Tecnicas de Perforacin Direccional

RECONOCIMIENTO DE LAS HERRAMIENTAS DIRECCIONALES.

La perforacin direccional es sin duda uno de los ms innovadores procedimientos que en la actualidad forma parte de la industria petrolera para la bsqueda, localizacin y explotacin de arenas petrolferas. El hecho de navegar a travs de un yacimiento petrolfero e ir construyendo la trayectoria del pozo de acuerdo a un plan previo de ingeniera, es ya una ventaja para optimizar la produccin de la arena.

Luego de la Perforacin del Hoyo Superficial, se comienza el empleo de las herramientas direccionales que van a permitir inclinar la trayectoria de la sarta de perforacin, controlando la direccin o azimuth de la sarta respecto al norte del plano horizontal. Las herramientas direccionales comnmente empleadas durante la perforacin de hoyos horizontales son:

Motor de Fondo con su prespectivo Bent Housing: Llamese el codo de la herramienta que permite producir una desviacin de manera orientada, permitiendo ligeras inclinaciones que van direccionando la sarta de perforacin.

Monel: es una herramienta que corrige los efectos del campo magntico de la Tierra y el material metlico de la sarta de perforacin en la obtencin de los datos tanto del MWD y el LWD. Est hecho de una aleacin que permite despreciar la interferencia magntica y as la herramienta MWD pueda brindar datos confiables de azimuth e inclinacin.

Martillo (Jar) : estn diseados para desarrollar un impacto tanto en las subidas como en las bajadas del BHA. Son empleados para pozos direccionales para que la tubera pueda liberarse en caso de hoyos ajustados o que este atascada.

Herramienta Double Pin: es una herramienta cuyas conexiones son PIN x PIN, para unir juntas cuyos extremos son caja.

Estabilizador: Son necesarios para un BHA direccional. Los que estn cercanos a la mecha tienen conexiones BOX x BOX., y los que se colocan en el resto de la sarta tienen conexionen PIN x BOX. Poseen espiral hacia la derecha Se emplean para controlar la desviacin del hoyo, reducir el riesgo de pegas diferenciales y dog legs (patas de perro).

HEL (Hostil Environment Logging): herramienta que permite cuantificar la profundidad de la perforacin. Instala el MWD (Measuring While Drilling : Midiendo mientras se perfora). Esta herramienta permite ubicar la trayectoria de la sarta de perforacin y por ende la del pozo en construccin debido a que proporciona los datos de Profundidad, Inclinacin respecto a la vertical y azimut (inclinacin respecto al plano horizontal), con lo cual se construyen los SURVEYs, importantes datos que registran la secuencia del Pozo y permiten hacer una comparacin respecto a la trayectoria planificada .

En esta junta tambin cuando se requiera su corrida, se ubica el registro BAP (Bore Annular Pressure), que permite calcular las presiones en tiempo real en el hoyo anular, y con ello monitorear la limpieza del hoyo y asi optimizar una alta ROP sin alterar la estabilidad del revoque.

MFR (Multiply Frecuency Resistivity): lleva instalada la herramienta LWD (logging while drilling: Registrando Mientras se perfora), la cual permite registrar cada una de las profundidades y obtener datos para cada una de ellas. Este es un servicio primordial que permite obtener data en tiempo real de la litologa y fluidos presentes mientras se est perforando. Ello permitir el estudio de las caractersticas geolgicas presentes, y conllevar a la toma de decisiones, sobre todo a la hora de fijar los topes y bases de cada una de las formaciones, marcadores y arenas.

Otras herramientas son el NDT , que ubica al registro Densidad Neutrn, y el IDS , que emite informacin necesaria sobre la ubicacin del pozo para realizar la corrida del survey. Los registros comnmente empleados en las perforaciones en el Campo Uracoa son el Gamma Ray, el Densidad - Porosidad Neutron y el Resistivo.

ARME DEL ENSAMBLAJE DIRECCIONAL .La compaa de Servicios de Perforacin Direccional es la encargada de armar el BHA direccional, posicionando cada una de las herramientas de acuerdo a su funcionabilidad y al servicio solicitado. Para este paso, los tcnicos de la Compaa de Servicios Direccionales hacen primero una charla de seguridad indicando al personal mantenerse alejado del rea de la planchada mientras van armando e instalando las fuentes radioactivas que permitirn el registro de cada uno de los parmetros, gamma ray por ejemplo.

Para el hoyo intermedio, por lo general en los pozos del sur de Monagas, el BHA direccional se arma comenzando con una mecha bicentrica de 8-3/8 x 9-1/2 , seguida de un motor de fondo, el LWD y el MFR portador de la herramienta MWD, y las herramientas IDS, NDT. Se prueba la seal de los registros en superficie, antes de ser bajados y se calibran los sensores.

La perforacin en esta fase requiere un torque de 4500 a 7000 libras por pie (en algunas fases el torque puede llegar a 10.000 libras por pie). En cuanto a las revoluciones por minuto, para el motor de fondo se requieren 126 -140 RPM y para el motor de superficie 45 - 60 RPM. El primero depende del galonaje para el cual cada motor de fondo tiene un factor que permite estimar las revoluciones por minuto de acuerdo a los galones que se bombean en el mismo tiempo.

CORRIDAS DE GYRO .Esta herramienta permite corroborar la informacin suministrada para la empresa de Servicios de Perforacin Direccional. Este constituye un sistema Giroscopico de Navegacin para generar surveys de la tasa giroscpica basada en una tecnologa de orientacin inercial que no es afectada por la interferencia magntica, ya que toma como referencia al Polo Norte verdadero, proveyendo a la industria un significado ms preciso de la orientacin y prospeccin del pozo. Estas corridas permiten realizar:

Generacin de Surveys mediante los registros single Shot y Multi Shot en revestidores, tubera de perforacin ya sea en modo elctrico o mediante el uso de batera. Permite encontrar la orientacin direccional de los motores de perforacin y otras herramientas en el pozo. Mediciones de direccin de manera almbrica e inalmbrica para la tasa giroscpica mientras se esta perforando.

OTRAS CONSIDERACIONES PARA PERFORACION DE HOYOS DIRECCIONADOS.

Shallow pulse test: Constituyen pruebas de campo a nivel superficial o somero para evaluar construir tasas en funcin de los ngulos de curva, la colocacin de estabilizadores, los efectos secundarios de las cargas, el torque de reaccin y la fiabilidad del sistema y el tiempo medio entre fallas del mismo.

PRUEBAS DE LWD: La herramienta LWD (logging while drilling) ha de ser probada antes en superficie para comprobar eficiencia y precisin de cada uno de los registros a ser corridos:- Densidad neutron- Resistividad- Gamma Ray

CORRIDA DE TUBERIA:Durante la perforacin de hoyos direccionales y horizontales es sumamente importante que el perforador lleve controlado en una hoja los viajes los diferentes parmetros para cerciorarse de que el pozo este llene y no haya prdidas de volumen. Estos volmenes pueden ser medidos mediante el tanque de viaje. Al final los datos son registrados en un formato parecido al que se anexa abajo:

La tubera a menudo tiene que ser probada de manera que pueda comprobarse su resistencia durante la perforacin y de esta forma evitar problemas como estallido, pegas, etc.

Otro punto importante a tomar en cuenta es el drift (en ingles: desviacin) de la tubera, que no es ms que la calibracin interna de la tubera que permite garantizar su dimetro interno. De esta forma el drift de la tubera vendra siendo el dimetro ptimo interno de la tubera.

PERFORACIN EN SHOE TRACKS: Se conoce como shoe Track el espacio comprendido entre la zapata flotadora y el cuello flotador, enroscados respectivamente en la parte inferior del primer y segundo revestidor que se baja durante el revestimiento de un hoyo, sea el de superficie o el intermedio. La funcin del shoe track es asegurar que la zapata est rodeada de cemento de alta calidad y evitar la contaminacin de cemento ms all del tope .

Este espacio generalmente esta cubierto de cemento antes de comenzar a perforar en l. A pesar de que ya se debera comenzar a perforar en este tramo con el BHA del Hoyo Intermedio, para el caso de un shoe track en la fase del revestidor de 9-5/8, para romper el cemento existente se debe perforar con mecha tricnica de 8-1/2. Con esta sarta se baja a travs del shoe track hasta romper zapata dejando algunos pies mas de profundidad (10 pies aproximadamente).

TECNICAS EN HOYOS DIRECCIONADOS:Durante la perforacin en hoyos direccionales y horizontales se pueden emplear diversas tcnicas ms para ir construyendo el hoyo del pozo. Primeramente la Rotacin permite perforar el hoyo por la energa proporcionada en la mecha al girar contra la formacin. El Deslizaje, o Sliding en ingls, es una tcnica que permite ir direccionando la sarta sin que la mecha este rotando, de manera que permita crear ngulo o direccionar la sarta de perforacin segn el plan del Pozo. Ello es posible por la herramienta Bent Housing del BHA, por la cual se construye y controla el ngulo correcto, posicionando la mecha en la direccin deseada.

La orientacin es controlada por la herramienta MWD (midiendo mientras se perfora), que va aportando datos cada cierto punto. Estos datos son:

- PROFUNDIDAD: midiendo la MD (Measured Deepth) o Longitud del hoyo (profundidad medida). El MWD aporta en tiempo real la profundidad a la que est la herramienta MWD haciendo una correccin con respecto a la ubicacin de la mecha.- INCLINACIN: Mostrando el ngulo de desviacin del hoyo respecto al plano vertical.- AZIMUTH: que es la desviacin detectada desde la superficie del Bent Housing con respecto al Polo Norte magntico en el Plano Horizontal.

Con esta data, la herramienta direccional puede calcular parmetros tan importantes como:- TVD (true vertical deepht : profundidad vertical verdadera

- DOG LEG (PATAS DE PERRO): severidad de la desviacin en angulos por cada 100 pies..- DESPLAZAMIENTO ESTE OESTE (si los valores son positivos se muestra una inclinacin hacia el oeste, si son negativos hacia el Este).- DESPLAZAMIENTO NORTE SUR (si los valores son positivos se muestra una inclinacin hacia el Norte, si son negativos hacia el Sur).

PRACTICAS OPERACIONALES:Durante la perforacin de hoyos direccionales se pueden poner en prctica otras tcnicas segn lo requiera la situacin en la que se encuentre el pozo. Una de las ms comunes es el BACK REAMING o repaso que se hace rotando la mecha para asegurar la estabilidad del hoyo y evitar que el mismo se cierre una vez que se haya sacado la tubera. De esta forma se va repasando en el hoyo ya perforado circulando. Este procedimiento tambin permite volver a agrandar el hoyo para la instalacin de revestidores, tubos lisos, rejillas, etc, evitando de esta forma apoyos de tubera.

Otra prctica operacional es el POOH (Pull out of Hole: Salir del Hoyo), tambien abreviada en espaol como STH (sacar tubera del Hoyo). En Pozos direccionales generalmente este proceso se realiza con backreaming y con parmetros especificos de torque, revoluciones por minuto y galonaje. Existe la prueba de Flow Check o Verificacin de Flujo, que asegura la estabilidad de las condiciones de un tapn, vlvula o dispositivo de control de flujo, observando los niveles de fluido estable.

RECONOCIMIENTO DE PROBLEMAS: La perforacin en hoyos direccionales est sujeta a una mayor cantidad de riesgos operacionales. Las Pegas diferenciales son una de las situaciones ms frustrantes y problemticas que se presentan durante la perforacin, debido a muchos factores, entre ellos los debidos a las caractersticas propias de la formacin. Cuando una tubera se queda pegada puede generar costosos daos, entre los que estn el corte de tubera, operaciones de pesca y la realizacin de un Desvo Lateral o SIDE TRACK.

Las pegas diferenciales se deben a una diferencia de presin entre el hoyo y la formacin, ocasionada por una larga sarta con demasiados drill collars que se asienta o para en el lado opuesto de donde se esta tomando fluido en el hoyo.

Cuando los drill collars estn sobredimensionados o la sarta posee larga longitud de los mismos, se presta a ocasionar pegas. Tambin son debidas a una alta desviacin del hoyo, altas densidades, muchos ripios, interrupcin de la circulacin.

En estas ocasiones en que los esfuerzos por recuperar toda la sarta de perforacin, se procede a la deteccin de puntos libres o que no estn atascados mediante la aplicacin de un alto torque para rotar la tubera y observando los puntos en los que se observa que la tubera gira con el torque aplicado. De alli se obtiene la profundidad en la que se espera que la tubera no este atascada, se realiza una desconexin mecnica o mediante caoneo, separando la parte libre de la sarta de la que esta atascada para recuperarla. Este proceso se conoce como back Off, mediante el cual se saca la tubera que fue desconectada mecnicamente.

Otro problema a presentarse en la perforacin de hoyos horizontales y direccionales es el no controlar la tasa de inclinacin o Patas de Perro (Dog legs DLS), que indica el ngulo de desviacin por cada 100 pies perforados. La empresa de Servicios Direccionales incluye en los surveys entregados, el Dog Leg calculado para cada profundidad, as si hubo poca inclinacin entre una profundidad y otra separadas por una distancia de 100 ft MD, se mostraran valores pequeos de Dog Leg. Este trmino tambin hace referencia a las veces cuando las secciones del hoyo cambian de direccin de manera ms rpida de lo previsto o planeado, generando con ello serios problemas de desviacin notable con respecto al plan direccional, que puede incluso ocasionar la prdida de la arena o la realizacin de un side track.

EVALUACION DE MECHASAntes y despus del empleo de una mecha, es necesario que un operador de la empresa proveedora de la mecha este presente para evaluar la mecha e indicar mediante un cdigo IADC los resultados de su evaluacin. Los mismos comprenden una serie de nmeros y letras que permiten en cuatro tems diagnosticar el estado de la mecha, indicando si es nueva, si tiene la mitad de su tiempo de uso, el estado de sus sellos o si esta totalmente perdida.

Es importante una buena evaluacin de la mecha para que se garantice el empleo de la misma durante la perforacin de un pozo sin que se puedan generar problemas ligados a un dao a la mecha. Por ejemplo:0 0 NO- A - E I NO - TD.

OPERACIONES COMUNES:

En un pozo tipico del sur de Monagas (Venezuela) antes del ensamblaje de la sarta direccional se procede a romper cemento y zapata con mecha tricnica de 8-1/2 , la cual perfor hasta unos 10 mas por debajo de la zapata (1060). Luego se saco la tubera del hoyo, se quebr el BHA y la mecha tricnica, la cual fue evaluada posteriormente para garantizar o descartar su uso en un proximo pozo.

Seguidamente la Compaa de servicios direccionales, luego de realizar la reunin de seguridad, arma el BHA direccional para la fase del hoyo intermedio, en el cual ya se comenzara la desviacin del pozo. Este BHA consiste generalmente de una mecha Bicentrica de 8-3/8 + motor de fondo + MFR LWD +IDS + NDT. Seguidamente se prueba la funcionabilidad de las herramientas y se baja el ensamblaje con drill pipes y heavy weights de 5.La perforacin inicia con los siguientes parmetros PSM: 4-6 KLBS; GPM: 500; PB: 700 PSI; RPM: 45/140 MOT; TQ: 4500-5000 LBS-PIE; ROP: +/- 60 pph . Al principio Rotando 100% y luego deslizando segn la ocasin y situacin requerida. Se monitorea la trayectoria real vs el plan para ir corrigiendo estas desviaciones, bombeando tren de pldoras cada 300 pies para mantener la limpieza del hoyo y realizando varios backreaming en las zonas que ameriten repaso, mientras que personal de geologia identifica cada una de las formaciones, arenas y marcadores para correlacionarlos respecto al plan.

Se perfora hasta la profundidad planeada, a la cual se asenter el revestidor. Luego se circula reciprocando hasta retornos limpios y se saca tubera libre del hoyo. Una vez en superficie se quiebran las herramientas direccionales, recuperando fuentes radiactivas y evaluando mecha. Seguidamente se procede la vestida de la llave hidraulica y a la bajada de revestidor de 7 con equipo de flotacin para luego cementar.

Para el hoyo de produccin, de geometra horizontal, el BHA se compone de mecha PDC de 6-1/8 seguida igualmente de motor de fondo + LWD + MWD. Bajando con DP de 3-1/2 y llenando el pozo cada 1500 pies. Bombeando continuamente pldora viscosa + pldora de limpieza + agua de formacin hasta alcanzar la profundidad final