Republica Bolivariana de Venezuela. Ncleo: Cabimas Facultad: Ingeniera Escuela: Petrleo Asignatura: Perforacin II

Autores: Elba Y. Sandoval T. C.I. 14.511.873 Andreina Jimnez C.I. 17.007.052 Prof. Luis Prela.

Perforacin direccional

La perforacin direccional consiste en guiar el hoyo, cuyo objetivo en el subsuelo se encuentra a cierta distancia de la localizacin donde est ubicado el taladro. La perforacin direccional se utiliza con frecuencia cuando desde reas inaccesibles en la superficie no es posible ubicar el taladro sobre el objetivo deseado, y entonces se ubica

El taladro en sitio adecuado pero a distancia del objetivo, la perforacin direccional tambin s emplean costa afuera para perforar desde una misma plataforma varios pozos en diferentes direcciones. Adems se utiliza para desvo de pozos verticales en los cuales se quedan atascadas herramienta impiden el avance y es necesario desviarlos para continuar la perforacin, una aplicacin especial de la perforacin direccional es para controlar reventones; El pozo de desahogase perfora desde una distancia segura, alejada del pozo que s a incendiado o es inaccesible.

Concepto de uso comn en perforacin direccional

Medicin de profundidad

Es la profundidad en el pozo direccional, que se hace con la medicin de la sarta (tubera) de perforacin, mide la longitud del hoyo.

Profundidad vertical verdadera

Es la distancia vertical dada en cualquier punto del hoyo al piso de la cabria.

Desvo

Es la distancia horizontal de cualquier punto del hoyo al eje vertical a travs del cabezal, tambin se le conoce como desviacin horizontal o reflexin horizontal. Punto de arranque

Es la profundidad del hoyo en el cual se coloca la herramienta de deflexin inicial y se comienza el desvo del mismo. Angulo de deflexin

Es el ngulo fuera de la vertical, tambin se llama ngulo de deflexin. Tasa de aumento

Es l nmero de grado de aumento de ngulo de inclinacin sobre una longitud especfica. Direccin

Es el ngulo fuera del Norte ( a travs del Este) del hoyo que se mide con un comps magntico, sobre la base de la escala completa del circulo de 360, tambin se pueden colocar cuatro escala de 90 de los cuatro cuadrante del comps, fuera del Norte o del Sur. El ngulo de direccin se llama azimut cuando se usa el primer mtodo. Seccin aumentada

Es la parte del hoyo, despus del arranque inicial, donde el ngulo de desvo aumenta.

Seccin tangencial

Es la parte del hoyo, despus del aumento del ngulo de desvo, donde el ngulo de inclinacin disminuye. Seccin de descenso

Es la parte del hoyo, despus de la seccin tangencial, donde el ngulo de inclinacin disminuye.

Giro

Giro es un cambio de direccin. Registro

Es la medicin por medio de instrumentos, del ngulo de inclinacin y de la direccin en ciertos puntos (o estacin) del hoyo. Coordenadas

Coordenadas de una localizacin o de un punto del hoyo son su distancia en la direccin N-S y E-O a un punto dado. Este es un punto cero adaptado geomtricamente. Para el estado Zulia se toma la catedral de Maracaibo como punto cero de referencia. Rumbo

Rumbo de un estrato de formacin es la intercesin entre el estrato y un plano horizontal.

Buzamiento

Buzamiento de una formacin es el ngulo entre el pleno de la estratificacin de la formacin y el plano horizontal, medido en un plano perpendicular al rumbo. Coseno

El coseno de un ngulo es la longitud del cateto adyacente dividido entre la longitud de la hipotenusa.

Seno

El seno de un ngulo es la longitud del cateto opuesto dividido entre la longitud de la hipotenusa.

Pata de perro

Es cualquier cambio del ngulo entre el rumbo verdadero de dos secciones del hoyo. Severidad de la pata de perro

Es la tasa de cambio de ngulo real entre las secciones, expresada en grado sobre una longitud especifica. Longitud del rumbo

Es la distancia a lo largo del hoyo entre las profundidades de dos registros.

Incremento de desvo

Es la diferencia de longitud entre las profundidades verticales verdaderas de dos (2) registro.

Incremento de la seccin de desvo

Es el incremento de desvo, como se ve en una seccin vertical a lo largo del rumbo planificado del hoyo. Objetivo

Es un 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.

Disco

La pelcula que se inserta en el instrumento, que una vez revelada muestra la direccin, inclinacin y cara de la herramienta de un pozo.

Causa que originan la perforacin direccional

Existen varias razones que hacen que se programen pozos direccionales, estas pueden ser planificadas previamente o por presentarse problemas en las operaciones que ameriten un cambio de programa en la perforacin. Las ms comunes se describen a continuacin:

Localizaciones inaccesibles

Son aquellas reas a perforar donde se encuentra algn tipo de instalacin o edificaciones (parque, edificio, entre otros) o donde el terreno por sus condiciones naturales (lagunas, ros, montaas entre otros) hacen difcil su acceso, tales como: el rea urbana de Cabimas, Tamare y la zona agrcola de Bachaquero.

Fig. 1 Localizaciones Indeseables

Domo de sal Donde los yacimientos a desarrollar estn bajo la fachada de un levantamiento de sal y por razones operacionales no se desee atravesar el domo.

Fig. 2. Domo de sal

Formaciones con fallas

Donde el yacimiento esta dividido por varias fallas que se han originado durante la compactacin del mismo.

Fig. 3 Formaciones con Fallas

Mltiples pozos con una misma zona

Desde la misma plataforma se puede perforar varios pozos para reducir el costo en la construccin de plataformas individuales y minimizar los costos por instalacin de facilidades de produccin.

Fig. 4 Perforaciones Costa Afuera

Ejemplo: perforaciones costa afuera con equipos costosos.

Pozo de alivios

Es aquel que se perfora para controlar un pozo en erupcin. Mediante el pozo de alivio se contrarresta las presiones que ocasionaron el reventn.

Fig. 5 Pozos de Alivio

Desviacin de un hueco perforado originalmente (Side Track) Es el caso de un pozo, en proceso de perforacin, que no Marcha segn la trayectoria programada, bien sea por problema de operaciones o fenmenos inherentes a las formaciones atravesadas.

Fig. 6 Side Track

Ejemplo: por no poder recuperar un objetivo indeseable en el hoyo, o perforaciones en zonas con alto buzamiento.

Pozos verticales (Control de desviacin) Donde en el rea a perforar existe falla natural, las cuales ocasionan la desviacin del hueco.

Fig. 7 Pozo Vertical

Pozos geotrmicos Es muy aplicable en piases industrializados donde la conservacin de la energa es uno de los temas ms importancia. Se usan como fuentes energticas para calentar el agua.

Fig. 8 Pozo Geotrmico

Diferentes arenas mltiples Cuando se atraviesan un yacimiento de varias arenas con un mismo pozo.

Fig. 9. Diferentes Arenas Mltiples

Aprovechamiento de mayor espesor del yacimiento El yacimiento es perforado por el pozo en forma horizontal.

Fig. 10. Pozo Horizontal

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.

Fig. 10. Desarrollo Mltiple de un Yacimiento

Econmicas Tambin pueden ser del resultado econmico de perforar en un territorio continental hacia costa afuera o para la extraccin de minerales.

Fig. 11. Hueco vertical para la extraccin de minerales

Clasificacin de pozos direccional Los pozos direccionales se clasifican dependiendo de la forma que se toma el ngulo de inclinacin, y se clasifican en:

Seccin aumentada y seccin tangencial

La desviacin deseada es obtenida a una profundidad relativamente llana y esta misma desviacin inicial se mantiene constante hasta la profundidad total. Este tipo de desviacin es aplicado a arenas de poca profundidad, donde el valor del ngulo de desviacin no ser muy grande y no se requiere revestimiento intermedio, hasta despus de perforar el hoyo completo.

Este tipo de pozo direccional presenta muchas ventajas, tales como:

Configuracin de curvas sencillas a lo largo de u rumbo fijo. Angulo de inclinacin moderado. Generalmente punto de arranque somero.

Adems, los pozos de este tipo por tener menos riesgo de pegamiento de tubera y por las caractersticas que tienen son aplicados con frecuencia en la Costa Oriental del Lago de Maracaibo.

Parmetros que conforman la estructura de un pozo direccional

Cuando se disean en un modulo se deben de tener datos preestablecidos que dependen de las caractersticas del rea superficial, el yacimiento, el taladro que se ser utilizado y las herramientas disponibles. Estas caractersticas nos originaran una serie de parmetros que son los siguientes:

Punto de arranque

Cuando se clasifica la perforacin de un pozo direccional se determina la posicin del arranque del ngulo, ste puede ser a profundidades someras o profundas. Seccin de incremento de ngulos Es la seccin donde se incrementa el ngulo a una tasa controlada hasta alcanzar el ngulo mximo de inclinacin.

Seccin tangencial o mantenimiento del ngulo Es la seccin donde se mantiene l, mximo ngulo de inclinacin.

Seccin de disminucin de ngulo

Es la seccin donde disminuye el ngulo a una tasa controlada hasta alcanzar el ngulo deseado para lograr el objetivo. Dicho ngulo puede llegar hasta cero grado (0) o la verticalidad del pozo. Objetivo

Es un punto fijo del subsuelo en una formacin que debe ser penetrada con el hoyo desviado.

Desplazamiento horizontal Es la distancia horizontal desde el eje axial vertical del pozo a cualquier punto de la trayectoria direccional del mismo.

Desplazamiento vertical

Es distancia vertical correspondiente a la inclinacin de la trayectoria del pozo o a la inclinacin de la profundidad.

Mtodos de estudios de pozos direccionales

Con los instrumentos actuales permiten definir exactamente el rumbo del pozo entre cada punto de estudio, para calcular la localizacin tridimensional de cada punto o estacin se han desarrollado varios mtodos.

Tangencial

Este mtodo se basa en la suposicin de que el pozo mantenga la misma inclinacin y el mismo rumbo en dos estaciones, es difcil de calcular, es impreciso, especialmente en pozos de configuracin tipo seccin aumentada y tangencial y el tipo S en los que indican menos desplazamiento vertical y ms horizontal de los que realmente hay en el pozo.

Angulo promedio

Se basa en al suposicin de que el recinto del pozo es paralelo al promedio sencillo de los ngulos de inclinacin y direccin entre dos estaciones. Este mtodo que es mucho ms difcil se justifica tericamente, es sin embargo, lo suficientemente sencillo para usarlo en el campo, ya que los clculos se pueden ejecutar en calculadora no programable.

Radio de curvatura

Este mtodo se basa en la suposicin de que el recinto del pozo sea un marco parejo y especifico entre estaciones o punto de estudios. Es tericamente sensato y muy preciso. Sin embargo, no es de fcil aplicacin en el campo por que requiere el uso de una calculadora o computadora programable.

Curvatura mnima

Presupone de que el pozo es un arco con mnimo de curvatura; que hay mximo radio de curvatura entre punto o estaciones. Aunque este mtodo tambin comprende muchos clculos complejos que requieren computadora programable, es la mejor justificacin terica y por consiguiente l ms aplicable a casi cualquier pozo.

Desviacin del hoyo

La forma ideal de perforar un pozo direccional sera la de perforar verticalmente hasta la profundidad de arranque, bajar una herramienta de deflexin para comenzar a aumentar el ngulo inicial, perforar la seccin aumentada con un ensamblaje de aumento, mientras se mantiene la tasa de aumento deseada, controlando el peso sobre la mecha y finalmente perforando la parte tangencial hasta la profundidad total con un ensamblaje de mantenimiento de ngulo. Igualmente si se utiliza taladro inclinado, se debe mantener desde el comienzo las medidas de inclinacin/direccin deseadas hasta el objetivo.

Las condiciones antes expuestas caso comn son posibles, como regla general se debe hacer algunas correcciones a medida que s esta perforando el hoyo, debido principalmente al buzamiento y al rumbo de la formacin que tiende a influir en el control del ngulo de desvo y la direccin. Factores que inciden en la desviacin Cuando se estn perforando varios pozos en la misma rea, se obtiene experiencia, descanso y comportamiento del hoyo se puede anticipar con

mas certeza, antes de que el pozo sea perforado, generalmente, el control del ngulo es fcil cambiando el ensamblaje de fondo, variando los parmetros de perforacin.

Pero el control de la direccin es ms difcil, ya que muchos pozos tienen a desviarse a la izquierda o a la derecha debido al buzamiento y al rumbo de la formacin. Para corregir estos cambios, a menudos las herramientas de deflexin son necesarias. Pero cuando se tiene experiencia y conocimiento de la geologa del rea, se puede evitar corregir muchas veces usando como ventajas la tendencia de la formacin. Si la tendencia natural es que un hoyo se desve a la derecha, por ejemplo, el hoyo ms rpida no es una lnea recta a lo largo del rumbo propuesto; en este caso se debe orientar el conjunto de fondo a la izquierda de la direccin propuesta. Despus la tendencia natural regresara el hoyo a su rumbo.

Herramientas utilizadas en la perforacin direccional

Existe en el mercado una gran variedad de herramientas que son tiles en la perforacin direccional.

Herramienta de medicin

Cuando s esta perforando un pozo direccional, se deben tener los equipos de medicin para determinar precisamente la direccin e inclinacin del pozo. Estos equipos o instrumentos sirven para localizar posibles patas de perros o excesivas curvaturas, para vigilar el rumbo, para orientar las herramientas deflectora, entre otros.

Los instrumentos y mtodos actuales son un medio rpido, preciso y econmico de vigilar el fondo del pozo. La inclinacin y la direccin del pozo a profundidades especificas se determinan mediante tomas sencillas (SingleShot), mientras que las dems tomas mltiples (Multi-Shot) se usan para determinar varias lecturas individuales a intervalos predeterminados.

Los instrumentos ms usados son los siguientes:

Pndulo invertido (Totco)

Es uno de los ms elementales y sencillos instrumentos con los que se puede detectar la desviacin. Se basa en el principio del pndulo y solo indica el grado de desviacin sin tomar el rumbo. Consta de tres partes principales: Pndulo En posicin invertida que descansa sobre un fulcro de zafiro de tal modo que permanece en posicin vertical. La punta superior est formada por una aguja de acero. Disco Marcado con crculo concntrico. Mecanismo de tiempo

Que permite al disco descender hasta la aguja de flujo del pndulo en un tiempo determinado. El reloj es preparado de modo que los instrumentos puedan llegar al lugar donde se desea tomar la lectura antes de accionar el mecanismo. Un breve lapso de margen dar tiempo al pndulo para que este en posicin de descanso al tomar la lectura.

Seleccin del periodo de tiempo

Generalmente el instrumento se deja caer dentro de la tubera de perforacin cuando la tubera est para sacarse el pozo, sin embargo, existen otros mtodos para usarlos, dependiendo de los diferentes periodos de tiempo requeridos para llegar el instrumento al fondo, se puede utilizar guaya. El tiempo depende del mtodo de bajar el instrumento, peso y viscosidad del lodo, profundidad y tiempo adicional para que est esttico Tomas sencillas (Single-Shot) y tomas mltiples (Multi-Shot)

Todos los mtodos magnticos de estudios direccionales tienen como denominador comn que deben instalarse dentro de una barra no magntica. La toma (Single-Shot) se usa para registrar simultneamente la direccin magntica del rumbo del pozo sin estndar y su inclinacin como relacin vertical. Las tomas mltiples (Multi-Shot), Tambin determinan el rumbo y la inclinacin. Orientacin giroscpica de tomas sencilla

Este mtodo usa un instrumento Standard de toma sencilla con un adaptador para acoplarlo a una unidad giroscpica, al instrumento no lo afecta el campo magntico ni la proximidad del hierro. La unidad giroscpica se orienta hacia un eje conocido, antes de instruducirla en el pozo, la unidad del instrumento se sincroniza en la superficie de un reloj, se sita en un cilindro de acero y se baja a cable hasta el fondo del pozo. Una vez tomados los datos el instrumento se rescata, la pelcula circular se revela.

Orientacin direccional (D.O.T.)

Denominado herramienta de orientacin direccional, le permite al operador mantener debidamente la orientacin de los motores pozo abajo durante la perforacin. El cerebro de acero electrnico es un sensor probado pozo abajo que vigila continuamente la torsicion de la sarta.

Tcnica de completacin de pozo direccional

Existen varios tipos de completaciones de pozos direccional que pueden ser usadas dependiendo de la profundidad del pozo y el tipo de yacimiento y formacin. Es posible completar un pozo de la siguiente manera: a hoyo abierto o desnudo, con liner ranurado, liner interespaciado entre

empacaduras y liner cementado y caoneado. La seleccin del mtodo ms adecuado de completacin, puede tener influencia sobre el diseo final del pozo. Aplicaciones de la perforacin direccional Tanto en operaciones en tierra, cerca de la costa o costafuera, la perforacin direccional se utiliza ventajosamente en las siguientes circunstancias: En caso de impedimentos naturales o construcciones que no permitan ubicar en la superficie el taladro directamente sobre el objetivo que est a determinada profundidad en el subsuelo, se opta por ubicarlo en un sitio y a distancia adecuada para desde all hacer el hoyo direccional hasta el objetivo. Cuando sucede un reventn incontrolable, generalmente se ubican uno o dos taladros en la cercana para llegar con un hoyo direccional hasta la

formacin causante del reventn y por medio del bombeo de fluido perforacin contener el fluido desbordado. En las operaciones costafuera un reventn es un contra tiempo muy serio por sus implicaciones de contaminacin, peligro a la navegacin y dificultades inherentes a las operaciones de restitucin en un medio acutico donde a veces las condiciones climatolgicas adversas pueden empeorarla situacin Cuando por razones mecnicas insalvables se tiene que abandonar la parte inferior del hoyo, se puede, en ciertas ocasiones, aprovechar la parte superior del hoyo para llegar al objetivo mediante la perforacin direccional y ahorrar tiempo, nuevas inversiones y ciertos gastos.

En caso de la imposibilidad de reacondicionamiento de un pozo productor viejo se puede intentar reterminarlo en el intervalo original u otro horizonte superior o inferior por medio de la perforacin direccional.

En el caso de que por sucesos geolgicos no detectados, como fallas, discordancia, adelgazamiento o ausencia de estrato, el objetivo no fuese encontrado, la reinterpretacin de datos podra aconsejar desviar el hoyo intencionalmente.

En el caso de tener que abandonar el pozo productor agotado y cuando se advierte que sus condiciones internas no ofrecen riesgo mecnico, se podra optar por la perforacin desviada para profundizarlo e investigar las posibilidades de otros objetivos.

En tierra y costafuera, la perforacin direccional moderna se ha utilizado ventajosamente para que desde una misma locacin, plataforma acutica o isla artificial se perforen varios pozos.