01 Introducción a la Perforación Direccional

1 Initials11/13/2006

Agenda1. Introducción a la Perforación Direccional.

q Historia de Perforación Direccional.§ Antecedentes Históricos.§ Eventos significativos.

q Definición de la Perforación Direccional. q Características de la Perforación Direccional.

§ Perfiles de Pozos.

q Razones de la Perforación Direccional.q Ventajas de la Perforación Direccional.q Evolución de la perforación Direccional.

§ Desviación con Propulsión o Chorro.§ Ventajas y Desventajas de la propulsión.


Agenda1. Introducción a la Perforación Direccional.

q Evolución de la perforación Direccional.§ Desviación con Propulsión o Chorro.§ Ventajas y Desventajas de la propulsión.§ Cuchara desviadora en Agujero Abierto. § Cuchara Desviadora.§ Componentes Típicos de BHA con Cuchara.§ Dynadrill – Años 1960’s.§ Fines de los años 80: Motores Dirigibles.§ Motor de Desplazamiento Positivo PDM Componentes Básicos.§ Motores “PowerPak” de Schlumberger.§ Ventajas de la Perforación Direccional con PDM’s.


Agenda

1. Introducción a la Perforación Direccional.

q Evolución de la perforación Direccional.§ Ventajas y Desventajas de los PDM Direccionales.§ Perforación Direccional con PDM’s.§ Sarta Perforación Direccional con Motor.§ Perforando Direccionalmente con PDM’s.§ Herramienta Direccional Rotatoria (RSS) PowerDrive* de Schlumberger.§ Herramientas Direccionales Rotatorias (RSS).§ Sistemas Direccionales Rotatorios (RSS).§ Tipos de Herramientas Direccionales Rotatorias ofrecidas por

Schlumberger.§ Ventajas de los Sistemas Direccionales Rotatorios.§ Perforación Direccional en la actualidad.


Antecedentes Históricos

Se usó la perforación direccional para matar un pozo descontrolado. Esto marco el Inicio de la PD controlada.

Año 1934:

Perforación del 1er pozo direccional controlado. (Inicialmente con propósitos no éticos, para cruzar líneas de propiedad).

Años 30s:

Inclinómetro direccional con aguja magnética.Año 1929:

1ª aplicación de registros para pozos petroleros utilizando el inclinómetro de botella ácida.

Fines de los años 20:

Historia de la Perforación Direccional


Eventos Significativos:

Telemetría de mejor calidad, Mayor velocidad de transmisión de Datos, Pozos Multilaterales.

Años 2000:

Perforación Rotativa Dirigible.Año 1999:

Geo Steering.

Direccionamiento geológico vs.

geométrico.

Años 1990’s:

Perforación Horizontal.

Perforación para recobro mejorado.

Año 1988:

ØMWD. Telemetría con pulsos

de lodo- sin cable de registros.

ØMotor Dirigible.

ØLWD. Medición de datos con calidad de registro eléctrico.

Año 1980:

Herramienta Dirigible.

Registro mientras se perfora.

Años1970’s:

Motor de Lodo.

Herramienta versátil para

iniciar desviación.

Años 1960’s:

Registro Magnético de disparo simple. Registro después de la Perforación.

Antes 1950:

Historia de la Perforación Direccional


Definición de Perforación Direccional

Perforación Direccional.Es un esfuerzo de ingeniería que

consiste en desviar un hoyo en superficie en base a una trayectoria planificada a un objetivo determinado. El objetivo estáubicado a cierta profundidad y cuya ubicaciónposee una dirección y un desplazamiento con respecto a la vertical.

Pozo Vertical convencional

Pozo Direccional


Características de la Perforación Direccional

ü La perforación es mucho más que simplemente seleccionar la trayectoria del pozo y un ángulo de agujero. Debe no solo ser geométricamente posible, debe cumplir con un riguroso plan de perforación que involucra un estudio multidisciplinario.

ü El programa direccional puede alterar o afectar al revestidor, el programa de cementación, la hidráulica, la centralización de la tubería y las técnicas de completación.

ü La planeación y perforación direccional es un tópico extenso que requiere del entendimiento de los componentes previos a su ejecución.


Perfiles de Pozos

Pozo de Trayectoria Vertical (No direccional)No posee desviación de la verticalHan sido utilizados desde inicios de la perforación Petrolera

Pozo de Trayectoria Tipo S.Posee una sección verticalUna sección de construcción – Incrementa la Inc.Una sección TangencialUna sección de disminución de la Inclinación.Se usa para aumentar eficiencia de producción.Pueden ser interceptados en caso de Reventón.En pozos multilaterales asegura espaciamientos entre pozos



Perfiles de Pozos.

Pozo de Trayectoria Tipo JUna sección verticalUna sección de incremento de Incl (Construcción)Una sección Tangencial hasta el objetivo finalUsados debido a limitaciones de superficiePozos Multilaterales

Pozo de Trayectoria Horizontal.Una sección verticalUna sección de contrucción – Incrementa la Inc.Una sección TangencialUna sección de contrucción – Incrementa la Inc.Una sección horizontal (90° o mas)Normalmente se usan para mejorar la producción debido ala amplia área de contacto con el reservorio.


10 Initials11/13/2006

Perfiles de Pozos

Pozos MultilateralesSon varios pozos que salen desde una misma locación de Superficie.Tienen como objetivo producir de varias formaciones Es económicamente mas viable que pozos horizontales condiferentes locaciones de superficie

Pozos de Largo alcance.Una sección verticalUna sección de construcción – Incrementa la Inc.Una sección Tangencial hasta el objetivoPara ser un pozo de largo alcance el desplazamiento Horizontal debe de ser mayor a los 16400 ft (5000 m)So pozos someros para evitar problemas de control dePresión, colapso de pozos y deben ser formaciones blandas


11 Initials11/13/2006

Razones de la Perforación Direccional

Presencia de Domos de Sal Control de Fallas

Locaciones inaccesiblesReentrada Entre las razones por las que se perforan pozos direccionales están:

1. Para acceder nuevos yacimientos desde pozos preexistentes (Reentrada).

2. Para poder perforar en Locaciones inaccesibles.

3. Para aprovechar yacimientos ubicados cerca de Domos Salinos.

4. Para evitar perforar a través de posibles fallas que pudieran ocasionar peligros durante la perforación.

12 Initials11/13/2006

Razones de la Perforación DireccionalPozos de Alivio

Mejorar Drenaje de Yacimiento

Plataforma Región Marina

Pozos Multilaterales

Entre las razones por las que se perforan pozos direccionales están:

5. Para aliviar pozos preexistente con altas presiones, los cuales no pueden ser controlados desde su propio cabezal.

6. Permite perforar en varios yacimientos desde una sola plataforma.

7. Comprobado que pozos de sección horizontal permiten producir y drenar los yacimiento a mayor escala y de forma mas eficiente.

8. Pozos multilaterales. Mayor producción y menor costos.

13 Initials11/13/2006

Ventajas de la Perforación Direccional

Permite perforar varios pozos desviados desde un mismo hoyo en superficie, lo que ha su vez genera menores gastos por preparación de locaciones, logística, tramites legales, mudanzas, etc.

Facilita el acceso a yacimientos que de no ser por la desviación de la vertical desde la superficie no sería posible llegar al objetivo.

Es una perforación controlada, a través del monitoreo continuo Plan vs. Trayectoria Actual es posible llevar un registro de los cambios del pozo y su posible impacto en la trayectoria final.

14 Initials11/13/2006

Ventajas de la Perforación Direccional

En el caso de los pozos horizontales es mayor la superficie de producción que se logra en comparación con los antiguos pozos verticales.

Es posible producir varios yacimientos desde un mismo slot.

Es una opción para el alivio de pozos ya preexistentes en el caso de que presenten altas presiones difíciles de controlar.

15 Initials11/13/2006

Evolución de la PerforaciónDireccional

16 Initials11/13/2006

Desviación con Propulsión o Chorro

ü Inicialmente esta fue la manera como se comenzaron a perforar los primeros pozos desviados.

ü Se usa en formaciones suaves.ü Una gran tobera de la barrena se orienta en la dirección

deseada.ü Ensamblaje flexible con estabilizador cercano a la barrena.ü Erosiona la formación creando cavidades o “bolsillos”.ü Movimientos de la sarta arriba y abajo hasta que se logre

construir el ángulo deseado.ü Se sigue incrementando con Herramienta de Fondo rotativa.ü Las correcciones de azimut son más difíciles con inclinación.

Tobera de la barrena

17 Initials

Barrena conJets

Paso 1Orientando y erosionando conel Jet

Paso 2Perforando

Paso 3Re-Orientando y erosionando con el Jet

Desviación con Propulsión o Chorro

18 Initials

Ventajas y Desventajas de la propulsión

ü Simple y económico.

ü Algunas ocasiones es la única forma de construir el ángulo en formaciones suaves.

ü Control de pata de perro por profundidad erosionada.

ü Facilidad de monitoreo en profundidad.

ü La orientación es bastante sencilla.

ü Mismo ensamble que el usado para construir y rotar.

Ventajas:

üSolo funciona en formaciones suaves.

üSolo puede usarse en profundidades someras.

üSi no se monitorea de cerca, puede producir patas de perro cortas e irregulares que necesitarán ser rimadas.

Desventajas:

19 Initials

Empacador Típico Estilo Cuchara

Cuchara Desviadora

20 Initials11/13/2006

ü Se usa en formaciones medias a duras.ü Barrena y Estabilizador cercano a la barrena fijados con pin

al desviador y llevados al fondo.ü Cara de la herramienta desviadora es orientada.ü El desviador se afianza en el fondo y se corta el pin

sujetador colocando peso sobre la barrena.ü Se perfora un agujero piloto de tamaño más pequeño que

el agujero principal.ü Sólo se perfora un tramo de tubería antes de sacar del

agujero el ensamblaje de fondo. ü Se ensancha el agujero piloto y se repite el proceso.

Cuchara desviadora en Agujero Abierto

Cuchara Desviadora

Sarta dePerforación

21 Initials

Viaje típico de tipo Cuchara

Cuchara Desviadora

22 Initials

Componentes Típicos de BHA con Cuchara

Agujero Típico BHA:

1. Collares de Perforación

2. No-Magnéticos

3. UBHO

4. Junta de TP

5. Pin de Corte sub

6. Estabilizador

7. Barrena Piloto y Cuchara

Paso 1 Paso 2 Paso 3

23 Initials11/13/2006

Dynadrill – Años 1960’s

ü Primer Motor de Desplazamiento Positivo (PDM) comercial.

ü Potencia hidráulica convertida a potencia dinámica para impulsar la barrena.

ü La sarta se mantiene fija – sólo en modo deslizante.ü El acople curvo arriba del motor provee la fuerza lateral a

la barrena.ü Empleado para desvío de la trayectoria del agujero – punto

de quiebre desde la vertical, para perforar la trayectoria desviada, en corridas de corrección, etc.

ü Muy eficiente si se le compara con otros aparatos contemporáneos de desviación (chorro, cuchara desviadora.)

1:2 Configuración de lobulos

Estator

24 Initials11/13/2006

Fines de los años 80: Motores Dirigibles

ü El doblez más cerca de la barrena reduce la excentricidad de la barrena para una curvatura equivalente:

ü Menor excentricidad de la barrena implica menor esfuerzo sobre los componentes. Es posible la rotación sin falla de los componentes del ensamblaje.

ü Después del punto de desvío inicial, se perforan las secciones tangentes y se ajusta la trayectoria sin sacar el motor del agujero.

ü El desplazamiento de la barrena y las tendencias de incremento y caída del ángulo no son siempre predecibles con la herramienta de fondo rotatoria.

ü La eficiencia se logra con barrenas especiales para motor, secciones de potencia de lóbulos múltiples en el motor y registro MWD inalámbrico.

25 Initials11/13/2006

ü El Acople Superior conecta el Estator a la sarta de perforación (también la válvula de descarga, la sección curvada).

ü Sección de Potencia = conjunto Rotor/Estator.

ü El eje de transmisión transforma la rotación excéntrica en rotación concéntrica.

ü Ensamblaje de Chumaceras.

ü Acople de transmisión de la rotación a la barrena.

Motor de Desplazamiento Positivo PDM Componentes Básicos

Sección de Poder

Doblez Ajustable

26 Initials11/13/2006

Motores “PowerPak” de Schlumbergerü 80 modelos desde 2 1/8” OD hasta 11

¼”OD.ü Secciones de potencia extendida en los

modelos PowerPak “XP” & PowerPack“GT”

ü Perforación de radio corto con los modelos PowerPak “XF” & PowerPac“XC”

ü Chumaceras selladas lubricadas con aceite o lubricadas con lodo

27 Initials11/13/2006

Ventajas de la Perforación Direccional con PDM’s

• Potencia hidráulica convertida a Mecánica para impulsar la Barrena.

• Versatilidad - componentes flexibles, sensores agregados, variedad de formaciones & condiciones.

• Posibilidad de curvas de radio corto y radio medio.

• Reducción en: –Peso de los componentes de la Herramienta de Fondo.–Rotación de la sarta.–Desgaste de la tubería de revestimiento.–Vibración de la sarta.

• Cuestiones:. Tortuosidad en el agujero.. Vida de la barrena, adaptación de las barrenas al motor/formación. Perforación en modo deslizante (no rotacional).. Resistencia del Estator (longitud y respuesta del Ensamblaje de Fondo).

28 Initials

Ventajas y Desventajas de los PDM Direccionales

ü Perforan curvas suavizadas.

ü La severidad de la pata de perro es más predecible.

ü Pueden usarse en la mayoría de las formaciones.

ü Son compatibles con la mayoría de las herramientas de guía y perforan rápidamente.

ü La misma configuración puede usarse para construir curvas y rotar la sarta.

Ventajas:

ü El torque reactivo los hace difíciles de guiar.

ü En algunos casos hay limitaciones en la transmisión de peso a la barrena.

ü Los motores son costosos.

Desventajas:

29 Initials11/13/2006

Sarta Perforación Direccional con Motor

Sarta

Barrena

Motor

LWD

TuberíaPerforación

Este tipo de Sarta es ampliamente utilizado en la actualidad.

Una sarta de perforación direccional puede estar Compuesta por diferentes elementos.

El diseño dependerá básicamente del tipo o perfil de pozo, de la sección del pozo que va a ser perforada y del Tipo de formación que va a ser perforada entre otros aspectos relevantes.

Las sartas de perforación pueden estar diseñadas para construir ángulo o para disminuir ángulo.

Las que se diseñan utilizando motores de fondo generalmente pueden perforar trayectorias con diferentes requerimientos, utilizando estabilizadores ubicados estratégicamente que permitan cumplir el objetivo.

30 Initials11/13/2006

Perforando Direccionalmente con PDM’sü Se usa en formaciones de diferentes

características.ü Es actualmente una técnica ampliamente

utilizada en la Industria Petrolera.ü Utiliza un motor de fondo, alimentado con

el lodo de perforación.ü El motor posee un doblez (el cual varia

hasta 3.5 grados). Este doblez permite construir ángulo y desviar el pozo de la vertical.

ü Permite realizar una perforación continúa.ü Los motores de Desplazamiento Positivo

están diseñados en una amplia diversidad de diámetros.

31 Initials11/13/2006

Perforando Direccionalmente con PDM’s

32 Initials11/13/2006

Herramienta Direccional Rotatoria (RSS) PowerDrive* de Schlumberger

ü Es una herramienta que permite cambiar la diercción y la inclinación del agujero con un control direccional total en 2 o 3 dimensionescon la sarta girando continuamente. A diferencia de los Motores PDM no se desliza.

ü Se envian comandos mediante variación del gasto (Flujo de Lodo) desde la superficiepara que la herramienta desvie a la direccióndeseada

Permite un aumento de ROP en un 30% aprox.

33 Initials11/13/2006

Herramientas Direccionales Rotatorias (RSS)

ü Pozos de largo alcance

ü Reducción de Tortuosidad

ü Eficiencia

Zona rugosa

Zona no rugosa

Zona rugosa

Zona no rugosa

W y t c h F a r m ( P e t r o l e o s B r i t a n i c o s B P ) P o z o d e L a r g o A l c a n c e p e r f o r a d o c o n l a h e r r a m i e n t a d i r e c c i o n a l r o t a t o r i a P o w e r D r i v e X t r a d e S c h l u m b e r g e r1 0 2 7 8 m e t r o s d e D e s p l a z a m i e n t o A l c a n z a d o

Este tipo de herramientas pertenecen a una tecnología resiente y entre sus ventajas se encuentran:

34 Initials11/13/2006

Sistemas Direccionales Rotatorios (RSS)

Sensores de Navegación y Estabilización

Controlador de Perforaciónen 3D

Motor Eléctrico Junta Universal

Generación de Poder

35 Initials11/13/2006

Tipos de Herramientas DireccionalesRotatorias ofrecidas por Schlumberger

• PowerDrive* Xtraü Sistema rotatorio en 3D

• Power V*ü Sistema rotatorio para mantener

verticalidad de manera automatica• PowerDrive Vortex*ü PowerDrive utilizada con un motor

de fondo recto para aumentar lasrevoluciones por minuto a la barrena

36 Initials11/13/2006

Ventajas de los Sistemas Direccionales Rotatorios

ü Resistencia al desgaste por formaciones abrasivas. ü Menor posibilidad de que se atore la tubería. ü Capacidad consistente para pata de perro.ü Tiempo reducido de comunicación con la herramienta del pozo. ü Trayectorias desviadas en agujero abierto.ü Operará en todas las durezas de la formación.ü Externamente muy similar a un motor.ü Sin partes externas fijas o en movimiento. Cuellos de botella anulares.ü Principio de desviación basado en la curvatura de la herramienta de fondo. ü Comandos al perforar.ü No hay dependencia del agujero para la desviación.ü Independiente de fuerzas externas.

37 Initials11/13/2006

Perforación Direccional en la actualidadEn los últimos años la evolución de la perforación direccional a dado paso a una serie de desarrollos tecnológicos de gran valor.La introducción de la planificación direccional a dado paso al desarrollo de herramientas de Medición de Estaciones que permiten conocer el posicionamiento de la trayectoria. Igualmente se han desarrollado herramientas de evaluación de formación, las cuales en conjunto permite actualmente realizar evaluaciones bastantes completas de los Campos Petrolíferos.

01 Introducción a la Perforación Direccional

Documents

Transcript of 01 Introducción a la Perforación Direccional