perforaciÓn direccional_septiembre.pptx

7/28/2019 PERFORACIN DIRECCIONAL_SEPTIEMBRE.pptx

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO

INGENIERA DE PERFORACIN DE POZOS

PERFORACINDIRECCIONAL

ANA BELN CRUZ BARRERAFecha: Viernes, 09 de Septiembre de 2011


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CONTENIDO

Ubicacin

Composicin del campo

El accidente

Recuento de los daos

Medidas de seguridad

Todo lo que quedo

Recuento de los daos

Lo aprendido


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INTRODUCCIN

Actualmente, la mayora de los pozos perforados son direccionales. Por lo tanto,el objetivo del presente es proporcionar los criterios bsicos de diseo que

permitan optimizar la trayectoria del pozo para alcanzar el objetivo del mismo, enun tiempo mnimo, conforme a las necesidades del cliente y a un costo mnimo.

La ubicacin natural de los yacimientos petroleros es generalmente muy incierta.En la mayora de los casos, stos se encuentran por debajo de reas inaccesiblesverticalmente (zonas urbanas o restringidas ecolgicamente.

Consecuentemente, la forma ms econmica para explotar estos yacimientos es a travsde pozos direccionales, perforados desde una localizacin ubicada a cientos de metrosdel yacimiento.

Por otro lado, el desarrollo de yacimientos marinos resultara incosteable si no fueseposible perforar varios pozos direccionales desde una misma plataforma.

Adicionalmente, la solucin de problemas mecnicos severos que suelen presentarseal perforar (pescados, colapsos de TRs, etc.) y la reubicacin de objetivos soneconmicamente factibles con la perforacin direccional.


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CONCEPTOS GENERALES

Un pozo direccional, es aquel que se perfora a lo largo de una trayectoria planeada para atravesar elyacimiento en una posicin predeterminada (objetivo), localizada a determinada distancia lateral de lalocalizacin superficial del equipo de perforacin.

Para alcanzar el objetivo es necesario tener control del ngulo y la direccin del pozo, las cuales sonreferidas a los planos vertical (inclinacin) y horizontal (direccin), respectivamente.Profundidad desarrollada (PD), que es la distancia medida a lo largo de la trayectoria real del pozo, desdeel punto de referencia en la superficie, hasta el punto de registros direccionales. Esta profundidad siemprese conoce, ya sea contando la tubera o por el contador de profundidad de la lnea de acero.La Profundidad vertical verdadera (PVV), es la distancia vertical desde el nivel de referencia de profundidad,hasta un punto en la trayectoria del pozo. Este es normalmente un valor calculado.Inclinacin, es el ngulo (en grados) entre la vertical local, dada por el vector local de gravedad como loindica una plomada, y la tangente al eje del pozo en un punto determinado. Por convencin, 0 correspondea la vertical y 90 a la horizontal.

Desplazamiento Horizontal (HD), es la distancia total y lineal, en el plano horizontal, del conductor delpozo al objetivo del mismo.

Azimuth (Direccin del pozo) es la direccin del pozo sobre el plano horizontal, medida como un ngulo ensentido de las manecillas del reloj, a partir del Norte de referencia. Esta referencia puede ser el NorteVerdadero, el Magntico o el de Mapa.


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Pata de perro (Dog leg), es la curvatura total del pozo (la combinacin de cambios en inclinacin ydireccin) entre dos estaciones de registro direccional. La pata de perro se mide en grados.

Severidad de la pata de perro, es la magnitud de la pata de perro, referida a un intervalo estndar (porconvencin se ha establecido de 100 pies o 30 metros). La severidad se reporta en grados por cada 100pies o grados por cada 30 metros.Es conveniente mantener las severidades tan bajas como sea posible en la perforacin convencional(menos de 3 o 4/100 pies).

Las severidades altas pueden provocar problemas en el pozo tales como ojos de llave, atrapamientos detubera o desgaste de la misma o de la tubera de revestimiento.

Norte magntico, Es la direccin de la componente horizontal del campo magntico terrestre en unpunto seleccionado sobre la superficie de la Tierra.

Norte Verdadero, Es la direccin del polo norte geogrfico, el cual yace sobre el eje de rotacin de laTierra.

Norte Cuadrcula o Norte Mapa, Es la direccin sobre un mapa. El norte mapa corresponde al norteverdadero slo en determinados meridianos. Todos los otros puntos deben corregirse por convergencia,esto es, por ngulo entre el norte de mapa y el norte verdadero en cualquier punto.


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Lado alto del pozo, es el lado directamente opuesto a la fuerza de gravedad. El puntoque representa el lado alto es importante para orientar la cara de la herramienta. Esimportante notar que a una inclinacin de 0 no existe lado alto.

En este caso, los lados de pozo o de la herramienta de registros direccionales sonparalelos al vector de gravedad, y no existe un punto de interseccin desde el cual se

pueda definir un lado alto.

Herramienta de fondo, Cualquier elemento o dispositivo que se incluya en el aparejode perforacin y se corra dentro del pozo. Los motores de fondo, las camisas MWD, lasherramientas de registros direccionales, etc., son ejemplos de herramientas de fondo.


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Cara de la herramienta (Toolface), Cualquier elemento o dispositivo que se incluya enel aparejo de perforacin y se corra dentro del pozo. Los motores de fondo, las camisas

MWD, las herramientas de registros direccionales, etc., son ejemplos de herramientasde fondo el trmino se usa en relacin a las herramientas desviadoras o a los motoresdirigibles.Fsica. El lugar sobre una herramienta desviadora, sealado comnmente con unalnea de marca Que se posiciona hacia una orientacin determinada mientras se

perfora, para determinar el futuro del pozo.Conceptual. En el curso pozo, el trmino cara de la herramienta (toolface) es amenudo utilizado como frase corta para referirse a la orientacin de la (orientationtoolface). Por ejemplo, misma puede ser la orientacin sustituto de navegacin de undel motor dirigible, expresada como una direccin desde el Norte o desde la boca delpozo. Orientacin de la cara de la herramienta, como ya se mencion, es la medidaangular de la cara de una herramienta flexionada con respecto al lado alto del pozo oal Norte.


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Formatos de direccin, Cuadrantes y Brjula: Adems de la profundidady el desplazamiento horizontal, todos los pozos direccionales tienen una

componente X que est asociada con la direccin.


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METODOLOG A PR CTICA DE DISE O DE LAPERFORACIN DIRECCIONAL

La metodologa propuesta es la Recopilacin de Informacin, una vez

que se cuenta con la informacin necesaria, se debe realizar eldiseo, y posteriormente, la evaluacin de la trayectoria direccionaldel pozo.

Esto quiere decir que no se debe concretar nicamente a disear lastrayectorias dentro del proceso de planeacin de la perforacin de unpozo, sino que adems, debe verificarse durante la perforacin delpozo la trayectoria diseada y, en su caso, si es necesario, corregirla.

Adems, una vez perforado el pozo, se debe realizar un anlisis paraobtener la trayectoria real perforada, y utilizar esta informacin comoretroalimentacin para el desarrollo de futuros pozos.


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Por tanto, la metodologa se resume en los siguientes puntos:

1. Recopilacin de Informacin:

La informacin es fundamental para la planeacin y diseo de la perforacin de pozos. En este punto, serecurre a diferentes fuentes para conseguir los datos necesarios para aplicar los procedimientos de diseo.Bsicamente, la informacin se obtiene del programa inicial de perforacin, de propuestas de compaas, deprogramas de ingeniera y expedientes de pozos. En los siguientes puntos se definen los datos necesariospara aplicar el proceso de determinacin y evaluacin de la trayectoria de un pozo:

Localizacin del equipo.Coordenadas del objetivo.Columna geolgica programada.Caractersticas de la formacin.Direccin del mnimo esfuerzo en la formacin.Desplazamiento horizontal que existe desde el equipo hasta el Objetivo.Profundidad de inicio de desviacin.Profundidad vertical del objetivoRitmo de incremento de ngulo (Severidad).Tipo de trayectoria.Columna geolgica a atravesar dependiendo del tipo de trayectoria.Programas de cmputo con que se cuenta para la simulacin.


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2. Determinacin de la Trayectoria.

El primer paso en la planeacin de cualquier pozo direccional es determinar latrayectoria que permita intersecar el o los objetivos programados. Para este caso esimportante tener en consideracin las restricciones geolgicas y econmicas del pozoa ser perforado. Por lo tanto, la seleccin del tipo de trayectoria depender

principalmente de los siguientes factores:

Caractersticas de la estructura GeolgicaEspaciamiento entre pozos Profundidad verticalDesplazamiento horizontal del Objetivo.

3. Evaluacin de la Trayectoria4. Control de la Trayectoria


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APLICACIONES

Las aplicaciones ms comunes de perforacin direccional son:

Inclinacin controlada en pozos verticales.Perforacin Lateral (Ventana).Perforacin de pozos de alivio.Desarrollo de campos marinos.Perforacin de obstculos geolgicos.Localizaciones superficiales inaccesibles.Pozos laterales y multilaterales.Pozos horizontales.Pozos de alcance extendido.Control de la desviacin de pozos verticales.


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TCNICAS DE DESVIACIN

Las principales tcnicas de desviacin son:

Cucharas de Desviacin (Whipstock)

PropulsinPerforacin RotariaMotores

Cucharas de Desviacin (Whipstock)Este fue el principal mtodo de desviacin de pozos utilizado entre 1930 1950. Fue reemplazado por laintroduccin de los motores de fondo. Recientemente se ha visto un resurgimiento debido a los pozos multilaterales yre-perforaciones.

Existen dos variantes de esta herramienta, el recuperable y la cuchara permanente. Ambas proveen los medios paraorientar mediante una cua cncava de acero, la cual es utilizada para desviar la sarta de perforacin.Dependiendo del estilo de cuchara utilizada, el nmero de viajes para iniciar a desviar el agujero, puede ser uno o varios.Mucho depende de cmo la cuchara es y orientada en el agujero y como se efectu la molienda de inicio.Propulsin (Jetting)La propulsin puede ser utilizada para orientarse en formaciones suaves y es tpicamente utilizada en la partesuperior del agujero. El ensamblado consiste de una barrena tricnica modificada con una de las toberas (jets)

significativamente ms grande que las otras dos o con una abierta y las otras dos tapadas.En esencia, la barrena es orientada hacia abajo y las bombas de lodos son puestas al gasto mximo por 5-10 pies, lamesa rotaria perfora los residuos y un monitoreo (survey) es tomado en la superficie con un giroscopio. Este procedimientopuede repetirse hasta alcanzar el ngulo deseado y es as como la desviacin es obtenida. Esta tcnica puede utilizarse paraconstruir ngulos mayores a los 15 y crear patas de perro 3/100 pies.El mtodo de propulsin es econmico y facilita que el agujero sea rpidamente perforado sin efectuar cambios en elensamblado de la sarta. Permite que un agujero en calibre sea perforado con pequeos cambios en la direccin enformaciones suaves con horas de rotacin reducidas y provee un medio de direccional seguramente en un agujero

somero donde existen numerosos conductores de pozos adyacentes .Perforacin RotariaHistricamente, siempre ha sido posible controlar la inclinacin de los pozos direccionales durante la perforacinrotaria mediante la correccin del diseo de ensamble y el uso de los parmetros de perforacin apropiados. Elcontrol de azimutal, de cualquier forma, siempre ha sido difcil.MotoresYa sean motores de desplazamiento positivo o turbinas, equipados con un substituto curvo o un bent housing,

permiten que la barrena sea orientada y perfore en la direccin seleccionada sin ninguna rotacin de la sarta deperforacin. Esto permite un control total sobre el azimutal y la inclinacin.


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Control Direccional con Sistemas Rotatorios

Las tendencias direccionales estn relacionadas a la direccin de la fuerza

resultante en la barrena. Al respecto, el ngulo de inclinacin de la barrena (nguloentre el eje de la barrena y el eje del hueco) se cree influye. Esto es debido a que labarrena est diseada para perforar paralelo a su eje. En ensambles rotarios con unestabilizador cercano a la barrena, el ngulo de inclinacin de la barrena Es pequeoy la magnitud de la fuerza resultante es un factor clave.

CONSIDERACIONES

La trayectoria est afectada por los siguientes parmetros:Calibre y localizacin de los estabilizadoresDimetro y longitud de lastra barrenasPeso en la barrena

Velocidad de RotacinTipo de BarrenaAnisotropa de Formacin (propiedades que varan horizontal/verticalmente)ngulo de desviacin de los planos del lecho.Dureza de FormacinGastoVelocidad de Penetracin


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Inclinacin de la Barrena

El control direccional con los motores de fondo est basado en la inclinacin de los ejes de labarrena con respecto al eje del agujero y / o creando una fuerza en la barrena. Si la sarta y porconsecuencia el cuerpo del motos son rotados desde la superficie, la barrena tender a perforaren lnea recta hacia delante. Sin embargo, si la sarta no es rotada, la barrena perforar en formacurva determinada por la orientacin de la fuerza lateral o la inclinacin de los ejes de labarrena.La inclinacin de los ejes de la barrena es causada por la incorporacin del substituto curvo porencima del motor o por el uso de otro motor con inclinacin ajustable. El ngulo de inclinacines dependiente de los requerimientos direccionales. Un ngulo de inclinacin alto es

recomendado para iniciar el desvo. As mismo producir una mayor pata de perro, que laprogramada para permitir que una parte de la perforacin sea completada en modorotatorio el cual producir una mayor velocidad de penetracin. As, una seccintpicamente desviada, ser perforara por orientar el desplazamiento de los 10 piesiniciales y los restantes 20 pies perforados en modo rotatorio. Como regla, el ngulo deinclinacin seleccionado producir una pata de perro 1.25 veces la severidad mxima requeridapor el plan de pozo.

Cuando se tenga la posibilidad de escoger, un herramienta con una mayor capacidad de patade perro debe ser seleccionada ya que permitir que una mayor parte de la

perforacin sea completado en modo rotario .Cuando haya tangente o se perfore un agujero recto, un ngulo de inclinacin menor esrecomendado para reducir el desgaste de la barrena.


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CONFIGURACIONES DE POZOS DIRECCIONALES.Cuando se planea utilizar la perforacin direccional, se deber seleccionar

alguno de los patrones o configuraciones de trayectoria. La seleccin de laconfiguracin depender principalmente de los siguientes factores:De las caractersticas de la estructura geolgica, del espaciamiento entrepozos, de la profundidad vertical y del desplazamiento horizontal delobjetivo.En general, las trayectorias de los pozos direccionales pueden clasificarse endos tipos:

Tipo "Slant"Tipo "S"Tipo S modificado.


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Pozos tipo "Slant"En este tipo de pozos el ngulo de desviacin se incrementa a un cierto nmero de gradospor cada 30 metros (100 pies), hasta obtener el ngulo mximo permitido. Una vez que sealcanza el ngulo mximo, ste es mantenido hasta alcanzar el objetivo.Los pozos tipo "Slant" pueden a su vez subdividirse en pozos con punto inicial dedesviacin somero y con punto de desviacin profundo, dependiendo de la profundidad ala cual se inicie el incremento de ngulo.Cuando el punto inicial es muy profundo, la seccin perforada con el ngulo mximoalcanzado puede ser muy pequea o no existir; en este ltimo caso el objetivo esalcanzado al terminar el incremento de ngulo.Se recomienda no cementar por ninguna razn, tuberas de revestimiento durante la etapade incremento o decremento de ngulo.Por lo tanto en este tipo de configuracin se deber cementar (una vez iniciada la

desviacin) despus de alcanzar el ngulo mximo y tambin al llegar al objetivo, de sernecesario se introducirn tuberas intermedias.


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Pozos tipo "S"En la perforacin de este tipo de pozos la desviacin se inicia cerca de la superficie,incrementndose el ngulo de desviacin lo necesario para alcanzar el ngulomximo permitido. Una vez alcanzado dicho ngulo, ste se mantiene hasta casilograr el desplazamiento horizontal establecido.Posteriormente, el ngulo de inclinacin se va disminuyendo hasta retornar el pozo a

la vertical para llegar al objetivo. El pozo tipo "Slant" constituye un caso particular deltipo "S", debido a que el pozo tipo "Slant" sera un pozo terminado en el punto en elcual se inicia el decremento de ngulo.Los puntos, i recomendados para cementar tuberas de revestimiento en elsegmento desviado son: al trmino del incremento de ngulo, antes de iniciar eldecremento de ngulo y al terminar el decremento o al alcanzar el objetivo.


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TIPO SMODIFICADALa trayectoria tipo S modificada est conformada por una seccin vertical, unngulo de inclinacin que se incrementa hasta alcanzar el valor deseado, acontinuacin se tiene una seccin recta (seccin tangente o seccin de mantener),seguida de una seccin en la que se disminuye el ngulo parcialmente (menor alngulo de incrementar) y por ltimo se tiene una seccin tangente o seccin demantener con cual se logra entrar de forma inclinada al objetivo.


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PASOS DE LA PLANEACIN DE UNA TRAYECTORIAA continuacin se describen los pasos a seguir en el diseo de la trayectoria de pozosexploratorios y de desarrollo.Determinar la trayectoria del pozo en el plano horizontal.Determinar la trayectoria del pozo en el plano vertical.Para pozos ubicados en una plataforma marina macropera, realizar un anlisisanticolisin entre el pozo en planeacin y los pozos cercanos.Obtener Trayectoria Vs ProfundidadDETERMINACIN DE LA TRAYECTORIA DE UN POZOEl mtodo normal para determinar la trayectoria de un pozo consiste en determinarlas coordenadas usando algn tipo de instrumento topogrfico para medir lainclinacin y direccin a diversas profundidades (estaciones) y entonces calcular latrayectoria.Todo lo que debe conocerse en esta seccin es que los valores de inclinacin y

direccin pueden obtenerse a profundidades seleccionadas

Existen 18 o ms tcnicas de clculo para determinar la trayectoria del pozo.La diferencia principal en todas las tcnicas es que un grupo emplea aproximacionespor medio de lnea recta y el otro grupo asume segmentos de curva.


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Mtodos de clculoA continuacin presentare una breve descripcin de los mtodos de clculo para locual deberemos contar con cierta informacin como ya he venido mencionandoanteriormente, como:Coordenadas conductoras (Xc, Yc)Coordenadas del objetivo (Xo, Yo)Profundidad vertical del objetivoCon esta informacin preliminar podemos determinar de primera mano las siguientes

incgnitas:

Desplazamiento HorizontalRumbongulo MximoMtodo Normal de ClculoEl mtodo normal para determinar la trayectoria de un pozo es establecer las

coordenadas con algn tipo de instrumento de medicin para determinar lainclinacin y la direccin a diferentes profundidades (estaciones) y, con esto,calcular la trayectoria.Es muy importante saber que los valores de inclinacin y direccin puedenobtenerse a profundidades preseleccionadas.


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Existen diversos mtodos de clculo para determinar la trayectoria del agujero,de entre los cuales tenemos:Mtodo Tangencial.Considera lneas rectas entre estaciones, se ha demostrado que el mtodo tangenciales impreciso ya que considera la inclinacin previa y la direccin del ngulo promedioMtodo de Angulo PromedioConsidera un promedio de Lneas para diferentes ngulos, que unen a las estaciones.Mtodo de Radio de Curvatura.Considera una lnea curva suavizada para unir a las estaciones.Mtodo de Mnima Curvatura.-Considera una lnea curva suavizada con un factor de severidad a la desviacin,

conocido tambin como factor a la pata de perro.


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Diferencias principalesLa principal diferencia entre dichos mtodos como ya lo haba mencionadoanteriormente es que un grupo utiliza aproximaciones de lnea recta y el otrosupone que el pozo es una curva y se aproxima con segmentos de curvas.De estos cuatro mtodos, el de Radio de curvatura y el de Mnima

Curvatura, han mostrado ser los ms precisos, y, por tanto, los que han sidoutilizados con mayor frecuencia, por ende sern los que desarrollar en estetrabajo.Para lo cual tambin se manejan MTODOS PARA MANTENER, AUMENTARY/O DISMINUIR LA TRAYECTORIA.

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