PERFORACIN DIRECCIONAL.

INTRODUCCIN.

Probablemente el aspecto ms importante de la perforacin direccional controlada es que le permite a los productores de todo el mundo desarrollar depsitos que nunca podran ser alcanzados econmicamente de otra manera.

La perforacin direccional controlada es la ciencia y arte de desviar un

agujero a lo largo de un curso planeado, desde una localizacin de partida, hasta un objetivo, ambos, definidos por un sistema de coordenadas.

Un pozo direccional tpico, comienza con un pozo vertical, de donde en algn punto se desva de manera que la localizacin del fondo puede terminar a cientos de metros de distancia del punto de partida.

Aplicaciones de la perforacin direccional.

1. Sidetracks.- El sidetrack fue la primera tcnica de perforacin direccional para librar

obstrucciones (pescados). 2. Localizaciones inaccesibles.- Las localizaciones inaccesibles, tal como objetivos

localizados bajo ciudades, ros, o reas sensitivamente ambientales hacen necesario localizar el equipo de perforacin lejos del objetivo.

3. Perforacin en domos salinos.- Se ha encontrado que los domos salinos son

excelentes trampas naturales de hidrocarburos acumulados debajo de la tapa superior del domo. Se perfora un pozo direccional para alcanzar el yacimiento atrapado y as prevenir los problemas asociados con la perforacin a travs de estas estructuras.

4. Control de fallas.- El control de fallas es una aplicacin para perforar un pozo

direccional en formaciones subterrneas donde exista una falla sin cruzar la lnea de sta.

5. Mltiples pozos exploratorios desde un solo agujero.- En este caso se perforan

varios pozos exploratorios desde un solo agujero desvindose el pozo original a diferentes profundidades. Permite la exploracin de localizaciones estructurales sin la necesidad de perforar otro pozo.

6. Perforacin terrestre hacia localizaciones marinas.- Este tipo de perforacin se

desarrolla cuando un yacimiento que est localizado bajo grandes volmenes de agua se encuentra dentro del alcance de un equipo terrestre. La cabeza del pozo est en tierra mientras que el agujero se perfora direccionalmente bajo el agua para

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alcanzar el yacimiento. Esta tcnica ahorra dinero por que los equipos terrestres son mucho ms econmicos que las plataformas marinas.

7. Perforacin costa afuera de pozos mltiples.- El uso de esta tcnica es el modo

ms econmico para desarrollar campos costa afuera. Se perforan varios pozos direccionales desde una sola plataforma.

8. Pozos de alivio.- Los pozos de alivio son usados para matar pozos descontrolados

interceptndolos. Se debe planear cuidadosamente un pozo direccional para localizar e interceptar el pozo fuera de control.

9. Pozos horizontales.- Los pozos horizontales sirven para interceptar horizontalmente

una formacin productora para mejorar su produccin. Esta tcnica incrementa el rea superficial de una formacin productora, especialmente cuando la permeabilidad efectiva del yacimiento es vertical.

10. Pozos de alcance extendido.- Los pozos de alcance extendido se perforan para

alcanzar yacimientos que tiene un desplazamiento horizontal mayor a 5,000 metros. 11. Pozos multilaterales.- Los pozos multilaterales tiene varios agujeros que corren

lateralmente saliendo desde un pozo original. 12. Pozos de radio corto, mediano y largo.- Los pozos de radio corto, normalmente

reentradas de pozos verticales viejos, tienen curvas con un radio de 44 m o menos, que no pueden perforarse con motores convencionales. Se utilizan para aislar zonas de produccin con alta/baja presin o arenas con agua sin la necesidad de asentar un liner. Este tipo de perforacin es deseable cuando el inicio de desviacin se realiza debajo de formaciones problemticas.

Perfiles de pozos direccionales.

El perfil del pozo direccional es la trayectoria del pozo planeado desde la superficie hasta la profundidad final de perforacin proyectando el agujero en dos planos graficados.

Definiciones.

Para un mejor entendimiento del concepto de la perforacin direccional, es necesario comprender algunos trminos, entre ellos se encuentran los siguientes:

KOP, Inclinacin y EOB.

o Kick off point (KOP).- Punto de inicio de la desviacin. El KOP es la localizacin a una cierta profundidad bajo la superficie donde se desva el pozo hacia una direccin determinadas.

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o Inclinacin del pozo.- La inclinacin del pozo es el ngulo por medio del cual

el pozo se desva de la vertical.

o End of buildup (EOB).- Fin de la construccin de ngulo. El fin de incremento de ngulo es la localizacin donde el pozo ha terminado de construir el ngulo.

Mantenimiento de ngulo, Seccin tangencial y Comienzo de decremento.

o Hold angle (Mantenimiento de ngulo).- El mantenimiento de ngulo ocurre donde la inclinacin del pozo se mantiene constante.

o Target section (Seccin tangencial).- La seccin tangencial (Seccin de

mantenimiento) ocurre despus de una construccin donde la inclinacin del pozo se mantiene constante durante una cierta distancia, puede haber un incremento o decremento adicional antes de alcanzar el objetivo.

o Start of drop (Comienzo del decremento).- El comienzo del decremento es el

punto donde el pozo empieza a disminuir su inclinacin. Fin del decremento y desplazamiento del objetivo.

o End of drop (Fin de decremento).- El fin de decremento es el punto donde el

pozo termina de disminuir su inclinacin.

o Target displacement (Desplazamiento del objetivo).- El desplazamiento del objetivo es la distancia lateral desde la localizacin en superficie hasta el objetivo.

Localizacin del target y DOR.

o Target location (Localizacin del objetivo).- La localizacin del objetivo es un

punto definido en el espacio por coordenadas geogrficas a una profundidad vertical dada. Un perfil de pozo puede tener mltiples objetivos.

o Drop of rate (Ritmo de decremento de ngulo).- El ritmo de decremento de

ngulo es la razn a la cual la inclinacin disminuye. Este ritmo es normalmente expresado en grados por cada 30 m o en grados por cada 100 pies de longitud de curso.

Profundidad vertical verdadera, TVD.

o Profundidad vertical verdadera (TVD).- La profundidad vertical verdadera en

cualquier punto o estacin a lo largo de un pozo es la distancia vertical desde el punto de referencia en superficie de un pozo hasta la estacin de inters.

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Profundidad medida, MD.

o Profundidad medida (MD).- La profundidad medida de cualquier punto o estacin a lo largo del pozo es la distancia desde el punto de referencia de superficie de un pozo hasta la estacin de inters a lo largo del curso actual del pozo.

Desplazamiento horizontal, HD.

o Horizontal displacement (HD).- El desplazamiento horizontal es la distancia

entre dos puntos cualquiera a lo largo del curso de un pozo proyectado sobre un plano horizontal o vista de planta.

Seccin vertical, Vs.

o Section vertical (Vs).- La seccin vertical es la distancia entre dos puntos

cualquiera a lo largo de la proyeccin de un pozo sobre un plano de vista de planta.

Azimuth.

o Azimuth.- El azimuth es el ngulo en el plano hrizontal medido desde una

direccin de referencia predeterminada (como Norte verdadero), normalmente medida en el sentido del reloj.

Cuadrante.

o Cuadrante.- El rumbo de un pozo expresado en cuadrante es el ngulo en el

plano horizontal medido ya sea de una direccin de referencia Norte o Sur hacia el Este u Oeste, definiendo la direccin del pozo.

Coordenadas rectangulares.

o Coordenadas rectangulares.- La coordenada rectangular de un punto es la

distancia proyectada a lo largo de dos ejes de referencia los cuales son ngulos rectos, la distancia medida desde la interseccin de los ejes a lo largo de ellos. Estos ejes residen en el plano horizontal y normalmente son direcciones Este/Oeste y Norte/Sur.

Coordenadas polares.

o Coordenadas polares.- La coordenada polar de un punto es la distancia

proyectada en un plano horizontal desde un punto de vista de referencia predeterminado y el ngulo de esta lnea desde la direccin de referencia (Normalmente Norte verdadero).

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Tipos de perfiles de pozos direccionales.

En general, existen cuatro tipos de pozos direccionales, estos son:

Rectos Verticales.

Tipo S.

Tipo J.

Horizontales.

Pozos rectos (Verticales).- Los pozos rectos tienen un agujero sin desviacin

planeada de la vertical. Pozos tipo S.- Los pozos tipo S tienen una seccin recta, una seccin de

construccin, una seccin tangencial y una seccin de decremento. Este tipo de pozos se perfora para mejorar la eficiencia del pozo y para ayudar a la

localizacin de un pozo descontrolado. En perforacin marina los pozos tipo S pueden asegurar la precisin del espaciamiento entre pozos cuando se perforan varios pozos desde una misma plataforma.

Pozos tipo J.- Los pozos Slant, llamados tipo J, tienen una seccin recta o

vertical, una seccin de construccin y una seccin tangencial dirigida hacia el objetivo. Los pozos tipo J se perforan donde no es deseable o posible asentar el equipo

de perforacin directamente arriba del objetivo o en una plataforma que perfora varios pozos.

Pozos horizontales.- Los pozos horizontales tienen un agujero con una seccin

recta, una seccin de construccin, una seccin tangencial, una segunda seccin de construccin y una seccin horizontal.

El pozo se perfora hasta un punto arriba del yacimiento, entonces se desva y se

incrementa el ngulo hasta que alcanza los 90 grados o ms.

Cuando se aplica apropiadamente, un pozo horizontal puede producir un yacimiento mejor que varios pozos perforados verticalmente.

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HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN SARTAS DIRECCIONALES. Antes de la introduccin de los motores de fondo, se utilizaban otras tcnicas para

desviar un pozo, como cucharas, y barrenas desviadoras (jetting). Las herramientas y tecnologa direccional ha evolucionado tremendamente en los ltimos 20 aos. Para desviar un pozo se emplea una amplia variedad de herramientas, entre las cuales, podemos mencionar las siguientes:

Motores de fondo.- Un motor de fondo es una herramienta cilndrica donde se

conecta la barrena para perforar un agujero y tiene la capacidad de dirigirlo hacia una cierta direccin. Se compone de varias secciones. Un sustituto superior, la seccin de potencia, la seccin de transmisin, la seccin de baleros y flecha impulsora y el cuerpo y cuerdas.

Drill collars.- Los drill collars son herramientas tubulares rgidas y pesadas. Se

utilizan en la parte inferior de la sarta de perforacin para proveer de peso y rigidez a la barrena. Los hay liso y espirales. Se fabrican en diferentes materiales, pero los ms comunes son de acero. Los hay tambin de una aleacin de metales, que los hacen antimagnticos.

Drill collars cortos.- Los drill collars cortos son una versin ms pequea de los

drill collars normales. Se pueden fabricar de cortes de stos ltimos. La utilidad ms comn con fines direccionales es la de aportar mayor longitud entre los dos puntos de contacto de la geometra de la sarta de perforacin (como se ver ms adelante) y cuando el drill collar es antimagntico, se usa para aislar herramientas magnticas de fuentes de interferencia de la misma ndole.

Vlvula contrapresin.- Esta herramienta es un sustituto normalmente corto (60 a

90 cm.), que sirve para alojar un cartucho con una vlvula tipo check, que permite el flujo hacia abajo, pero no de regreso (flujo a la inversa). Esto es de suma importancia cuando el pozo aporta fluidos y la vlvula les impide el paso hacia el interior de la sarta de perforacin.

Porta barrena lisa y estabilizada.- Este es un sustituto con caja en los dos

extremos que normalmente se conecta a la barrena. Est fabricada de tal manera que se puede alojar un cartucho de vlvula contra presin.

Tubera de perforacin pesada.- Este es un miembro de la sarta de perforacin

con mediano peso y dimensiones similares a la tubera de perforacin para un manejo ms fcil. El tubo de pared pesada est acoplada a juntas de herramientas extra largas. La TP HW es menos rgida que los drill collars y la superficie de contacto con las paredes del pozo, es mucho menor, reduciendo as el riesgo de una pegadura. Tambin permite la perforacin con altas revoluciones y puede correrse en pozos con cambios en inclinacin y direccin reduciendo los problemas de conexiones y fatiga. Hoy en da, la tendencia en el diseo de las sartas de perforacin apunta hacia la utilizacin de menos drill collars y ms TP HW, para darle peso a la barrena.

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Estabilizadores.- Los estabilizadores son una parte indispensable en la mayora de

las sartas direccionales, con o sin motor de fondo. Los principales objetivos del uso de los estabilizadores, es el control de la desviacin del pozo, la reduccin del riesgo de una pegadura por diferencial y la estabilizacin del agujero, rimando ojos de llave y severidades causadas por los cambios en inclinacin y rumbo del pozo.

Orientador (UBHO).- Tambin llamdo sutituto de orientacin el UBHO (Universal

Bore Hole Orientator) es un sustituto resto con un pin y caja en los extremos. Est fabricado para alojar en su interior una camisa llamada pata de mula, la cual tiene acoplada una cua donde se asienta una herramienta medidora (MWD, giroscpico, sinleshot, etc.,). Esta cua se alinea con la direccin de la deflexin del motor de fondo y se ajusta con opresores para impedir su giro, una vez que se est perforando.

Herramienta MWD.- Las herramientas MWD (Measurement While Drilling),

medicin mientras se perfora, se utilizan para obtener informacin del pozo en tiempo real, tal como inclinacin, rumbo, temperatura del lodo y orientacin de la cara de herramienta (motor de fondo). Por ser una herramienta magntica, se debe alojar dentro de un drill collar antimagntico. Se compone de mdulos mecnicos y electrnicos y normalmente se sita arriba del motor de fondo. La herramienta de compone de tres principales secciones que son:

o Pulser.- Este mdulo tiene componentes mecnicos que mediante la

obstruccin y liberacin parcial del flujo del lodo, transmite hasta la superficie la informacin del pozo.

o Mdulo electrnico.- Este mdulo tiene componentes electrnicos que con la

ayuda de acelermetros y magnetmetros se encargan de medir la inclinacin y rumbo del pozo, as como la orientacin de la cara de la herramienta.

o Mdulo de bateras.- Este mdulo contiene las bateras para proveer de

energa a la herramienta completa. Las bateras normalmente son de Litio y pueden trabajar durante periodos prolongados, (hasta 240 hrs.) a altas temperaturas (hasta 130).

TIPOS DE SARTAS DIRECCIONALES ROTATORIAS.

Hay ocasiones en que se disean sartas de perforacin en pozos direccionales sin incluir un motor de fondo en ellas. El diseo depende de la posicin y dimetro de los estabilizadores integrados en la sarta y del comportamiento que se espera de ellas. Existen tres principales tipos de sartas direccionales. Ellas son:

Sarta para construir ngulo. Sarta para mantener ngulo. Sarta para decrementar ngulo.

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