DISEÑO DE SARTAS AGOSTO 19

Diseño de Sartas

yPerforaciónDireccional

(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 componentes involucrados en el Diseño de la Sarta de Perforación, así mismo, las diferentes causas, conceptos, herramientas, tipos, métodos y técnicas utilizadas en elDiseño de un Pozo Direccional

Diseño de

Sartas de

Perforación

Preparado por:Ing. Jairo C. Molero

Diseño de Sartas de Perforación

OBJETIVO

Diseñar los componentes que conforman una Sarta de Perforación,considerando todos las variables involucradas para tal fin, de manera de garantizar los factores mecánicosnecesarios 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 Mecánicas involucradas 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


SARTA DE PERFORACIÓN

Sarta de PerforaciónSon componentes metálicos armados secuencialmente

que 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 circulaciónDarle verticalidad o direccionalidad al hoyoProteger la tubería del pandeo y de la torsiónReducir patas de perro, llaveteros y escalonamientoAsegurar la bajada del revestidorReducir daño por vibración al equipo de perforación Servir como herramienta complementaria de pescaConstruir un hoyo en calibreDarle profundidad al pozo


Componentes:Barras ó botellas de perforación (drill collars)

Tubería de transición (hevi-wate)

Tubería de perforación (drill pipe)

Herramientas especialesSubstitutosCross-overEstabilizadoresMartillosMotores de fondo TurbinasCamisas desviadas (bent housing)MWD / LWDOtras herramientas (cesta, ampliadores, etc)




Barras o Botellas Tubería de Transición Tubería de Perforación



• Tipos de Barras (DC´s) de Perforación

Barra Lisa

Barra en espiral

Barra lisa con acanaladas

Barra en espiral con acanaladas

Definición:Componente principal del ensamblaje de fondoconstituido por tuberías de 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

Diámetro externo (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


• Tubería pesada (hevi-wate)

Definición:

Componente principal de pesointermedio, pared gruesa conconexiones similares a la tuberíade perforación normal de manerade facilitar su manejo.



• Tubería pesada

Propósito:• Servir de zona de transición para minimizar cambios de rigidez y reducir fallas.

Fácil manejo en el equipo de perforación



• 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:Herramientas auxiliares que seutilizan para enlazar herramientas y tuberías que no son compatibles con el tipo deconexión



Definición:

Herramientas que se utilizan para estabilizarel ensamblaje de fondo, reduciendo el contacto con las paredes del hoyo para controlar la desviación.

• EstabilizadoresPatines Reemplazables RWP

Camisa integral

Aleta soldada

Camisa reemplazable en el equipo de perforación



• Estabilizadores



• Martillos (Mecánicos e Hidráulicos):• Herramienta que se coloca en la sarta de perforación, para ser utilizada solamente en caso de un pegamento de 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 RPMa nivel de la mecha o broca.Utilizado por primera vezen la Unión Soviética.



• Camisas Desviadas (Bent Housing)

• Herramienta de mucha utilización en la actualidad, permite controlar la inclinación de un pozo y su dirección sin necesidad de realizar un viaje con tubería

• La combinación de una camisa desviada con un motor de fondo por ejemplo, permite utilizar un principio de navegación para realizar las operaciones de construir ángulo, mantener y disminuir, así como orientar la cara de la herramienta a la dirección deseada

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



• Camisas Desviadas (Bent Housing)



• MWD / LWD• Control direccional de complejo sistema de telemetría pozo abajo, que permite continuamente conocer el lugar exacto de la trayectoria del pozo. Casi siempre utilizado con el LWD el cual mide registra características de la formación



Propiedades mecánicas del BHA y Factores paraun Diseño Óptimo

Todos los ensamblajes de fondo de pozo ejercen fuerzas laterales 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 que estudian el Comportamiento Físico de los Ensamblajes de Fondo, así como algunos de los Factores que intervienen en el Diseño óptimo de un BHA



Lubinsky y Woods:

Diámetro hoyo 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, cual sería según su consideración el Mínimo Diámetro de las Barras 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:

BBf

SMB LxWxF

xPN

15,1=

αCosxLxWxFxP

NBBf

SMB

15,1=

• Configuración Estándar: Barras y tubería de perforación

Barras

P.N15%

Tubería de perforación

Zona en tensión

85%Zona en compresión



( )1,105,1, −= SBBf

SSMB F

CosxLxWxFFxP

Nα

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

5-10%

90-95% Barras

P.N

Zona entensión

Zona en compresión


Tubería de transición(Hevi-wate)





HWTBB

f

SMSHW W

LxWCosxF

FxPL 1

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−=

φ

• Configuración de barras, tubería de transición y tubería de perforación. Punto neutro en los Hevi-Wate

( )20,115,1: −Fs

80-85%

15-20%

Barras

P.N

Zona entensión

Zona en compresión


Tubería de transición(Hevi-wate)





• Torque de apriete:• Referencia API para garantizar el sello efectivo al momento de realizar una conexión y evitar lavado en las mismas

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

API NC 44 5 /6

6 /6 /

*20,895*26,45327,30027,300

*20,89525,51025,51025,510

*20,89523.49323,49323.493

*20,89521,25721,25721,257

18,16118,16118,16118,161

Tipo (pulg) 1 / 2 2 / 2 / 23 4

3 4

1 41 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

1.591.631.711.771.892.06

DI 6 6 / 6 / 6 / 6 / 6 / 6 /1.741.781.861.932.062.25

1.891.932.032.102.242.45

2.042.102.192.282.432.65

2.212.262.372.462.622.86

DE (pulg)

1.311.341.411.461.561.70

1.451.481.551.611.721.88

2 /2 /2 /33 /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: 1 cercano 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 / ”1 2

1 4

≤



3. Barras cercanas al diámetro del hoyo

• Método Drilco: Principios

4. Condiciones abrasivas o ambientes corrosivos

Ej. 10” en , en 8 / ”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 / ”3 4

2 / ”13 16

Condiciones extremasde abrasión y corrosión



• Experiencia de campo


BSR Sugerido

Menor a 6” 2,25 - 2,75 1,80 - 2,50

6” a 8” 2,25 - 2,75 1,80 - 2,50

Mayor a 8” 2,25 - 2,75 2,50 - 3,20

DiámetroExterno

BSR Tradicional



• 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 Momento de 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

DIDE 44

32πI/C=



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


ID 1OD 1

OD 2ID 2


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

• De acuerdo a su resultados recomienda o no el uso de 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 formacionessuaves

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 1,5 Para formacionesduras (incrementartubería pesada)

5” (19,5 lbs/pie)

55,9

22,7

5,7

2,5

3,9

8 / ” 6 / ” x 2 / ” 22,7 3,9 Cualquier formación

5” (19,5 lbs/pie) 5,7

12

14

1 4 13 16

12

8 / ” x 2 / ”1 4 13 16

6 / ” x 2 / ”1 4 13 16

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 parte de las barras y reducir la carga en el gancho, en formaciones blandas.

• Se puede aplicar peso sobre la mecha en pozos hasta 4 pulgadas más grande que las conexiones

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

Dhoyo ≤ 4” + 6 5/8” = 10 5/8”

• 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 de

campo utilizadas en los diferentes diseño de los pozos.

Existe un mecanismo para calcular su valor y poder establecer su requerimiento, 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 para perforar 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 de Inclinación del pozo es de 25 grados



• Tubería pesada: Longitud requerida de acuerdo al tipo de pozo


Pozos verticales: 18 a 21 tubos

Pozos direccionales: 30 ó más tubos

• El uso de la Tubería pesada estará asociada con el cálculo previo de la Relación de Rigidez o también conocida como Momento de las Secciones (SMR)

• Se ha demostrado que el valor de SMR debe ser menor de 5,5, caso contrario se necesitará una tubería de transición (Hevi-Wate) (3,5 form. severas)





• Estabilizadores: Funciones Generales

• Controlan la desviación, aumentan la tasa de penetración y mantienen la rotación de la mecha alrededor del eje de la sarta.

Resultado: Mayor vida útil de la mecha

• Controlan la centralización y reducen los problemas asociados a la dinámica de la sarta.

• Evitan cambios bruscos de la inclinación del pozo.

• BHA sin estabilizadores y formación sin Buzamiento genera un hoyo en forma de espiral

• BHA sin estabilizadores y formación con Buzamiento genera un hoyo en forma escalonada



• Estabilizadores: Funciones en la perforación vertical

Funciones:

• Limitan el movimiento lateral oscilatorio

Minimizan esfuerzos generados por pandeo.

Aumentan ciclos de oscilación de fatiga mecánica del material.



• Estabilizadores: Funciones en la 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 la perforación de un objetivo

Simulación de la trayectoria de un ensamblaje 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 y a la tubería de perforación, así como a los equipos en superficie, produciendo una mejor eficiencia en la penetración

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

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

• Puede golpear en forma ascendente o descendente



Optimización de los Factores MecánicosConocidas las diferentes formaciones a penetrar, es

necesario considerar los factores mecánicos quepermitan 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 losfactores mecánicos son:

Esfuerzo de la matriz de la rocaTamaño y tipo de mechaTipo de pozoTipo de herramientas de fondo



P.S.M

R.P.MFactores Mecánicos

?Diseño de Sartas de Perforación


Ejercicios de Diseño:

No. 1: Datos:

Dhoyo = 12 ¼”Dlodo = 12 ppgBarras de 8” OD x 2 13/16” IDLongitud de cada DC´s o barra = 30 piesPSM requerido = 35.000 lbs

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

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



Ejercicios de Diseño:

No. 2: Datos:

Dhoyo = 12 ¼”Dlodo = 12 ppg4 DC´s o barras de 8” OD x 2 13/16” IDDC´s o Barras de 7 ¼” OD x 2 13/16” IDLongitud de cada barra ó DC´s = 30 piesPSM (WOB) requerido= 35.000 lbs

Se desea utilizar una combinación de las barras ó DC´s de 8” con 7 ¼”. Calcule el No. de barras óDC´s de 7 ¼” que se requiren para poder suministrarle a la broca el PSM requerido ?



Prueba de Perforabilidad

La Prueba de Perforabilidad es un mecanismo que nos permite las búsqueda de nuevos valores de Peso sobre la mecha (PSM) y Revoluciones por minuto (RPM) durante la perforación de un pozo con el fin de obtener un incremento en la Tasa o Rata de Penetración (ROP) o sea de mejorar la eficiencia de penetración en un pozo

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

Valores de ROP no muy bajos

Intervalo a perforar homogéneo

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



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

Procedimiento:

Seleccione un valor de PSM de 5.000 lbs como referencia para la toma del tiempo

Mantenga fijo un valor de RPMVarié los valores de PSM seleccionados y anote el menor tiempo

en que se pierdan las 5.000 lbs de referencia. Repetir 3 o 4 vecesSeleccione un valor fijo de PSM, el cual deberá ser el de menor

tiempo anteriorVarié los valores de RPM y seleccione el de menor tiempo.

RepetirEvalué la ROP con estos dos valores durante un intervaloCompare la nueva ROP con los valores de la ROP anterior a la

pruebaSeleccione en definitiva cuales serán ahora los factores mecánicos



Prueba de Perforabilidad

Construya la siguiente tabla para la prueba:

RPM = 100 (valor fijo)

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

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

20 - 25 mil lbs

12 seg

14seg

15seg

14seg

25 - 30 mil lbs

12seg

11 seg

12seg

13seg

30 - 35mil lbs

11seg

10seg

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 las 5.000 lbs de referencia. De allí que se tienen dos valores, con el fin de evaluar su ROP durante un intervalo, estos son RPM = 110 y unPSM = 30 a 35 mil lbs. Comparar

RPM Pr.1 Pr. 2 Pr. 3 Pr. 4

90rpm

16 seg

17seg

17seg

19seg

100 rpm

17seg

16seg

17seg

16seg

110rpm

14seg

14seg

13 seg

12 seg



Mecanismo de AplicaciónDurante 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 AplicaciónPozos 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 presentes en los hoyos desviados

Pozos DireccionalesEn este caso, la consideración del diseño es el punto

de partida para cualquier planificación óptima. Esto debido a que la forma del pozo conlleva a tener una disposición de herramientas en la sarta de acuerdo a las secciones del pozo que se perforará



Mecanismo de AplicaciónPozos Direccionales

Para este tipo de pozos tal como lo mencionamos estará asociada a la sección del hoyo, para ello se determinaría la posición de una herramienta clave para los pozos desviados como lo son los estabilizadores, esto a saber:

Sección de construcción o aumento de ánguloo Sarta de construcción

Sección tangencial o de mantenimiento de ánguloo Sarta empacada o rígida

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



Mecanismo de AplicaciónSarta de construcción (Fulcrum):

Posición estándar de los estabilizadores:o Near Bit – Estabilizador a 60 pies de la mecha (0´- 60´)

Sarta empacada o rigídaPosición 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 pendularPosición estándar de los estabilizadores:

o Estabilizador a 60 pies de la mecha (60´)




1.SLICK

2.PENDULUM

3.BUILD

4.PACKED II

5.PACKED III

6.PACKED IV

7.PACKED V

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR DRILL

COLLAR

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR

DRILL COLLAR

STAB

STAB

STABSTAB

STAB

STAB

STAB

STABSTAB

STAB

STAB

STAB

STAB

STAB

STAB

SHOCKSUB

SHOCKSUB

SHOCKSUB

SHOCKSUB

SHOCKSUB

SHOCKSUB

FULLGAUGESTAB

FULLGAUGESTAB

FULLGAUGESTAB

FULLGAUGESTAB

PONY

PONY

PONY

DRILL COLLAR



HerramientasMechaCamisa DesviadaEstabilizadoresMotor de fondoBarras

Sarta de Perforación desviada


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 toolface), 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 pozo



Mecanismo de Aplicación Modalidad de Rotación

Existe una doble rotación, la del motor de fondo óde la turbina y la de la mesa rotaria o top drive. Esta modalidad se ejecuta para mantener el ángulo de inclinación 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 de inicio hasta obtener el ángulo referido por cada cierta cantidad de pies planificados (ej: 2 grados / 100 pies)



Tubería de Perforación 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

FuncionesTrasmitir 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 a la broca o mecha

Su función principal es DARLE PROFUNDIDAD AL POZO, considerando su trabajo en Tensión



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 Longitud:

Los valores de longitud de la tubería de perforación y otros tubulares, están clasificados por la API en Rangos, a saber:

Rango 1 o Longitud de: 16 a 25 pies

Rango 2o Longitud de : 26 a 34 pies

Rango 3o Longitud de: 35 a 45 pies



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 psiE 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







Clasificación y Propiedades Mecánicas 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 2o Class 3

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



Clasificación y Propiedades Mecánicas 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 se utiliza 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 lo que el área seccional se considera todavía premium

Class 3: Tubería con espesor de pared de al menos 55% con el desgaste localizado sobre un lado









Clasificación y Propiedades Mecánicas 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 tubular que posea la menor Resistencia al Esfuerzo de Ruptura ó Cedencia y en la parte más alta o superior la 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




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 conocer el valor de Máxima Sobre Tensión (Over Pull) que se dispone, a fin de evitar mayores complicaciones en el pozo, a continuación las formulaciones



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 = vueltas1000´

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 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.b

Lmax2 = (Rtn – MST) - (Lmax1 x Ptp + Long.b x Pba) = piesPtp 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)

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

344




Otras consideraciones que se toman en cuenta para el Diseño de la Tubería de Perforación son:

o Tipo de conexiones

o Tipo de reforzamiento

o Torque aplicado al tubular

Estas consideraciones están en línea con un óptimo diseño y básicamente la información asociada se presentan en Tabla API de uso común. A continuación una descripción general:




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)






Tipo de reforzamiento del tubular:Los reforzamientos de los tubulares están

asociados a la resistencia que la conexión del mismo posee. Ellos se clasifican en tres tipos, a saber:

o IU = Internal upset : La tubería en los extremos se hace más gruesa disminuyendo el ID

o EU = External upset: La tubería en los extremos se hace más gruesa aumentando el ID

o IEU = Internal – External upset: La tubería en los extremos se hace más gruesa aumentando el OD y disminuyendo el ID







Ejercicio General Datos:

Dlodo = 13 ppgDhoyo = 8 ½”Barras o DC´s: 6 ½” OD x 2 ½” IDLongitud de cada barras ó DC´s = 30 piesPSM requerido = 25.000 lbsTubería 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 requeridasCalcule 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

A: Atributos

D: Diseño

I: Inspección

O: Operación

S: solicitudes




• 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) para la 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




• 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

• A: Atributos:

• Propiedades de los materiales de los diferentes elementos 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




• 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

PerforaciónDireccional

(Teoría, Diseño y Cálculos)

Preparado por:Ing. Jairo C. Molero

Miembro Asociado de la I.A.D.C No. 160841

No. 160841

Perforación Direccional

OBJETIVO

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


Causas de la Perforación Direccional

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

CONTENIDO


INTRODUCCIÓN

En el pasado la Perforación Direccional se utilizópara solucionar problemas relacionados con herramientas o equipos dejados dentro del hoyo, en mantener la verticalidad del pozo o para la perforación de un pozo de alivio.

Las técnicas de control direccional fueron mejorando y hoy en día se cuenta con equipos especiales para determinar con más exactitud los parámetros que requieren de mayor vigilancia para lograr el objetivo propuesto

Además, se han desarrollado nuevas técnicas a fin de atravesar el yacimiento en forma completamente horizontal y dependiendo la configuración de las arenas en forma multilateral


INTRODUCCIÓN

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


Causas de la

PerforaciónDireccional


CAUSAS

Localizaciones InaccesiblesSon aquellas áreas a perforar donde se encuentra

algún tipo de instalación (edificaciones, parques, poblados) o donde el terreno por sus condiciones naturales (lagunas, ríos, montañas) hacen difícil su acceso

Áreas pobladas


CAUSAS

Domo de salYacimiento a desarrollar los cuales se encuentran bajo

la fachada de un levantamiento de sal y por razones operacionales no se desea atravesar dicho domo

Domo natural salino y arena con hidrocarburo

debajo del mismo


CAUSAS

Formaciones con FallasCuando el yacimiento se encuentra dividido por varias

fallas que se originan durante la compactación del mismo

Desplazamiento de la arena provocada por falla


CAUSAS

Múltiples pozos con una misma plataformaLa 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 alivioAquel que se perfora para controlar un pozo en

erupción. Mediante este tipo de pozo de alivio se contrarresta las presiones que ocasionaron dicho reventón

Descontroldel pozo

Pozo controlador desviado a la arena


CAUSAS

Desviación de un hoyo original (Side Track)Proceso de perforación que no marcha según la

trayectoria programada, bien sea por problemas operacionales o fenómenos inherentes a las distintas formaciones atravesadas, ej: pescado en el hoyo o zonas de alto buzamiento

Atascamiento durante la

perforación


CAUSAS

Hoyo desviado de sutrayectoria

original con tendencia posterior a la vertical


CAUSAS

Pozos verticales (Control de desviación)Cuando en el área a perforar existen fallas naturales las

cuales ocasionan la desviación permanente del hoyo, las cuales deben ser corregidas con sarta de fondo adecuadas

Buzamientos múltiplesen las distintas arenas


CAUSAS

Tendencia natural a desviarse

Diseño de sartacorrectora


Pozos GeotérmicosAplicable en países industrializados, donde la

conservación de la energía es uno de los temas de más importancia. Es usado como fuente energética para el calentamiento del agua

CAUSAS

Fuente energética


CAUSAS

Diferentes arenas múltiplesCuando se atraviesa con un pozo desviado varias

arenas, las cuales permitirá una mayor producción con un costo menor

Atravesar varias arenassimultáneamente


CAUSAS

Pozos horizontalesEl yacimiento es atravesado en forma horizontal, pero

siempre entrando paralelo al estrato o sea navegando a través de la formación

Navegar dentro de la arena


CAUSAS

Desarrollo múltiple de un yacimientoUtilizado para drenar el yacimiento lo más rápido

posible, a fin de mantener los límites del contacto gas / petróleo o petróleo / agua

Drenaje del yacimientoen forma anormal


CAUSAS

EconómicasCuando la perforación se hace de un territorio

continental hacia costa afuera, o quizás para la extracción de minerales

Condiciones del terreno no accesibles a los

equipos de perforación


CAUSAS

Pozos multilateralesCuando de acuerdo a la configuración de

las arenas se hace necesario la perforación lateral de uno o mas brazos, a fin de optimizar la recuperación del pozo a un costo menor


ConceptosBásicos

involucrados en la



CONCEPTOS

Punto de arranque (K.O.P)Profundidad del hoyo

en la cual se coloca la herramienta de deflexión inicial y se comienza el desvío del pozo

Profundidad vertical inicial para el desvío

Ángulo calculado según el Tipo de Pozo

Ángulo de InclinaciónÁngulo fuera de la

vertical, conocido como deflexión o desviación


CONCEPTOS

Profund. vertical verdadera (T.V.D)

Profundidad o distancia vertical de cualquier punto del hoyo al piso del taladro

Proyección vertical de la medición de tubería

Medición de la sartade perforación

Profundidad medida (M.D) Profundidad del pozo

que se hace con la medición de la sarta o tubería de perforación, mide la longitud del pozo


CONCEPTOS

Desvío o desplazamiento horizontal

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

Sección lateral del pozo

B.U.R = Grados de aumentoLongitud específica

Tasa de aumento de ángulo (B.U.R)

Número de grados de aumento del ángulo de inclinación sobre una longitud específica


CONCEPTOS

Sección aumentadaParte del hoyo, después

del arranque inicial donde el ángulo de desvío o inclinación aumenta

Sección tangencialParte del hoyo después

del incremento del ángulo de inclinación, donde este y la dirección del pozo debe mantenerse constantes

Sección donde no debe existir variación de la

inclinación y la dirección

Sección medida hasta la construcción del

ángulo de inclinación


CONCEPTOS

Sección de descensoParte del hoyo después

de la sección tangencial donde el ángulo de inclinación disminuye

D.R = Grados de disminuciónLongitud específica

Tasa de disminución de ángulo

Número de grados de disminución del ángulo de inclinación sobre una longitud especifica


CONCEPTOS

Longitud de rumbo o incremento parcial de la profundidad

Distancia a lo largo del hoyo entre las profundidades de dos registros o estaciones (surveys)

Incremento parcial de PVP Diferencia de longitud

entre las profundidades verticales verdaderas de dos registros o surveys, también conocida como Profundidad Vertical Parcial (PVP)


CONCEPTOS

Incremento de desvío o de desplazamiento horizontal

Diferencia de longitud lateral entre dos desvíos o desplazamiento horizontal de dos registros

Incremento de la sección de desvío

Sumatoria de todos los incrementos de desvíos o desplazamientos horizontales en las diferentes secciones del hoyo en un plano vertical


CONCEPTOS

ObjetivoPunto fijo del subsuelo

en una formación que debe ser penetrado con un hoyo o pozo desviado o vertical

Formación productora a ser

atravesada

Radio máximo sugerido por el

Dpto de Yac.

Tolerancia del objetivoMáxima distancia en la

cual el objetivo o targetpuede ser errado


CONCEPTOS

Dirección u OrientaciónÁngulo fuera del Norte o

Sur (hacia el Este u Oeste) en la escala máxima de 90ºde 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 en sentido horario

AzimuthÁngulo fuera del Norte del

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


CONCEPTOS

N

S

O E

GiroMovimiento necesario desde

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

Registro o SurveyMedición por medio de

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


CONCEPTOS

N

S

O E

CoordenadasDistancias en la dirección Norte - Sur y Este - Oeste a un

punto dado. Este es un punto cero adaptado geográficamente. En un pozo es necesario tener las Coordenadas de Superficie y las Coordenadas de Objetivo o Fondo


CONCEPTOS

N

S

O E

Rumbo de la formaciónRumbo de un estrato

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

Buzamiento de la formaciónEs el ángulo entre el plano

de estratificación de la formación y el plano horizontal, medido en un plano perpendicular al rumbo del estrato


CONCEPTOS

N

S

O E

Coseno Longitud del cateto

adyacente al ángulo dividido entre la longitud de la hipotenusa

SenoLongitud del cateto

opuesto al ángulo dividido entre la longitud de la hipotenusa


CONCEPTOS

N

S

O E

Pata de perro (Dog leg)Cualquier cambio de

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

Severidad de la Pata de perro (Dog leg severity)

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

Herramientasutilizadas

en laPerforación Direccional

DP (5”)

HW (5”)

DC (8”)

MECHA

12-1/4” MECHA 12-1/4”

MWD+ LWD

K-MONEL (6-3/4”)

HW (5”)

JARS (6-1/2”)

HW (5”)

DP (5”)

PDM / BH 2 1/2°



HERRAMIENTAS

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

Herramientas Deflectoras:Aquellas que se encargan de dirigir el hoyo en el

sentido planificado y predeterminado

Herramientas de Medición:Aquellas necesarias para predeterminar la dirección e

inclinación del pozo, así como la posición de la cara de la herramienta

Herramientas Auxiliares:Aquellas que forman parte de la sarta de perforación

y en la cual su utilidad y posición en la misma variarádependiendo 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 erosiona una cavidad en la formación, lo que permite dirigirse en esa dirección, haciendo que el pozo se separe de la vertical

Este método, es generalmente usado en formaciones semi-blandas y blandas, el mismo es conocido con el nombre de jetting


Utilizadas para formaciones poco consolidadas

DE DEFLEXIÓN


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

Oriente el chorro a laDirección calculada,

sin rotación

Inicie la circulacióny espere a que socavela formación expuesta

Perfore la longitud de un tubo, tome registro

de inclinación

DE DEFLEXIÓN


Cuchara RecuperableSe utiliza para iniciar el cambio de inclinación y dirección

de un hoyo. Generalmente, para perforar al lado de tapones de cemento o cuando se requiere salirse lateralmente del hoyo

Consta de una larga cuña invertida de acero, cóncava en un lado para sostener y guiar la sarta de perforación. Además posee una punta de cincel en el extremo para evitar cualquier giro de la herramienta y anexo de un tubo portamecha (drill collar) en el tope a fin de rescatar la herramienta

Otro tipo de cuchara recuperable, es aquella en la cual su punta es de acero y su mecanismo de trabajo es a través de la percusión. Posee un orificio en la punta de la cuchara, el cual le permite la circulación desde el fondo del hoyo

DE DEFLEXIÓN


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

DE DEFLEXIÓN


Cuchara PermanenteEste tipo de herramienta queda permanente en el

pozo, sirviendo de guía a cualquier trabajo requerido en él. Su principal aplicación es desviar a causa de una obstrucción o colapso de un revestidor

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

Una fresa inicialUn sub de orientación Componentes de la sarta de perforación

Esta herramienta es conocida con el nombre de Whipstock

DE DEFLEXIÓN


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

DE DEFLEXIÓN


Junta articuladaHerramienta utilizada en el pasado reciente para

iniciar la desviación del pozo, sin necesidad del uso de una cuchara.

Esta herramienta puede perforar un ángulo con relación del eje de la sarta, lo cual nos daría una separación del eje vertical.

Una de su desventaja principal, es que no permite realizar algún tipo de orientación durante la perforación

Actualmente, esta herramienta a sido sustituida por una camisa desviada (bent housing)

DE DEFLEXIÓN


Turbina de fondoRecia unidad axial de multi-etapa, la cual permite

crear transmisión de potencia o torque a la mecha o broca,

Esto permite que la misma gire sin tener movimiento la sarta de perforación, su comportamiento es similar al motor de desplazamiento positivo

El fluido de perforación pasa y choca internamente, haciendo que se cree una alta velocidad de rotación, mayor inclusive que la del motor de desplazamiento positivo

DE DEFLEXIÓN


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

En ambos casos (motor de desplazamiento positivo o turbina de fondo), se necesita tener una junta desviada de su eje axial o una camisa desviada, que permita crear el ángulo de inclinación inicial y orientar el hoyo al objetivo planificado

DE DEFLEXIÓN


Turbina de fondo

Álabes

DE DEFLEXIÓN


Motor de desplazamiento positivo (P.D.M) Motor helicoidal de dos o más etapas , que consta

adicionalmente con una válvula de descarga, un conjunto de bielas, cojinetes y ejes.

Posee una cavidad en forma de espiral forrada en caucho, conocida como estator y una sección transversal helicoidal conocido como rotor.

El fluido de perforación entra en la cavidad espiral y hace que el rotor se desplace y gire, generando una fuerza de torsión que se trasmite a la mecha.

Siempre existirá una diferencia entre el espacio ocupado por el rotor con respecto al estator (Ej: 5/6 Lobes, 6/7 Lobes)

DE DEFLEXIÓN


Una de las características importante al momento de seleccionar un motor de fondo, es decidir que se desea obtener de él, si más RPM ó mayor potencia. Esto dependeráde las características de la formación que se desea atravesar, esta información es de sumo interés para el Ingeniero de Diseño del Motor

La regla universal nos dice que: a mayor relación de Lobe Rotor/Estator mayor Potencia o Torque (lbs-pies) y menor revoluciones por minuto (RPM)

En caso contrario, a menor relación de Lobe entre el Rotor /Estator menor Potencia o Torque, pero mayor revoluciones por minuto (RPM)

DE DEFLEXIÓN


Motor de fondoEstator

Rotor

DE DEFLEXIÓN


DE DEFLEXIÓN


DE DEFLEXIÓN

RPM vs TORQUE

RPM

TORQUE

RELACIÓN DE LOBES

MOTOR DE FONDO

RELACIÓN DE LOBES DE LOS MOTORES DE FONDO

PERF. DIRECCIONAL


DE DEFLEXIÓN


DE DEFLEXIÓN


Totco o péndulo invertidoUno de los instrumentos de medición más

elementales y sencillo existentes, con el cual se logra obtener única y exclusivamente la inclinación o desviación del hoyo. De uso común en pozos verticales

El mismo consta de tres partes principales:

Péndulo: En posición invertida que descansa sobre

un fulcro de zafiro, a fin de permanecer en posición vertical. En su punta superior estáconformado por una aguja con punta de acero

DE MEDICIÓN


Disco: Marcado con círculos concéntricos, los cuales

representan los grados de inclinación o desviación del hoyo

Mecanismo de tiempo (Timer):Reloj preparado y activado que permite que el

instrumento pueda llegar al lugar donde se desee tomar la lectura de inclinación.

Un breve lapso de margen dará tiempo para que el péndulo este en posición de descanso al tomar la lectura

DE MEDICIÓN


Single Shot (Registro de toma sencilla)Herramienta de toma sencilla, la cual se usa

para registrar simultáneamente la dirección magnética del rumbo del pozo sin entubar y la inclinación con relación a la vertical

Al principio constaba de tres unidades básicas:

Un cronómetro o sensor de movimientoUna cámara Un indicador de ángulo,

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

DE MEDICIÓN


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

De uso común en pozos verticales, en la cual su utilización forma parte del programa de perforación como un medio para constatar la trayectoria del pozo y hacer los correctivos que se requieran

DE MEDICIÓN


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

del pozo a diferentes profundidades. Debe utilizarse dentro de una barra monel. Ideal para comprobar las lecturas de los single shot y poder hacer las correcciones de la trayectoria a tiempo

El tiempo debe ser programado, a fin que durante un viaje con la tubería a la superficie, puede tomarse varias lecturas y conocer las distintas posiciones de la trayectoria del pozo.

Al igual que el Single Shot, la posición del plato receptor donde anclará la herramienta debe ser diseñado de acuerdo a la zona donde se perfora el pozo en cuestión, pudiendo en algunos casos utilizarse más de 30 pies de barra monel

DE MEDICIÓN


M.W.D (Measurement While Drilling)

Control direccional de complejo sistema de telemetría pozo abajo, que permite continuamente conocer el lugar exacto de la trayectoria del pozo en cuanto a su inclinación y dirección

Algunas de su ventajas principales son: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

DE MEDICIÓN


Reduce anticipadamente por efecto de corrección de la trayectoria del pozos posible patas de perro severas

Reduce considerablemente el número de 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


DE MEDICIÓN

Proceso de armado de un MWD y LWD


DE MEDICIÓN

Registros durante la Perforación del Pozos


GiroscopioHerramienta versátil de toma sencilla y múltiple,

que permite de una manera segura obtener la dirección e inclinación del pozo. Sus lecturas de dirección no tienen interferencia por presencia de metales cercanos a ella

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

Tomas sencillas y múltiples dentro de las sarta de perforación o de revestimiento

Operaciones con wirelineTomas o registros en pozos horizontalesOrientación de núcleos continuos

DE MEDICIÓN


EstabilizadoresHerramienta que tiene como función principal evitar

el acercamiento de la sarta de perforación a las paredes del hoyo. Así mismo evitar perforar un hoyo en forma escalonada

Existen varios tipos de estabilizadores de acuerdo al uso que se requiera:

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

Estabilizadores no rotativo o de camisa

Estabilizadores tipo rimador

AUXILIARES


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 posiciones específicas con respecto a la mecha o broca, permite el control de la desviación para aumentar, mantener y disminuir el ángulo de inclinación del pozo

Sarta más comunes en pozos direccionales:

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

AUXILIARES

HerramientasMechaCamisa DesviadaEstabilizadoresMotor de fondoBarras

Sarta de Perforación desviada

AUXILIARES



Portamechas o drill collars (barras o botellas)Herramienta la cual proporciona el peso requerido

sobre la mecha o broca, a fin de penetrar las distintas formaciones encontradas durante la perforación de un pozo

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

Normalmente usados en forma de espiral, lo cual evita menos 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

AUXILIARES


Portamechas K-MonelEl portamechas K – Monel tiene las mismas

caracterìsticas fìsicas de los otros portamechas, con la diferencia que es un portamecha no magnètcico

Su función principal es eliminar los efectos magnéticos que pueden influir en la lectura de dirección

Dicho magnetismo varía entre un país y otro país, esto depende de la situación con respecto a los polos magnéticos.

Para el diseño de la sarta con un portamecha K -Monel, es necesario conocer la longitud requerida de este tipo de herramienta a fin de evitar influencia magnética. Para ello se utilizan cartas empíricas de acuerdo a la zona

AUXILIARES


Tubería de transición (Hevi-wate)Tubos de pared gruesa unidos entre sì por

juntas extra largas, la cual representa un componente intermedio de transición entre los portamechas y la tubería de perforación

Especialmente diseñada, debido a su mayor flexibilidad para utilizarse en hoyo de gran ángulo de inclinación, incluyendo en pozos horizontales

Los hevi-wate dan estabilidad con mucho menos contacto con la pared del pozo, lo cual permite al operador direccional fijar mejor la dirección y controlar mejor el ángulo de inclinación. Se recomienda un número de 30 o más tubos en pozos desviados

AUXILIARES


MartillosHerramienta que se coloca en la sarta de

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

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

AUXILIARES

Martillo Mecánico

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

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 androtaring), términos utilizados por los operadores direccionales

AUXILIARES


AUXILIARES


AUXILIARES

Tiposde

PozosDireccionales

PLANO DE INCLINACIÓN

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000-200 0 200 400 600

Sección Vertical (Pies)

Prof

undi

dad

Ver

tical

(Pie

s)

Desplaz. Horiz.: 417’Dirección: S48°OAngulo: 13°

DesplazDesplaz. Horiz.: . Horiz.: 417417’’DirecciDireccióón: n: S48S48°°OOAngulo: Angulo: 1313°°



TIPOS DE POZOS

Cálculo de Dirección y Desplazamiento Horizontal

Con los valores de Coordenadas de Superficie y Coordenadas de Fondo u Objetivo, podemos calcular dos de los puntos de mayor interés en un pozo direccional.

Podemos decir que las tres definiciones que están más relacionadas con la culminación exitosa de un hoyo desviado, son: Inclinación, Dirección y Desplazamiento Horizontal (Vertical Section)

Con esta información de Coordenadas podemos conseguir dos ellas: la Dirección del Pozo y el Desplazamiento Horizontal


TIPOS DE POZOS

Ejercicio prácticoDada 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 – 54XSUR (S): 134.050,74 mtsOESTE (O): 11.990,63 mts

Coordenadas de Superficie – POZO TRITON IISUR (S): 134.319,04 mtsOESTE (O): 11.620,43 mts

Coordenadas de Superficie – POZO PLATAFORMA BSUR (S): 134.444,66 mtsOESTE (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)

Tipo “S”

Tipos “S” Especial o Modificado

Tipo Inclinado (uso de taladro especial)

Tipo Horizontal o Multilateral


TIPOS DE POZOS

Tipo TangencialConsta de:

Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P)Una sección aumentada o de construcción de ánguloUna 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 aumentadaUna sección de mantenimiento de ángulo o tangencialUna 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” EspecialConsta 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 tangencialUna 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 InclinadoEste tipo de pozo es perforado con un Taladro

Tipo Slant o Inclinado, para lo cual el mismo puede perforar pozos de hasta 45º de Inclinación, consta de:

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 MultilateralPozos que pueden tener ángulo inclusive mayores de 90º,

pero necesariamente deben perforarse el pozo paralelo al estrato, o sea navegando a través de él

En el caso de los pozos multilaterales, los mismos pueden ser de dos o más brazos, atravesando las arenas de la misma forma o sea navegando a través de la formación

Consta de: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


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 mayor valor agregado en estas prácticas operacionales estáen el Oriente del país


TIPOS DE POZOS

Métodos de ConstrucciónLas técnicas de construcción de los distintos tipos de

pozos direccionales, se basan en el Método de Radio de Curvatura, el cual describe el pozo como un arco parejo y esférico. Como recordamos, la longitud de un arco esta dada por:

Long. de arco (L)= 2 π Rc

Si derivamos la ecuación anterior con respecto al ángulo y convertimos de radianes a grados, nos quedaráuna ecuación definitiva para el Radio de Curvatura con la siguiente expresión:

Rc = 180º x Lπ x aº

aº : Angulo de inclinación parcial o total


Métodos de Construcción – Tipo TangencialPara la construcción del pozo Tipo Tangencial, es

necesario comparar el Desplazamiento Horizontal (DH) calculado con las Coordenadas de Superficie y Objetivo, con el valor calculado del Radio de Curvatura (Rc)

Una vez, seleccionada la comparación de estos valores, podemos encontrar a través de principios trigonométricos el valor del Angulo de Inclinación final (aº)De allí que:

1er caso: Rc = DH

2do caso: Rc < DH

3er caso: Rc > DH

TIPOS DE POZOS


TIPOS DE POZOS

Métodos de Construcción – Tipo Tangencial

1er Caso: Radio curvatura = Desplaz. Horizontal


TIPOS DE POZOS


2do Caso: Radio curvatura < Desplaz. Horizontal


TIPOS DE POZOS


3er 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 comparan con el Desplaz. Horizontal (DH)

De allí que:

1er caso: Rc1 + Rc2 > DH

2do caso: Rc1 + Rc2 < DH

TIPOS DE POZOS


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 OºV1 = Profundidad del KOP1Rt = 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 ”

1er Caso: Radios curvaturas > Desplaz. Horizontal

Una vez finalizada la sección tangencial, tumbe el Ángulo de Inclinación 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 = V4 – V1

V4 = Profundidad Vertical a OºV1 = Profundidad del KOP1

Rd = DH - RrrRrr = Diferencia de Radios de Curvatura (Rc1 - Rc2)Rr = Sumatoria de Radios de Curvatura (Rc1 + Rc2)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 punto 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 + Rc2)) x AEAE = Profundidad vertical desde el KOP1 al objetivoAE = (TVD del tope del yac. – KOP1) + RC2 x sen JºJ1 = Angulo de buzamiento de la formación de interésII`= ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x EO`Rc2 = Radio de Curvatura de la sección de descensoEO` = 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: Rc1 = Radio de Curvatura de la sección de construcciónAI = ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x AEAE = Profundidad vertical desde el KOP1 al objetivoAE = (TVD del tope del yacimiento – KOP1) + RC2 x sen JºJ = Ángulo de buzamiento de la formación de interésII`= ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x EO`Rc2 = Radio de Curvatura de la sección de descensoEO` = Desplazamiento horizontal al tope del yacimiento


TIPOS DE POZOS

Métodos de construcción – Tipo Inclinado

Este tipo de pozo es perforado desde la superficie con un ángulo pre-determinado y constante (tangencialmente), para lo cual se utilizan taladros especiales inclinados

El rango de movimiento de estos taladros Slant es entre 90º y 45º de inclinación con respecto a la horizontal

Algunos de los equipos con los que cuenta este tipo de taladroUn brazo hidráulico a fin de manejar los tubularesUn bloque viajero provisto de un sistema giratorioUn sistema hidráulico para general el torqueUn sistema de movilización tipo orugaEquipos auxiliares los cuales permanecen fijos durante el

proceso de perforación


TIPOS DE POZOS

Métodos de construcción – Tipo Horizontal

Su construcción también esta basada en el Método de Radio de Curvatura, para lo cual es necesario obtener información de la formación, tales como el Rumbo de la Estructura y el Buzamiento de la misma, a fin de calcular el Angulo de Inclinación máxima del pozo, básicamente cuando su valor difiere de 90º

Una de las cosas de interés en estos tipos de pozos, es el cálculo de los esfuerzos presentes en la sarta de perforación y el diseño optimizado de sus componentes

Así mismo, en los pozos multilaterales es necesario conocer la configuración de las arenas productoras a explotar, para lo cual el número de ellas definirá la forma final del pozo


TIPOS DE POZOS

Ejercicio Tipo TangencialLa planificación de los pozos direccionales envuelven una

serie de cálculos, los cuales permiten diseñar los gráficos y el programa de perforación direccional. De la información geológica y el levantamiento topográfico se obtiene los siguientes datos:

Coordenadas de Superficie: S: 16.202,64 mts E: 13.338,99 mtsCoordenadas de Objetivo: S: 16.470,38 mts E: 13.229,00 mtsElevación del terreno: 34 pies Elevación de la mesa rotaria: 4 pies (b.n.l)Buzamiento de la estructura: 5º S-OMiembro Ojeda: 2.192 pies (bmr)Miembro La inferior: 2.254 piesTope de arenas productora: 2.364 piesTope formación lutita La Rosa: 2.510 pies - 2.557 piesTasa de aumento de ángulo: 3º / 100 piesPunto de arranque (KOP): 347 piesRadio de Tolerancia: 50 pies


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 piesCoordenadas de Objetivo: N: 7.432 pies E: 29.312 pies

Punto de arranque (KOP1): 1.480 piesTasa de aumento de ángulo: 2º / 100 piesPunto de arranque (KOP2): 5.300 piesTasa 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

piesProfundidad vertical total (TVD): 7.200 pies

Métodos de

Estudios Direccionales


SECTION DETAILS

Sec 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 1940.3 6 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]

True

Ver

tical

Dep

th [f

t]

0 1913 3826 5739 7652 9565 11478

11478

13391

15304

17217

REV. 9-5/8" @ 15576'

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

LINER 4-1/2" @ 18228'

K.O.P @ 11510'

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

Sout

h(-)

/Nor

th(+

) [10

00ft/

in]

0 750 1500 2250 30000

750

1500

2250

FONDO

ENTRADA

CAMPO: CEUTALOC: W-DQD-2

POZO ALTAMENTE INCLINADOPLAN DIRECCIONAL

PLAN DIRECCIONAL (W-DQD-2 )

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

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

.....

..

.

..

.. .

. ..


MÉTODOS

Métodos de Estudios Direccionales

Dado que los instrumentos actuales de medición, nos permiten definir exactamente el rumbo o dirección del pozo entre cada punto de estudio o estación, se requiere para calcular la localización de cada uno de ellos la aplicación de algún Método de Estudio Direccional.

Existen cuatro Métodos para la búsqueda de la información que me permita realizar el ploteo de los puntos según la trayectoria real del pozo, a saber:

Método TangencialMétodo de Ángulo PromedioMétodo de Radio de CurvaturaMétodo 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 su aplicación, ya que indica menos profundidad vertical y menos desplazamiento horizontal de los que realmente hay en el pozo, por lo tanto su uso no es recomendado

Este Método tradicionalmente es descartado por la empresas operadores de servicio direccional


MÉTODOS

Método de Angulo Promedio

Este Método se basa en la suposición de que el recinto del pozo es paralelo al promedio sencillo de los ángulos de Inclinación y Dirección entre dos puntos o estaciones

Es un Método que se justifica teóricamente, ya que es suficientemente sencillo como para ser usado a nivel de campo, de allí su nombre de Método de Campo

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


MÉTODOS

Método de Radio de Curvatura

Este Método se basa en la suposición de que el recinto del pozo es un arco parejo y esférico entre estaciones o puntos.

Es un Método preciso, pero no es de fácil aplicación en el campo ya que requiere de una computadora o calculadora programable

Método de Curvatura Mínima

Este Método presupone que el pozo es un arco parejo y esférico, con mínimo de curvatura, que hay máximo radio de curvatura entre las estaciones o puntos

Aunque este Método comprende cálculos complejos que requieren de una computadora o calculadora programable, es el demás justificación teórica y por consiguiente el más aplicable por las empresas de servicio


MÉTODOS

No. Registro

(1)

MDRegistro

(2)

Grados Inclinac.

(3)

Inclinac.Promedio

(4)

IntervaloPerforado

(5)

TVDParcial

(6)

TVDAcumu.

(7)

Desplaz.Parcial

(8)

Desplaz.Acumulado

(9)

Tabla de Método de Ángulo Promedio


MÉTODOS

Tabla de Método de Ángulo PromedioDirecciónCorregida

(10)

DirecciónPromedio

(11)

Coord. Parciales N / S (12)

Coord. ParcialesE / O (13)

Coord. Totales

N / S (14)

Coord. Totales

E / O (15)

Patade Perro

(16)

Severidad de Pata de Perro (17)


MÉTODOS

No. Registro

(1)

MDRegistro

(2)

Grados Inclinac.

(3)

Inclinac.Promedio

(4)

IntervaloPerforado

(5)

TVDParcial

(6)

TVDAcumu.

(7)

Desplaz.Parcial

(8)

Desplaz.Acumulado

(9)



MÉTODOS


(10)

DirecciónPromedio

(11)



Coord. Totales

N / S (14)

Coord. Totales

E / O (15)

Patade Perro

(16)



MÉTODOS

No. Registro

(1)

MDRegistro

(2)

Grados Inclinac.

(3)

Inclinac.Promedio

(4)

IntervaloPerforado

(5)

TVDParcial

(6)

TVDAcumu.

(7)

Desplaz.Parcial

(8)

Desplaz.Acumulado

(9)

1 347´ 0.25

2 360´ 0,53 390´ 14 420´ 2.55 550´ 56 750´ 107 850´ 128 950´ 149 1050´ 1710 1150´ 1911 1250´ 21.5



MÉTODOS


(10)

DirecciónPromedio

(11)



Coord. Totales

N / S (14)

Coord. Totales

E / O (15)

Patade Perro

(16)


N80ES40ES30ES15ES15OS23OS26OS26OS28OS27OS26O


MÉTODOS

No. Registro

(1)

MDRegistro

(2)

Grados Inclinac.

(3)

Inclinac.Promedio

(4)

IntervaloPerforado

(5)

TVDParcial

(6)

TVDAcumu.

(7)

Desplaz.Parcial

(8)

Desplaz.Acumulado

(9)

12 1350´ 24

13 1450´ 2614 1550´ 2815 1650´ 3016 1750´ 3217 1850´ 3118 1950´ 3319 2050´ 30



MÉTODOS


(10)

DirecciónPromedio

(11)



Coord. Totales

N / S (14)

Coord. Totales

E / O (15)

Patade Perro

(16)


S26OS25OS25OS25OS25O

S25 ¼ OS24OS24O


MÉTODOS

Nomenclatura - Método de Ángulo Promedio

1) No. de Registro

2) Profundidad medida (MD) del Registro

3) Grados de Inclinación leída

4) Inclinación promedio = (Inclinación leída + Inclinación anterior) / 2

5) Intervalo perforado

6) Profund. Vertical Parcial (TVD parcial) = Interv. perforado x Cos (Incl. Prom.)

7) Profund. Vertical Acumulada (TVD Acum.) = Sumatoria de las TVD parciales

8) Desplazamiento parcial = Interv. perforado x Sen (Incl. Prom.)

9) Desplazamiento acumulado = Sumatoria de los Desplazamientos Parciales


MÉTODOS

Nomenclatura - Método de Ángulo Promedio

10) Dirección leída corregido

11) Dirección promedio = (Dirección leída + Dirección anterior) / 2

12) Coordenadas parciales Norte-Sur (N / S) = = Desplaz. Parcial x Cos (Dirección Promedio) Colocar los signos

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

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

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

16 ) Pata de Perro = Valor calculado según fórmula descrita

17) Severidad de la Pata de Perro = Pata de Perro x 100 / Intervalo perforado

Corrección por

Declinación Magnética


NorteReal

NorteMagnético

AzimuthMagnético

leído217º Az

AzimuthReal

205º Az(217º - 12º)

AzimuthMagnético

N

S

EO

CorrecciónOeste 12º


CORRECCIÓN MAGNÉTICA

Reseña

Todos los instrumentos de estudios magnéticos están diseñados para apuntar hacia el Norte Magnético, a tiempo que los planos direccionales se grafican con relación al Norte Real

Para ello, se hace necesario corregir el Ángulo de Dirección antes de iniciar los cálculos a través de cualquier Método de Estudio Direccional. El grado de corrección varía de sitio en sitio, dichas variaciones se indican en un gran número de gráficos denominados isogónicos

Estos gráficos, son elaborados para diferentes localizaciones geográficas. Esto motivado a que los polos magnéticos de la tierra mantienen un campo de magnetismo que puede ir variando con el tiempo. Es necesario, hacer este tipo de estudio frecuentemente en aquellos lugares donde la precisión se desea sea lo más exacta posible


Reseña

Recientemente, científicos elaboraron una nueva teoría que explica el por que de los desplazamientos misteriosos del polo norte magnético de la tierra

La respuesta puede estar a cientos de kilómetros de distancia bajo la superficie, en una zona que los investigadores consideran como la de mayor actividad química en el mundo, esto según estudios realizados por el Departamento de Geología de la Universidad de California, en Bekerley, Estados Unidos

La moderna teoría sostiene que los cambios dentro del magma controlan los cambios regionales de intensidad del campo magnético



Reseña

Dichos estudios, esperan tener mayor información acerca de las mediciones magnéticas, comparándolas con mapas de ondas sísmicas provenientes de la región del magma

Se cree que teniendo éxito en la comprensión de los procesos físicos que se producen ahora, se podrá entender mejor la causa y la dinámica de inversiones en el campo magnético de la tierra

Existen lugares en el mundo donde del Norte Magnético esta hacia la izquierda del Norte Real o Verdadero o sea al Oeste y otros a la derecha del Norte Real o Verdadero, o sea hacia el Este, así mismo existen lugares donde ambos coinciden

A fin de explicar gráficamente, que pasaría con la lectura magnética tomada con un instrumento de medición cuando esta deba ser corregida al Oeste o al Este, se muestra a continuación como se altera su valor:



N

O E

Sθ : Ángulo de corrección magnética de la zona

Norte Magnético Norte Real_

_+

+

θ

Corrección al Oeste



N

O E

Sθ : Ángulo de corrección magnética de la zona

Norte MagnéticoNorte Real_

_+

+

θ

Corrección al Este



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



EjerciciosCalcular 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

Vectores


0º 20º6º

Disminución de la inclinación

Izquierda

Derecha

N 35º E

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

Diagrama Esquemático

Giro.PP

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


DIAGRAMA DE VECTORES

Introducción

Una de las preguntas obligada que el Operador y Supervisor de un trabajo direccional se hace en el momento de estar perforando un pozo desviado, es donde debe colocar la cara de la herramienta para realizar un cambio en la Inclinación o Dirección del pozo, esto a fin de mejorar la trayectoria real con respecto a la planificada

Muchos operadores direccionales conocen por experiencia, que los movimientos de la herramienta deben estar sujeto a un análisis del comportamiento de la misma en el hoyo de acuerdo a: el tipo de formación que se estáatravesando, 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 InclinaciónDisminución del ángulo de InclinaciónMantenimiento del ángulo de InclinaciónCambio de la Dirección a la izquierdaCambio de la Dirección a la derechaMaximizar la DirecciónPosición de la cara de la herramienta, desde el punto donde

se obtuvo la última información hasta la nueva posición que el Operador debe colocar en superficie, a fin que beneficie la trayectoria del pozo, siempre respetando una limitación la cual es el Ángulo de la Pata de Perro



Construcción del Diagrama de Vectores

Procedimiento:1) Trace un línea recta en un papel milimetrado, que refleje el número de grado de inclinación de su último registro o survey

2) Coloque sobre la línea los grados de inclinación

3) Coloque a manera de información, al final de la línea recta la dirección del pozo dado en su último registro o survey

4) Trace un circulo de radio igual a la Pata de Perro impuesta como limitación, haciendo centro con un compás sobre el valor máximo del ángulo de inclinación previamente trazado sobre la línea recta

5) Desde el punto de origen de la recta, con un transportador lea hacia arriba (izquierda) o hacia abajo (derecha), cualquier ángulo que representa la dirección de su último registro o la dirección buscada, todo esto al trazar una línea recta que corte el círculo de la pata de perro



Procedimiento:6) Una vez trazada una línea recta cortando la pata de perro, mida con una regla el punto de corte más cercano (si desea disminuir inclinación) o el punto de corte más lejano (si desea aumentar la inclinación) a ese punto de origen

7) Trace una línea recta desde el centro de la pata de perro hasta el punto de corte con la pata de perro

8) Con un transportador, lea el ángulo formado entre esos dos puntos o línea recta trazada, ese valor representa el movimiento de la cara de la herramienta de su última posición a su nueva posición (no incluye torque reactivo)

Nota: Es posible, si desea aumentar o disminuir el ángulo de inclinación, que para trazar la línea recta desde el punto de origen de la inclinación del último registro, sea necesario antes con el compás y haciendo centro en ese punto de origen, abrirlo hasta alcanzar el cambio de inclinación que se desea imponer y luego trazar un arco que corte la pata de perro.



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

Tablero Ouija



Ejercicios

1) Dirección: N 80º E, Inclinación: 18º , Pata de Perro: 3º

.- Cambiar la Dirección 6º a la derecha y aumentar el ángulode Inclinación. Hallar Nueva Dirección, Nueva Inclinación yÁngulo de giro de la cara de la herramienta

2) Dirección: S 25º O, Inclinación: 8º , Pata de Perro: 4º

.- Cambiar la Dirección 4º a la derecha y aumentar el Ángulo de Inclinación. Hallar Nueva Dirección, Nueva Inclinación yÁngulo de giro de la cara de la herramienta


.- Cambiar la Dirección 6ª a la izquierda y disminuir el Ángulo de Inclinación. Hallar Nueva Dirección, Nueva Inclinación yÁngulo de giro de la cara de la herramienta



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


.- 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

.- Aumentar 2º y cambiar la Dirección a la derecha. Hallar Severidad de la Pata de Perro, Pata de Perro, Nueva Dirección, Nueva Inclinación y Ángulo de giro de la cara de la herramienta (incluyendo torque reactivo)



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 34ºE. Inclinación: 10º. Ip: 90 pies

.- Máximo cambio de Dirección a la izquierda. Hallar Severidad de la Pata de Perro, Pata de Perro, Nueva Dirección, Nueva Inclinación y Ángulo de giro de la cara de la herramienta (incluyendo torque reactivo)

10) Calcular la pata de perro que se puede obtener en unpozo, con la siguiente información:

.- Dirección: S 25º O, Inclinación; 12º. Se desea cambiar la Dirección a la izquierda 4º y aumentar el Ángulo 3º

TeoríaGeneral

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 1980 empresas trasnacionales como Texaco y Esso en Canadá, así como la ELF de Francia, desarrollaron grandes progresos en este tipo de tecnología. Para ese entonces, existían dificultades en cuanto a: efectuar registros eléctricos, cortar núcleos, entre otros



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”



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

Con las nuevas tecnologías estosalcances superan los 10.000 mts

Tipos de Pozos Horizontales



Radio Largo

Radio Medio

RadioIntermedio

Radio Corto

2º - 6º / 100´3000´ - 1000´ Rc

6 – 40º / 100´1000´ - 140´ Rc

40º - 70º / 100´140´ - 82´ Rc

70º - 150º / 100´82´ - 40´ Rc

1500´- 4000´

2000´- 6000´

300´ - 3000´

300´- 1000´

Tipos de Pozos Horizontales



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

Método de Curva de Construcción Tangente Compleja

Método de Curva de Construcción Ideal



Método de Curva de Construcción SencillaLa curva está compuesta de un intervalo de

construcción de ángulo continua, el cual se inicia desde el punto de arranque (K.O.P) y finaliza una vez alcanzado el ángulo máximo al objetivo

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



Método de Curva de Construcción Tangente SimpleEsta curva de construcción está compuesta por dos

intervalos de incremento de ángulo, separados por una sección tangencial. Generalmente para ambos intervalos se utiliza la misma BUR la cual producirá la misma curvatura

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



Método de Construcción Tangente ComplejaLa curva compleja utiliza dos intervalos de construcción separados por

una sección tangente ajustable. Su diferencia con respecto al Tangente Simple, es que tiene una orientación de la cara de la herramienta en la segunda curva que produce una combinación de construcción y movimiento en ese intervalo. Dicha curva, permite al Operador en sitio ajustar la tasa de construcción, a fin de garantizar llegar al objetivo

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



Método de Curva de Construcción IdealEste Método utiliza dos intervalos de construcción los cuales

tienen diferencia entre sì, dado que cada uno tiene una tasa de incremento. En este tipo de curva no existe sección tangencial.

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



Pozos MultilateralesA través de los años el auge de la Perforación Multilateral ha

invadido las distintas operadoras a nivel Mundial, todo esto conun éxito sin precedente en cuanto a recuperación en arenas de difícil acceso.

Existen diferentes Tipos de Pozos Multilaterales, los cuales van de lo más sencillo hasta lo más complejo, esto se diferencian en las distintas ramificaciones o brazos posibles que se pueden desarrollar en cada proyecto

Su selección estaría asociada con las arenas a explotar, de tal manera que cada una sea atravesada en forma horizontal y se puede obtener de las mismas la mayor cantidad de recuperación posible

Entre los diferentes Tipos de Pozos Multilaterales se encuentran los siguientes:



Multilateral ApiladoPozo Horizontal Convencional

Lateral sencillo con “Espinas de Pescado”Multilateral “Ala de Gaviota”

Multilateral “Tenedor” Multilateral “Pata De Gallina”

Tipos de Pozos Multilaterales

…En tiempos de cambiosaquellos que aprendencontinuamente heredanel futuro...

…Los que consideranque ya todo lo han aprendido

se encontrarán equipadospara vivir en un mundo

que ya no existe …

Eric Hoffer

Muchas Gracias

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DISEÑO DE SARTAS AGOSTO 19