Perforacion_direccional_1C_07

8/2/2019 Perforacion_direccional_1C_07

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Tcnicas Energticas - 67.56

Perforacin direccional

Facultad de Ingeniera - UBA


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Introduccin Situaciones que requieren el uso de la perforacin direccional:

Complicaciones por la geologa local.

Incremento de la produccin de un yacimiento desde un pozo enparticular.

Disminuir costos (ej: evitar instalaciones off-shore)

Disminuir riesgos ambientales.

Necesidad de mantener la verticalidad en pozos profundos.

Pozos de alivio. Comercializacin y distribucin (construccin de oleoductos ygasoductos)


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Al igual que en otras operaciones de perforacin, enperforacin direccional tambin existe la necesidad deobtener un rendimiento efectivo en costos.

Segn datos de importantes compaas, el costo deperforacin representa aprox. el 40% de los costos de

descubrimiento y desarrollo.

Areas marinasReduccin de un da de

operacin: ahorro de u$s 100000.

Un da de adelanto genera una

ganancia del mismo orden.

Introduccin


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Evolucin Tecnolgica

Alrededor de 1850 Orgenes

perforacin rotativa. 1873 Patentamiento del primer motor

de fondo. Dcada de 1920 Perforacin

direccional controladaImpedir curvaturade pozos verticales

Desvo anteobstrucciones.


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1Motores de Fondo Motores hidrulicos accionados

mediante un tornillo energizado por la circulacin del fluido deperforacin.

Desde entonces, los motores de desplazamiento positivo(PDM)1 que se colocan en los conjuntos de fondo (BHA) se

utilizan para perforar todos los pozos direccionales.Principal problema determinar la inclinacin del pozo.

Invencin de dispositivos de

medicin precisos

Evolucin Tecnolgica


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Dispositivos y Tcnicas de

Relevamiento

Los Relevamientos direccionales proporcionan almenos tres datos fundamentales:

Profundidad Inclinacin

AzimutTcnicas de Relevamiento desde instrumentosmagnticos hasta sofisticados giroscopios.


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Relevamientos Magnticos inclinacin y direccin del

pozo en uno o varios puntos; utilizando un inclinmetro yuna brjula, un cronmetro y una cmara.

Relevamientos Giroscpicos mayor precisin. Utilizanuna masa giratoria que apunta hacia una direccin conocida.

El giroscopio mantiene su orientacin para medir lainclinacin y la direccin en estaciones especficas delrelevamiento.

Hoy se busca desarrollar mtodos giroscpicos no invasivos.

Mtodos ms modernos medicin durante la perforacin(MWD)


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MWD Envan datos de relevamientos por telemetra depulsos del lodo: las mediciones son transmitidas como

pulsos de presin en el fluido de perforacin y decodificadasen las superficie mientras se avanza con la perforacin.

Tambin transmite datos acerca de la orientacin de la

herramienta de perforacin.

Antes del desarrollo de los sistemas rotacionales, el correctoemplazamiento del portamechas y los estabilizadores en elBHA permita controlar el incremento o reduccin angular,daban un cierto control sobre la inclinacin pero NO HABACONTROL SOBRE EL AZIMUT DE POZO.

Dcada del 60 motores direccionales que utilizan unaturbina de fondo (PDM) como fuente de potencia y un BHAcon una curvatura fija de aprox. 0.5 control simultneodel azimut y la inclinacin


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Perforacin con motor direccional

Se logra de 2 modos:

Rotacin la totalidad de la sarta de perforacin rota(igual que en la perforacin convencional) y tiende aperforar hacia delante.

Desplazamiento Para iniciar un cambio en ladireccin del pozo, se detiene la columna deperforacin en una posicin tal que la seccin curva delmotor se encuentre ubicada en la direccin de la nuevatrayectoria. Se refiere al hecho de que la porcin de lasarta que no rota se desliza por detrs del conjunto

direccional.


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Hoy, un motor direccional tpico constade:

Seccin de potencia (PDM)

Seccin curva (0 a 3)

Eje propulsor

Mecha


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Desventajas:

Se requiere una extrema precisin para orientar correctamentela seccin curva debido a la elasticidad torsional de la columnade perforacin.

Mayor problema tendencia de la columna no rotativa a sufriraprisionamientos la tubera principal se apoya sobre el ladoinferior del pozo @ produce velocidades desparejas alrededor

de la tubera.

La falta de rotacin de la tubera disminuye la capacidad deremover los recortes sobre el lado inferior del pozo, se puedeformar un colchn de recortes

Menor potencia disponible para mover la mecha. Esto, junto

con la friccin por el deslizamiento, reduce la tasa depenetracin (ROP)


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Si se cambia del modo de deslizamiento al modo derotacin con herramientas direccionales, se obtiene unatrayectoria ms irregular.

Las numerosas ondulaciones aumentan la tortuosidad,esto aumenta la friccin durante la perforacin.

Durante la perforacin se produce acumulacin de gas enlos puntos altos y agua en los bajos


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A pesar de todos estos problemas, la perforacindireccional con motor direccional sigue siendo ms efectivaen trminos econmicos y por el momento es el mtodo de

perforacin ms utilizado.

Si t R t ti Di i l


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Sistema Rotativo Direccional(RSS: Rotatory Steerable Drilling System)

La industria petrolera los clasifica en dos

grupos: Empuje de Mecha

+ desarrollados (PowerDrive)

Direccionamiento de la mecha

- desarrollados


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Empuje de la mechaLos conjuntos constituyen sistemas compactos y poco complicados.Solo agregan 3.8m a la longitud total del BHA.Comprende:

Unidad Sesgada: detrs de la mecha. Aplica una fuerza sobre la

mecha en una direccin controlada mientras toda la columna gira. Unidad de Control: detrs de la unidad sesgada. Contienedispositivos electrnicos, sensores y un mecanismo de control queproporcionan la magnitud y la direccin promedio de las cargas del lado

de la mecha.


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Unidad Sesgada

Posee 3 patines externos articulados activados por el flujo de lodocontrolado a travs de una vlvula que utiliza la diferencia de presin delodo existente entre el interior y el exterior.


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La vlvula de 3 vas de disco rotativo acciona los patines aldirigir el lodo en forma sucesiva a la cmara del pistn de

cada patn, a medida que rota para alinearse con el puntode empuje deseado en el pozo (opuesto a la trayectoriadeseada).

Una vez que el patn pasa por el punto de empuje, la vlvularotativa corta el suministro de lodo.

Cada patn se extiende no ms de 1 cm durante cadarevolucin de la unidad sesgada

Un eje conecta la vlvula rotativa con la unidad de control

para regular la posicin del punto de empuje. Si el ngulodel eje se encuentra geoestacionario con respecto a la roca,la mecha ser empujada directamente en una direccin. Sino hay que modificar la direccin, el sistema opera en formaneutral.


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Unidad de control

Mantiene la posicin angular propia del eje de impulsorelativo a la formacin.

Montada sobre cojinetes que le permiten rotar libremente

alrededor del eje de la sarta de perforacin. Posee su propio sistema de activacin a travs del cual sela puede dirigir para que mantenga un ngulo de giro

determinado o un ngulo de orientacin de la herramientacon respecto a la roca.

Sensores del acelermetro y magnetmetro proporcionaninformacin relativa a la inclinacin y el azimut de la mecha.Adems, de la posicin angular del eje de impulso.

En el interior impulsores de turbina de rotacinmontados en los extremos de la UC.


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Estos impulsores desarrollan el torque necesario por medio deimanes permanentes de gran potencia cuya accin se suma a

la de las bobinas de induccin ubicadas en la UC.La transmisin del torque desde los impulsores a la UC secontrola en forma elctrica modificando la resistencia de las

bobinas de torsin. Impulsor Superior o torquer para aplicar torque a laplataforma, en la misma direccin de la rotacin de la columna

de perforacin.

Impulsor Inferior la hace girar en la direccin inversa.

Otras bobinas generan energa para los dispositivoselectrnicos

El funcionamiento del sistema puede ser monitoreado por


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El funcionamiento del sistema puede ser monitoreado pormedio de herramientas MWD y de los sensores en la UC.

El nivel de referencia utilizado para establecer el ngulogeoestacionario del eje es proporcionado por unacelermetro triaxial o por el magnetmetro montado en la

UC.Sensores adicionales en la UC:

Velocidad instantnea de la columna de perforacinrespecto a la roca.

Sensores trmicos y de vibracin registran datos

adicionales sobre las condiciones de fondo. Computadora instalada a bordo muestrea y registra lascondiciones de perforacin que se transmiten en forma

inmediata a la superficie por medio del sistema MWD o serecupera posteriormente.

C


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Conceptos ImportantesLa capacidad para controlar la trayectoria del pozo no bastapara garantizar la construccin de un pozo exitoso, esnecesario realizar una cuidadosa planificacin con equipos

de gelogos, geofsicos e ingenieros trabajando enconjuntamente y no en forma secuencial.

Una vez determinada la ubicacin en la superficie y un

objetivo deseado en el subsuelo, se evalan los costos,exactitud y factores tcnicos para determinar el perfiladecuado: en S, horizontal, etc.

Importante seleccionar el RSS apropiado para el trabajo:

Situaciones proclives al aprisionamiento herramienta

El RSS debe ser capaz de alcanzar el incremento angulardeseado.


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La comunicacin en tiempo realy la posibilidad de evaluar laformacin resultan crticas para lograr resultados exitosos.

Sonda de comunicacin de respuesta rpida facilitar lacomunicacin en tiempo real con el exterior.

Conecta la interfaz del sistema telemtrico con el sistemaMWD por medio de pulsos magnticos y confirma que las

instrucciones han sido recibidas en la superficie


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Principales Ventajas y beneficios:

Rotacin continua de la sarta de perforacin

mejora en gran medida la limpieza del pozo

minimiza el aprisionamiento de la columna facilita el control dimensional

La potencia disponible en la mecha no disminuye por lanecesidad de realizar operaciones de perforacin condeslizamiento.

El control direccional se puede mantener ms all del puntodonde el torque y el arrastre hacen que el deslizamiento conun motor resulte poco efectivo.


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Al j l


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Algunos ejemplos...

Rcord en longitud perforada con perforacin direccional:

Febrero de 1999 Tierra del Fuego. Se perforo:Verticalmente 1690 mHorizontalmente 10585 mLongitud total perforada 11184 m

Se logr con un equipo para trabajos en tierra algo querequiere una instalacin off-shore, reduccin de costos de

equipo, apoyo logstico, facilidades de produccin,etc.

Campo Njord (oeste de Noruega) utiliz la tecnologa RSS y se


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Campo Njord (oeste de Noruega) utiliz la tecnologa RSS y sefinaliz 22 das antes de lo programado.

Campo Njord, pozo A-13-H se planific una trayectoria en W parapoder penetrar el yacimiento primario en diversos bloques de fallas.

Se logr una reduccin de costos de u$s 1.000.000 con respecto a un

pozo perforado previamente en el mismo campo, ya que se redujo eltiempo de construccin a la mitad

C W t h F (UK) d d f d


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Campo Wytch Farm (UK) rcord de carrera perforadacon una sola mecha 1287m en solo 84 hs, realizando un

giro de 110 con una gran inclinacin.


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Bibliografa

SCHLUMBERGER Ltd.:http://www.oilfield.slb.com/media/resources/oilfieldreview/spanish00/sum

00/p20_31.pdfhttp://www.oilfield.slb.com/media/resources/oilfieldreview/spanish03/sum03/p24_39.pdfhttp://www.oilfield.slb.com/content/resources/index.asp?

http://www.oilfield.slb.com/media/services/drilling/steerable/powerdrive_vortex.pdf

El abece del petrleo y del gas.Molina, Patricio; Trabajo prctico para Tcnicas Energticas:Perforacin Direccional.
http://www.oilfield.slb.com/media/services/drilling/steerable/powerdrive_vortex.pdfhttp://www.oilfield.slb.com/media/services/drilling/steerable/powerdrive_vortex.pdfhttp://www.oilfield.slb.com/media/services/drilling/steerable/powerdrive_vortex.pdfhttp://www.oilfield.slb.com/media/services/drilling/steerable/powerdrive_vortex.pdfhttp://www.oilfield.slb.com/media/services/drilling/steerable/powerdrive_vortex.pdf

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