Introducción a La Perforación Direccional

1 Initials11/13/2006

Agenda1. Introduccin a la Perforacin Direccional.

q Historia de Perforacin Direccional. Antecedentes Histricos. Eventos significativos.

q Definicin de la Perforacin Direccional. q Caractersticas de la Perforacin Direccional.

Perfiles de Pozos.

q Razones de la Perforacin Direccional.q Ventajas de la Perforacin Direccional.q Evolucin de la perforacin Direccional.

Desviacin con Propulsin o Chorro. Ventajas y Desventajas de la propulsin.


Agenda1. Introduccin a la Perforacin Direccional.

q Evolucin de la perforacin Direccional. Desviacin con Propulsin o Chorro. Ventajas y Desventajas de la propulsin. Cuchara desviadora en Agujero Abierto. Cuchara Desviadora. Componentes Tpicos de BHA con Cuchara. Dynadrill Aos 1960s. Fines de los aos 80: Motores Dirigibles. Motor de Desplazamiento Positivo PDM Componentes Bsicos. Motores PowerPak de Schlumberger. Ventajas de la Perforacin Direccional con PDMs.


Agenda

1. Introduccin a la Perforacin Direccional.

q Evolucin de la perforacin Direccional. Ventajas y Desventajas de los PDM Direccionales. Perforacin Direccional con PDMs. Sarta Perforacin Direccional con Motor. Perforando Direccionalmente con PDMs. 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. Perforacin Direccional en la actualidad.


Antecedentes Histricos

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

Ao 1934:

Perforacin del 1er pozo direccional controlado. (Inicialmente con propsitos no ticos, para cruzar lneas de propiedad).

Aos 30s:

Inclinmetro direccional con aguja magntica.Ao 1929:

1 aplicacin de registros para pozos petroleros utilizando el inclinmetro de botella cida.

Fines de los aos 20:

Historia de la Perforacin Direccional


Eventos Significativos:

Telemetra de mejor calidad, Mayor velocidad de transmisin de Datos, Pozos Multilaterales.

Aos 2000:

Perforacin Rotativa Dirigible.Ao 1999:

Geo Steering.

Direccionamiento geolgico vs.

geomtrico.

Aos 1990s:

Perforacin Horizontal.

Perforacin para recobro mejorado.

Ao 1988:

MWD. Telemetra con pulsos

de lodo- sin cable de registros.

Motor Dirigible.

LWD. Medicin de datos con calidad de registro elctrico.

Ao 1980:

Herramienta Dirigible.

Registro mientras se perfora.

Aos1970s:

Motor de Lodo.

Herramienta verstil para

iniciar desviacin.

Aos 1960s:

Registro Magntico de disparo simple. Registro despus de la Perforacin.

Antes 1950:

Historia de la Perforacin Direccional


Definicin de Perforacin Direccional

Perforacin Direccional.Es un esfuerzo de ingeniera que

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

Pozo Vertical convencional

Pozo Direccional


Caractersticas de la Perforacin Direccional

La perforacin es mucho ms que simplemente seleccionar la trayectoria del pozo y un ngulo de agujero. Debe no solo ser geomtricamente posible, debe cumplir con un riguroso plan de perforacin que involucra un estudio multidisciplinario.

El programa direccional puede alterar o afectar al revestidor, el programa de cementacin, la hidrulica, la centralizacin de la tubera y las tcnicas de completacin.

La planeacin y perforacin direccional es un tpico extenso que requiere del entendimiento de los componentes previos a su ejecucin.


Perfiles de Pozos

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

Pozo de Trayectoria Tipo S.Posee una seccin verticalUna seccin de construccin Incrementa la Inc.Una seccin TangencialUna seccin de disminucin de la Inclinacin.Se usa para aumentar eficiencia de produccin.Pueden ser interceptados en caso de Reventn.En pozos multilaterales asegura espaciamientos entre pozos



Perfiles de Pozos.

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

Pozo de Trayectoria Horizontal.Una seccin verticalUna seccin de contruccin Incrementa la Inc.Una seccin TangencialUna seccin de contruccin Incrementa la Inc.Una seccin horizontal (90 o mas)Normalmente se usan para mejorar la produccin debido ala amplia rea de contacto con el reservorio.


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Perfiles de Pozos

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

Pozos de Largo alcance.Una seccin verticalUna seccin de construccin Incrementa la Inc.Una seccin 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 dePresin, colapso de pozos y deben ser formaciones blandas


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Razones de la Perforacin Direccional

Presencia de Domos de Sal Control de Fallas

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

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 travs de posibles fallas que pudieran ocasionar peligros durante la perforacin.

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Razones de la Perforacin DireccionalPozos de Alivio

Mejorar Drenaje de Yacimiento

Plataforma Regin Marina

Pozos Multilaterales

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

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 seccin horizontal permiten producir y drenar los yacimiento a mayor escala y de forma mas eficiente.

8. Pozos multilaterales. Mayor produccin y menor costos.

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Ventajas de la Perforacin Direccional

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

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

Es una perforacin controlada, a travs 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.

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Ventajas de la Perforacin Direccional

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

Es posible producir varios yacimientos desde un mismo slot.

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

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Evolucin de la PerforacinDireccional

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Desviacin con Propulsin o Chorro

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

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

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

construir el ngulo deseado. Se sigue incrementando con Herramienta de Fondo rotativa. Las correcciones de azimut son ms difciles con inclinacin.

Tobera de la barrena

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Barrena conJets

Paso 1Orientando y erosionando conel Jet

Paso 2Perforando

Paso 3Re-Orientando y erosionando con el Jet

Desviacin con Propulsin o Chorro

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Ventajas y Desventajas de la propulsin

Simple y econmico.

Algunas ocasiones es la nica forma de construir el ngulo en formaciones suaves.

Control de pata de perro por profundidad erosionada.

Facilidad de monitoreo en profundidad.

La orientacin es bastante sencilla.

Mismo ensamble que el usado para construir y rotar.

Ventajas:

Solo funciona en formaciones suaves.

Solo puede usarse en profundidades someras.

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

Desventajas:

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Empacador Tpico Estilo Cuchara

Cuchara Desviadora

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

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

sujetador colocando peso sobre la barrena. Se perfora un agujero piloto de tamao ms pequeo que

el agujero principal. Slo se perfora un tramo de tubera antes de sacar del

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

Cuchara desviadora en Agujero Abierto

Cuchara Desviadora

Sarta dePerforacin

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Viaje tpico de tipo Cuchara

Cuchara Desviadora

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Componentes Tpicos de BHA con Cuchara

Agujero Tpico BHA:

1. Collares de Perforacin

2. No-Magnticos

3. UBHO

4. Junta de TP

5. Pin de Corte sub

6. Estabilizador

7. Barrena Piloto y Cuchara

Paso 1 Paso 2 Paso 3

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Dynadrill Aos 1960s

Primer Motor de Desplazamiento Positivo (PDM) comercial.

Potencia hidrulica convertida a potencia dinmica para impulsar la barrena.

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

la barrena. Empleado para desvo de la trayectoria del agujero punto

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

Muy eficiente si se le compara con otros aparatos contemporneos de desviacin (chorro, cuchara desviadora.)

1:2 Configuracin de lobulos

Estator

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Fines de los aos 80: Motores Dirigibles

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

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

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

El desplazamiento de la barrena y las tendencias de incremento y cada del ngulo no son siempre predecibles con la herramienta de fondo rotatoria.

La eficiencia se logra con barrenas especiales para motor, secciones de potencia de lbulos mltiples en el motor y registro MWD inalmbrico.

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El Acople Superior conecta el Estator a la sarta de perforacin (tambin la vlvula de descarga, la seccin curvada).

Seccin de Potencia = conjunto Rotor/Estator.

El eje de transmisin transforma la rotacin excntrica en rotacin concntrica.

Ensamblaje de Chumaceras.

Acople de transmisin de la rotacin a la barrena.

Motor de Desplazamiento Positivo PDM Componentes Bsicos

Seccin de Poder

Doblez Ajustable

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Motores PowerPak de Schlumberger 80 modelos desde 2 1/8 OD hasta 11

OD. Secciones de potencia extendida en los

modelos PowerPak XP & PowerPackGT

Perforacin de radio corto con los modelos PowerPak XF & PowerPacXC

Chumaceras selladas lubricadas con aceite o lubricadas con lodo

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Ventajas de la Perforacin Direccional con PDMs

Potencia hidrulica convertida a Mecnica para impulsar la Barrena.

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

Posibilidad de curvas de radio corto y radio medio.

Reduccin en: Peso de los componentes de la Herramienta de Fondo.Rotacin de la sarta.Desgaste de la tubera de revestimiento.Vibracin de la sarta.

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

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Ventajas y Desventajas de los PDM Direccionales

Perforan curvas suavizadas.

La severidad de la pata de perro es ms predecible.

Pueden usarse en la mayora de las formaciones.

Son compatibles con la mayora de las herramientas de gua y perforan rpidamente.

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

Ventajas:

El torque reactivo los hace difciles de guiar.

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

Los motores son costosos.

Desventajas:

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Sarta Perforacin Direccional con Motor

Sarta

Barrena

Motor

LWD

TuberaPerforacin

Este tipo de Sarta es ampliamente utilizado en la actualidad.

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

El diseo depender bsicamente del tipo o perfil de pozo, de la seccin del pozo que va a ser perforada y del Tipo de formacin que va a ser perforada entre otros aspectos relevantes.

Las sartas de perforacin pueden estar diseadas para construir ngulo o para disminuir ngulo.

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

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Perforando Direccionalmente con PDMs Se usa en formaciones de diferentes

caractersticas. Es actualmente una tcnica ampliamente

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

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

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

Permite realizar una perforacin contina. Los motores de Desplazamiento Positivo

estn diseados en una amplia diversidad de dimetros.

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Perforando Direccionalmente con PDMs

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Herramienta Direccional Rotatoria (RSS) PowerDrive* de Schlumberger

Es una herramienta que permite cambiar la dierccin y la inclinacin 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.

Se envian comandos mediante variacin del gasto (Flujo de Lodo) desde la superficiepara que la herramienta desvie a la direccindeseada

Permite un aumento de ROP en un 30% aprox.

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Herramientas Direccionales Rotatorias (RSS)

Pozos de largo alcance

Reduccin de Tortuosidad

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 tecnologa resiente y entre sus ventajas se encuentran:

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Sistemas Direccionales Rotatorios (RSS)

Sensores de Navegacin y Estabilizacin

Controlador de Perforacinen 3D

Motor Elctrico Junta Universal

Generacin de Poder

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Tipos de Herramientas DireccionalesRotatorias ofrecidas por Schlumberger

PowerDrive* Xtra Sistema rotatorio en 3D

Power V* Sistema rotatorio para mantener

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

de fondo recto para aumentar lasrevoluciones por minuto a la barrena

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Ventajas de los Sistemas Direccionales Rotatorios

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

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Perforacin Direccional en la actualidadEn los ltimos aos la evolucin de la perforacin direccional a dado paso a una serie de desarrollos tecnolgicos de gran valor.La introduccin de la planificacin direccional a dado paso al desarrollo de herramientas de Medicin de Estaciones que permiten conocer el posicionamiento de la trayectoria. Igualmente se han desarrollado herramientas de evaluacin de formacin, las cuales en conjunto permite actualmente realizar evaluaciones bastantes completas de los Campos Petrolferos.

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