01 Introducción a la Perforación Direccional
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Introduccion a la Perforacion Direccional
Ignacio GorgoneDepartamento de Diseno Mexico y Centroamerica
2 IG12/7/2005
Contenido
• Introduccion a la Perforacion Direccional
• Mediciones Direccionales
• Herramientas Direccionales: Motores & RSS
• Metodos de Deflexion & Operaciones Direccionales
• Anticolision & Gerenciamiento de Surveys
• Principios de Torque y Arrastre
• Choques y Vibraciones
• Fundamentos de Perforacion Horizontal
• Drilling Office
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Contenido – dia 1• Historia de Perforacion Direccional
• Que es Perforacion Direccional – Tipos de Perforacion Direccional
• Fundamentos matematicos
• Fundamentos de diseno
• Calculo de Coordenadas
• Planificacion manuak y tipos de perfiles
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Historia
- the 1930’s
1er Pozo perforado con control direccional
(inicialmente por razones no eticas, para cruzar lineasdivisorias de propiedades)
- Huntington Beach, California
- 1934
Perforacion Direccional controlada fue usada para matar unpozo que fluia.
Beginning of controlled DD – Conroe, Texas
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Eventos ImportantesDesarrollo de Mediciones• 1930 Magnetic Single Shot (despues
perforacion)
• 1970’s Herramientas Dirigibles –Registros con cable
• 1980 MWD
• (Telemetria de pulso de lodo
• 1980’s LWD
• 1990’s GeoSteering (Trayectoria geologica vs geometrica)
Desarrollo de Herramientas• 1960’s Motores de Fondo
• 1980’s Motores Dirigible
• 1988 Perforacion Horizontal
• 1990’s Perforacion Geo-steering
• 1999 Sistemas Rotatorios Direccionales
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Que es Perforacion Direccional?
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Definicion
Perforacion Direccional• Es un esfuerzo de ingenieria al
desviar un agujero en base a una trayectoria planificada a un objetivo determinado,ubicado a cierta profundidad, cuya ubicacion posee direccion y un desplazamiento con respecto a la vertical.
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Necesidad para PerforarDireccionalmente?
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Por que Perforacion Direccional?
Salt Dome Drilling Fault Controlling
Inaccessible LocationsSidetracking
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Por que Perforacion Direccional?
Relief Well Drilling
Horizontal Drilling
Single Surface Location
Multi-Laterals
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Fundamentos Matematicos
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Fundamentos Matematicos
• Resolucion de Triangulos – Relacion de angulos
• Trigonometria / Teorema de Pitagoras
• Conversion de Grados a Decimales
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Fundamentos Matematicos
Conversion de Grados a Decimales
Angulos pueden ser representados en dos formas:1. Grados, Minutos y Segundos ( 67°26’40”)2. Grados Decimales (67.44°)
1 Minuto = 60 segundos (60”)1 Grado = 60 Minutos (60’)1 Grado = 3600 Segundos (3600”)
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Conversion de Angulos
Formula: Grado Decimal = Grados + Minutos/60 + Segundos/3600
Grados = Numero Entero (26.72)Grados = 26
Minutos = Porcion Decimal de 26.72 (0.72) x 60Minutos = 0.72 x 60 = 43.2’Minutos = 43’
Segundos = Porcion Decimal 43.2 (0.2) x 60Segundos = 0.2 x 60Segundos = 12”
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Fundamentos de Diseno
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Sistema de CoordenadasCoordenadas Geograficas
• Son Lineas Imaginarias - Paralelos•180 lineas sin contar el Ecuador• Ecuador es una linea equidistante
• Son Lineas Imaginarias - Meridiano• 360 lineas de longitud• Cada una de ellas van del Polo Norte al Sur
Cada linea de Lat & Long representa 1deg: Cada grado es dividido en 60 min y cadaMinuto es dividido en 60 seg
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Sistema de Coordenadas
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Proyecciones de Mapas
Los mapas son creados al proyectarla superficie curva de la Tierra enuna superficie plana.
El resulatdo de la proyeccion de unmapa es un un sistema de grillasobre una superficie plana.
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Proyecciones de MapasMetodos
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Geodetic Datum
Es un modelo matematicoque define el tamano y laforma de una superficiedeterminada de la Tierra.
Con este modelo, se puedeconocer la posicion exactade un punto sobre la tierra
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Sistema de Coordenadas
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Sistema de CoordenadasUniversal Tranverse Marcator (UTM)
• Deriva de una proyeccion Cilindrica• El cilindro es rotado 90 deg
• Sistema UTM: es dividido en 60 zonas• Cada zona es 6 deg ancho• Las zonas cubre la distacia total desde
Norte 84 hasta el Sur 80 deg
Las zonas estan numeradas de 1 a 60
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Sistema de Coordenadas
Distacia Este-Oeste (“Este”)
• Distancia de una locacion con respecto a un punto de Referencia.La linea de referencia esta 500Km Oeste delcentro Meridian
El “Este” tiene un rango de:200,000 m a 800,000m
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Sistema de Coordenadas
Distacia Norte-Sur (“Norte”)
Hemisferio Norte• Distancia de una locacion con respecto al Ecuador.
La distancia es medida positivamente desde0,000,000 m (Ecuador)
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Sistema de Coordenadas
Distacia Norte-Sur (“Norte”)
Hemisferio Sur• Distancia de una locacion con respecto al Ecuador.
El Ecuador tiene un valor de 10,000,000 m
La coordenada Norte de este punto seria:
• 10,000,0000 m (Ecuador) – 5,000,100 mN: 4,999,900 m
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Sistema de Coordenadas
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Reporte de Schlumberger
Canon 10 Plan ProposalReport Date: November 13, 2004 Survey / DLS Computation Method: Minimum Curvature / Lubinski
Client: Pemex Exploracion y Produccion Vertical Section Azimuth: 16.260°Field: Canon Field Vertical Section Origin: N 0.000 ft, E 0.000 ft
Structure / Slot: Canon 10 / Canon 10 TVD Reference Datum: RKBWell: Canon 10 TVD Reference Elevation: 133.1 ft relative to MSL
Borehole: Canon 10 Sea Bed / Ground Level Elevation: 118.110 ft relative to MSLUWI/API#: Magnetic Declination: 5.977°
Survey Name / Date: Canon 10 Plan / November 12, 2004 Total Field Strength: 46224.017 nTTort / AHD / DDI / ERD ratio: 40.000° / 1575.89 ft / 4.811 / 0.160 Magnetic Dip: 55.296°
Grid Coordinate System: NAD27 UTM Zone 14N Declination Date: April 25, 2002Location Lat/Long: N 26 8 28.039, W 98 28 19.018 Magnetic Declination Model: BGGM 2004
Location Grid N/E Y/X: N 2891256.240 m, E 552784.190 m North Reference: True NorthGrid Convergence Angle: +0.23265583° Total Corr Mag North -> True North: +5.977°
Grid Scale Factor: 0.99963440 Local Coordinates Referenced To: Well Head
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Coordenadas Legales & Locales
• Coordenas Legal: Definido por una entidad gubernamental/ estatal de la region• El proposito es de adaptar las coordenadas de un pais o region a un sistemaGlobal de coordenadas (Datun Geodesico)
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Coordenadas Legales & Locales
• Todo DD utiliza un sistema de coordena local
• Tiene su origen y referencia a partir de un sistema de coordenada legal
• Vertical Reference Datum ( Posicionamiento Vertical), Nivel del Mar (MSL), Elevacion del Terreno
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Calculo de Coordenadas
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Posicionamiento de un Pozo
Survey:Profundidad – Sensor en SuperficieInclinacion – Herramienta FondoAzimuth – Herramienta Fondo
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Azimuth
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Azimuth: Cuadrante4 Cuadrantes:NE,SE,SW,NW
• Para cada Cuadrantela direccion es medidadel eje Norte – Sur
• Los grados son escritosentre las letras de loscuadrantes
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Azimuth: Cuadrante
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Azimuth: Cuadrante
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Coordenadas Rectangulares
Indica la distancia Norte-Sur& Este-Oeste de un punto aOtro.
En este ejemplo:
Target: 2035 ft S & 1574 ft W dela Surperficie (0,0)
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Coordenadas Polares
Indica la distancia de un punto aotro y la direccion que se encuentra.
En este ejemplo:
Target: 2,572.68 ft @ 217.6 azm
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Planificacion
Que se necesita?
• Coordenadas de Superficie• TVD• Coordenadas de Fondo
Profundidad Vertical (TVD)?
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Planificacion
Vista de Planta o Proyeccion Horizontal
• Es la proyeccion de la trayectoria de un pozo en el plano Horizontal
Proyeccion de un pozo 3D en el plano Horizontal
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PlanificacionVista Horizontal
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PlanificacionVista Horizontal
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PlanificacionProyeccion Vertical
Todos los pozos son ploteados en unPlano de referencia
• Plano de Seccion Vertical:Es un plano orientado con respecto al norte, con una direccion definidapor la coordenada de superficie al Target
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PlanificacionProyeccion Vertical
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Planificacion
TVD = 7,800 ftVS = 3,800 ft
Plano de Seccion Vertical: 52 deg
Closure?
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Planificacion
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Perfiles Direccionales
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Perfiles Direccionales
Vertical Section:Inclinacion = 0
Slant Well: Tipo J
Build Section
Tangent Section
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Perfiles Direccionales
“S” Type Well: Tipo S
Vertical Section: Inclinacion = 0
Build Section
Tangent Section
Drop Section
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Perfiles Direccionales
Vertical Section: Inclinacion = 0
Build Section
Tangent Section
Segundo Build Section hasta 90deg
SeccionHorizontal
Perfil Horizontal
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PlanificacionDefinicion de Terminos
1. KOP (Kick off Point)2. Build Up Rate (BUR)3. Target TVD4. Distancia del Target5. Direccion del Target
Radio de Construccion
BUR = 180/? x 100/Rc
BUR = 5729.6/Rc
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PlanificacionEjemplo. Calculo Manual Pozo tipo J
1. KOP @ 6925 ft2. BUR 3°/100 ft3. Target TVD = 10500 ft4. Target Distance: 2500 ft5. Direccion Target: S28°E
1. Max Angulo del Pozo2. TVD fin (EOB) Contruccion3. MD del fin de Construccion4. MD del target
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Planificacion
Plotear la ubicacion del Target:Interseccion del TVD y la distancia
Calcular y dibujar la linea de RcFormula: BUR
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Planificacion
Dibujar la seccion de construccion:Utilizar compas desde el punto O.Dibujar medio arco
Dibujar la linea tangenteDesde el punto C (target) tangente al Arco dibujado.
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Planificacion
Marcar el punto EOB:Linea perpendicular desde el puntotangente hasta O
Marcar la Maxima InclinacionDibujar una linea vertical desde EOB.
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Planificacion
Calcular la Maxima Inclinacion:Utilizamos Trigonometria
Definimos dos Triangulos RectangulosCalculamos angulos ß y a
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Planificacion
Calculamos angulo a:Necesitamos saber OD & DC
Calculamos angulo ß:Necesitamos OC por Pitagoras
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Planificacion
Calculamos Max. Inclinacion ?:? + a + ß = 180
Calcular EOB TVD:Dibujar una linea recta desde SuperficieHasta EOB
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Planificacion
Calcular Target MD:Necesitamos BC à Pitagoras
Calculamos EOB MD:Formula: ?MD = (?Inc/BUR) x 100
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Planificacion
Resultados:
• Maximo Angulo de Inclinacion: 41.83°• TVD al final etapa construccion: 8185.51 ft• Profundidad Medida fin etapa de construccion: 8304.33 ft• Profundidad Medida del Target: 11383.50 ft
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Planificacion
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Fin de Modulo