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PERFORACION DIRECCIONAL
1. Álvarez Llanos Silene2. Ballesteros Quichu Eva Franciesca3. Delgado Alvarez Rodrigo Cesar4. Maraz Gomez Armin5. Miranda Vasquez Isidro6. Peñaranda Padilla Ylcen Lisbet7. Quintana Paco Alfredo8. Soncko Quenaya Veronica Maria
La tecnología de la perforación direccional tuvo sus inicios en la
década de los 20. En 1930 se perforo el primer pozo direccional
controlado en Huntington Beach, California. En 1943 se perforo el
primer pozo de alivio en Texas.
En 1954 el Ing. Enrique Mariaca inició la técnica de la perforación direccionaldestinada a optimizar y bajar costos, particularmente en serranías como Camiridonde la construcción de caminos y planchadas significaba grandes inversiones ypérdida de tiempo. En Camiri dio excelentes resultados. En 1967, el pozo Monteagudo-5 alcanza los 1770 mts de profundidad, se utilizó
la técnica de la perforación direccional que mejoro con los adelantos de laépoca. Cuando se produjo el descontrol del Pozo MGD-7 (1968) después de variadosintentos en los que se emplearon recursos técnicos y servicios de empresasespecializadas, por varios meses, se decidió que la única forma de controlarlo eraperforando pozos direccionales para interceptar al pozo a cierta profundidad yasí poder ahogarlo con fluido pesado. Eso se hizo y según relataba el lng.residente de ese tiempo, Mario Femández, se ubicaron tres posiciones, deacuerdo con la topografía tan complicada de esas serranías, aproximadamentea 1200, 900 y 500 metros de distancia del pozo MGD-7. Se perforaronsimultáneamente dichos pozos dirigidos al mismo objetivo, los dos primeros nopudieron interceptarlo pasando a corta distancia, pero el tercero sí, logrando unéxito sin precedentes, puesto que desde ese lugar se pudo bombear el fluido quefinalmente ahogó el pozo.
Las razones para realizar una perforación
direccional son las siguientes:
Fallando objetivo (Missed Target).
Pozo de trayectoria lateral (Sidetracking) y enderezamiento
(Straightening).
Buzamiento estructural (Structural Dip).Perforación a través de una falla (Fault Drilling).
Para entrar en una formación en un punto particular o a un
Angulo determinado.
Para llegar a una localización inaccesible.
Para perforar un yacimiento que esta bajo el agua.Perforación costa afuera.
Para perforar a través de un domo salino.
Pozos de alivio.
3.1. FALLANDO OBJETIVO (Missed Target).
Si se ha de fallar en llegar a cierto objetivo con la trayectoriaque se está llevando, la perforación direccional sirve para re-direccionar el pozo hacia la formación productiva.
3.2. POZO DE TRAYECTORIA LATERAL (Sidetracking) Y
ENDEREZAMIENTO (Straightening).
La perforación direccional puede realizarse como una
operación remedial, ya sea para dirigir el pozo por una
trayectoria lateral para evitar un obstáculo (Tubería y
herramientas abandonadas y cementadas y el pozo
taponado) desviando el pozo a un lado de la obstrucción, o
de llevar al pozo nuevamente a la vertical enderezando las
secciones desviadas.
3.3. BUZAMIENTO ESTRUCTURAL (Structural Dip).
Si la estructura de la formación y su buzamiento va ha ser muydifícil de mantener vertical un pozo, puede ser más rápido ybarato situar el taladro teniendo en cuenta la desviación que elpozo ha de tomar y permitirle orientarse naturalmente hacia elobjetivo. El pozo puede ser orientado o direccionado en lasúltimas etapas para hacer más precisa su llegada al objetivo.
3.4. PERFORACION A TRAVES DE UNA FALLA (Fault Drilling).
La perforación direccional puede ser usada para deflectar la
trayectoria de un pozo y eliminar el peligro de perforar un pozo
vertical a través de una falla abruptamente inclinada la cual
podría torcer y cortar el revestimiento.
3.5. PARA ENTRAR EN UNA FORMACION EN UN PUNTO PARTICULAR OA UN ANGULO DETERMINADO.
La perforación direccional hace posible penetrar unaformación en un punto o ángulo particular, en forma que sepueda llegar a la máxima productividad del reservorio.
3.6. PARA LLEGAR A UNA LOCALIZACION INACCESIBLE.
Se puede situar al taladro fuera del objetivo, para llegar
posteriormente con perforación direccional, y así llegar a una
localización sobre una formación productora de otra manera
inaccesible (como debajo de una población, terrenomontañoso o pantanoso, o cuando no se permite el acceso)
3.7. PARA PERFORAR UN YACIMIENTO QUE ESTA BAJO EL AGUA.
Cuando una formación productiva queda bajo el agua, la
perforación direccional permite que el pozo se perfore desde
una superficie en tierra hacia el objetivo bajo el agua. Aunque
la perforación direccional es costosa, lo es menos que la
perforación costa afuera.
3.8. PERFORACION COSTA AFUERA.
La perforación direccional se usa comúnmente en perforación
costa afuera porque se pueden perforar varios pozos desde lamisma plataforma. Esto simplifica las técnicas de producción y
recolección, dos factores importantes que intervienen en la
factibilidad económica y en los programas de perforación
costa afuera.
Técnicas de perforación
Etapas de la
perforación
- Kick Off.
- Sección de levantamiento.
-Sección de Angulo constante.
- Disminución de ángulo.
Cucharas, motores y técnicas.
- Cucharas.
- Motores de fondo.
- Substitutos angulados.
- Rotando y deslizando.
Mediante boquilla desviadora.
Perfiles de pozo.
- Perfil de deflexión superficial.
-Perfil de curva en S
- Perfil de deflexión aguda
5.1. PERFILES DE POZO.
5.1.1. Perfil de deflexión superficial (Shallow Deflection Profile).
Llamado también Slant Well: Tipo J. El perfil de deflexión
superficial está caracterizado por una deflexión superficial
inicial. Cuando se logran la inclinación y el azimut deseados, se
reviste el pozo para proteger la sección de levantamiento. Se
mantiene el ángulo del pozo con el fin de llegar al objetivo.
Este perfil es usado principalmente para perforación a
profundidad moderada donde no se necesita revestimiento
intermedio.. También se usa para perforar pozos más profundos
que requieran un gran desplazamiento lateral. La mayoría depozos direccionales se planean con este perfil.
θ𝑚𝑎𝑥 = 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑔𝐷3 − 𝐷1
𝑟1 − 𝑋3− 𝐴𝑟𝑐𝐶𝑜𝑠
𝑟1
𝐷3 − 𝐷1∗ 𝑆𝑒𝑛 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑔
𝐷3 − 𝐷1
𝑟1 − 𝑥3
r1>X3
r1<X3
θ𝑚𝑎𝑥 = 180 − 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑔𝐷3 − 𝐷1
𝑟1 − 𝑋3− 𝐴𝑟𝑐𝐶𝑜𝑠
𝑟1
𝐷3 − 𝐷1∗ 𝑆𝑒𝑛 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑔
𝐷3 − 𝐷1
𝑥3 − 𝑟1
Perfil tipo Slant o J
5.1. PERFILES DE POZO.
5.1.2. Perfil de curva en S.El perfil de curva en S se caracteriza también por una deflexión
inicial a una profundidad superficial con un revestimiento
aislando la sección de levantamiento. El ángulo de desviación
se mantiene hasta que se ha perforado la mayor parte del
desplazamiento lateral deseado. El ángulo del hueco sereduce o se regresa a la vertical con el fin de llegar al objetivo.
Frecuentemente se sienta un revestimiento intermedio cuando
se ha conseguido la reducción de ángulo necesaria.
5.1.3. Perfil de deflexión aguda.El perfil de deflexión aguda se caracteriza por una deflexión
inicial mucho más abajo del revestimiento de superficie, luego
se mantiene el ángulo con el fin de llegar al objetivo.
θ𝑚𝑎𝑥 = 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑔𝐷4 − 𝐷1
𝑟1 + 𝑟2 − 𝑋4− 𝐴𝑟𝑐𝐶𝑜𝑠
𝑟1 + 𝑟2
𝐷4 − 𝐷1∗ 𝑆𝑒𝑛 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑔
𝐷4 − 𝐷1
𝑟1 + 𝑟2 − 𝑥4
r1 + r2>X4
θ𝑚𝑎𝑥 = 180 − 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑔𝐷4 − 𝐷1
𝑥4 − 𝑟1 + 𝑟2− 𝐴𝑟𝑐𝐶𝑜𝑠
𝑟1 + 𝑟2
𝐷4 − 𝐷1∗ 𝑆𝑒𝑛 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑔
𝐷4 − 𝐷1
𝑥4 − 𝑟1 + 𝑟2
r1 + r2<X4
Perfil de curva S
Perfil de curva S Modificada
θ𝑚𝑎𝑥 = 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑔𝐷5 + 𝑟2 ∗ 𝑆𝑒𝑛α − 𝐷1
𝑟1 + 𝑟2 − 𝑥5 + 𝑟2 ∗ 1 − 𝐶𝑜𝑠α− 𝐴𝑟𝑐𝐶𝑜𝑠
𝑟1 + 𝑟2
𝐷5 + 𝑟2 ∗ 𝑆𝑒𝑛α − 𝐷1∗ 𝑆𝑒𝑛 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑔
𝐷5 + 𝑟2 ∗ 𝑆𝑒𝑛α − 𝐷1
𝑟1 + 𝑟2 − 𝑋5 + 𝑟2 ∗ (1 − 𝐶𝑜𝑠α)
r1 + r2>X5
r1 + r2<X5
θ𝑚𝑎𝑥 = 180 − 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑔𝐷5 + 𝑟2 ∗ 𝑆𝑒𝑛α − 𝐷1
𝑥5 + 𝑟2 ∗ 1 − 𝐶𝑜𝑠α − 𝑟1 + 𝑟2− 𝐴𝑟𝑐𝐶𝑜𝑠
𝑟1 + 𝑟2
𝐷5 + 𝑟2 ∗ 𝑆𝑒𝑛α − 𝐷1∗ 𝑆𝑒𝑛 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑔
𝐷5 + 𝑟2 ∗ 𝑆𝑒𝑛α − 𝐷1
𝑋5 + 𝑟2 ∗ (1 − 𝐶𝑜𝑠α) − (𝑟1 + 𝑟2)
5.2. ETAPAS DE LA PERFORACION.
Se consideran cuatro etapas principales en la perforación de un pozo
direccional:
5.2.1. Kick Off.
Este es el punto al cual el pozo se aparta de la vertical. Esto se
consigue por medio de varias técnicas de desviación como el uso de
boquillas desviadoras, cucharas (whipstocks), motores y substitutos
angulados (bent subs).
5.2.2. Sección de levantamiento.
Después del Kick Off, la inclinación del pozo se aumenta hasta el
ángulo deseado de deflexión. Esto generalmente se consigue
mediante el uso de motores y de substitutos angulados (bent subs).
Es muy importante que se eviten los cambios severos de ángulo y la
creación de patas de perro. Se puede obtener control adicional
mediante el uso de drillcollars rígidos, el diámetro, posición y
espaciamiento de estabilizadores y el control de los parámetros de
perforación ( WOB y RPM)
5.2. ETAPAS DE LA PERFORACION. 5.2.3. Sección de ángulo constante.
Una vez se ha conseguido el ángulo de deflexión deseado en la
sección de levantamiento, se debe mantener la trayectoria para
llevar el pozo al objetivo.
Se utilizan ensamblajes rígidos para perforar siguiendo la misma
trayectoria, “encerrando” el curso y consiguiendo la rata de
penetración óptima.
5.2.4. Disminución de ángulo.
Esto puede requerirse si el pozo se está dirigiendo por encima del
objetivo.
Se puede reducir el ángulo variando la posición de los estabilizadores
(Péndulo) y la rigidez de la sarta, permitiendo al efecto del péndulo
reducir el ángulo.
Reducir el peso en la broca también ayuda a reducir ángulo. Un
ensamblaje direccional, que utilice un motor, puede ser usado para
correcciones finales para asegurar que se va a alcanzar exitosamente
el objetivo.
MÉTODOS DE DEFLEXIÓN Y HERRAMIENTAS
DESVIADORAS
Fig. Desviador de pared recuperable
MÉTODOS DE DEFLEXIÓN Y HERRAMIENTAS DESVIADORAS
Podemos clasificar las herramientas en tres grupos:
Desviador de Pared (Whi stock).
Chorro de Barrena (Jetting).
Motores de Fondo (DHM) con codo desviador (Bent
Sub, Bent Housing ).
Desviador de pared (WHISPTOCK)
Actualmente estas herramientas son utilizadas
comúnmente en pozos multilaterales y pueden ser
de tipo recuperable o permanente.
Desviador de pared
recuperable
Constan de una cuña largainvertida de acero, cóncava, conel lado interior acanalado paraguiar la barrena hacia el rumbode inicio de desviación. Losángulos para los cuales estándiseñados estos desviadores,varían entre 1 y 5 grados; en suparte inferior tienen una especiede punta de cincel para evitarque giren cuando la barrena estátrabajando. En la parte superiorde la barrena, se instala unlastrabarrena o porta barrena, elcual permite recuperar eldesviador . Estos desviadores sonmuy usados en equipos conbombas de lodo pequeñas,sidetracks en profundidad y pozosmuy calientes.
DESVIADOR DE PARED PERMANENTEEstos desviadores se colocan en agujeros ademados (dondeexistan obstrucciones por colapso de la T.R.) o en agujerosdescubiertos que contengan un medio donde asentarlo (untapón de apoyo o un pescado con media junta deseguridad). Comúnmente, se coloca con un conjuntocompuesto por un molino, un orientador y tuberíaextrapesada. Una vez orientada la herramienta se le aplicapeso y se rompe el pasador que une el desviador con elmolino, girando lentamente la sarta de molienda. Este tipode desviador es muy utilizado sobre todo en pozos conaccidentes mecánicos.
Un arreglo típico con herramienta desviadora de pared, se muestra a continuación:
Desviador de pared + Trepano piloto + Estabilizador + 1 junta de tubería de perforación + Substituto de orientación + 1
portarnechas no-magnético
APLICACIONES GENERALES
En general una apertura de ventana se realiza para:
1. Rehabilitar pozos que han sido abandonados debido a
obstrucciones ó “pescado”.
2. Perforar alrededor de la tubería de revestimiento
colapsada ó dañada.
3. Corregir la dirección del pozo.
4. Recompletación de un pozo donde las perforaciones
están taponadas y las técnicas convencionales son
insuficientes para restaurar la producción.
5. La aplicación más importante en la actualidad es para
perforar re-entrada en los pozos, es decir, perforar pozos
multilaterales para incluir otras zonas productoras
DESVIADOR DE PARED
CHORRO DE BARRENAEsta técnica es utilizada para desviar el pozo enformaciones suaves y friables, aunque con resultadoserráticos y generando patas de perro severas.
Una barrena convencional se usa para desviar pozosen el tipo de formaciones mencionadas. Esto se logrataponando dos de las toberas y dejando la tercera libre ocon una de diámetro muy grande. Esta última se orientaen la dirección a la cual se desea desviar, después seponen en funcionamiento las bombas, moviendo haciaarriba y hacia abajo la tubería de perforación. La accióndel chorro lava materialmente la formación. Una vez fijadoel curso apropiado, se gira la sarta y la barrena tiende aseguir el camino de menor resistencia formado por lasección deslavada . Se deben generar velocidades decirculación de aproximadamente 500 pies/seg.
Ventajas del uso de la Barrena a Chorro
No hay desalineación en el BHA. Entonces los errores de medición son mínimos comparados con los motores de fondo con arreglo de substituto de deflexión.
Las mediciones de dirección pueden tomarse mas cerca al trepano que usando motor de fondo.
No existe torque cuando se circula el chorro. La cara de la herramienta (tool face) puede ser orientada con más precisión que usando motores de fondo.
Un pozo de calibre completo puede ser perforado desde el inicio.
Desventajas del uso de la Barrena a Chorro
La técnica se limita a formaciones suaves y friables.
Resultados erráticos y con severas patas de perro, que no son controladas.
En equipos pequeños la capacidad de las bombas puede no ser suficiente para crear el lavado de la formación.
CHORRO DE BARRENA
Un arreglo típico de fondo de pozo, con barrena a chorro :
Trepano +Substituto de trepano + Substituto de orientación + MWD
+ Portamechas no magnético + Estabilizador + Portamechas +
Estabilizador.
MÉTODOS DE DEFLEXIÓN Y HERRAMIENTAS DESVIADORAS
Constituyen el desarrollo más avanzado en herramientas desviadoras. Son operados hidráulicamente por medio del lodo de perforación bombeado desde la superficie a través
de las tuberías de perforación.
MOTORES DE FONDO (PDM) O
TURBINAS.
MOTORES DE FONDO (PDM) O TURBINAS.
ventajas :
Proporcionan un mejor control de la desviación.
Posibilidad de desviar en cualquier punto de la trayectoria de un pozo.
Ayudan a reducir la fatiga de la tubería de perforación.
Pueden proporcionar mayor velocidad de rotación en la barrena.
Generan arcos de curvatura suaves durante la perforación.
Se pueden obtener mejores ritmos de penetración.
MOTORES DE FONDO (PDM) O TURBINAS.
El tipo y diámetro del motor a utilizar depende delos siguientes factores:
Diámetro del agujero.
Programa hidráulico.
Ángulo del agujero al comenzar la operación de desviación.
Accesorios (estabilizadores, lastrabarrenas, codos, etc.).La vida útil del motor depende en gran medida delas siguientes condiciones:
Tipo de fluido.
Altas temperaturas.
Caídas de presión en el motor.
Peso sobre barrena.
Tipo de formación.
MOTORES DE FONDO (PDM) O TURBINAS.
Los motores de fondo pueden ser
de turbina o helicoidales. En la
Figura 12 se muestra un diagrama
de un motor dirigible, el cual es la
herramienta más utilizada para
perforar pozos direccionales y se
caracteriza por tener la
versatilidad de poder perforar
tanto en el modo rotatorio, como
deslizando.
MÉTODOS DE DEFLEXIÓN Y HERRAMIENTAS DESVIADORAS
Motores de Fondo (PDM) o Turbinas con Codos Desviadores (Bent Sub).
La técnica más común para cambiar la dirección de
un pozo es colocar un codo desviador directamente sobre un motor de fondo (PDM) o Turbina.
La conexión macho (PIN) del codo desviador ofrece
ángulos de 1o a 3o. El codo desviador permite la
deflexión del motor de fondo a través de aplicarle peso, sobre una de los lados del pozo. A medida que la
perforación avanza, el trepano es forzado a seguir la
curva generada. El ángulo de curvatura (severidad de
la pata de perro) depende del ángulo del cuerpo del
codo desviador (Bent Sub) y del diámetro externo (OD)
del motor de fondo, codo desviador y portamechas en
relación al diámetro del agujero.
MÉTODOS DE DEFLEXIÓN Y HERRAMIENTAS DESVIADORAS
Este tipo de arreglo no debe rotar a medida que se construye el pozo
direccional.
MÉTODOS DE DEFLEXIÓN Y HERRAMIENTAS DESVIADORAS
Motor de Desplazamiento Positivo Dirigibles (Bent
Housing).
El más común de los motores dirigibles es el llamado codo
desviador ajustable (Bent-Housing). Los motores no tienen una punta articulada recta. El ángulo que genera esta junta
articulada se llama "ángulo de la junta articulada" (Bent housingangle) y usualmente es de 1,5o.
MÉTODOS DE DEFLEXIÓN Y HERRAMIENTAS DESVIADORAS
Motores de Fondo (PDM) o Turbinas con Codos Desviadores (Bent Sub). Un arreglo de fondo de pozo típico es el
siguiente:
Trepano + Motor de Fondo + Codo Desviador + Substituto
de Orientación (UBHO) + Portarmechas No-Magnético +
Tuberías Pesadas + Tuberías de Perforación.
Motor de Desplazamiento Positivo Dirigibles (Bent Housing).
Motor de Desplazamiento Positivo Dirigibles (Bent Housing).
DESLIZAMIENTO (SLIDING):
ROTARIO (ROTARY
Perforación sin rotación de
superficie donde el DHM
proporciona toda la rotación
al trepano.
Usado para la construcción
del tramo direccional del
pozo.
Perforación con rotación de
superficie mas la rotación
transmitida por el motor de
fondo.
Usado para la construcción
del tramo tangente del
pozo
SISTEMA ROTATIVO DIRECCIONAL
FUERZA LATERAL DIRECTA: PUSH-THE-BIT
Hoy en día los avances
de la tecnología nos
permiten poder contar
con motores de fondo
capaces de poder
cambiar la dirección de
su desplazamiento por si
solos, sin necesidad de
sacar la herramienta
para cambiar un codo
desviador o ajustar el
codo articulado para
una nueva inclinación.
Fuerza opuesta a la del
trepano, aplicada a las
paredes del pozo (a través
de aletas - ads) haciendo
que el tre ano adquiera la
dirección hacia donde
necesitamos dirigir el pozo.
SISTEMA ROTARY ESTEERING
SISTEMA ROTARY
ESTEERINGCODOS DESVIADORES
Y JUNTAS ARTICULADAS
Los codos desviadores se
colocan en la parte superior de
un motor de fondo y son
elementos de tubería de doble
piñón, el cual se conecta de
manera normal a la sarta a
través de su extremo superior y el
extremo inferior está maquinado
con un ángulo de desviación
fuera deleje del cuerpo. Estos
elementos le proporcionan un
ángulo a la sarta para poder
perforar, generalmente a bajos
ritmos de incremento. Solo
pueden ser utilizados en el modo
sin rotar(deslizando).
ENSAMBLE DE FONDO
Un ensamble de fondo es conformado por barrena, el estabilizador, escariadores,
Drill Collars, subs y herramientas especiales.
El uso de este ensamble limita la perforación
direccional y normalmente es utilizado para secciones
verticales del agujero donde la desviación no es
un problema.
DEFLEXIÓN POR TOBERA
El método de desviación de un pozo por medio
de Tobera (JETTING) era el método más común
utilizado en formaciones suaves.
Este método se ha utilizado con éxito a las profundidades de 8000
pies (2400m)
la economía de este método y la habilidad de otras herramientas
de perforación direccional limitan su
uso.
GRACIAS!!!!!
