PERFORACION DIRECCIONAL

RESEA HISTORICAEn 1930 se perforo el primer pozo direccional, controlado en Huntingtons Beach, California. En 1934 se perforo el primer pozo de alivio en CONROE, Texas.La tecnologa de perforacin direccional tuvo sus inicios en la dcada de los 1970 como tcnica de acceder a las reservas que de otro modo resultaran inaccesibles especialmente aquellas perforadas desde plantillas de pozos marinosLa primitiva tecnologa de perforacin direccional implicaba el empleo de dispositivos tales como las cuas de desviacin que provocaban la deflexin de la barrena de perforacin.La introduccin del motor de desplazamiento positivo ofreca capacidad de direccin y, junto con esa capacidad control direccional, pero el motor careca de la eficacia a la aspiraban los perforadores. Con el tiempo, los motores direccionales permitieron la rotacin y el deslizamiento de la columna de perforacin desde la superficie, lo que mejoro an ms el control direccional. Sin embargo, esta tecnologa sigui siendo ineficaz y riesgosa porque el esfuerzo de torsin y el arrastre extremo limitaban la capacidad de perforacin en los modos de deslizamiento y rotacin, impidiendo el acceso a algunos objetivos.La introduccin de la tecnologa rotativa direccional elimin varias de las desventajas de los mtodos de perforacin direccional previos debido a que un sistema rotativo direccional perfora direccionalmente con rotacin continua desde la superficie, no existe la necesidad de deslizar la herramienta, a diferencia de las perforaciones realizadas con motores direccionales, la rotacin continua transfiere el peso a la barrena en forma ms eficaz, lo que aumenta la velocidad de penetracin. La rotacin mejora tambin la limpieza del agujero porque agita el fluido y los recortes de perforacin.

PERFORACIN DIRECCIONALEl proceso de dirigir el pozo a lo largo de una trayectoria hacia un objetivo predeterminado ubicado a una determinada distancia lateral de la localizacin superficial del equipo de perforacin.El control de desviacin se define como el proceso de mantener al agujero dentro de algunos lmites predeterminados relativos al ngulo de desviacin o al desplazamiento horizontal. Hasta este tema se a considerado la perforacin de una pozo vertical con el fin de llegar a una profundidad establecida en forma vertical, tomando el proceso de perforacin como unidimensional.Sin embargo la perforacin es un proceso tridimensional. El trpano no solo atraviesa las formaciones verticalmente sino que se desva hacia los planos X-Y.El plano X se define como el plano de direccin y el plano Y como el plano de inclinacin. Los angulos asociados con estos planos son llamados ngulos de direccin e inclinacin respectivamente.

VENTAJAS DE LA PERFORACIN DIRECCIONAL Es ideal en suelos no pedregosos y bloques (arcilla, limo y arena) ; Puede ejecutarse asimismo con casi todo tipo de rocas; Permite instalar ductos que pueden alcanzar 1.200 milmetros de dimetro; Ofrece la posibilidad de efectuar perforaciones que alcancen hasta 1.800 metros de longitud (lo que vara segn las condiciones del suelo y el dimetro requeridos). Antes de nada, debern llevarse a cabo sondeos al igual que un estudio geotcnico completo, con el propsito de que podamos evaluar todas las dificultades posibles y determinar la trayectoria de la perforacin

APLICACIONES DE LA PERFORACIN DIRECCIONALLas aplicaciones pueden ser mltiples empezando por los aspectos econmicos pero a continuacin se citan las ms importantes.Primera aplicacin Explotacin de yacimiento ubicado debajo de ciudades. Perforar en lugares de desarrollo urbano, lugares inaccesibles (playas, ros o montaas elevadas)

APLICACIONES DE LA PERFORACIN DIRECCIONALsegunda aplicacin Perforacin de pozos multilaterales, muy comunes en el caso de plataformas marinas

APLICACIONES DE LA PERFORACIN DIRECCIONALTercera aplicacin Problemas de accesibilidad a locaciones que faciliten el desarrollo de un pozo vertical.En el caso de Pescas que no se hayan podido solucionar, abandono de zonas, etc.

APLICACIONES DE LA PERFORACIN DIRECCIONALCuarta aplicacin Utilizacin de pozos antiguos para explorar zonas adyacentes por medio de ventanas en la caera.

APLICACIONES DE LA PERFORACIN DIRECCIONALQuinta aplicacinEn el caso donde el yacimiento se encuentra debajo de una obstruccin superficial grande

APLICACIONES DE LA PERFORACIN DIRECCIONALSexta aplicacinPozo de alivioVarias tcnicas direccionales se utilizan para poder perforar un pozo de alivio y as poder matar un pozo descontrolado. El pozo de alivio, es perforado de tal manera que su trayectoria intercepte tan cerca como sea posible el pozo descontrolado en el reservorio. El lodo pesado es bombeado en el reservorio, para poder vencer la presin y de esta manera controlar el pozo.

APLICACIONES DE LA PERFORACIN DIRECCIONALSptima aplicacinPerforacin sobre un domo de salPara perforar sobre un domo de sal es para alcanzar formaciones productoras que a menudo yacen debajo de formaciones salinas desviando alrededor y debajo de la capa

Empleacin de la perforacin direccionalEs empleada en la actualidad.Poaching: Empleando whipstocks se desvan los pozos hacia lascercanas reservorio.Sidetracks: Son desviaciones intencionales de la direccin original usados en caso de pesca, corregir desviacin o utilizar un pozo antiguoPozos de alivio: De gran precisin empleados para el control de pozos.Perforacin en plataforma: Permiten alcanzar un rea extensa del resevorio desde una sola locacin.Domos de Sal: Permite alcanzar de forma segura a las trampas ubicadas en los flancos del domo.Corregir el camino del trpano: Trayectorias no planeadas pueden ser corregidas para mantener el pozo en su camino

Planeacin del Proyecto direccional El primer paso es disear la trayectoria que se necesita para alcanzar el objetivo.El diseo deber presentar los tipos de trayectorias se pueden emplear. Un diseo final indicar los efectos de las condiciones geolgicas sobre el arreglo de fondo a utilizar y los aspectos que puedan influenciar en la trayectoria final del pozo .La trayectoria depender de: Caractersticas de la estructura geolgica Espaciamiento entre pozos. Profundidad vertical. Desplazamiento horizontal del objetivo.

HERRAMIENTAS PRINCIPALES UTILIZADAS EN LA PERFORACIN DIRECCIONAL

ROTOR

ROTOR

TURBINAS

Herramientas principales empleadas en la Perforacin Direccional.

Motor de Fondo

En la perforacin direccional los dimetros mas utilizados son:D. Pozo (pulg.)D. Motor (pulg.) 26 12 17 14 9 5/8 12 7 9 8 6

Motor de FondoSeleccin.carreras direccionales donde el alto torque es deseado. en pozos verticales donde una barrena de conos giratorios es utilizada. En el punto inicial de la desviacin.

Motor de Fondo. Utilizacin:Pueden ser utilizados para: Iniciar el tramo de desviacin. Correccin de la trayectoria Side track.

Motor de FondoAplicaciones.Mayor rendimiento en la perforacin: Mayores RPM que permiten rpida penetracin. Menor peso sobre la barrena lo cual permite un mejor control en la trayectoria del agujero. Menor desgaste de los componentes de la sarta de perforacin.Perforacin direccional. Desviacin ms fcil fuera de secciones trituradas o de tapones de cemento. Gran precisin en la perforacin de pozos direccionales. Gran precisin en el control de la desviacin.Produccin y Terminacin. Excelente para operaciones de limpieza. Bien equipado para aplicaciones especiales de perforacin.

PARTES DEL MOTOR DE FONDO

Turbinas.Es utilizado para perforar a altas velocidades, se corre idealmente con trpanos de diamantes y no puede ser corrido con triconos.Funciona bajo el mismo concepto del motor de fondo, es decir, por potencia hidrulica que es dada por el fluido de perforacin Funciona bajo el concepto simple de un rotor y un estator que estan hechos de metal con piezas internas de soporte y amortiguacin revestidas con insertos PDC La seccin de potencia del motor tiene aproximadamente cien etapas axiales de turbina que incluyen un disco rotor y un disco estatorLos estatores estan unidos dentro del cuerpo externo y los rotores estan unidos al eje impulsor.Las paletas del estator desvan el lodo hacia las paletas del rotor impulsando la caja del rotor, haciendo girar la broca.

Ventajas del Empleo de Turbinas Muy Alta Potencia Herramienta de Principio muy Confiable Perfecto Balance Radial Muy Larga VidaLas Turbinas tienen Excelente Resistencia al Calor Velocidad y Torque son manipulables desde Superficies

Partes de la Turbina

Aplicaciones de la turbinaA diferencia de los motores las turbinas no dependen de los elastmeros para obtener potencia hacindolos fciles de configurar para aplicaciones de lata temperatura.Los nuevos cojinetes metlicos de las turbinas han resistido 145 C durante ms de 300 horas continuas y hasta 210 C durante ms de 150 horas.La no restriccin de la temperatura en el desempeo de las turbinas las hace excelentes para aplicaciones de alta presin y alta temperatura para cualquier rango de dimetro del pozo.

ESTABILIZADORESSon herramientas que tienen la finalidad de centralizar la columna de perforacin en un pozo. En pozos direccionales la posicin y el dimetro de estos materiales en la columna son de fundamental importancia para el control de la trayectoria del pozo, siendo necesario un acompaamiento riguroso de desgaste de las hojas del mismo a cada maniobra. Frecuentemente se usa Box-Box del estabilizadores porque ellos son conectados inmediatamente en la broca y Box-Pin para la columna.

Tipos de estabilizadores

GUIA SONDASEl gua sonda estndar removible

El gua sonda de circulacin

El gua sondas permanente tipo revestidor

El gua sonda estndar removible (Fig. A) .- Se usa para iniciar el cambio de inclinacin y de rumbo del pozo para perforar al lado de tapones de cemento o para enderezar pozos torcidos. Consta de una larga cua invertida de acero, cncava en un lado para sostener y guiar el conjunto de perforacin. Tiene en el extremo inferior punta de formn para evitar que la herramienta gire y un tubo lastrabarrenas situado en el tope para rescatar la herramienta

El gua sonda de circulacin (Fig B).- Se instala, fija y usa lo mismo que el guisonda estndar. Pero en este caso, el fluido de perforacin pasa por un orificio situado en el fondo del guiasonda para desalojar por circulacin los recortes del fondo del pozo. Es muy eficiente para desbaratar puentes que obstruyen el recinto del pozo o desalojar material del fondo.

El gua sondas permanente tipo revestidor.- (Fig C Queda permanentemente en el pozo. Se usa principalmente para desviar el pozo de un tramo de revestidora aplastada o donde haya obstrucciones o para reingresar en un pozo existente para reperforarlo.

HERRAMIENTAS DE DESVIACION

DESVIADOR DE PARED

DESVIADOR DE PARED

Recuperable:Consta de una cua larga invertida de acero, concava con el lado interior acanalado para guiar la barrena hacia el rumbo de inicio de desviacin. Los angulos para los cuales estan diseados estos desviadores varian entre uno y cinco grados; en su parte inferior tienen un especie de punta de sincel para evitar que giren cuando la barrena este trabajando. En la parte superior de la barrena se instala un lastrabarrena el cual permite recuperar el desviador.Permanente:Estos desviadores se colocan en agujeros ademados donde existen obstrucciones por colapso de la temperatura del reservorio o en agujeros descubiertos que contengan un medio donde asentarlo ( un tapo de apodo o un pescado con media junta de seguridad). Comnmente se coloca con un conjunto compuesto por un molino, un orientador y tubera extrapesada. Una vez orientada la herramienta se le aplica peso y se rompe el pasador que une el desviador con el molino, girando lentamente la sarta de molienda. Este tipo de desviador sigue siendo utilizado sobre todo en pozos con accidentes mecnicos.

BARRENA DE CHORROS La desviacin a chorros por consiguiente, es muy econmica. Permite perforar rpidamente sin necesidad de sacar la sarta para cambiar los conjuntos de perforacin o para reacondicionar el pozo. Permite tambin perforar recintos de pleno calibre con cambio suave de direccin en formaciones blandas, y reduce el nmero de horas de perforacin rotatoria. Se puede usar adems una nueva herramienta denominada herramienta hidrulica lanzachorros con la cual se puede iniciar desviaciones a ms profundidad. Es una bomba de surgencia, pozo abajo, que no La barrena se enrosca en el conjunto lanza chorros que consta de sub de extensin, lastrabarrenas de calibre pleno, lastrabarrenas no magntica dos lastrabarrenas estndar, otro estabilizador y el resto de la sarta corriente de perforacin, el conjunto se baja al fondo del pozo y la boquilla grande se orienta en la direccin de vida; todos los orificios lanza chorros se obturan o se reducen drsticamente. Se aplica mximo rgimen de circulacin a fin de iniciar la accin de deslave. La sarta de perforacin se apoya en el fondo y se levanta peridicamente, para abrir una cavidad grande frente a la boquilla grande.

CODO DESVIADOR Se corren en la parte superior de un motor de fondo y son elementos de tubera de doble pion el cual se conecta de una manera normal a la sarta a travez de su extremo superior y su extremo inferior. Esta maquinando con un angulo de desviacin fuera del eje del cuerpo, estos elementos le proporcionan un angulo a la sarta para poder perforar, generalmente a bajos ritmos de incremento.Solo pueden ser utilizados sin rotar (deslizando). Su uso ya no es comun debido al advenimiento de los aparejos dirigibles

Columnas Para Aumentar El Angulo de un Pozo Se caracteriza por tener un establizador por lo menos cuatro pies por encima de la broca, y otro 30 pies por encima del primero.Para cumplir sus finalidades con eficiencia este arreglo debe tener alto peso sobre el trpano y baja rotacin.Se recomienda que siempre que se cambie el arreglo se corran registros direccionales por lo menos despus de haber perforado 30 metros, esto para avalar el efecto del BHA.Es importante observar que para este tipo de arreglos el calibre del primer estabilizador debe ser igual al de la broca, mientras que el segundo puede tener menos calibre.

Columnas Para Bajar Disminuir la Inclinacin de un Pozo. Lo que caracteriza a este tipo de arreglo es que utiliza un estabilizador sobre la broca. Para mayor eficiencia de este arreglo utilize bajo peso sobre la broca y alta rotacin.El BHA por encima del primer estabilizador pueden tener calibre reducido.Se puede dar el caso de que el registro hecho luego de la peforacin con una columna pendular no muestre el resultado de desviacin esperado.

Perforacin con motor direccionalSe logra de 2 modos: Rotacin la totalidad de la sarta de perforacin rota (igual que en la perforacin convencional) y tiende a perforar hacia delante. Desplazamiento Para iniciar un cambio en la direccin del pozo, se detiene la columna de perforacin en una posicin tal que la seccin curva del motor se encuentre ubicada en la direccin de la nueva trayectoria. Se refiere al hecho de que la porcin de la sarta que no rota se desliza por detrs del conjunto direccional.

DesventajasSe requiere una extrema precisin para orientar correctamente la seccin curva debido a la elasticidad torsional de la columna de perforacin. Mayor problema tendencia de la columna no rotativa a sufrir aprisionamientos la tubera principal se apoya sobre el lado inferior del pozo produce velocidades desparejas alrededor de la tubera. La falta de rotacin de la tubera disminuye la capacidad de remover los recortes sobre el lado inferior del pozo, se puede formar un colchn de recortes Menor potencia disponible para mover la mecha. Esto, junto con la friccin por el deslizamiento, reduce la tasa de penetracin (ROP) Si se cambia del modo de deslizamiento al modo de rotacin con herramientas direccionales, se obtiene una trayectoria ms irregular.

CAMBIO DEL MODO DE DESLIZAMIENTO AL MODO DE ROTACIN CON HERRAMIENTAS DIRECCIONALES

CAMBIO DEL MODO DE DESLIZAMIENTO AL MODO DE ROTACIN CON HERRAMIENTAS DIRECCIONALES

A pesar de todos estos problemas, la perforacin direccional con motor direccional sigue siendo ms efectiva en trminos econmicos y por el momento es el mtodo de perforacin ms utilizado

Sistema Rotativo DireccionalLa industria petrolera los clasifica en dos grupos: Empuje de Mechaa) desarrollados (PowerDrive) Direccionamiento de la mechab) desarrollados

Empuje de la mechaEmpuje de la mechaLos conjuntos constituyen sistemas compactos y poco complicados.Solo agregan 3.8m a la longitud total del BHA.Comprende: Unidad Sesgada: detrs de la mecha. Aplica una fuerza sobre lamecha en una direccin controlada mientras toda la columna gira. Unidad de Control: detrs de la unidad sesgada. Contienedispositivos electrnicos, sensores y un mecanismo de control queproporcionan la magnitud y la direccin promedio de las cargas del lado de la mecha.

Sensores adicionales en la UC Velocidad instantnea de la columna de perforacin respecto a la roca. Sensores trmicos y de vibracin registran datos adicionales sobre las condiciones de fondo. Computadora instalada a bordo muestrea y registra las condiciones de perforacin que se transmiten en forma inmediata a la superficie por medio del sistema MWD o se recupera posteriormente.

Dispositivos y Tcnicas de Relevamiento Relevamientos Magnticos inclinacin y direccin del pozo en uno o varios puntos; utilizando un inclinmetro yuna brjula, un cronmetro y una cmara. Relevamientos Giroscpicos mayor precisin. Utilizanuna masa giratoria que apunta hacia una direccin conocida.El giroscopio mantiene su orientacin para medir la inclinacin y la direccin en estaciones especficas del relevamiento.Hoy se busca desarrollar mtodos giroscpicos no invasivos.

Medicin mientras se perfora. MWD.Las herramientas MWD son instrumentos que proveen informacin sobre las paredes del pozo y la formacin en la perforacin direccional.Otras herramientas muy utilizadas son los registros mientras se perfora LWD, incluyen sensores que miden la velocidad acustica y proveen imgenes electricas.MWD Envan datos de relevamientos por telemetra de pulsos del lodo: las mediciones son transmitidas como pulsos de presin en el fluido de perforacin y decodificadasen las superficie mientras se avanza con la perforacin.Tambin transmite datos acerca de la orientacin de la herramienta de perforacin.Antes del desarrollo de los sistemas rotacionales, el correcto emplazamiento del portamechas y los estabilizadores en el BHA permita controlar el incremento o reduccin angular, daban un cierto control sobre la inclinacin pero NO HABA CONTROL SOBRE EL AZIMUT DE POZO. Entonces se usa los motores direccionales que utilizan :turbina de fondo (PDM) como fuente de potencia y un BHAcon una curvatura fija de aprox. 0.5 control simultneo del azimut y la inclina

Registros Magnticos Simples (Magnetic Single Shots).Son usados para registrar la inclinacin y direccin del pozo.Utilizan una cmara de tiempo o papel sintetizado para registrar las estaciones de los pozos desviados. (Estaciones: Puntos crticos de desviacin en el pozo.)Antes de bajar el registrador se debe hacer una circulacin de limpieza para estabilizar las paredes del pozo. La herramienta se corre por el interior del arreglo de perforacin por medio de cable (wire line).Una vez que la herramienta este en su posicin se debe dar tiempo suficiente para que se accione la cmara. La lectura del registro se debe corregir con respecto a la declinacin magntica de la zona.

Registros Magnticos Mltiples (Magnetic MultyShots)El procedimiento de calibracin y armado es el mismo que para el registrador simple.La corrida del registrador magntico mltiple se realiza durante sacadas de herramienta especialmente en maniobras cortar para que en el caos de que existan fallas de equipamiento, repetir la operacin cuando se realiza sacada de herramienta para deseando de caera o abandono de pozo.En pozos de alto gradiente geotermico usar protector de temperatura (heat shield) o ante la falta de este aumentar el espacio entre las estaciones de registro.

Sistemas de Rotacin Dirigible. SRD.Estos sistemas permiten la correccin de la inclinacin y el azimut durante la perforacin.Ofrece las siguientes ventajas: Menor torque y arrastre. Disminucin de la desviacin del trpano (bit Walk).Disminuye el nmero de viajes.La correccin en la desviacin puede realizarse de forma ms simple. Mejor transporte de los recortes, resultando en una limpieza del agujero mas fcil. Disminuye la severidad de las patas de perro y el espiralado del pozo.

PERFORACION DIRECCIONAL

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