zonas fracturadas escasamente dispersas en el
yacimiento, difciles de atravesar con pozos verticales.
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CAPITULO 7
TEORIA GENERAL DE LA PERFORACIN HORIZONTAL
78
Yacimientos que tienen problemas de conificacin de agua. Tpicamente,
intervalos productores emparedados entre una capa suprayacente de gas y un
acufero situado abajo. Con los pozos horizontales es posible reducir el flujo
de agua para un rgimen dado de produccin.
Yacimientos con horizontes productores de poco espesor, en los que se
requerira gran nmero de pozos verticales para efectuar su desarrollo.
Obras de recuperacin secundaria o terciaria, ya que los pozos horizontales
pueden incrementar notablemente el ndice de inyectividad y mejorar el
barrido del rea circundante.
Evaluacin de nuevos yacimientos. Los pozos horizontales permiten estudiar
la evolucin geolgica y dar informacin valiosa para programar el desarrollo
del campo.
TIPOS DE POZOS HORIZONTALES
Los sistemas de perforacin horizontal se definen mediante la longitud de radio de
giro o el incremento angular (BUR), el uso de las tcnicas de perforacin horizontal
con motores articulados, nos permite tambin diferenciar los sistemas de acuerdo al
tipo de herramienta utilizada.
Existen cuatro tipos o sistemas de pozos horizontales bsicos:
Radio largo, tasas de incremento de ngulo entre 2-5/100 pies ( hoyos 8 -
12 ).
Radio medio, tasas de incremento de ngulo entre 8-20/100 pies ( hoyos
6-8 ) motores rgidos.
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CAPITULO 7
TEORIA GENERAL DE LA PERFORACIN HORIZONTAL
79
Radio corto, tasas de incremento de ngulo entre 1-4/100 pies ( hoyo
6)motores articulados.
Radio ultra corto tasa de incremento de ngulo de 9/pie (hoyo 4) motores
articulados.
Figura N.7.2 Tipos de Pozos Horizontales
MTODOS DE CONSTRUCCIN DE POZOS HORIZONTALES
Actualmente existen cuatro mtodos de construccin para pozos horizontales los
cuales difieren de la forma de construccin del ngulo mximo al objetivo.
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CAPITULO 7
TEORIA GENERAL DE LA PERFORACIN HORIZONTAL
80
Estos mtodos son conocidos como:
1. Mtodos de Curva de Construccin Sencilla
La curva de construccin est compuesta de un intervalo de construccin
contina, comenzando desde el punto de arranque (KOP) y finalizando con el
ngulo mximo al objetivo. Este tipo de curva se perfora generalmente con un
motor de construccin de ngulo sencillo.
Figura N. 7.3 Curva de Construccin Sencilla
2. Mtodo de Curva de Construccin Tanque Simple
La curva de construccin est compuesta por dos intervalos de incremento de
ngulo, separados por un intervalo tangencial. Generalmente para los
intervalos de construccin de ngulo se utiliza el mismo ngulo del motor de
fondo el cual producir la misma tasa de curvatura.
Figura N.7.4 Curva de Construccin Tanque Simple
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CAPITULO 7
TEORIA GENERAL DE LA PERFORACIN HORIZONTAL
81
3. Mtodo de Curva de Construccin Tangente Compleja
La curva tangente compleja utiliza dos intervalos de construccin separados
por un intervalo tangente ajustable. Este mtodo difiere del tangente simple
debido a que utiliza una orientacin de la cara de la herramienta (tool face) en
la segunda curva que produce una combinacin de construccin y movimiento
en este intervalo. Dicha curva permite al supervisor en sitio ajustar la tasa de
construccin vertical cambiando el ngulo de la cara de la herramienta (tool
face) para asegurarse llegar al objetivo.
Figura N. 7.5 Curva de Construccin Tanque Compleja
4. Mtodo de Curva de Construccin Ideal
Este mtodo utiliza dos intervalos de construccin, diferencindose cada
intervalo en la tasa de incremento de ngulo. Su diferencia con los dos
mtodos anteriores est en la no existencia de una seccin tangencial.
Figura N. 7.6 Curva de Construccin Ideal
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CAPITULO 7
TEORIA GENERAL DE LA PERFORACIN HORIZONTAL
82
MOTORES DE FONDO UTILIZADAS EN PERFORACIN HORIZONTAL
UTILIZADAS
Los motores de fondo son herramientas que tienen la particularidad de eliminar la
rotacin de la sarta mediante una fuerza de torsin pozo abajo, impulsada por el
fluido de perforacin.
Figura N. 7.7 Motores de fondo utilizados en perforacin horizontal
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CAPITULO 7
TEORIA GENERAL DE LA PERFORACIN HORIZONTAL
83
TIPS PARA PERFORAR UN POZO HORIZONTAL
1. Con respecto al taladro de perforacin se recomienda, alta capacidad de
torque, malacate de 4000 HP, top drive de 60000 lbs-pie de torque, bombas
de lodo de 2000 HP.
2. Con respecto a los drill pipe (tubera de perforacin) deben ser de 5ya que
se aumenta en un 50% la capacidad torsional. Con respecto a la sarta de
tubera, se van a utilizar muchos drill pipe (tubera de perforacin) y pocos
heavy weight (tubera extra pesada) espiralados.
3. No se utilizan lastrabarrenas (drill collar).
4. Con respecto al martillo, se debe colocar muy cerca de la barrena y entre
heavy weight, dos heavy weight por debajo cerca de la barrena y tres heavy
weight por encima del martillo y por encima de estos se debe colocar muchos
drill pipe (tubera de perforacin) en una relacin 3:1 o sea por cada heavy
weight se deben colocar tres drill pipe (tubera de perforacin) hasta el final de
la curva. No debe colocarse el martillo a nivel de la curvatura ni en la seccin
vertical ya que a este nivel la accin del martillo se pierde el efecto a nivel de
la curvatura debido a la friccin y cuando la onda llegue al final de la mecha
(donde est pegada la sarta) la onda ya no tiene efecto.
5. Con respecto a los aceleradores, no es convenientes colocarlos en la
perforacin horizontal.
6. Con respecto a la seleccin del fluido de perforacin, se debe hacer nfasis
en las propiedades reolgicas, geles, control de filtrado, propiedades
inhibitorias y lubricidad, adems del problema de remocin de los ripios de
perforacin, ya que en un pozo horizontal estos son transportados en un
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CAPITULO 7
TEORIA GENERAL DE LA PERFORACIN HORIZONTAL
84
anular que vara la inclinacin de 90 a 0 grados, y obviamente, los parmetros
ptimos del fluido de perforacin cambiaran de una seccin a otra. Los lodos
de emulsin inversa poseen dos caractersticas que determinan el xito de la
perforacin.
1. Estos fluidos estn diseados con un mnimo de filtrado. Esto crea una
concentracin que permite excelentes caractersticas de remocin; por
ejemplo, no hay deshidratacin en el anular o incremento del revoque
sobre la cara de la formacin.
2. La fase oleosa externa del lodo permite la estabilidad del hoyo y
excelente lubricidad durante las operaciones de perforacin.
7. Con respecto a la terminacin de pozos horizontales, se ha reportado una
cantidad considerable de informacin sobre como terminar exitosamente los
pozos horizontales. Sin embargo, no se ha definido un mtodo para predecir
la seleccin de estrategias de terminacin ms efectivas a fin de asegurar el
aprovechamiento del pozo. Esto se debe a que puede no ser prctico o
efectivo en costos abrir la longitud terminada del hoyo dentro del yacimiento.
Entre las terminaciones ms comunes para pozos horizontales se tienen:
pozos terminados selectivamente, utilizando empacadura inflable con ranuras
alternadas. Seccin no ranurada y un liner cementado el cual ha sido
subsecuentemente caoneado.
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CAPITULO 7
TEORIA GENERAL DE LA PERFORACIN HORIZONTAL
85
Figura N 7.8 Completacin Original de un Pozo Horizontal
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CAPITULO 8
PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA PERFORACIN DIRECCIONAL
86
SEVERIDAD DE LA PATA DE PERRO (Dog Leg Severity)
Muchos problemas pueden ser evitados prestando especial atencin a la tasa de
cambio del ngulo. Idealmente, el ngulo debera ser construido gradualmente a
2/100 pies, con un mximo de seguridad de aproximadamente 5/100 pies. Sin
embargo, cambiar el ngulo desde 3 hasta 7 u 8 no es seguro. Un cambio de
ngulo debe ser distribuido sobre toda la trayectoria. Si un ngulo de 3 es aadido
ligeramente sobre 100 pies y la direccin horizontal no cambia, probablemente no se
presentarn problemas durante perforaciones subsecuentes o produccin. Sin
embargo, si el incremento ocurre en los primeros 50 pies, con los ltimos 50 pies
permaneciendo recto la tasa de construccin en los primeros 50 pies es:
3*100/50=6/100pies.
La severidad de la pata de perro es ms compleja. Tantos cambios verticales como
horizontales, deben ser considerados a lo largo de la trayectoria con una inclinacin
promedio. Si la inclinacin se construye ligeramente desde 8 a 12/80 pies, la tasa de
construccin es 5/100pies. Pero, si la direccin del hoyo cambia 25 al mismo
tiempo, el factor de severidad de la pata de perro se transforma en 7/100 pies y el
hoyo tiene una forma de espiral.
Patas de perro severas en la parte superior del hoyo pueden causar ojos de llaves. El
peso de la tubera de perforacin por debajo de la pata de perro forza a la tubera
contra el lado bajo del hoyo ocasionando una caverna fuera de calibre muy pequea
para que una junta o una barra pase a travs de ella. Cuando la tubera es levantada
o bajada, esta puede pegarse en el ojo de llave y tendr que llevarse a cabo una
operacin de pesca costosa asociada a prdida de tiempo.
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CAPITULO 8
PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA PERFORACIN DIRECCIONAL
87
Si el hoyo est revestido, el revestidor sufre un proceso de desgaste mientras la
parte baja del hoyo est siendo perforada. Por esta razn es ms seguro construir el
ngulo rpidamente en la parte baja del hoyo que en la parte alta.
Figura N. 8.1 Ojo de Llave
TAMAO DEL HOYO
Los hoyos direccionales de dimetro grande son ms fciles de perforar que los
hoyos direccionales de dimetro pequeo. Los hoyos de dimetro grande se definen
como aquellos que varan de 9 5/8 a 12 1/4. Hay varias razones por las cuales es
ms difcil perforar los hoyos de dimetro ms pequeos. Una de las razones es que
los hoyos de dimetro ms pequeo requieren lastrabarrenas y tubera de
perforacin de dimetro pequeo, que son ms flexibles; consecuentemente, las
caractersticas de la formacin tales como la inclinacin y rumbo del estrato, limitan
la amplitud de aplicacin de peso que puede ajustar el perforador.
Tambin contribuye menos al efecto de pndulo cuando el hoyo se va a regresar a la
vertical.
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CAPITULO 8
PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA PERFORACIN DIRECCIONAL
88
Los lastrabarrenas de dimetro grande tambin presentan problemas, hacen ms
difcil la aplicacin del principio de un estabilizador que no gira insertado en la sarta
de perforacin precisamente encima de la barrena para aumentar el ngulo, y el rea
grande de su superficie los hace ms propicias a que se peguen contra las paredes.
EFECTO DE LA FORMACIN
La inclinacin y rumbo del estrato de las formaciones afectan el curso del hoyo.
Cuando una formacin laminada tiene una inclinacin de 45 o menos, la barrena
tiende a perforar buzamiento arriba. Los ensamblajes de fondo rgidos o empacados
de mantenimiento se usan para combatir la tendencia a variar fuera del curso.
Figura N. 8.2 Efecto de la Formacin.
Para evaluar el efecto de la formacin es necesario considerar un parmetro
referencial definido como EDA (Efective Dip Angle)
EDA = DIP ANGLE * COS(HOLE DIR-UPDIR DIR)
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CAPITULO 8
PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA PERFORACIN DIRECCIONAL
89
Donde:
DIP ANGLE = Angulo de buzamiento del estrato
HOLE DIR: Direccin del hoyo
UPDIP DIR: Buzamiento arriba de la formacin
Los valores negativos de EDA indican que la perforacin direccional se realiza Down
Dip o Buzamiento abajo, por lo que la formacin ejercer una restriccin adicional de
esfuerzos a ser perforada que si se estuviese perforando Up Dip o Buzamiento
arriba.
Figura N. 8.3 Perforacin Direccional Up Dip y Down Dip
HOYOS DE POZOS ADYACENTES
Cuando se desvan varios pozos desde un solo sitio, el magnetismo residual en los
hoyos de los pozos adyacentes puede influir en el instrumento magntico que se usa
para hacer un chequeo de la parte superior del hoyo en el pozo que se est
perforando. Aunque la cantidad de magnetismo residual es pequea, puede ser
Hole Dir
Buzamient
o
UpDIP Dir
N
Up Dip Down Dip
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CAPITULO 8
PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA PERFORACIN DIRECCIONAL
90
causa de que se registren datos errneos en el chequeo. Este problema ocurre ms
frecuentemente cerca de la parte superior del hoyo. A medida que el pozo se aleja de
la seccin vertical, el problema deja de existir. Se dice que una separacin de 6 pies
entre los hoyos es una separacin suficiente para dejar el instrumento fuera de la
influencia del magnetismo residual. Si se sospecha que hay magnetismo residual, el
chequeo de la parte superior del hoyo deber correrse con un instrumento
giroscpico, que no sea afectado por el magnetismo.
SISTEMA HIDRULICO
Una de las piezas ms importante requerida para que la perforacin direccional
tenga xito es la bomba de lodo. El mejor trabajo de control direccional se hace con
la velocidad mxima de penetracin y como normalmente se usan barrenas de
conos, la bomba deber ser bastante grande para producir los volmenes y las
presiones recomendadas por el fabricante de las barrenas.
Tambin se necesita una bomba grande para mantener una velocidad de circulacin
alta para sacar efectivamente los ripios. Los ripios ms pesados y el lodo se
arrastran a lo largo del lado ms bajo del hoyo a una velocidad menor que el lodo
limpio en el lado superior. Para controlar este problema es necesario utilizar una
bomba de lodo de gran capacidad y controlar cuidadosamente las propiedades
mximas de acarreo y suspensin del lodo.
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CAPITULO 8
PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA PERFORACIN DIRECCIONAL
91
Figura N. 8.4 Problemas de circulacin de lodos
FUERZA DE FRICCIN
Solamente una porcin del peso de la sarta de perforacin se tiene disponible para
mover las herramientas en hoyos de alto ngulo.
En un hoyo que tiene un ngulo de 70, ms del noventa por ciento del peso de la
sarta de perforacin lo soporta el lado inferior del hoyo. Esto no solamente hace
difcil girar la sarta de perforacin, sino que tambin desgasta rpidamente la tubera
y sus uniones. Se puede formar un ojo de llave en el lado inferior del hoyo cuando se
perforan hoyos alto ngulo en formaciones blandas. Esta misma fuerza de friccin
tambin hace ms difcil correr el revestidor dentro de un hoyo de alto ngulo y esto
debe tenerse en cuenta cuando se est diseando el revestidor.
Los centralizadores colocados en el revestidor ayudan a reducir esta friccin y
aumentan las probabilidades de un buen trabajo de cementacin.
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CAPITULO 8
PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA PERFORACIN DIRECCIONAL
92
Ventajas y Desventajas
Ventajas.
Posibilidad de obtener ms produccin por pozo.
Mayor produccin comercial acumulada por yacimiento.
Fortalecimiento de la capacidad competitiva de la empresa en los
mercados.
Aumento de ingresos con menos inversiones de costos y gastos de
operaciones.
Permite reducir el rea requerida para las localizaciones ya que
desde un solo sitio se pueden perforar varios pozos.
Permite penetrar verticalmente el estrato petrolfero pero la
capacidad productiva del pozo depende del espesor del estrato,
adems de otras caractersticas geolgicas y petrofsicas.
Desventajas Mayor planificacin previa de la construccin del pozo.
Requiere un monitoreo y control constante de la direccin y la
orientacin del hoyo.
Mayor monitoreo de la litologa de la zona perforada.
Costo ms elevado respecto a un pozo vertical.
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
93
SISTEMAS DE TECNOLOGA DE PERFORACIN ROTATORIA
Son herramientas que tienen la capacidad de perforar tridimensionalmente durante la
rotacin continua de la sarta sin la necesidad de perforacin orientada (realizar
deslizamiento ) y que no requieren detener la perforacin para orientar la cara de la
herramienta (tool face) para ajustar la trayectoria al plan.
Existen en el mercado varias herramientas que realizan este tipo de perforacin,
entre las cuales se tienen:
Revolution
Auto Trak
Auto Trak X-Extreme
SISTEMA ROTATORIO REVOLUTION
Figura N. 9.1 Sistema Rotatorio - Revolution
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
94
Perforacin con Sistema Rotatorio
Ensamblaje Sistema Rotatorio con capacidad de perforar tridimensionalmente
durante la rotacin continua de la sarta.
No hay necesidad de perforacin orientada (Realizar deslizamiento)
No se requiere detener la perforacin para orientar la cara de la herramienta
(Tool Face) para ajustar la trayectoria al plan.
Beneficios rotacin continua
Rotacin Continua
Baja la probabilidad de pegar la tubera de perforacin.
Mejora la limpieza del hoyo.
Mejor control de ECDs.
Mejor transferencia de peso a la Barrena incremento en la Rata de
Penetracin.
Mejoramiento en la informacin de las Herramientas de Evaluacin de
Formacin (LWD).
No se requiere realizar deslizamientos
Minimiza la probabilidad del efecto pandeo sinosoidal.
Menos arrastre por geometra del hoyo.
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
95
Beneficios Confiabilidad en el posicionamiento del Hoyo
Orientacin en la barrena a lo requerido, sin detener la perforacin
Mejor confiabilidad en el control direccional.
Hoyo en calibre.
Mejor resolucin en la lectura de los registros.
Mejora la bajada de revestidores.
Garantiza una excelente cementacin.
RevolutionTM Informacin Tcnica
Revolution
Sistema de apuntar la Mecha (Point the bit system).
Rata de desviacin controlada en superficie.
Ingeniera para hoyos de 6 6 primero, ahora herramientas para hoyos de
8 3/8 12 .
Pequeo y compacto, transportable por aire.
Desplegu rpido
Sistema hidrulico limpio para larga vida.
No hay componentes mviles que estn expuestos al lodo.
Sensores cerca a la barrena.
Soporta Alta temperatura y altas presiones.
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
96
Revolution Rotary Steerable System
Tres componentes principales
Modulo de Electrnica y Batera
Unidad Mecnica
Estabilizador Pivot
Figura N. 9.2 Revolution Rotary Steerable System
Figura N. 9.3 Revolution mecanismo de orientacin
Sistema hidrulico mueve el mecanismo de manejo excntricamente dentro de
la camisa de orientacin.
La bomba proporciona la fuerza motriz para desviar el eje en la direccin
programada.
El mecanismo de manejo se deflecta en la direccin opuesta a lo requerido
para la desviacin del hoyo.
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
97
Guas no-rotativas previenen que la camisa gire. Si la camisa empieza a rotar
el sistema hidrulico re-direcciona para que se mantenga en la orientacin
deseada.
Si la manga de orientacin comienza a rotar, el sistema de navegacin dirige
la hidrulica para mantener la orientacin deseada.
Figura N. 9.4 Revolution 4-3/4 unidad Mecnica
Revolution principio de orientacin
Camisa de orientacin no-rotativa.
Rotacin del eje central maneja la bomba hidrulica.
Bomba provee fuerza motriz para desviar el eje en el direccin la programada.
Modulo electrnico provee control con sistema cerrado. Closed Loop.
Sensores internos monitorean la orientacin, desviacin y la rotacin de la
herramienta.
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
98
Figura N. 9.5 Revolution principio de orientacin
AUTO TRAK
Es un revolucionario sistema de tecnologa de Perforacin rotatoria que transmite
una eficiencia superior en conjunto con una precisin en la geonavegacin y una
capacidad de alcance ultra extendida.
El Auto Trak combina las ventajas de rotacin continua con lo avanzado
sistema de geonavegacin.
Figura N. 9.6 AUTO TRAK
Es una unidad automatizada que controla la inclinacin, la direccin (azimuth) as
como la rotacin de la sarta de perforacin.
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
99
La direccin de navegacin es definida por presin distribuida selectivamente a
travs de una combinacin de controles electrnicos y presin hidrulica en tres
cojinetes estabilizados que se encuentran sobre la manga. Alguna desviacin
proveniente del pozo programado en su trayectoria es automticamente corregida a
travs de un control cerrado (closed-loop) sin la necesidad de interrumpir la rotacin
de la sarta de perforacin.
Figura N. 9.7 Partes del AUTO TRAK
El Ensamblaje de Fondo (BHA), est conformado por una barrena de diamantes
policristalino (PDC) especialmente diseada para realizar un corte ms agresivo, una
computadora que compara los datos de inclinacin ,direccin y vibracin de la
herramienta (MWD) Mediciones Mientras se Perfora, para luego controlar la
navegacin y as mantener el ensamblaje en curso, esta computadora tambin se
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
100
comunica con la superficie, recibiendo comandos y configurando su implantacin,
sensores de inclinacin cerca de la mecha alinean el monitor a la mecha y
continuamente envan mediciones al control cerrado (closed-loop).
La herramienta hoyo abajo continuamente transmite informacin procesada en
sistema status y posicin direccional, el computador en superficie recibe esta
informacin y muestra la data en tiempo real en perforacin dinmica, la trayectoria
del pozo, curso de navegacin y la localizacin del fondo del hoyo.
La sarta permite la evaluacin de la formacin y geonavegacin permitiendo recibir y
mostrar en superficie los registros de resistividad, gamma ray y presin.
Basada en la informacin que se reciba en superficie, el operador del Auto Track
puede redirigir la herramienta en el fondo, cambiar el curso y transmitir diferentes
sets de datos para mejor alcance de los objetivos del proyecto.
Esta herramienta supera problemas asociados con sistemas de motores navegables
que producen hoyos en espiral, debido a la curvatura que poseen estos motores,
hacen que se perfore en hoyos con sobre medidas, estas obstrucciones causan
friccin el cual puede limitar el alcance del hoyo y hacen ms dificil correr
revestidores y completaciones.
El Auto Track tambin permite que la rotacin nunca sea interrumpida ya que permite
ajustar la trayectoria constantemente a diferencia de los motores navegables en el
cual se debe parar la rotacin para orientar la sarta o girar el pozo.
Otros beneficios producidos por la herramienta:
Menos torque.
Menor arrastre.
Mejor limpieza.
Permitir el uso de mechas PDC y mejorar la eficiencia de perforacin.
Reducir la friccin de la sarta de perforacin.
Mantener los cortes de las rocas (ripios) suspendidos.
Menor tiempo de perforacin.
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
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AUTO TRACK X-EXTREME
Auto Track X- Extreme. Para incrementar la rotacin de 250 a 400 rpm al sistema
Auto Track se le ha incorporado un motor de fondo en el BHA el cual se llama Auto
Track X- Extreme.
Este sistema permite:
Incrementar la rata de penetracin.
Alcance extendido ms lejos.
Reduce el desgaste de la sarta de perforacin y revestidores.
Figura N. 9.8 Auto Track X- Extreme
PERFORACIN PARALELA DE PRECISIN (SAGD)
Sistema Especial de Posicionamiento Mediante Mediciones Magneticas (SAGD)
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
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Figura N. 9.9 Perforacin Paralela de Precisin SAGD
PROCEDIMIENTO PERFORACIN SAGD
1.- Se perfora el pozo productor en primer lugar (el inferior) en la base de la arena
petrolfera ya detectada, esta perforacin puede realizarse con MWD,LWD y se
entuba tal cmo se realiza normalmente.
2.- Se perfora el pozo inyector (pozo superior) por la parte superior de la arena. Ac
se puede empezar a perforar de manera estndar hasta posicionarse (overlap)
ambos pozos y es aqu donde se requiere la tcnica especial de posicionamiento
mediante mediciones magnticas.
3.- La sarta para posicionamiento por mediciones magntico que se usa est
compuesta por un Bit Sub que tiene unos bolsillos donde van colocados unos
magnetos (imanes) que cuando estos giran por la rotacin de la barrena
(mecnica o hidrulica) generan un campo magntico el cul es medido en sus
tres ejes por una sonda que se baja con guaya en el pozo ya perforado
(productor) qu est entubado. El mtodo de bajar la sonda con guaya en el
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
103
productor es por bombeo mecnico.
4.- La sarta que se usa para perforar el hoyo inyector est compuesto por una
barrena-bit sub con los magnetos (esto mide 2 a 3 pies) seguido por el motor de
fondo y los componentes de lectura MWD-LWD.(este ltimo tambin puede ser
una herramienta Electromagntica o de lo contrario de pulso)
5.- El procedimiento en s es que se tiene la sarta direccional con el RMRS (rotaring
magnet ranking system) bit sub en el fondo por ejemplo a una profundidad de
2300 pies .Entonces se mueve la sonda del inyector hasta 2330 pies se empieza
a perforar con la sarta direccional y RMRS generando un campo magntico que
va midiendo su intensidad en los tres ejes del campo. Entonces x dar el
desplazamiento axial o la profundidad medida,y da el desplazamiento lateral y
z da la distancia con el eje del pozo inyector ya entubado.
Cmo resultado se tendr un sistema de medicin magntica directamente en la
mecha de perforacin lo que brinda un posicionamiento direccional con cero
incertidumbre.
Drenaje por Gravedad Asistido por Vapor
Figura N. 9.10 Drenaje por Gravedad Asistido por Vapor
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
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Figura N. 9.11 Servicio de Medicin con Imanes Rotatorios SAGD
Incertidumbre de las Medidas de Separacin de los Pozos SAGD al Utilizar
Mtodos de Registro
Figura N.9.12 Medidas de Separacin de los Pozos SAGD
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
105
La separacin calculada usando mtodos de registro convencionales est sujeta a
errores acumulativos que exceden las tolerancias SAGD.
Precisin de las Medidas de Separacin de los Pozos SAGD al Utilizar Medicin
con Imanes Rotatorios
El Sistema de Medicin con Imanes Rotatorios mide precisa y directamente la
separacin en cada conexin.
.
Figura N. 9.13 Precisin de las Medidas de Separacin de los Pozos SAGD al
utilizar Medicin con Imanes Rotatorios.
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
106
Medicin de una Pareja de Pozos SAGD
Figura N. 9.14 Medicin de una Pareja de Pozos SAGD
Medicin en Pozo de Observacin
Figura N. 9.15 Medicin en Pozo de Observacin
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
107
Beneficios del Sistema
Se eliminan los errores acumulativos de los mtodos de registro
convencionales.
Mantiene la separacin dentro de +/- 1 metro.
Agujero ms liso, con mnimo dog leg (tasa de incremento de ngulo).
La posicin relativa y la direccin son evaluadas en cada conexin de tubera.
No hay errores debidos a la interferencia magntica producida por el
revestidor en la parte inferior del pozo.
No hay impacto en las operaciones y tiempo de uso del equipo de perforacin.
Ganancia econmica!!!!
Requerimientos del Sistema
o Sarta de tubera de trabajo de 2-7/8 para bombear al pozo.
o Unidad de Wireline Monocable con mstil.
o Sistema de Bombeo para desplazar la Herramienta.
o Introduccin de la profundidad desde el sistema de recogida de datos en el
sitio de la torre de perforacin.
Caractersticas
Rango de deteccin mayor de 20 metros
No se necesita tiempo de registro adicional.
Medicin cercana a la barrena.
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CAPITULO 9
LTIMA TECNOLOGA EN PERFORACIN DIRECCIONAL
108
Caractersticas del Sistema RMR
Como la fuente magntica rotatoria est situada en el Sustituto lastrabarrena, la
medicin puede ser catalogada como prxima a la barrena (near-bit) ya que el punto
desde donde se realiza la medicin est a menos de 3 metros de sta.
Pueden usarse tanto los servicios tradicionales de bombeo al pozo como los
transportadores wireline para el desplazamiento de la sonda receptora
RMRS.
Cuando el desplazamiento es facilitado por un transportador de cable wireline,
hay los siguientes beneficios operacionales: