diseños de sarta y perforacion direccional j. molero

8/12/2019 Diseños de Sarta y Perforacion Direccional j. Molero

http://slidepdf.com/reader/full/disenos-de-sarta-y-perforacion-direccional-j-molero 1/258

Diseño

de Sartas y

Perforación

Direccional (Teoría – Diseño – Cálculos)

Prep:

Jairo C. Molero

Miembro Asociado de la

I.A.D.C No. 160841



Diseño de Sartas y Perforación Direccional

OBJETIVO GENERAL

Analizar y describir las distintas

características, funciones y componentesinvolucrados en el Diseño de la Sarta de Perforación, así mismo, las diferentes

causas, conceptos, herramientas, tipos, métodos y técnicas utilizadas en el

Diseño de un Pozo Direccional



Diseño

deSartas

de

Perforación Preparado por:

Ing. Jairo C. Molero


http://slidepdf.com/reader/full/disenos-de-sarta-y-perforacion-direccional-j-molero 4/258Diseño de Sartas de Perforación

OBJETIVO

Diseñar los componentes que

conforman una Sarta de Perforación, considerando todos las variablesinvolucradas para tal fin, de manera de

garantizar los factores mecánicos necesarios para la obtención de una mejor eficiencia de la perforación y de la

conclusión de un hoyo útil



CONTENIDO

Funciones y Componentes de una Sarta de Perforac. Cálculos

Características y propiedades mecánicas de un BHA

Factores involucrados en el Diseño de un BHA, así como en sus

conexiones

Optimización de los factores mecánicos. Cálculos del No. de Barras o DC´s. Prueba de Perforabilidad (Drill off Test)

Mecanismo de aplicación en pozos verticales y pozos desviados Tubería de Perforación. Clasificación y Propiedades Mecánicasinvolucradas en el diseño. Resistencia a la Tensión. Cálculos

Cálculo de Máxima Sobre Tensión (Over Pull). Número de

vueltas para realizar un back off (desenrosque)

Longitud máxima alcanzable con una y dos tipos de tuberías.Cálculos

Principios generales de la Tecnología ADIOS

Diseño de Sartas de Perforación



SARTA DE PERFORACIÓN

Sarta de Perforación Son componentes metálicos armados secuencialmenteque conforman el ensamblaje de fondo (BHA) y la tubería

de perforación, a fin de cumplir las siguientes funciones:

Proporcionar peso sobre la mecha o barrena (PSM) Prueba de perforabilidad (Drill off test)

Conducir del fluido en su ciclo de circulación Darle verticalidad o direccionalidad al hoyo Proteger la tubería del pandeo y de la torsión Reducir patas de perro, llaveteros y escalonamiento Asegurar la bajada del revestidor Reducir daño por vibración al equipo de perforación Servir como herramienta complementaria de pesca Construir un hoyo en calibre

Darle profundidad al pozo




Componentes: Barras ó botellas de perforación (drill collars)

Tubería de transición (hevi-wate)

Tubería de perforación (drill pipe)

Herramientas especiales Substitutos Cross-over Estabilizadores Martillos Motores de fondo Turbinas Camisas desviadas (bent housing) MWD / LWD Otras herramientas (cesta, ampliadores, etc)






Barras o Botellas Tubería de Transición Tubería de Perforación





• Tipos de Barras (DC´s) de Perforación

Barra Lisa

Barraen espiral

Barra lisaconacanaladas

Barra en espiralcon acanaladas

Definición:Componente principal delensamblaje de fondo

constituido por tuberíasde gran espesor, queproducen la carga axialRequerida por la mecha oBroca de perforación




Peso de las Barras (Botellas ó DC´s). Fórmulas Barras ó DC´s lisas

Pb (lbs/pie) = 2,67 (OD - ID )

Barras ó DC´s espiraladas

Pb (lbs/pie) = 2,56 (OD - ID )


2 2

22

1 / 1 / 2 2 / 2 / 2 / 3 3 / 3 /

Diámetro interno (pulg)

107116125

6 /6 /

7

Diámetroexterno(pulg)

3 4

3 41 2 1 4

1 2

1 2 13 16 1 4 1 2

105114123

102111120

99108117

96105114

91100110

8998

107

8593

103

808998






Ejercicios:

Calcular el peso de las siguientes barras o drill collarsmás comunes, considere las mismas lisas. Compare con

los valores tabulados anteriormente:

• DC´s´: 8” OD x 2 13/16” ID

• DC´s: 7 ¼” OP x 2 13/16” ID

• DC´s: 6 ½” OD x 2 ½” ID

• DC´s: 6 ¼” OP x 2 ¼” ID

• DC´s: 4 ¾” OD x 2 ¼” ID



Ó




• Tubería pesada

Propósito:• Servir de zona de transición

para minimizar cambiosde rigidez y reducir fallas.

Fácil manejo en el equipode perforación


Ó




• Substitutos

36” 12½”

Caja x espiga

Caja x espiga

Substituto de junta Kelly con protector

36” 36”36”o 48”

Caja x espiga Espiga x espiga

Caja x caja

Substituto de diámetro externo recto.

36”o 48”

Caja x caja

36”

Espiga x caja

36”

Caja x espiga

48” 48”

Espiga x espigaCaja x espiga

Substituto de sección reducida

Definición:Herramientasauxiliares que seutilizan para enlazar

herramientas ytuberías que no soncompatiblescon el tipo deconexión


Ó




Definición:

Herramientas que seutilizan para estabilizar el ensamblaje de fondo,reduciendo el contacto

con las paredes delhoyo para controlar ladesviación.

• EstabilizadoresPatinesReemplazablesRWP

Camisa

integral

Aleta soldada

Camisa reemplazable en elequipo de perforación


Ó




• Estabilizadores






• Martillos (Mecánicos e Hidráulicos):• Herramienta que se coloca en la sarta de perforación,para ser utilizada solamente en caso de un pegamentode tubería.


Martillo Mecánico

Martillo Hidráulico





• Motor de desplazamiento positivo:

• Definición:

Herramienta utilizada en elBHA a fin de incrementar lasRPM en la mecha o broca






• Turbina de fondo

• Definición:Unidad de multi-etapas dealabes, la cual se utilizapara incrementar las RPM

a nivel de la mecha o broca.Utilizado por primera vezen la Unión Soviética.






• Camisas Desviadas (Bent Housing)

• Herramienta de mucha utilización en laactualidad, permite controlar la inclinación de un

pozo y su dirección sin necesidad de realizar unviaje con tubería

• La combinación de una camisa desviada con un

motor de fondo por ejemplo, permite utilizar unprincipio de navegación para realizar lasoperaciones de construir ángulo, mantener ydisminuir, así como orientar la cara de laherramienta a la dirección deseada

• De allí el principio de deslizar y rotar (sliding androtaring), términos utilizados por los operadoresdireccionales






• Camisas Desviadas (Bent Housing)






• MWD / LWD• Control direccional de complejo sistema detelemetría pozo abajo, que permite continuamenteconocer el lugar exacto de la trayectoria del pozo.

Casi siempre utilizado con el LWD el cual mideregistra características de la formación






Propiedades mecánicas del BHA y Factores paraun Diseño Óptimo Todos los ensamblajes de fondo de pozo ejercen fuerzaslaterales sobre la mecha que causan construcción o

aumento del ángulo de inclinación, caída o mantenimiento del mismo. Es por ello que los ensamblajes de fondo se pueden utilizar para el control de la desviación de un pozo

La selección de un ensamblaje de fondo óptimo debe partir por conocer las dimensiones y propiedades mecánicas de todos los componentes de la sarta,especialmente los primeros 300 pies desde la mecha

A continuación, un resumen de las distintas teorías queestudian el Comportamiento Físico de los Ensamblajes de

Fondo , así como algunos de los Factores que intervienenen el Diseño óptimo de un BHA






Lubinsky y Woods:

Diámetrohoyo útil DM+DMB

2

Patrón en el fondo de la mecha

Patrón en el tope de la mecha

X = Diámetro de la mechaX1= Diámetro de hoyo efectivo

• Diámetro del hoyo útil

Ecuación: DHU = DM + DMB2

Según Robert Hoch:

Diam. Min. Barras = 2 Diam. Coup. Rev. – Diam. Mecha







Ejercicios:

Calcular cual sería el Diámetro del Hoyo Útil según

Lubinsky para los siguientes valores dados:

• Dmecha (DM): 12 ¼” Dbarras (DMB): 9” y 8”

• Dmecha (DM): 8 ½” Dbarras (DMB): 6 ½”

Calcular aplicando la formulación de Robert Hoch, cualsería según su consideración el Mínimo Diámetro de lasBarras para las combinaciones Hoyo – Revestidor dadas:

• DE Coupl. Rev.: 14.375” Dmecha (DM): 17 ½”

• DE Coupl. Rev.: 17.656” Dmecha (DM): 8 ½”




• Longitud de las barras (botellas ó drill collars)

Métodos:• Factor de flotación

• Ley de Arquímedes• Fuerza Areal

PS-PSM

PSMPSM<PB

(A)

PS-PSM

PSMPSM>PB

(B)





• Método: Factor de Flotación

• Consideraciones para el Diseño:

Pozos Direccionales:

Pozos Verticales:

B B f

SM

B L xW xF

xP N

15,1=

α Cos x L xW xF

xP N

B B f

SM

B

15,1=

• Configuración Estándar:Barras y tubería de perforación

Barras

P.N15%

Tubería de

perforaciónZona en

tensión

85%Zona en

compresión





( )1,105,1, −= S

B B f

S SM

B F Cos x L xW xF

F xP N

α

• Configuración de barras, tubería detransición y tubería de perforación.Punto neutro en las barras

5-10%

90-95% Barras

P.N

Zona en

tensión

Zona en

compresión

Tubería de

perforación

Tubería de

transición

(Hevi-wate)







HW

TB B

f

S MS

HW W

L xW Cos xF

F xP L

1

⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎣

⎡−=

φ

• Configuración de barras,tubería de transición ytubería de perforación.

Punto neutro en los Hevi-Wate

( )20,115,1: −Fs80-85%

15-20%

Barras

P.N

Zona en

tensión

Zona en

compresión

Tubería deperforación

Tubería de

transición

(Hevi-wate)







• Torque de apriete:• Referencia API para garantizar el sello efectivo almomento de realizar una conexión y evitar lavadoen las mismas

Conexión Torque de apriete mínimo lbs-piesDiámetro interno de las barras (pulg)

API NC 44 5 /

6

6 /

6 /

*20,895

*26,453

27,300

27,300

*20,895

25,510

25,510

25,510

*20,895

23.493

23,493

23.493

*20,895

21,257

21,257

21,257

18,161

18,161

18,161

18,161

Tipo (pulg) 1 / 2 2 / 2 / 2

3 4

3 4

1 4

1 2

1 4 1 2





• Selección de las conexiones• Relación de resistencia a la flexión (BSR):

• Describe la capacidad relativa de las conexiones pararesistir fallas por fatiga debido a la flexión

BSR = Módulo de sección de cajaMódulo de sección del pin

NC50

1 2 3 4 5 6 7 8

1.59

1.631.71

1.77

1.89

2.06

DI 6 6 / 6 / 6 / 6 / 6 / 6 /

1.74

1.781.86

1.93

2.06

2.25

1.89

1.932.03

2.10

2.24

2.45

2.04

2.102.19

2.28

2.43

2.65

2.21

2.262.37

2.46

2.62

2.86

DE (pulg)

1.31

1.341.41

1.46

1.56

1.70

1.45

1.481.55

1.61

1.72

1.88

2 /

2 /2 /

3

3 /

3 /

1 8

13 16

1 4

1 2

1 4 3 8 1 2 5 8 3 4

1 2

1 4





• Aplicación BSR






• Método API para la selección de las conexiones





• Método API

1ª Opción: BSR cercano a 2,25: 1 y 2,75: 1cercano a 2,50:1

2ª Opción: BSR a la izquierda de 2,25: 1

3ª Opción: BSR a la derecha de 2,75: 1





• Método Drilco: Principios

1. Barras pequeñas 6 pulg [ 2,75:1<BSR<2,25:1]

2. Barras pequeñas en hoyos grandes

(altas revoluciones - formaciones blandas)

Ej. 2,85:1< BSR < 2,25:1[ ]12 / ”8”en

6”en 8 / ”12

14

≤





3. Barras cercanas al diámetro del hoyo

• Método Drilco: Principios

4. Condiciones abrasivas o ambientes corrosivos

Ej. 10” en , en8 / ”1 412 / ”14 9 / ”7 8

(bajas revoluciones - formaciones duras)

2,25:1< BSR< 3,20:1

2,50:1< BSR < 3,00:1





• Método Drilco: Consideraciones para el Diseño:Barra x 2 / ”13

169 / ”34

2 / ”13

16

Condiciones extremasde abrasión y corrosión





• Experiencia de campo


BSRSugerido

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

DiámetroExterno

BSRTradicional





• Tubería pesada (Hevi-Wate): Propiedades Mecánicas

Conexión

Tam.Nom.

(pulg)

D.I(pulg)

Resist.a

Tensión

(lbs)

Resist.a

Torsión

(lbs-pie)

PropiedadesMecánicas

(sección tubo)

Tam.Nom.

(pulg)

Tamaño deConexión

(pulg)

Resist.a

Tensión

(pie)

Resist.a

Torsión

(lbs-pie)

D.I

(pulg)

D.I

(pulg)

PropiedadesMecánicas

Torquede

apriete

41 /2 23 /4 548075 40715 41 /2 NC 46(4 IF) 61 /4 27 /8 1024500 38800 21800

5 3 691185 56495 5 NC 50(41 /2 IF) 65 /8 31 /16 1266000 51375 29400





• Tubería pesada: Relación de Rigidez ó Momentode Secciones (SMR)

SMR =

•Relación del momento de inercia

(I/C) diámetro mayor (I/C) diámetro menor

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

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −

DE

DI DE 44

32

π I/C=





• Tubería pesada: Relación de Rigidez ó Momentode Secciones (SMR)


ID 1OD 1

OD 2ID 2




• Ejercicio:• Calcular los valores de la Relación del Momento deSecciones (SMR) de las combinaciones dadas entreBarras y Tubería de Perforación.

• De acuerdo a su resultados recomienda o no el usode Tubería de Transición Hevi- Wate

• Datos• Barras de 8” OD x 2 13/16” ID• TP: 5” OD x 4,276” ID

• Datos• Barras: 6 ½” OD x 2 ½” ID• TP: 5” OD x 4.276” ID





8 / ” x 2 / ”

12 / ” 9 / ” x 3” 83,8 1,5

Diámetro hoyo Barras/Tuberías I/C Relación ObservacionesSMR

Para formaciones

suaves

5” (25,6 lbs/pie)

5” (19,5 lbs/pie)

55,9

10,7

5,7

5,2

1,9

9 / ” x 3” 83,8 1,5Para formacionesduras (incrementar

tubería pesada)

5” (19,5 lbs/pie)

55,9

22,7

5,7

2,5

3,9

8 / ” 6 / ” x 2 / ” 22,7 3,9Cualquier

formación

5” (19,5 lbs/pie) 5,7

1

2

1

4

14

1316

12

8 / ” x 2 / ”14

1316

6 / ” x 2 / ”14

1316

12

14

1316

• Tubería pesada (Hevi-wate)





• Tubería pesada en perforación direccional

• Consideraciones para el Diseño

Su diseño produce menos área de contacto conla pared del hoyo y esto tiene como ventajas:

• Menor torsión.• Menor posibilidad de atascamiento.

• Menor arrastre vertical.

• Mejor control de la dirección.





• Se pueden utilizar para reemplazar partede las barras y reducir la carga en elgancho, en formaciones blandas.

• Se puede aplicar peso sobre la mecha enpozos hasta 4 pulgadas más grande quelas conexiones

• Ej: TP: 5”, 19,5 lbs/pie - Diámetro del TJ:6 5/8”

Dhoyo ≤ 4” + 6 5/8” = 10 5/8”

• Tubería pesada en perforación vertical






Peso máximo de la mecha - (L DC´s 1 x Peso Dc´s 1) - (L DC´s 2 x Peso Dc´s 2)

FF x FS x Cos θ

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

Cálculo de la Longitud de Hevi –Wate ® Tradicionalmente el No. de HW siempre esta referido a prácticas decampo utilizadas en los diferentes diseño de los pozos.

Existe un mecanismo para calcular su valor y poder establecer surequerimiento, de allí que su formulación es la siguiente:

Hoyos Verticales y Desviados:





Donde:

• Peso máximo de la mecha, lbs/pulg (dado por el fabricante)

• F.F: Factor de flotación, adimensional

• F.S: Factor de seguridad, 85 % ó 90 %

• θ: Ángulo de inclinación del pozo

• LDC´1: Longitud de los Drill Collars 1 (inferior), pies

• PesoDC´1: Peso de los Drill Collars 1 (inferior), lbs/pies

• LDC´2: Longitud de los Drill Collars 2 (superior), pies

• PesoDC´2: Peso de los Drill Collars 2, (superior), lbs/pies

• Peso de los Hevi-wate, lbs/pies





Ejercicio:

Calcular la Longitud de Hevi-Wate necesarios paraperforar un pozo vertical con las siguientes características:

• Diámetro de la mecha: 12 ¼”• Peso máximo en la mecha: 4500 lbs por pulgs de mecha• Densidad del fluido: 12 lbs / gal

• F.S: 85 %• Longitud DC´1: 120 pies• DC´1: 8” OD x 2 13/16” ID• Longitud DC´2: 330 pies• DC´2: 7 ¼” OP x 2 13/16” ID

• Peso Hevi-Wate: 50 lbs / pie

Calcular la Longitud de los Hevi-Wate si el ángulo deInclinación del pozo es de 25 grados





• Tubería pesada: Longitud requerida de acuerdo altipo de pozo


Pozos verticales: 18 a 21 tubos

Pozos direccionales: 30 ó más tubos

• El uso de la Tubería pesada estará asociada con elcálculo previo de la Relación de Rigidez o también

conocida como Momento de las Secciones (SMR)

• Se ha demostrado que el valor de SMR debe sermenor de 5,5, caso contrario se necesitará una

tubería de transición (Hevi-Wate) (3,5 form. severas)





• Estabilizadores: Funciones en la perforaciónvertical

Funciones:

• Limitan el movimiento lateral oscilatorio

Minimizan esfuerzos generadospor pandeo.

Aumentan ciclos de oscilaciónde fatiga mecánica del material.





• Estabilizadores: Funciones en la perforacióndireccional

Funciones:

• Limitan la longitud de contacto de las barrascon la pared del hoyo.

TorqueReducen Arrastre

Pegas diferenciales





• Tipos de ensamblajes: empacados


Máxima deflexión permisible en laperforación de un objetivo

Simulación de la trayectoria de unensamblaje de fondo de pozo con dos

y tres puntos de apoyo





Consideraciones de Diseño – Otras herramientas:

• Amortiguadores:• Herramienta que se utiliza para incrementar la vida

útil de la broca, disminuir posible daño a las barras ya la tubería de perforación, así como a los equipos ensuperficie, produciendo una mejor eficiencia en lapenetración

• Martillos:• Herramienta que tiene como propósito utilizarlo encaso de atascamiento de la sarta en el hoyo.

• Puede ser de acondicionamiento mecánico,hidráulico e hidro-mecánico

• Puede golpear en forma ascendente o descendente





Optimización de los Factores Mecánicos Conocidas las diferentes formaciones a penetrar, es necesario considerar los factores mecánicos que permitan optimizar la velocidad de penetración (ROP).

Dichos factores mecánicos son: Peso sobre la mecha o barrena (P.S.M) Revoluciones por minuto (R.P.M)

Las variables involucradas para seleccionar los factores mecánicos son:

Esfuerzo de la matriz de la roca

Tamaño y tipo de mecha Tipo de pozo Tipo de herramientas de fondo





P . S . M R

. P . M

Factores Mecánicos

?





Ejercicios de Diseño:

No. 1: Datos:

Dhoyo = 12 ¼” Dlodo = 12 ppg Barras de 8” OD x 2 13/16” ID Longitud de cada DC´s o barra = 30 pies PSM requerido = 35.000 lbs

Calcule el No. de DC´s si el pozo fuese vertical ?

Supongamos que existe un ángulo de desvió de 20º Calcule el No. de DC´s o barras ?





P b d P f bilid d



Prueba de Perforabilidad

La Prueba de Perforabilidad es un mecanismo que nos permite las búsqueda de nuevos valores de Peso sobre la mecha (PSM) yRevoluciones por minuto (RPM) durante la perforación de un pozo

con el fin de obtener un incremento en la Tasa o Rata dePenetración (ROP) o sea de mejorar la eficiencia de penetración enun pozo

Para su aplicabilidad se deben tener ciertas condiciones quefavorezcan la prueba y no retarde su aplicación, entre otras:

Valores de ROP no muy bajos

Intervalo a perforar homogéneo

No existencia de un alto diferencial entre elgradiente del fluido y el gradiente de la formación





Existen dos métodos para realizar la Prueba en cuestión, acontinuación se explicará uno de ellos:

Procedimiento:

Seleccione un valor de PSM de 5.000 lbs como referencia para latoma del tiempo Mantenga fijo un valor de RPM 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 Seleccione un valor fijo de PSM, el cual deberá ser el de menortiempo anterior Varié los valores de RPM y seleccione el de menor tiempo.

Repetir Evalué la ROP con estos dos valores durante un intervalo Compare la nueva ROP con los valores de la ROP anterior a la

prueba Seleccione en definitiva cuales serán ahora los factores mecánicos





Prueba de PerforabilidadConstruya la siguiente tabla para la prueba:

RPM = 100 (valor fijo)

Como se puede ver en la Tabla anterior, el menor tiempo en la cualse perdieron las 5.000 lbs de referencia, se obtuvo con un PSM quevariaba entre 30 y 35 mil lbs

PSM Pr.1 Pr. 2 Pr. 3 Pr. 4

20 - 25

mil lbs

12

seg

14

seg

15

seg

14

seg25 - 30

mil lbs

12

seg

11

seg

12

seg

13

seg

30 - 35

mil lbs

11

seg

10

seg

10

seg

9

Seg





Ahora se variará las RPM y se dejará fijo el PSM obtenido

PSM = 30 - 35 mil lbs (valor fijo)

El valor de RPM = 110 es ahora el menor tiempo en perder las5.000 lbs de referencia. De allí que se tienen dos valores, con el finde evaluar su ROP durante un intervalo, estos son RPM = 110 y unPSM = 30 a 35 mil lbs. Comparar

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





Mecanismo de Aplicación 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

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

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





Mecanismo de Aplicación Pozos Verticales 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 presentesen los hoyos desviados

Pozos Direccionales

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 perforaráDiseño de Sartas de Perforación




Mecanismo de Aplicación Pozos Direccionales Para este tipo de pozos tal como lo mencionamosestará asociada a la sección del hoyo, para ello se

determinaría la posición de una herramienta clave para los pozos desviados como lo son losestabilizadores, esto a saber:

Sección de construcción o aumento de ánguloo Sarta de construcción

Sección tangencial o de mantenimiento de ángulo

o Sarta empacada o rígida

Sección de descenso o de disminución de ánguloo Sarta de descenso o pendular





Mecanismo de Aplicación Sarta de construcción (Fulcrum): Posición estándar de los estabilizadores:

o Near Bit – Estabilizador a 60 pies de la mecha

(0´- 60´)

Sarta empacada o rigída 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 Posición estándar de los estabilizadores:

o Estabilizador a 60 pies de la mecha (60´)Diseño de Sartas de Perforación


1.S ICK

2.PENDU UM

3.BUI D

4.PACKED II

5.PACKED III

6.PACKED IV

7.PACKED V




SLICK PENDULUM BUILD PACKED II PACKED III PACKED IV PACKED V

DRILLCOLLAR

DRILL

COLLAR

DRILLCOLLAR

DRILLCOLLAR

DRILL

COLLAR

DRILL

COLLAR DRILLCOLLAR

DRILLCOLLAR

DRILLCOLLAR

DRILLCOLLAR

DRILLCOLLAR

DRILLCOLLAR

DRILLCOLLAR

DRILLCOLLAR

DRILLCOLLAR

DRILLCOLLAR

DRILLCOLLAR

STAB

STAB

STABSTAB

STAB

STAB

STAB

STABSTAB

STAB

STAB

STAB

STAB

STAB

STAB

SHOCKSUB

SHOCKSUB

SHOCKSUB

SHOCKSUB

SHOCKSUB

SHOCKSUB

FULLGAUGESTAB

FULL

GAUGESTAB

FULL

GAUGESTAB

FULLGAUGESTAB

PONY

PONY

PONY

DRILLCOLLAR


Sarta de Perforación desviada




Herramientas Mecha Camisa Desviada

Estabilizadores Motor de fondo Barras




Mecanismo de Aplicación Pozos Direccionales 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 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.

Se ejecuta para construir o descender el ángulo

de inclinación en el pozoDiseño de Sartas de Perforación




Mecanismo de Aplicación Modalidad de Rotación 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 deinclinación en el pozo

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 deinicio hasta obtener el ángulo referido por cada cierta

cantidad de pies planificados (ej: 2 grados / 100 pies)



Tubería de Perforación



f Componente de la Sarta de Perforación, que va desde el

BHA hasta la superficie

La misma, está formada por un cuerpo tubular y juntas anexas (caja y pin) de diámetros diferentes

Funciones

Trasmitir la potencia generada por los equipos de rotación a la broca o mecha

Servir como canal de flujo para transportar los fluidos

a alta presión, desde los equipos de bombeo del taladro ala broca o mecha

Su función principal es DARLE PROFUNDIDAD AL

POZO , considerando su trabajo en TensiónDiseño de Sartas de Perforación




Clasificación y Propiedades Mecánicas La tubería de perforación se clasifica de acuerdo a su:

Longitud

Grado de acero

Condición de uso

Esta clasificación involucra una serie de aspectos que son considerados en un diseño óptimo de la sarta de

perforación en su conjunto

A continuación una descripción general de las mismas:





Clasificación y Propiedades Mecánicas



Grado de acero: Existen cinco grupos comúnmente utilizado a nivel

de los Taladros en la Industria Petrolera Mundial

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.maxD 55.000 psi 85.000 psi

E 75.000 psi 105.000 psiX 95.000 psi 125.000 psiG 105.000 psi 135.000 psiS-135 135.000 psi 165.000 psi





f y p Condición de uso:

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

Tipos de Clase:o Nuevao Premium Classo Class 2

o Class 3

Evidentemente, esta clasificación redunda tambiénen el Torque aplicado a cada tipo de tubería






f y p Condición de uso: Basado en el API R P 7G

A diferencia de la tubería de revestimiento y la tubería de producción, que normalmente se usan

nuevas, la tubería de perforación normalmente seutiliza ya usada, por lo tanto tiene varias clases:

New: Sin desgaste. No ha sido usada antes

Premium: Desgaste uniforme y el espesor de pared remanente es por lo menos un 80% del tubular nuevo.

Class 2: Tubería con un espesor de pared remanente de

al menos 65% con todo el desgaste sobre un lado con loque el área seccional se considera todavía premium

Class 3: Tubería con espesor de pared de al menos 55%

con el desgaste localizado sobre un ladoDiseño de Sartas de Perforación




Consideraciones para el Diseño: 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 tubularque posea la menor Resistencia al Esfuerzo de

Ruptura ó Cedencia y en la parte más alta o superiorla de mayor Resistencia

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

Adicionalmente, la tubería de la sección inferior debe soportar la presión de colapso que produce la hidrostática ejercida por el fluido de perforación






Consideraciones para el Diseño: Fundamentalmente uno de los criterios para un

diseño óptimo de la Tubería de Perforación es lo

referente a su Resistencia a la Tensión 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

Así mismo, para contingencias en el pozo, tales

como atascamiento de la Sarta es necesario conocerel valor de Máxima Sobre Tensión (Over Pull) que se dispone, a fin de evitar mayores complicaciones en el pozo, a continuación las formulaciones



Á i l (A ) d l T b í



Área seccional (Asecc.) de la Tubería:Asecc = π / 4 x (DE tp –di tp ) = pulgs

donde:π / 4 = 3,1416 / 4 = 0,7854DE tp = Diámetro externo de la tubería de perforación, pulgsdi tp = Diámetro interno de la tubería de perforación, pulgs

2 2 2

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, psiAsecc = Ärea seccional del tubo, pulgsF.S = Factor de Seguridad (90 % ó 85%)



Máxima Sobre Tensión (MST) o Máximo Over Pull



MST = Rt – Ps flu = lbs

donde:Rt = Resistencia a la Tensión, lbsPs. flu = Peso de la sarta en el fluido, lbs

No. de vueltas Back off (No.vuelt.) No. vuelt. = Torq. / Factor K = vueltas

1000´

donde:Torq.: Torque aplicado a la tubería, lbs-pieFactor K : Factor de Torque para los distintos tipos de tuberíaFactor K tp nueva = 51,405 (DEtp – ditp )4 4



Profundidad máxima alcanzable con la tubería de

f ió (P f )



perforación. (Prof. max.)

Con un solo tipo de tubería: Prof. max = Lmax 1 + Long.b

Lmax1 = (Rt – MST) - Long.b x Pba = piesPtp x F.F Ptp

Con dos tipos de tubería diferentes:

Prof. max = Lmax 1 + Lmax2 + Long.bLmax2 = (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 joints), lbs / pieRtn = Resistencia a la tensión de la nueva tubería, lbs



Altura máxima del Tool Joint (hmax)



Altura máxima del Tool Joint (hmax)

Para Llaves colocadas a 180º

hmax = 0,038 x Esf.rup. min x Lb x (I/C) = pies0,9 x Torque

Para Llaves colocadas a 90º

hmax = 0,053 x Esf. rup.min x Lb x (I/C) = pies0,9 x Torque

donde:

Esf. rup. min = Esfuerzo de ruptura o cedencia mínima, psiI/C = Momento de la sección de la tubería, pulgs ,I = π / 4 (OD - ID ) y C = OD / 2Lb = Longitud del brazo, pies y Torque = Torque aplicado. lbs-pie

3

44





Clasificación y Propiedades Mecánicas Consideraciones para el Diseño:



Consideraciones para el Diseño:

Tipo de conexiones:

Sistema API Sistema NC2 3/8” IF NC 262 7/8” IF NC 313 ½” IF NC 384” FH NC 404” IF NC 464 ½” IF NC 50

La nomenclatura utilizada en la actualidad es NC(Conexión Numerada)







Ejercicio General Datos:



Ejercicio General Datos: Dlodo = 13 ppg Dhoyo = 8 ½” Barras o DC´s: 6 ½” OD x 2 ½” ID Longitud de cada barras ó DC´s = 30 pies PSM requerido = 25.000 lbs Tubería de perforac. 5” 19,5 lbs/pie, Grado “E” y “S-135” Profundidad del pozo: 15.000 pies

Calcule el No. de barras ó DC´s requeridas Calcule el tramo máximo de longitud de tubería “E” que

se podrá utilizar (Asuma MST: 100.000 lbs)

Calcule la profundidad máxima si se utilizan los dos tipos de tuberías disponibles, utilice el valor de Sobretensión(MST) menor calculado o dado en dato Verifique si para este pozo se requiere el uso de HW



•Tecnología ADIOS




Tecnología ADIOS

A: Atributos

D: Diseño

I : Inspección

O: Operación

S: solicitudes






Tecnología ADIOS

• A: Atributos:

• Propiedades Mecánicas de los elementos:• Dimensiones• Resistencia• Espesor

• Capacidad de carga y resistencia a la fatiga

• D: Diseño

• Tipo de pozo: Vertical, Direccional, Horizontal • Selección de componentes a utilizar• Configuración del ensamblaje de fondo






• I : Inspección:

• Aplicación de ensayos no destructivos (ndt) parala detección de defectos en los elementos:

• Inspección visual • Ultrasonido• Líquidos penetrantes• Partículas magnéticas

• O: Operación

• Mayor probabilidad de falla en las operaciones por maltrato y sobrecarga en la sarta de perforación






g

• S : Solicitudes:

• Medio ambiente químico y mecánico en la cual opera una sarta de perforación

• El tipo de fluido

• Cantidades de gas disuelto• Salinidad • Presencia o ausencia de inhibidores de corrosión• Vibración existente

• Dureza de la formación y desviaciones(geometría) del pozo


•Tecnología ADIOS. Análisis a considerar




g

• A: Atributos:

• Propiedades de los materiales de los diferenteselementos de la sarta conformada• Geometría de las piezas y su selección adecuada

• D: Diseño

• Confirmar diseño del BHA• Confirmar resistencia de la tubería a los esfuerzos• Confirmar ubicación del punto neutro






• I : Inspección:

• Características que se deben inspeccionar• Definir criterios de rechazo?• Tiempo para realizar la inspección?

• O: Operación

• Manejo de la sarta en forma general • Mantenimiento entre las uniiones (grasa)• Torque aplicado a los componentes de la sarta• Manejo de las cuñas en contra de las sarta






g

• S : Solicitudes:

• Dificultad del pozo• Geometría del hoyo (desviaciones masivas)• Formaciones duras o severas

• Presencia H2S y CO2• Adecuado Ph en el fluido de perforación

Miembro Asociado de laI.A.D.C No. 160841

No 160841



Perforación Direccional

(Teoría, Diseño y Cálculos)

Preparado por: Ing. Jairo C. Molero

OBJETIVO

Analizar y describir las diferentes




Analizar y describir las diferentesCausas, 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

Causas de la Perforación Direccional

Conceptos básicos involucrados en la Perforación

CONTENIDO




Conceptos básicos involucrados en la Perforación Direccional

Herramientas necesarias para la Perforación Direccional

Tipos de Pozos Direccionales

Métodos de Estudios Direccionales

Corrección magnética

Diagrama de vectores

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




q p j y , 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 arenasen forma multilateral




Causas de la

Perforación

Direccional

CAUSAS

Localizaciones Inaccesibles

Son aquellas áreas a perforar donde se encuentra algún tipo de instalación (edificaciones, parques,




g p ( f , p q , poblados) o donde el terreno por sus condiciones naturales (lagunas, ríos, montañas) hacen difícil su acceso

Áreas pobladas

CAUSAS

Domo de sal

Yacimiento a desarrollar los cuales se encuentran bajola fachada de un levantamiento de sal y por razones




operacionales no se desea atravesar dicho domo

Domo natural salino yarena 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 laarena 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 solaarena o varias arenas

CAUSAS

Pozos de alivio

Aquel que se perfora para controlar un pozo enerupción. Mediante este tipo de pozo de alivio sel i i di h




contrarresta las presiones que ocasionaron dicho reventón

Descontroldel pozo

Pozo controladordesviado 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

i l f ó i h t l di ti t




operacionales o fenómenos inherentes a las distintas formaciones atravesadas, ej: pescado en el hoyo o zonas de

alto buzamiento

Atascamiento durantela

perforación

CAUSAS




Hoyo desviado de su

trayectoriaoriginal con tendenciaposterior 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

l d b id t d f d d d




cuales deben ser corregidas con sarta de fondo adecuadas

Buzamientos múltiplesen las distintas arenas

CAUSAS




Tendencia naturala desviarse

Diseño de sartacorrectora

Pozos Geotérmicos Aplicable en países industrializados, donde la conservación de la energía es uno de los temas de másimportancia Es usado como fuente energética para el

CAUSAS




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 cont




un costo menor

Atravesar varias arenassimultáneamente

CAUSAS

Pozos horizontales

El yacimiento es atravesado en forma horizontal, pero siempre entrando paralelo al estrato o sea navegando at é d l f ió




través de la formación

Navegar dentrode la arena

CAUSAS

Desarrollo múltiple de un yacimiento

Utilizado para drenar el yacimiento lo más rápido posible, a fin de mantener los límites del contacto gas /t ól t ól /




petróleo o petróleo / agua

Drenaje del yacimientoen forma anormal

CAUSAS

Económicas

Cuando la perforación se hace de un territorio continental hacia costa afuera, o quizás para laextracción de minerales




extracción de minerales

Condiciones del terrenono accesibles a los

equipos de perforación

CAUSAS

Pozos multilaterales Cuando de acuerdo a la configuración delas arenas se hace necesario la perforación




p flateral de uno o mas brazos, a fin de

optimizar la recuperación del pozo a un costo menor

Conceptos




Conceptos

Básicosinvolucrados

en la Perforación Direccional

CONCEPTOS

Punto de arranque (K.O.P) Profundidad del hoyoen la cual se coloca la




herramienta de deflexión

inicial y se comienza el desvío del pozo

Profundidad verticalinicial para el desvío

Ángulo calculado

según el Tipo de Pozo

Ángulo de Inclinación Ángulo fuera de la

vertical, conocido como deflexión o desviación

CONCEPTOS

Profund. vertical verdadera

(T.V.D) Profundidad o distancia Proyección vertical de

la medición de t be ía




vertical de cualquier punto

del hoyo al piso del taladro

la medición de tubería

Medición de la sarta

de perforación

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

CONCEPTOS

Desvío o desplazamiento

horizontal Distancia horizontal de cualquier parte del hoyo al eje Sección lateral

del pozo




vertical a través del cabezal, se

le conoce también con el nombre de deflexión horizontal

del pozo

B.U.R = Grados de aumento

Longitud específica

Tasa de aumento de ángulo(B.U.R)

Número de grados de

aumento del ángulo deinclinación sobre una longitudespecífica

CONCEPTOS

Sección aumentada Parte del hoyo, después del arranque inicial Sección medida hasta




q donde el ángulo de desvío

o inclinación aumenta

Sección tangencial Parte del hoyo después del incremento del ángulo

de inclinación, donde este yla dirección del pozo debe mantenerse constantes

Sección donde no debeexistir variación de la

inclinación y la dirección

la construcción delángulo de inclinación



CONCEPTOS

Longitud de rumbo o

incremento parcial de la profundidad Distancia a lo largo del




s a c a a o a go de hoyo entre las profundidades

de dos registros o estaciones(surveys)

Incremento parcial de PVP Diferencia de longitudentre las profundidades

verticales verdaderas de dos registros o surveys, también conocida como ProfundidadVertical Parcial (PVP)

CONCEPTOS

Incremento de desvío o de

desplazamiento horizontal Diferencia de longitudlateral entre dos desvíos o




lateral entre dos desvíos o

desplazamiento horizontal de dos registros

Incremento de la sección de desvío Sumatoria de todos losincrementos de desvíos o desplazamientos horizontalesen las diferentes secciones del hoyo en un plano vertical

CONCEPTOS

Objetivo

Punto fijo del subsueloen una formación quedebe ser penetrado con un

Formaciónproductora a ser

atravesada




debe ser penetrado con un

hoyo o pozo desviado overtical

Radio máximosugerido por el

Dpto de Yac.

Tolerancia del objetivo Máxima distancia en la

cual el objetivo o target puede ser errado

CONCEPTOS

Dirección u Orientación

Ángulo fuera del Norte oSur (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/OS/E – S/O

N

S

O E

AZIMUTHAZIMUTH

Su medición es ensentido horario

Azimuth Ángulo fuera del Norte del hoyo únicamente a través del este (sentido horario) el

cual se mide con un compás magnético, con base a laescala completa del circulo

de 360º

CONCEPTOS Giro

Movimiento necesario desde

la superficie del ensamblaje de fondo (B.H.A) para realizar uncambio de dirección o rumbo




N

S

O E

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 deinstrumentos, del ángulo de

inclinación y de la dirección o rumbo en cierto punto(estación) del hoyo desviado

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 Superficiey las Coordenadas de Objetivo o Fondo




N

S

O E

y las Coordenadas de Objetivo o Fondo

CONCEPTOS

Rumbo de la formación

Rumbo de un estrato de formación, es laintersección entre el




N

S

O E

intersección entre el

estrato y un plano horizontal medido desdeel plano Norte – Sur

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

CONCEPTOS

Coseno

Longitud del cateto adyacente al ángulo dividido entre la longitud




N

S

O E

g

de la hipotenusa

Seno Longitud del cateto opuesto al ángulo divididoentre la longitud de la hipotenusa

CONCEPTOS

Pata de perro (Dog leg) Cualquier cambio de ángulo severo o bruscoentre el rumbo verdadero




N

S

O E

o la inclinación de dos secciones o registros del hoyo

Severidad de la Pata de perro (Dog leg severity)

Tasa de cambio de ángulo de la Pata de Perroexpresada en grados sobreuna longitud específica

HerramientasDP( ”)

HW(5”)

JARS(6-1/2”)



Herramientasutilizadas

en la Perforación

Direccional

(5”)

HW(5”)

DC(8”)

MECHA

12-1/4” MECHA12-1/4”

MWD+

LWD

K-MONEL(6-3/4”)

HW(5”)

DP(5”)

PDM / BH2 1/2°


HERRAMIENTAS

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

Herramientas Deflectoras:




f

Aquellas que se encargan de dirigir el hoyo en el sentido planificado y predeterminado

Herramientas de Medición:

Aquellas necesarias para predeterminar la dirección einclinación del pozo , así como la posición de la cara dela 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

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 erosionauna cavidad en la formación, lo que permite dirigirse enesa 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

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

DE DEFLEXIÓN




Oriente el chorro a laDirección calculada,

sin rotación

Inicie la circulacióny espere a que socave

la formación expuestaPerfore la longitud deun tubo, tome registro

de inclinación

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

DE DEFLEXIÓN




y

Consta de una larga cuña invertida de acero, cóncava enun 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

DE DEFLEXIÓN




Proceso general para el inicio y la continuidad dela perforación desviada

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 acausa de una obstrucción o colapso de un revestidor

DE DEFLEXIÓN




causa de una obstrucción o colapso de un revestidor

Un mecanismo energizador es fijado a un conjunto que consta de:

Una fresa inicial Un sub de orientación Componentes de la sarta de perforación

Esta herramienta es conocida con el nombre deWhipstock

DE DEFLEXIÓN




Asentamiento de la herramienta, ruptura delrevestidor y desviación del pozo

Junta articulada Herramienta utilizada en el pasado reciente parainiciar la desviación del pozo, sin necesidad del uso deuna cuchara.

DE DEFLEXIÓN




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 poruna camisa desviada (bent housing)

Turbina de fondo

Recia unidad axial de multi-etapa, la cual permite crear transmisión de potencia o torque a la mecha o broca,

DE DEFLEXIÓN




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 chocainternamente, haciendo que se cree una alta velocidad

de rotación, mayor inclusive que la del motor de desplazamiento positivo

Utilizado en formaciones de tendencia semi duras a duras, la cual requiere en algunos casos mechas o broca con un mecanismo decorte por abrasión o fricción, para lo cual se

DE DEFLEXIÓN




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 teneruna 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



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.

DE DEFLEXIÓN




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)

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

DE DEFLEXIÓN




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




RPM vs TORQUE

RELACIÓN DE LOBES DE LOS MOTORES DE FONDO

DE DEFLEXIÓN



RPM

TORQUE

RELACIÓN DE LOBES

MOTOR DE FONDOPERF. DIRECCIONAL


DE DEFLEXIÓN




Totco o péndulo invertido

Uno de los instrumentos de medición máselementales y sencillo existentes, con el cual se logra obtener única y exclusivamente la inclinación o desviación del hoyo. De uso común en pozos

DE MEDICIÓN




verticales

El mismo consta de tres partes principales:

Péndulo: En posición invertida que descansa sobreun fulcro de zafiro, a fin de permanecer en

posición vertical. En su punta superior está conformado por una aguja con punta de acero

Disco: Marcado con círculos concéntricos, los cuales representan los grados de inclinación o desviación del hoyo

DE MEDICIÓN




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 paraque el péndulo este en posición de descanso al tomar la lectura

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

DE MEDICIÓN




inclinación con relación a la vertical Al principio constaba de tres unidades básicas:

Un cronómetro o sensor de movimiento Una cámara Un indicador de ángulo,

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

Dado que es una lectura magnética, requiereinstalarse dentro de una barra que proteja cualquier interferencia magnética, esta barra es conocida como K- Monel o simplemente Monel

DE MEDICIÓN




p

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

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 delos single shot y poder hacer las correcciones de la

trayectoria a tiempo

DE MEDICIÓN




y p

El tiempo debe ser programado, a fin que durante unviaje 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

M.W.D (Measurement While Drilling)

Control direccional de complejo sistema de telemetría pozo abajo, que permite continuamente

DE MEDICIÓN




conocer el lugar exacto de la trayectoria del pozo en cuanto a su inclinación y dirección

Algunas de su ventajas principales son:

Mejora el control y determinación de la posición de la mecha o broca

Reduce el tiempo de registros o surveys

Reduce el riesgo de atascamiento por presión diferencial

Reduce anticipadamente por efecto de corrección

de la trayectoria del pozos posible patas de perro severas

Reduce considerablemente el número de

DE MEDICIÓN




correcciones con motores de fondo en los pozos

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



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

DE MEDICIÓN




metales cercanos a ella

La variabilidad de su uso la hace ser una de las másventajosas de las herramientas de medición y sus aplicaciones pudiesen ser:

Tomas sencillas y múltiples dentro de las sarta de

perforación o de revestimiento Operaciones con wireline Tomas o registros en pozos horizontales Orientación de núcleos continuos

Estabilizadores Herramienta que tiene como función principal evitarel acercamiento de la sarta de perforación a las paredes del hoyo. Así mismo evitar perforar un hoyo en formaescalonada

AUXILIARES




Existen varios tipos de estabilizadores de acuerdo aluso que se requiera:

Estabilizadores de cuchillas de rotación. Tipo Espiral o Recto (Corto o largo)

Estabilizadores no rotativo o de camisa

Estabilizadores tipo rimador

AUXILIARES




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

En perforación direccional, los estabilizadores distribuidos en la sarta de perforación en posicionesespecíficas con respecto a la mecha o broca, permite el control de la desviación para aumentar, mantener y disminuir el ángulo de inclinación del pozo

AUXILIARES




Sarta más comunes en pozos direccionales:

Sarta de Incremento de ángulo: 0`- 60`

Sarta de Mantenimiento de ángulo: 0`- 30` - 60`

Sarta de Disminución de ángulo: 60`

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

Herramientas Mecha Camisa Desviada Estabilizadores Motor de fondo

Sarta de Perforación desviada AUXILIARES



Motor de fondo Barras


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

AUXILIARES




Adicionalmente, los portamechas ayudan a obtener y mantener la inclinación y dirección deseada de un hoyo

Normalmente usados en forma de espiral, lo cualevita menos contacto con las paredes del hoyo y mejor movimiento de los fluidos en el espacio anular

Su diseño debe ser para trabajar siempre en compresión

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 magnéticosd i fl i l l d di ió

AUXILIARES




Su función principal es eliminar los efectos magnéticosque 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

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

AUXILIARES




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 contacto con la pared del pozo, lo cual permite al operador direccional fijar mejor la

dirección y controlar mejor el ángulo deinclinación. Se recomienda un número de 30 o más tubos en pozos desviados

Martillos Herramienta que se coloca en la sarta de

perforación, para ser utilizada solamente en caso de un pegamento de tubería. Existen actualmenteen el mercado gran variedad de diseños para serutilizados inclusive en la perforación direccional

E l í i á l

AUXILIARES

Martillo Mecánico




Entre las características que poseen están las siguientes:

Puede ser mecánicos, hidráulicos e hidromecánicos

Pueden permanecer en el hoyo un largo período de tiempo

Disponibles en diferentes diámetros

Su calibración puede ser modificada

Martillo Hidráulico

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

bi ió d i d i d

AUXILIARES




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

AUXILIARES




AUXILIARES




Tiposd

PLANO DE INCLINACIÓN

0

2000

4000(P

i e s

)Desplaz. Horiz.: 417’

Dirección: S48°OAngulo: 13°

DesplazDesplaz. Horiz.:. Horiz.: 417417’’

DirecciDireccióón:n: S48S48°°OOAngulo:Angulo: 1313°°



de

Pozos Direccionales

6000

8000

10000

12000

-200 0 200 400 600

Sección Vertical (Pies)

P r o f u n

d i d a d V e r t i c a l ( gg


TIPOS DE POZOS

Cálculo de Dirección y Desplazamiento Horizontal

Con los valores de Coordenadas de Superficie yCoordenadas de Fondo u Objetivo , podemos calcular dos de los puntos de mayor interés en un pozodireccional.




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

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




Coordenadas de Fondo u Objetivo – POZO SLB – 54X SUR (S): 134.050,74 mts OESTE (O): 11.990,63 mts

Coordenadas de Superficie – POZO TRITON II SUR (S): 134.319,04 mts OESTE (O): 11.620,43 mts

Coordenadas de Superficie – POZO PLATAFORMA B SUR (S): 134.444,66 mts OESTE (O): 12.060,09 mts .

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: Tipo Tangencial o “J” Invertido (Slant)




g Tipo Tangencial o J Invertido (Slant)

Tipo “S”

Tipos “S” Especial o Modificado

Tipo Inclinado (uso de taladro especial)

Tipo Horizontal o Multilateral

TIPOS DE POZOS

Tipo Tangencial Consta de:

Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) Una sección aumentada o de construcción de ángulo 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)

Tipo “S” Consta de:

Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) Una sección de construcción de ángulo o sección aumentada

Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial Una sección de descenso o disminución de ángulo a 0ª grado

TIPOS DE POZOS




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

Tipo “S” Especial Consta de:

Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) Una sección aumentada o de construcción de ángulo Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial Una sección de descenso o disminución de ángulo diferente de 0ª grado

TIPOS DE POZOS




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

TIPOS DE POZOS

Tipo Inclinado

Este tipo de pozo es perforado con un TaladroTipo Slant o Inclinado, para lo cual el mismo puede perforar pozos de hasta 45º de

Inclinación, consta de: Una sección de mantenimiento de ángulo o




,Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial hasta el objetivo.

No es necesario perforar el K.O.P

El mismo debe estar orientado al objetivo,

durante la perforación se hacen las correcciones pertinentes

Tipo Horizontal y Multilateral Pozos que pueden tener ángulo inclusive mayores de 90º,

pero necesariamente deben perforarse el pozo paralelo alestrato, 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

TIPOS DE POZOS




f g f Consta de:

Una sección vertical hasta el Punto de Arranque

(K.O.P) Una sección aumentada o de construcción de

ángulo Una sección de mantenimiento de ángulo a través

de la (s) arena (s), Algunos pozos pudiesen tener una sección

tangencial, antes de finalizar el ángulo máximo del pozo

TIPOS DE POZOS




Para los pozos horizontales es necesarionavegar 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 mayorvalor agregado en estas prácticas operacionales está




g g p pen el Oriente del país



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

TIPOS DE POZOS




podemos encontrar a través de principios trigonométricos elvalor 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

TIPOS DE POZOS

Métodos de Construcción – Tipo Tangencial




2do Caso: Radio curvatura < Desplaz. Horizontal



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

TIPOS DE POZOS




p y 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 – V1V4 = 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 lasCoordenadas dadas

TIPOS DE POZOS

Métodos de Construcción – Tipo “ S ”

Una vez finalizada la




1er Caso: Radios curvaturas > Desplaz. Horizontal

Una vez finalizada lasección tangencial,tumbe el Ángulo deInclinación a cero

grado

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 = V 4 – V 1

V 4 = Profundidad Vertical a Oº V 1 = Profundidad del KOP1

Rd = DH - Rrr Rrr = Diferencia de Radios de Curvatura (Rc1 - Rc 2 )

Rr = Sumatoria de Radios de Curvatura (Rc1 + Rc 2 ) DH = Desplazamiento Horizontal

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 puntomedio de la sección tangencial (II´)




medio de la sección tangencial (II )

De allí que:

1er caso : Rc1 < II´

2do caso : Rc1 > II´

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 + Rc 2 )) x AE

AE = Profundidad vertical desde el KOP1 al objetivo AE = (TVD del tope del yac. – KOP1 ) + RC 2 x sen Jº J1 = Angulo de buzamiento de la formación de interés II`= ( Rc1 / (Rc1 + Rc 2 )) x EO`

Rc 2 = Radio de Curvatura de la sección de descenso EO` = Desplazamiento horizontal al tope del yac.

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:




donde: Rc1 = Radio de Curvatura de la sección de construcción

AI = ( Rc1 / (Rc1 + Rc 2 )) x AE AE = Profundidad vertical desde el KOP1 al objetivo AE = (TVD del tope del yacimiento – KOP1 ) + RC 2 x sen Jº J = Ángulo de buzamiento de la formación de interés

II`= ( Rc1 / (Rc1 + Rc 2 )) x EO` Rc 2 = Radio de Curvatura de la sección de descenso EO` = Desplazamiento horizontal al tope del yacimiento



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 dela 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 conocerla configuración de las arenas productoras a explotar, para lo

cual el número de ellas definirá la forma final del pozo



TIPOS DE POZOS

Ejercicio Tipo “ S ”

Diseñar la gráfica de Inclinación y Dirección del siguiente pozo:

Coordenadas de Superficie: N: 10.000 pies E: 30.000 pies Coordenadas de Objetivo: N: 7.432 pies E: 29.312 pies

P d (KOP1) 1 480 i




Punto de arranque (KOP1): 1.480 pies Tasa de aumento de ángulo: 2º / 100 pies

Punto de arranque (KOP2): 5.300 pies Tasa de disminución de ángulo hasta 0º de inclinación: 2.5º / 100

pies a 6.695´ Radio de tolerancia: 100 pies a la profundidad vertical de 7.000

pies Profundidad vertical total (TVD): 7.200 pies

Métodos de

V e r t i c a l D e p t h [ f t ]

11478

13391

K.O.P @ 11510'

S o u t h ( - ) / N o r t h ( + ) [ 1 0 0 0 f t / i n ]

0 750 1500 2250 30000

750

1500

2250

FONDO

ENTRADA

CAMPO: CEUTA LOC: W-DQD-2

POZO ALTAMENTE INCLINADO PLAN DIRECCIONAL

Ploteo de puntos en PlanoVertical (inc) y Horizontal (Direcc.)

...

..

.. .

. ..



Estudios Direccionales


SECTION DETAILSSec MD Inc Azi TVD +N/-S +E/-W DLeg TFace VSec Target

1 0.0 0.00 0.00 0.0 0.0 0.0 0.00 0.00 0.0 2 11510.0 0.00 0.00 11510.0 0.0 0.0 0.00 0.00 0.0 3 12471.5 25.00 57.38 12441.3 111.3 173.9 2.60 57.38 206.5 4 15576.1 25.00 57.38 15255.0 818.6 1279.0 0.00 57.38 1518.5 5 16274.5 50.00 57.38 15804.7 1045.9 1634.2 3.58 0.00 1940.36 17208.7 50.00 57.38 16405.0 1431.8 2237.2 0.00 0.00 2656.1 ENTRADA7 18227.8 50.00 57.38 17060.0 1852.6 2894.7 0.00 0.00 3436.8 FONDO

Vertical Section at 57.38° [ft]

T r u e

0 1913 3826 5739 7652 9565 1147

15304

17217

REV. 9-5/8" @ 15576'

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

LINER 4-1/2" @ 18228'

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

PLAN DIRECCIONAL (W-DQD-2 )

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 pozoentre 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 lainformación que me permita realizar el ploteo de los puntos

según la trayectoria real del pozo, a saber:

Método Tangencial

Método de Ángulo Promedio Método de Radio de Curvatura Método de Curvatura Mínima

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 suaplicación ya que indica menos profundidad vertical




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 laempresas 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




q j f , y qes suficientemente sencillo como para ser usado a

nivel de campo, de allí su nombre de Método deCampo

Los cálculos pueden hacerse con una calculadora científica sin ningún tipo de complicación, solo siguiendo un procedimiento establecido



MÉTODOS

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)

Tabla de Método de Ángulo Promedio




MÉTODOS


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)

Severidadde Pata de

Perro (17)




MÉTODOS

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)





MÉTODOS


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)

Severidadde Pata de

Perro (17)




MÉTODOS

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)

1 347´ 0.25

2 360´ 0,5

3 390´ 14 420´ 2.5

5 550´ 5





5 550 5

6 750´ 107 850´ 12

8 950´ 14

9 1050´ 17

10 1150´ 19

11 1250´ 21.5

MÉTODOS


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)

Severidadde Pata de

Perro (17)

N80E

S40E

S30ES15E

S15O




S15O

S23OS26O

S26O

S28OS27O

S26O

MÉTODOS

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)

12 1350´ 24

13 1450´ 26

14 1550´ 2815 1650´ 30

16 1750´ 32





16 1750 32

17 1850´ 3118 1950´ 33

19 2050´ 30

MÉTODOS


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)

Severidadde Pata de

Perro (17)

S26O

S25O

S25OS25O

S25O




S25O

S25 ¼ OS24O

S24O

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




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

Corrección

porDeclinación

NorteReal

NorteMagnético

AzimuthReal

205º Az(217º - 12º)

N

EO

CorrecciónOeste 12º



Declinación Magnética


Azimuth

Magnéticoleído217º Az

AzimuthMagnético

S

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




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

Reseña

Recientemente, científicos elaboraron una nueva teoríaque 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 losinvestigadores consideran como la de mayor actividad

í i l d t ú t di li d l





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

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 yla dinámica de inversiones en el campo magnético de la tierra

E i t l l d d d d l N t M éti t





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:

N

O E

NorteMagnético Norte Real

_+

θ

Corrección al Oeste





S

θ : Ángulo de corrección magnética de la zona

_ +

N

O E

Norte

MagnéticoNorte Real

_+

θ

Corrección al Este





S

θ : Ángulo de corrección magnética de la zona

_+

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

Ejercicios 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 AzimuthN 42º EN 39º OS 88º ON 89º ON 89º E





B) Corrección 4º al Oeste

Norte Magnético Norte Verdadero AzimuthN 42º EN 39º OS 88º ON 89º ON 89º E

Diagrama de

0º 20º

6º

D ism inuc ión de la inc l

inac ión

Izquierda

N 35º E

Diagrama Esquemático

Giro.PP



Vectores


Derecha

• Cambiar 6º la dirección a la izquierda y

disminuir la Inclinación. Hallar NuevaDirección, Nueva Inclinación y Giro de laherramienta

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

DIAGRAMA DE VECTORES

Introducción

Una de las preguntas obligada que el Operador ySupervisor de un trabajo direccional se hace en el momento de estar perforando un pozo desviado, es donde debe colocarla 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




p p

experiencia, que los movimientos de la herramienta debenestar sujeto a un análisis del comportamiento de la misma enel 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


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: Aumento del ángulo de Inclinación Disminución del ángulo de Inclinación

M i i d l á l d I li ió




Mantenimiento del ángulo de Inclinación Cambio de la Dirección a la izquierda Cambio de la Dirección a la derecha Maximizar la Dirección Posición de la cara de la herramienta, desde el punto donde

se obtuvo la última información hasta la nueva posición que elOperador debe colocar en superficie, a fin que beneficie la

trayectoria del pozo, siempre respetando una limitación la cuales el Ángulo de la Pata de Perro


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 comolimitación, 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


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 disminuirinclinación) o el punto de corte más lejano (si desea aumentar lainclinación) 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 dela cara de la herramienta de su última posición a su nueva posición




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 deinclinación, 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 trazarun arco que corte la pata de perro.


Tablero Ouija




Forma de calcular la posición de la cara de la herramientaque utilizan algunas operadoras direccionales




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


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 5” de O.D. Hoyo de 7 7/8” . Bent Sub de1 ½º. Profundidad: 8.000 pies. Dirección: N 30º E. Inclinación:10º. Ip: 100 pies




p p

.- Aumentar 2º y cambiar la Dirección a la derecha. HallarSeveridad 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)


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. HallarSeveridad de la Pata de Perro, Pata de Perro, Nueva

Dirección, Nueva Inclinación y Ángulo de giro de la cara dela 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 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 1980empresas 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


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”


Con las nuevas tecnologías estosalcances superan los 10.000 mts

Tipos de Pozos Horizontales



P f ió Di i l

Dependiendo el ángulo de construcción se obtendrá eldesplazamiento horizontal del pozo


Radio

Largo

Radio

Medio

Radio

Intermedio

Radio

Corto

6 – 40º / 100´

1000´ - 140´ Rc

40º - 70º / 100´

140´ - 82´ Rc

70º - 150º / 100´

82´ - 40´ Rc

300´ - 3000´

300´- 1000´

Tipos de Pozos Horizontales



P f ió Di i l

2º - 6º / 100´

3000´ - 1000´ Rc

1500´- 4000´

2000´- 6000´


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:

Método de Curva de Construcción Sencilla

Método de Curva de Construcción Tangente Simple



P f ió Di i l

g p

Método de Curva de Construcción Tangente Compleja

Método de Curva de Construcción Ideal


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



P f ió Di i l

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


Método de Curva de Construcción Tangente Simple Esta curva de construcción está compuesta por dosintervalos de incremento de ángulo, separados por una

sección tangencial. Generalmente para ambos intervalos seutiliza la misma BUR la cual producirá la misma curvatura



P f ió Di i l

La sección tangencial servirá para finalizar laorientación del pozo al target


Método de Construcción Tangente Compleja La curva compleja utiliza dos intervalos de construcción separados poruna 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



P f ió Di i l

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


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 deincremento. En este tipo de curva no existe sección tangencial.



P f ió Di i l

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



… En tiempos de cambios aquellos que aprenden

continuamente heredanel futuro...

…Los que consideranque ya todo lo han aprendido

Muchas Gracias



se encontrarán equipados para vivir en un mundoque ya no existe …

Eric Hoffer

diseños de sarta y perforacion direccional j. molero

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