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Universidad de Oriente
Escuela de Ingeniería de petróleoNúcleo de Monagas
Perforación Direccional
NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LA PERFORACIÓN DIRECCIONAL
Profesor:
Jesús Otahola
Junio 2010
Perforación con Sistema Rotatorio
Ensamblaje Sistema Rotatorio con capacidad de perforar tridimensionalmente durante la rotación continua de la sarta.
No hay necesidad de perforación orientada (Realizar deslizamiento)
No se requiere parar la perforación para orientar la cara de la herramienta (Tool Fase) para ajustar la trayectoria al plan.
Rotación Continua
-Baja la probabilidad de pegar la tubería de perforación-Mejora la limpieza del hoyo-Mejor control de ECD’s-Mejor transferencia de peso a la Mecha – incremento en la Rata de Penetracion-Mejoramiento en la información de las Herramientas de Evaluación de Formación (LWD)
No se requiere realizar deslizamientos
-Minimiza la probabilidad del efecto pandeo sinusoidal.-Menos arrastre por geometría del hoyo
Beneficios – rotación continua
Herramientas direccionales
Sistemas RSS “POWER DRIVE” de Schlumberger
PowerDrive Xtra (Herramienta Principal)
PowerDrive X5
PowerDrive Vortex
PowerDrive Xceed
Power V
Herramienta dirigible en 3D que hace cambios en la inclinación y en el azimut mientras está rotando en forma continua.
No se requiere perforar en modo deslizante u orientado para construir la trayectoria direccional.
Fundamentos del PowerDrive
Principios de operación del PowerDrive
Aleta Extendida
Aleta Escondida
Unidad de desviación “Bias Unit”
Tiene tres (3) aletas movidas por pistones hidráulicos.
Las aletas aplican fuerza lateral a la barrena mientras giran a la velocidad de ésta
Permite el control de la desviación.Actúa bajo el concepto básico de una plataforma montada sobre rodamientos dentro de un collar que se mantiene estática con relación al lado alto del pozoTiene dos generadores AC y dos turbinas que rotan en sentido contrario para producir la estabilización.Dado que la Unidad de Control se mantiene estática, el sistema puede también tomar registros de inclinación y azimuth de la barrena mientras está rotando.
Unidad de control
Unidad de desviación “Bias”Unidad actuadora de las aletas por
desvío de flujo
Aleta Extendida
Aleta Escondida
Cortadores PDC alineados en paralelo a la cara de la aleta
Recorrido aproximado de 18 – 20mm, (3/4”)
Estator
Válvula deControl
Fuerza sobre la aleta
Dirección de navegación
Válvula de control y estator
Configuración de una sarta con PowerDrive
Perfil Suave.Agujero en calibre.Sin espiral.Se reduce la posibilidad de acumulación de recortes
Calidad del agujero
l Push-the-bit (Empuja la barrena)– Fuerza lateral es aplicada hacia la barrena parincrementar la acción de cortel Point-the-bit (Apunta hacia la Barrena)– Introduce una excentricidad a la trayectoria de la barrena en forma análoga a al efecto de la carcaza curva en el motor de lodos.
Métodos de Navegación
El uso de PowerDrive para la perforación permite:Mejorar la eficiencia en general de la perforación y esto se traduce en menores costos.
Reducir los incidentes de pérdida de herramientas en los pozos.
Permite que diseños más complicados de pozos sean perforados en forma segura.
Mayores desplazamientos y menores riesgos en pozos de largo alcance.
La práctica demostró que el PowerDrive es un remplazo efectivo de las herramientas de perforación convencionales.
Conclusiones sobre el PowerDrive
Revolution Rotary Steerable System
Tres componentes principales:
Modulo de Electrónica y Batería.
Unidad Mecánica.
Estabilizador “Pívot”
Sistema de “apuntar la Mecha” (Point the bit system)
Rata de desviación controlado en superficie.
Ingeniería para hoyos de 6” – 6 ¾” primero, ahora herramientas para hoyos de 8 3/8” – 12 ¼” y compacto, transportable por aire
Desplegué rápido.
Sistema hidráulica “limpio” para larga vida-No hay componentes móviles que estén
expuestos al lodo-Sensores cerca a la Mecha-Soporta Alta temperatura y altas presiones
RSS - Revolution
Sistema hidráulica mueve el mecanismo de manejo excéntricamente dentro de la camisa de orientación
La bomba proporciona la fuerza motriz para desviar el eje en la dirección programada
El mecanismo de manejo se deflecta en el dirección opuesta a lo requerido para la desviación del agujero
Guías no-rotativas previenen que la camisa gire. Si la camisa empieza a rotar el sistema hidráulico re-direcciona para que se mantenga en la orientación deseada.
Si la manga de orientación comienza a rotar, el sistema de navegación dirige la hidráulica para mantener la orientación deseada
Mecanismo de orientación
Camisa de orientación no-rotativa.
Rotación del eje central maneja la bomba hidráulica.
Bomba provee fuerza motriz para desviar el eje en el dirección la programada.
Modulo electrónico provee control con sistema cerrado. “Closed Loop”.
Sensores internos monitorean la orientación, desviación y la rotación de la herramienta.
Principio de orientación
Sistema hidráulico autónomo ( cerrado) , “Limpio” para larga vida.
El aceite hidráulico es filtrado en la herramienta.
Pistones múltiples hidráulicos proveen la fuerza de redundancia.
El manifold que contiene los pistones no rota, lo cual minimiza los ciclos de uso de los pistones. Alargando la vida.
Principio de orientación
Modulo mas bajo en la herramienta de HEL™ MWD.Sensores de Inclinación y dirección (10 pies de la Mecha).Control del microprocesador para las solenoides de la unidad mecánica.Modulo de batería inteligente.Memoria para función de la data de la herramienta.Comunicación bi-direccional
Unidad de Control
• Grafica comparativa métodoConvencional Vs. RSS Revolution
Empujar la Mecha” & “Apuntar la Mecha
Características claves dela herramienta:• Ausencia de partes mecánicasexternas• Asamblea con tan solo 70componentes• Elemento corto de 12 pies• Pleno diámetro interno de 2.0/2.6” sinconstricciones• Calificada hasta125 grados C• Combinable con equipos MWD/LWD.• Comandas efectuadas por modulaciónde la rotación de la tubería• Manutención completa en el campo
Equipo RST – Sencillo y Eficaz
Concepto de la herramienta
Sistema de control electrónico
Sistema de control electrónicoen superficie
AUTOTRACK
No emplea motor de fondo para direccionar el pozo.
Perforación 100% con rotación de la tubería.
Mayor tasa de penetración.
Mejor limpieza del hoyo. Curvas mas suaves. Menor riesgo de pegas Bajo costo de reposición
(modelos mecánicos).
Herramientas Direccionales
S
MEDICIONES MIENTRAS SE PERFORA: MWD Y LWD
MWD de Onda Continua – Sistema “POWERPULSE”MWD recuperable (para hoyo delgado) – Sistema
“SLIMPULSE”
LWD: Herramientas para Evaluación de Formaciones:ARC: Array Resistivity Compensated (Arreglo de
resistividad compensada)CDR: Compensated Dual Resistivity (Resistividad Dual
Compensada)RAB: Resistivity at the Bit (Resistividad EN la barrena)ADN: Azimuthal Density Neutron (Densidad/Neutrón
Azimutal)ISONIC: Sónica mientras se perforaSMWD: Seismic Measurements While Drilling (Sísmica
mientras se perfora)
Measuremnt While Drilling (MWD).
Mediante esta técnica podemos conocer parte de lo que está sucediendo debajo de la barrena, en forma casi inmediata. Las mediciones son indispensables en la perforación de pozos direccionales y horizontales, se dispone de un complejo sistema de telemetría pozo abajo.
Componentes del Sistema:
Un ensamblaje dentro del pozo.Una fuente de energía. Un sistema de telemetría.Equipo de superficie.
Ventajas:
Mejora el control y determinación de la posición real de la barrena. Reduce el tiempo de Registros. Reduce las patas de perro. Reduce el número de correcciones con motores de fondo en los pozos
La Herramienta toma los datos en el fondo.
Transmite datos en forma de pulsos de lodo.
Convierte los pulsos en señales eléctricas.
El equipo de superficie decodifica la información de los sensores.
Entrega los registros y datos direccionales al cliente.
PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
Todas las herramientas MWD proporcionan los mismos datos como lo son:
Inclinación del pozo (ángulo ).Rumbo ( Azimuth ). Temperatura en el fondo del pozo BHT.Presión, choques, vibraciones.
DATOS OBTENIDOS
DATOS OBTENIDOS
Sensores de superficie para medición de parámetros
de perforación, como la profundidad del pozo.
Transductor de presión en la superficie que recibe la
señal de medición de la herramienta MWD.
Una computadora en la superficie la cual se utiliza
para decodificar los datos enviado por medio de la
herramienta.
COMPONENTES EN SUPERFIRCIE DEL MWD
Suministro de energía: Para el suministro de la energía para las diversas herramientas se utilizan baterías de litio, las cuales trabajan sin necesidad del flujo de lodo.
Los acelerómetros son usados para medir el campo gravitacional de la tierra y así determinar la inclinación del pozo (Ángulo).
Los magnetómetros son utilizados para medir el campo magnético de la tierra y de esta manera conocer la dirección del pozo (Azimuth).