TOPICO direccional
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7/26/2019 TOPICO direccional
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------------------------------------Ing. Daniel Tapia
DIRECTOR DEL TOPICO
---------------------------------- ------------------------------Ing. Edison Navarrete Ing. Heinz TernMIEMBRO DEL TRIBUNAL MIEMBRO DEL TRIBUNAL
------------------------------- -------------------------------Ing. Ricardo Gallegos Ing. Miguel A. C vezDECANO FACULTAD ICT SUBDECANO FACULTAD ICT
!
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AGRADECIMIENTO
Hago p"#lico $i agradeci$iento a la ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA
DEL LITORAL% por&ue gracias a esta instituci'n e logrado o#tener el T(tulo
&ue e deseado% ) en especial a la *acultad de Ingenier(a en Ciencias de la
Tierra% por los coci$ientos &ue $e inculcaron% &ue a la postre +ueron la #ase
para el desarrollo ) conclusi'n de $i carrera.
Al Ing.DANIEL TAPIA F.% Director del T'pico% por su a)uda ) cola#oraci'n en
la ela#oraci'n de este tra#a,o.
A $is er$anas &ue con su apo)o incondicional% pude cul$inar $is estudios.
A $is co$pa eros de estudio% +a$iliares ) todas las personas &ue estuvieron
sie$pre cerca de $( ) prestos a)udar$e.
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DEDICATORIA
A $i $adre adorada CLARA CARDOZO% a &uien de#o en di$ensiones &ue
no se puede esta#lecer% el a#er ter$inado con /0ito $is estudios
universitarios% por su orientaci'n per$anente ) sus ($pro#os es+uerzos.
1/ &ue ,a$s le pagar/ sus desvelos% sus pala#ras esti$ulantes ) apo)o%
pero &uizs en algo reco$pensar seguir el recto ca$ino &ue ella $e trazara
desde $is a os de in+ancia.
Gracias Madre
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DECLARACIN EXPRESA
34a responsa#ilidad por lo ec os% ideas ) doctrinas e0puestos en este
tra#a,o% $e corresponden e0clusiva$ente% ) el patri$onio intelectual del
$is$o a la ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL5.
6Regla$ento de E0$enes ) T(tulos pro+esionales de la E17849.
---------------------------------------------------:;CT8R MIG
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RESUMEN
?asndo$e de investigaciones ) en las e0periencias de ca$po &ue se ano#tenido en los "lti$os a os% se a logrado sintetizar en este tra#a,o lo $si$portante en lo &ue concierne a los pozos orizontales% sus principios% los+luidos utilizados en la per+oraci'n ) las aplicaciones en nuestro 7a(s.
Este tra#a,o est dividido en tres cap(tulos +unda$entales% el pri$er cap(tuloace una introducci'n #sica a los principios &ue rigen la per+oraci'norizontal% aplicaciones ) costos.
El segundo cap(tulo ace un anlisis $s $inucioso% detallando c'$o sede#e seleccionar los +luidos de per+oraci'n para pozos orizontales% ade$sda ciertas reco$endaciones para opti$izar la selecci'n del +luido deper+oraci'n ) las t/cnicas de per+oraci'n.
El "lti$o cap(tulo nos $uestra las perspectivas de la per+oraci'n orizontalen el 7a(s ) sus pri$eras aplicaciones en el 8riente Ecuatoriano.
Este tra#a,o est ta$#i/n co$ple$entado con +iguras ) ap/ndices &ueservirn para tener una ideas $s clara ) concisa de lo &ue o) es la t/cnica$s especializada de la industria del petr'leo.
@
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INDICE GENERAL
7AG1.
RE1
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CA7IT
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INDICE DE ABREVIATURAS
?HA Ensa$#la,e de +ondo de pozo
cp Centipoise
D Densidad
di Di$etro interno
Espesor de pago de la +or$aci'n
J ;ndice de consistencia
7er$ea#ilidad orizontal
v 7er$ea#ilidad vertical
l 4itro
l# 4i#ras
$g Miligra$o
$in Minuto
MKD Medidor durante la per+oraci'n
nJ Co$porta$iento de +lu,o
NRe N"$ero de Re)nolds
L 7orosidad
7DM Motor de desplaza$iento positivo
7H 7ozo orizontal
7r 7resi'n del )aci$iento
psi 4i#ras por pulgada cuadrada
1r :elocidad de corte
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1s Es+uerzo de corte
: :elocidad:A :iscosidad aparente
:c :elocidad cr(tica
:p :iscosidad plstica
p 7unto cedente
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NDICE DE FIGURAS
No. TITa RADI8 DE DRENA E 78=8 H8RI=8NTA4
># C8NI*ICACIBN DE
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INTRODUCCIN
El o#,etivo de este tra#a,o es el de proporcionar una idea clara% +cil )
ordenada del procedi$iento a seguir para seleccionar el +luido de per+oraci'n
a ser utilizado en la per+oraci'n orizontal.
Ade$s% nos introduce en una nueva rea en la industria del petr'leo% co$o
es la per+oraci'n orizontal% &ue en la "lti$a d/cada a tenido un desarrollo
e0traordinario ) con resultados sorprendentes.
Es entonces esta t/cnica% una nueva +or$a de desarrollar los ca$pos
petroleros% ade$s las aplicaciones de la per+oraci'n orizontal son cada vez
$a)ores.
A ora la per+oraci'n orizontal se est realizando por pri$era vez en el
Ecuador% en el 8riente% ) se espera el /0ito deseado para &ue esta t/cnicasea desarrollada co$pleta$ente.
De a ( la i$portancia de acer la selecci'n apropiada de los lodos de
per+oraci'n para pozos orizontales% sa#iendo &ue /ste es un aspecto
+unda$ental en el /0ito o +racaso de una per+oraci'n.
!!
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CAPITULO I
FUNDAMENTOS BSICOS DE LOS POZOS HORIZONTALES
1.1 DEFINICIN.-
7or pozos orizontales% se entiende a&uellos en el &ue una porci'n de
/stos atraviesan el )aci$iento en +or$a orizontal 6*ig. O !9.
1.2 HISTORIA DE LA PEROFRACIN DE POZOS HORIZONTALES.-
4a idea de poder per+orar orizontal$ente no es nueva. Esteconcepto +ue investigado por Cross ) =u#lin en los a os ! 2 ) lainvestigaci'n continu' asta la d/cada de los @ por Rane)% East$an) =u#lin.
En los a os ! @ en Rusia se e0peri$enta#an los pri$erospozos orizontales% se per+oraron >2 pozos con un considera#lees+uerzo% conclu)endo &ue este tipo de per+oraci'n necesita unat/cnica avanzada% por lo tanto +ueron econ'$ica$entedes+avora#les% co$o resultado% el $/todo +ue a#andonado.
En la $itad de la d/cada de los otros pozos orizontales+ueron per+orados por los rusos. 4os c inos per+oraron pozos
orizontales en la $is$a d/cada.
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A +inales de los F ) co$ienzos de los % algunos intentos +ueron
ec os en Canad con resultados #uenos. A partir de la d/cada de
los oc enta +ue el per(odo en &ue u#o las pri$eras de$ostraciones
de la capacidad de estos pozos para ciertos )aci$ientos.
Hasta el $o$ento se an per+orado o $s de un centenar de pozos
en todo el $undo con un /0ito sorprendente% a ora se cuenta conuna tecnolog(a ) estudios avanzados so#re esta t/cnica.
El pri$er pozo en 4atinoa$/rica +ue per+orado a +inales de ! en
Argentina con /0ito. A estos le continuaron los per+orados en
:enezuela 6Maracai#o9 ta$#i/n con resultado #uenos.
1.3 TIPOS DE POZOS HORIZONTALES.-
Ha) > categor(as di+erentes de pozos orizontales &ue estn
clasi+icados en #ase a la tasa de desviaci'n% radio de curvatura )
secci'n orizontal 6*ig. O 9.
78=81 DE RADI8
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78=81 DE RADI8 C8RT8
E&uipo especializado es utilizado para este tipo de pozos. 4a
penetraci'n orizontal es de 2 a F +t.% dependiendo de la
+or$aci'n. 1u tasa de desv(o es de !.@P a 2.@P por pie% con un
radio de a > pies.
78=81 DE RADI8 MEDI8
1e usan t/cnicas derivadas de la tecnolog(a del ca$po tradicional.
Estos pozos se pueden per+orar con tasas de desv(o de P a P por
cada ! pies. Con un radio de ! @ a F pies ) una secci'n
orizontal de !@ -2 pies% dependiendo de la +or$aci'n.
78=81 DE RADI8 4ARG8
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4os pozos de radio largo son per+orados especial$ente costa +uera
donde no e0isten li$itaciones de espacio entre los l($ites de laconcesi'n o donde el o#,etivo del pro)ecto es un )aci$iento e0tenso.
1. !ACIMIENTOS BENEFICIADOS POR UN POZO HORIZONTAL.-
4os investigadores an seleccionado par$etros t(picos de un)aci$iento &ue se ver(a #ene+iciado por un pozo orizontal
7er$ea#ilidad vertical ) orizontal. v !
7resi'n inicial del )aci$iento 7r @ psi
Srea de drena,e > acres.
Espesor de pago $enores @ pies. 6 @ pies9.
7orosidad alrededor 6L 9.
Algunos tipos de +or$aciones se ven #ene+iciados con el desarrollo deestas t/cnicas% /stas son +or$aciones de poco espesor% con +racturasnaturales% #a,a per$ea#ilidad% +or$aciones con capa gas o e$pu,ede +ondo idrulico% +or$aciones estrati+icadas ) +or$acionesparcial$ente depletadas.
Es necesario para ciertos )aci$ientos &ue la per$ea#ilidad
vertical sea su+iciente para &ue a)a +lu,o. 1e a de$ostrado vQ . @ #ene+icioso 6 os i% ! 9.
1." OB#ETIVO DE PERFORAR UN POZO HORIZONTAL.-
!@
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Au$entar la productividad% &ue co$o se a de$ostrado es de a @
veces $a)or &ue la de un pozo vertical.
Incre$entar la producci'n de petr'leo% es decir% au$entar el +actor de
reco#ro de un )aci$iento% co$parado con un )aci$iento e0plotado
por pozos verticales.
1.$ APLICACIONES DE LOS POZOS HORIZONTALES.-
En el desarrollo de ca$pos petroleros% la per+oraci'n orizontal tiene
$uc as aplicaciones &ue an logrado resolver $uc os pro#le$as.
Entre ellos se tiene
- I$pide la intrusi'n de conos de agua )Qo gas. *ig. >#.
- Intersectar la $a)or cantidad de +racturas verticales.
- aci$ientos +allados.
- Intersectar cuerpos de arenas 6olistolitos9.
- aci$ientos de poco espesor.
- aci$ientos de crudo pesado.
- Do$os de sal.
- Me,ora la geo$etr(a para la e0plotaci'n de un )aci$iento. *ig.
>a.
- 7er+orar en lugares inaccesi#les.
- Apagar pozos incendiados 6:er *ig. O 29.
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1.% HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA PERFORACINHORIZONTAL.-
7ara la per+oraci'n de pozos orizontales% la t/cnica de
per+oraci'n ) la tecnolog(a cada vez se la opti$iza. Cuando se per+ora
un pozo orizontal se de#e contar con las erra$ientas necesarias
para lograr el /0ito deseado. 7ara esto se de#e contar con una torre
tipo 3Top Drive5% es decirU &ue per$ite per+orar tra$os de pies%
ade$s rotar ) circular cuando se est sacando tu#er(a% esto se
conoce co$o repaso inverso.
Aparte se de#e contar con un ensa$#la,e de +ondo de pozo
6?HA9% seg"n la direcci'n ) ngulo de la per+oraci'n. *ig. @#.
El con,unto de +ondo de pozo general$ente consta de la #roca de
dia$ante% $otor de desplaza$iento positivo 7DM de lodo%
a$ortiguador orientador% collares no $agn/ticos% esta#ilizadores% )una erra$ienta i$portante co$o el MKD $edidor durante la
per+oraci'n% &ue proporciona datos co$o direcci'n% registros
el/ctricos tales co$o Ga$$a Ra)% Resistivos ) otros. Ta$#i/n se
utiliza tu#er(a de per+oraci'n &ue aun&ue no es parte del con,unto de
+ondo de pozo% es de gran i$portancia.
!F
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Esta tu#er(a de per+oraci'n puede ser de tipo articulado. *ig. @a.
1.& COSTOS DE UNA PERFORACIN HORIZONTAL.-
8#via$ente &ue los costos de un pozo orizontal son $u) altos% en
co$paraci'n con los de un pozo vertical. Esto se de#e a algunos
+actores.
4a longitud per+orada es $a)or &ue la de un pozo vertical. Esto se
de#e a &ue el pozo es desviado entonces la longitud per+orada es
di+erente a la pro+undidad vertical verdadera ) ade$s la secci'n
orizontal puede alcanzar cientos de pies% inclusive $iles.
8tro +actor es el al&uiler de e&uipos especializados co$o Top Drive%
erra$ienta MKD% tur#inas en algunos casos% tu#er(a de
per+oraci'n especializada% servicio ) erra$ientas direccionales%
+luidos de per+oraci'n especiales.
otro +actor i$portante es el personal especializado &ue se
contrata para este tipo de t/cnica% lo cual i$plica $a)or costo en
cuanto a sueldo.
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CAPITULO II
FLUIDOS DE PERFORACIN UTILIZADO EN POZOS HORIZONTALES '1(
2.1 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.-
4os +luidos se clasi+ican en NeVtonianos ) no NeVtonianos. 4os
pri$eros presentan una proporcionalidad directa ) constante entre
velocidad de corte ) es+uerzo de corte durante el +lu,o de un r/gi$en
la$inar. 4a viscosidad es independiente de la velocidad de corte
6a te$peratura ) presi'n constante9 ) co$ienza a +luir in$ediata$ente
de aplicada una +uerza.
Cuando esa presi'n de,a de e,ercerse% el +luido retorna a su
estado inicial.
RE848GIA.- No es $s &ue la parte de la *(sica &ue estudia la
viscosidad% plasticidad% elasticidad ) +lu,o de +luidos.
4os no NeVtonianos tienen un co$porta$iento di+erente 6lec adas%
+luidos de per+oraci'n% etc.9. 1on reol'gica$ente co$ple,os ) se
los designa general$ente co$o plsticos de ?ing a$ o +luidos
37oVer 4aV5. No presentan una directa proporcionalidad entre +uerza
) +lu,o% a presi'n ) te$peratura constantes. Algunos no co$ienzas a
@
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$overse in$ediata$ente de aplicada la +uerza pero cu$plen con las
distintas etapas de +lu,o tap'n% la$inar% tur#ulento.
Algunos +luidos no NeVtonianos cuando estn en condici'n
esttica son ti0otr'picos o sea &ue tienen una estructura r(gida o
se$i-r(gida% &ue se ro$pe por es+uerzos de corte o por ondas
sonoras.
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4a velocidad de corte est en +unci'n de las revoluciones por $inuto )
de las di$ensiones del rotor ) cilindro interior. 7ara el instru$ento1tandard es
1r !.F r.p.$.
4os dos t/r$inos utilizados para clasi+icar el +luido son la
3viscosidad plstica5 ) el 3)ield point5 6punto de +luencia9. 4a
viscosidad plstica se e0presa co$o la inclinaci'n de la l(nea rectae0trapolada ) el punto de +luencia es la intersecci'n de esta l(nea
recta con el e,e de los es+uerzos de corte 6*ig. O 9. El *ANN a sido
dise ado para deter$inar +cil$ente los par$etros indicados
:iscosidad plstica :p 64ectura - 4ectura 2 9 r.p.$.
7unto de *luencia p 4ectura a 2 r.p.$. W :p4a ecuaci'n #sica para este Modelo es
1s p X . @@@ 0 !@ 6:p9 61r9
Donde
1s Es+uerzo de corte% l#Qpie2.
p 7unto de +luencia% l#Qpie2.
:p :iscosidad plstica% cp.
1r :elocidad de corte% +tQseg.
F
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Con estos par$etros se puede deter$inar por $edio de gr+icos los
valores de nJ% &ue es el (ndice de co$porta$iento de +lu,o ) el valor deJ &ue se le conoce co$o (ndice de consistencia.
4og! 61s9 4og! J X nJ 4og! 61r9
Esta ecuaci'n es e0presada de esta $anera )a &ue el gr+ico
logar(t$ico es un l(nea recta ) puede o#tener directa$ente los valoresde nJ ) J. 6:er *ig O F9.
7ara +luidos cu)o co$porta$iento no depende del tie$po se los
deno$ina no-ti0otr'picos.
7ara deter$inar el r/gi$en de +lu,o del +luido se lo ace con la a)uda
del n"$ero de Re)nolds.
1i estos dos (ndices se conocen% pode$os deter$inar el n"$ero de
Re)nolds ) la velocidad cr(tica% es decir% la velocidad a la cual el
+lu,o se vuelve tur#ulento 6NRe ! 9.
NRe !. : 6 W nJ9D J 6 Q di9nJ
:c !.! J 6 Q di9nJ Y - nJ D
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NRe N"$ero de Re)nolds
: :elocidad 6pies Q seg9
D Densidad 6l# Q gal'n9
:c :elocidad cr(tica 6pies Q seg9
di Di$etro interno 6pulgadas9
2.3 APLICACIN DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIN EN POZOSHORIZONTALES.-
4a investigaci'n de $/todos para predecir las propiedades del +luido
en el espacio anular contin"a ) especial$ente en lo &ue concierne
al transporte de recortes.
7ara acer un anlisis de opti$izaci'n ) selecci'n del +luido de
per+oraci'n analizare$os en tres secciones el siguiente estudio
!9 8#,etivos &ue se de#e cu$plir al seleccionar +luido de per+oraci'n.
9 1eleccionar el tipo de +luido de per+oraci'n.
29 8pti$izaci'n del +luido de per+oraci'n ) de las t/cnicas de
per+oraci'n.
4a selecci'n del lodo de per+oraci'n de#e ser cuidadosa$ente
considerado en la plani+icaci'n )a &ue los pro#le$as &ue se pueden
presentar en la per+oraci'n pueden estar directa$ente asociados al
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tipo de lodo ) entre los pro#le$as &ue pode$os encontrar son $ala
li$pieza del ueco% tor&ue alto% arrastre en los via,es% tu#er(aaprisionada% inesta#ilidad del ueco% da o en la +or$aci'n%
ce$entaci'n de+iciente% inco$pati#ilidad de +luidos. 7or lo tanto el
+luido de#e evitar todos estos pro#le$as.
4os lodos $s utilizados son los #ase aceite% aun&ue la restricci'n
$s +uerte es la a$#iental% de#ido al i$pacto ecol'gico &ue causa%
pero a"n as( son los $s utilizados. 4os lodos #ase agua son
ta$#i/n utilizados pero con aditivos para au$entar las
propiedades. Aditivos co$o lu#ricantes% diesel% as+altos% pol($eros%
etc.
4as propiedades $s i$portantes &ue de#e cu$plir el +luido es el
acarrea$iento de s'lidos seg"n la inclinaci'n% considerando la
velocidad del +luido% reolog(a% ti0otrop(a% densidad. Cuando tene$os
inclinaciones entre @ ) se de#e au$entar la densidad del lodo%
$ane,ar la ti0otrop(a% la viscosidad aparente ) la relaci'n punto
cedente a la viscosidad plstica 6 pQ:p9.
.2.! 8#,etivos &ue de#en cu$plir para seleccionar un +luido deper+oraci'n.
7ara relacionar el +luido es necesario deter$inar los o#,etivos &ue se
desean alcanzar ) estos son
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A9 E1TA?I4IDAD DE4 H
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*or$aci'n con presiones e0cesivas
1e de#e $antener una densidad su+iciente para $antener la
esta#ilidad del ueco ) poder controlar presiones &ue se presenten%
pero esta densidad no de#e causar el +ractura$iento de las
+or$aciones.
*or$aciones *racturadas
4as +or$aciones plsticas 6lutitas9 so$etidas a es+uerzos estructurales
) &ue son atravesadas% li#erarn +uerzas acu$uladas co$o 3es+uerzo
residual5 causando pro#le$as de esta#ilidad.
?9 4IM7IE=A DE4 H
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7ara esto el +luido de#e tener la capacidad de acarrear s'lidos para
&ue no se produzca e$paca$iento del anular% p/rdida de circulaci'n )aprisiona$iento de tu#er(a.
Esta capacidad de li$pieza dis$inu)e de#ido a &ue
4a +uerza de levante vertical dis$inu)e con la inclinaci'n% la velocidad
de asenta$iento de los recortes au$enta con la inclinaci'n con la
a)uda de la +uerza de gravedad% las velocidades anulares son
insu+icientes% de$asiada cantidad de recorte por las altas tasas de
penetraci'n% ) di$etros grandes de ueco% la e0centricidad entre la
tu#er(a ) el ueco ) por esto se +or$a la lla$ada 3ca$a de recortes5.
6*ig. O 9.
Desde el punto de vista de li$pieza del ueco los pode$os dividir en
tres $aneras $enor a >@P% entre >@P ) P ) $a)or a P. 4a
in+luencia de la inclinaci'n se ace evidente )a a los ! P ) la parte $s
cr(tica% es cuando se tiene inclinaci'n entre @ P ) P. En pozos cercaa la vertical% la li$pieza se ace en +lu,o la$inar ) a,ustando el punto
cedente% en los de ngulo elevado u orizontales es di+erente% a&u(
,uega un papel i$portante el tipo de +lu,o% geles% viscosidades )
densidades.
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4o $s reco$endado para una #uena li$pieza es +luido en +lu,o
tur#ulento e0cepto para ueco cercanos a la vertical% aun&ue este +lu,oes di+(cil o#tener cuando se tiene di$etros grandes ) ade$s causa
erosi'n del ueco. 4a densidad del lodo en estos casos a)uda para la
re$oci'n de recortes% aun&ue ace dis$inuir la tasa de penetraci'n%
au$enta presi'n de circulaci'n ) puede ocurrir la p/rdida de
circulaci'n.
En los casos )a reales se reco$ienda para la li$pieza de los
di+erentes tipos de uecos
- 7ara uecos de inclinaci'n $enor a >@P se
reco$ienda +lu,o la$inar ) au$ento de la raz'n pQ:p ' altopunto cedente.
- Entre >@P ) P se reco$ienda e0ceder una
velocidad de +luido en el anular de 2 +tQseg 6tur#ulencia9 ) un
pQ:p $a)or a ! si la velocidad no puede ser alcanzada%
au$entar la raz'n pQ:p. A&u( se produce una e0centricidad
de#ido al asenta$iento de la tu#er(a% ade$s los recortes se
colocan #a,o la tu#er(a ) acia el +ondo del ueco. 4os puntos
cedente de#en estar entre ! -!@ l#Qpie2.
1e puede utilizar p(ldoras de #a,a viscosidad para li$piar el
ueco.
2>
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- 7ara $a)ores de P% un n"$ero de Re)nolds
igual a > per$ite una distri#uci'n uni+or$e en el espacio
anular e0c/ntrico.
Esto i$plica $a)ores operaciones% $a)or tasa de circulaci'n )
reolog(a #a,a ) un pQ:p $a)or a !.
4a velocidad a la cual no se +or$a la ca$a de recortes es la cr(tica )esta velocidad es sie$pre en r/gi$en tur#ulento ) va a depender de
la e0centricidad% di$etro del ueco ) la tu#er(a de per+oraci'n.
1e de#e utilizar el $0i$o control de #o$#as posi#le en cada
situaci'n% se de#e $ini$izar el espacio anular utilizando tu#er(a de
per+oraci'n de $a)or di$etro% cuando no se puede $ane,ar esto% se
de#e tratar entonces de controlar la reolog(a del lodo au$entando la
suspensi'n de recortes en el lodo% $antener sie$pre la rotaci'n de la
tu#er(a para dis$inuir el ta$a o de recortes ) +acilitar la re$oci'n.
1e de#e cu$plir un ciclo co$pleto antes de cada $anio#ra% se
de#e acer via,es cortos rotando la sarta% circulando ) acerrepaso inverso.
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C9 4
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D9 A7RI1I8NAMIENT8 DI*ERENCIA4
Cuando se per+ora pozos inclinados% se atraviesa zonas per$ea#les
so$etidas a presiones di+erenciales ) la e0cesiva +uerza lateral de la
sarta puede producir un aprisiona$iento di+erencial% para esto se de#e
elegir adecuada$ente la pro+undidad para instalar casing. El lodo
de#e tener +iltrado #a,o% si la densidad es #a,a es necesario utilizar
lu#ricantes. 4os lodos $s utilizados son en #ase aceite.
E9 DEN1IDA DE4 48D8
1eleccionar una densidad adecuada del lodo es algo $u) di+(cil )
co$ple,o% )a &ue no puede ser $u) #a,a para no desesta#ilizar el
ueco% ni $u) alta para no da ar la +or$aci'nU )a &ue se a concluido
&ue 3a $a)ores inclinaciones se necesita $a)or densidad para
esta#ilizar el pozo% pero al $is$o tie$po es conocido &ue la +or$aci'n
se +ractura con $s +acilidad a $edida &ue la inclinaci'n au$enta5.
Es por esto &ue la densidad de#e variar entre estos rangos i$puestos
por la esta#ilidad del ueco ) +ractura$iento de la +or$aci'n. 1u
selecci'n algunos casos involucra estudios de $ecnica de rocas.
2F
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*9 1EDIMENTACIBN DE 4A ?ARITINA
Este +en'$eno aparece cuando se para la circulaci'n% entonces la
#aritina se pone #a,o la sarta +or$ando una capa de alta densidad #a,o
una de #a,a densidadU esta capa de alta densidad se desliza acia el
+ondo del pozo% esto no va a per$itir la +or$aci'n de geles necesarios
para la suspensi'n de s'lidos.
Esto se agudiza con el incre$ento de la inclinaci'n ) au$ento de
densidad del lodo.
Al ro$per la circulaci'n se detectan #ac es de lodo liviano ) pesado
&ue pueden producir un +ractura$iento de la +or$aci'n. 7ara esto se
an deter$inado siste$as &ue detectan el asenta$iento de la #aritina
en di+erentes +luidos.
Actual$ente e0isten productos &ue le dan suspensi'n al +luido%
$anteniendo una viscosidad #a,a% &ue $e per$ite controlar este
pro#le$a. 4as velocidades de 2 ) r.p.$. del viscos($etro nos dan un
indicativo de la suspensi'n.
2
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G9 RE1TRICCI8NE1 AM?IENTA4E1
Ho) por o) se est convirtiendo en uno de los principales aspectos
para la selecci'n del tipo de lodo% )a &ue cada d(a se to$an $s
$edidas con el +in de preservar el $edio a$#iente. 7or eso o) e0iste
la preocupaci'n de entes gu#erna$entales e internacionales para
deter$inar si la sustancia &ue se descarga es t'0ica o no.
En t/r$inos generales un lodo de per+oraci'n no es considerado
t'0ico% e0cepto a&uellos &ue contienen $etales pesados ) aceites. El
resto puede ser considerado sin $a)ores consecuencias para el
$edio a$#iente% ade$s se estn desarrollando lodos #ase agua con
i$pacto $(ni$o al $edio a$#iente. Ta$#i/n a) aceites $inerales de
#a,a to0icidad &ue acen posi#le el uso de e$ulsiones inversas costa
a+uera en donde las restricciones son a"n $a)ores.
7ara deter$inar la to0icidad de un producto% se ace a trav/s del
ensa)o 4C@ Hr% ) deter$ina la concentraci'n en $gQl de un
producto en agua &ue $ata el @ de las especies e0puesta en
oras. 4a escala esta#lecida por los entes de protecci'n a$#iental es
No t'0ico 4C@ @ $gQl
?a,a to0icidad 4C@ entre ! -! $gQl
Moderada to0icidad 4C@ entre ! -! $gQl
2
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Alta to0icidad 4C@ $enos de ! $gQl
4a preocupaci'n a$#iental en nuestro pa(s es cada vez $a)or%
aun&ue todav(a los o#,etivos operaciones tienen $s peso &ue los
a$#ientales.
H9 7R8TECCIBN DE 4A *8RMACIBN
Esto tiene &ue ver con la co$pati#ilidad del lodo ) +luido de +or$aci'n
6agua9% cu)os anlisis de co$pati#ilidad de#en realizarseU para tener
#uenos resultados se de#e tener #a,as densidades de lodo% controlar
+iltrado% un #uen control de s'lidos ) utilizar productos con+ia#les.
I9 C8NTR84 DE 1B4ID81
Es un +actor i$portante% para esto se de#e tener el siste$a de s'lidos
a un nivel $(ni$o% )a &ue los s'lidos per+orados au$entan en el pozo
orizontal ) esto se de#e al e+ecto $ortero &ue tiene la sarta en el
uecoU el tie$po de transporte de s'lidos es $a)orU #rocas de
dia$ante a altas revoluciones producen s'lidos $u) pe&ue osU la
+uerza de i$pacto del c orro so#re la +or$aci'n es $u) alta de#ido a
las altas tasas de #o$#eo% es por esto &ue se de#e acer un control
de s'lidos e+ectivo para no tener pro#le$as.
>
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Del anlisis detallado de los o#,etivos tratados anterior$ente pode$os
concluir &ue los lodos en #ase aceite desde el punto de vista t/cnico
son los $s reco$endados en el pozo orizontal% aun&ue tienen una
restricci'n $u) +uerte co$o es la a$#iental% pero a pesar de esto es
utilizado por sus #uenos resultados.
a ! l#Q! pie . En la ce$entaci'n el lodo de#e
tener p entre ! a !@ l#Q! pie% para +acilitar la tur#ulencia a tasa
#a,a.
.2. 1elecci'n de los +luidos de per+oraci'n
Ha) di+erentes tipos de lodos &ue pueden ser utilizados en el pozo %
aparte del lodo inverso% para la selecci'n se de#e tener sie$pre en
cuenta las restricciones a$#ientales% costos% te$peraturas% tipo de
+or$aciones 6reactivos9% presiones anor$ales% conta$inantes%
preservaci'n del )aci$iento ) otros pro#le$as de la per+oraci'n
orizontal.
>!
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1E4ECCIBN DE4 *4
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deter$inar la densidad 'pti$a del siste$a% to$ando en cuenta
e0periencias de pozos verticales vecinos% registros el/ctricos ) lascondiciones del uecoU evitar la idrataci'n de lutitasU desplazar
p(ldoras li$piadoras constante$ente% si se trata de inclinaciones
$enoresU desplazar p(ldoras co$#inadas% aun&ue no con $uc a
+recuencia para no desesta#ilizar el pozoU la reolog(a no de#e ser
$u) #a,a ) deter$inada a te$peraturas de +ondo para tra#a,ar con
valores realesU deter$inar la viscosidad ) otras caracter(sticas del
+luido con el viscos($etro *ANN% especial$ente en condiciones
estticasU $a0i$izar el control de s'lidos utilizando 2 zarandas de
$ovi$iento lineal de alto i$pacto ) dos centr(+ugas de alto volu$en.
87TIMI=ACIBN DE 4A1 T[CNICA1 DE 7ER*8RACIBN
7ara una per+oraci'n e0itosa en un pozo orizontal% ) $ini$izar costos
asados en la e0periencia se reco$ienda
Repasar cuando la tensi'n au$ente% controlar el arrastre ) tor&ue%
peso de la #roca% presi'n de la #o$#a% &ue no e0cedan de la
nor$al. Cuando se para la circulaci'n la sarta no de#e &uedar
esttica% de#er rotar ) reciprocar en todo $o$ento.
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\5 con circulaci'n de @ - @ galones por $inuto en el ueco ) de
>@ a @ galones en uecos de Y5. 4a velocidad anularreco$endada es de 2 piesQs 6! pieQ$in9 en el anular del ueco de
! \5.
Realizar via,es cortos de @ a pies para evitar la +or$aci'n de la
ca$a de recortes.
7ara inclinaciones cr(ticas >@P W P se reco$ienda circular por ! a
!@ $inutos antes del as cone0iones ) circular vueltas antes de la
$anio#ra.
7ara $e,or li$pieza% au$entar la revoluci'n de la sarta ) circular altos
vol"$enes% la penetraci'n no de#e ser $u) alta% para no +or$ar
e0ceso de recortes se reco$ienda una penetraci'n de ! W ! pies
por ora para uecos de ! \5 ) controlar el ta$a o de recortes.
>>
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2. TIPOS FLUIDOS DE PERFORACIN UTILIZADOS EN LAPEROFRACIN HORIZONTAL.-
AIRE
Tiene resultados espectaculares para casos especiales% au$enta la
tasa de penetraci'n% el piesa,e por #roca% el costo por #roca
dis$inu)e% li$pia el ueco $e,or &ue otros +luidos% los recortes son
pe&ue os ) los indicios de agua% petr'leo ) gas son +cil$ente
detectados.
7ero tienen aspectos negativos con $a)or peso &ue los positivos ala ora de seleccionarlos% )a &ue no proveen una presi'n su+iciente
en el +ondo del pozo ) por lo tanto no es posi#le atravesar
+or$aciones de alta presi'n% ta$#i/n es i$posi#le circular cuando
a) derru$#es o cavernas por&ue la tu#er(a se pegar(a. 8tro
pro#le$a es la corrosi'n aun&ue puede ser controlada. 1e puede
co$#inar aire en la parte super+icial ) luego lodo de per+oraci'n en
la parte pro+unda. En la super+icie se utilizan siste$as de
co$presores ) e&uipos adicionales.
>@
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En la per+oraci'n orizontal es utilizado en +or$aciones
+racturadas ) de #a,a presi'n.
?I8784IMER81
Consiste en co$puesto orgnicos 6 ongos9. 7er$ite trans+erir el peso
adecuado a la #roca% $e,or li$pieza% lu#ricidad ) eli$ina el da o de
la +or$aci'n. Dan $a)or suspensi'n al lodo% )a &ue tiene
viscosi+icador% se lo utiliza ,unto a otros &u($icos co$o reguladores de
pH% anticorrosivos controladores de +iltrado. 7or su viscosidad se los
lla$a Gel. El uso de este tipo de lodos es co$pati#le con $uc os
aditivos co$unes% pero no con todos. 1e de#e tener $uc o cuidado
en la adici'n de aditivos% seg"n el tipo de #iopol($ero. 1e lo utiliza enlodos #ase agua general$ente.
784IMER81
1on &u($icos &ue producen $e,or li$pieza% reduce arrastre
por&ue incre$enta la lu#ricidad. Ha) $uc os tipos de pol($eros ) se
los utiliza seg"n la necesidad ) disponi#ilidad.
E17
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Dan lu#ricidad% previenen p/rdidas de circulaci'n% repri$en los
s'lidos% la rotaci'n de la tu#er(a es $a)or. Es utilizadogeneral$ente en la parte orizontal.
E0isten otros lodos en #ase agua salda% otros utilizan nitr'geno para
eli$inar presi'n di+erencial ) li#erar ?HA atrapado 6+is 9.
Ha) &ue indicar &ue todos estos tipos de lodos por s( solos nocu$plen con todas las e0igencias para el /0ito de la per+oraci'n% para
esto de#en utilizar los aditivos adecuados% seg"n la circunstancia%
necesidad ) disponi#ilidad.
--------------------------
6!9 4a $a)or(a de ideas% conceptos% consideraciones% reco$endaciones
) conclusiones de este cap(tulo% +ueron to$ados de art(culo de GE=A A.
?ETH4EN% de la Co$pa (a ?aroid Corporation% de A$/rica 4atina
pu#licada en la Revista 7etroleu$ del a o :II-Nu$.2! de ulioQAgosto
! pp > ->F.
>F
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@
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CAPITULO III
PERFORACIN HORIZONTAL EN EL ECUADOR
@!
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3.1 EMPRESAS INVOLUCRADASEn el 7a(s a llegado el $o$ento de desarrollar esta t/cnica%
e0istiendo )a e$presas interesadas en realizar pozos orizontales
para el desarrollo de ca$pos petroleros descu#iertos reciente$ente.
Tal es el caso de la Co$pa (a operadora 8RI] EC
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?asados en el progra$a de per+oraci'n de la C(a. 8R ]
presentado al Ministerio de Energ(a ) Minas% va$os a e0poneraspectos de la per+oraci'n del pri$er pozo orizontal en el 7a(s.
El pri$er pozo se trata del GACE4A-! u#icado en ca$po Gacela en
la provincia del Napo% Cant'n *rancisco de 8rellana. 4a estructura
donde se lo per+ora es un levanta$iento anticlinal ) es un pozo de
carcter e0ploratorio. 4a pro+undidad progra$ada es de !@ pies%con un e&uipo de per+oraci'n convencional con siste$as de
seguridad% vlvulas de control ) preventor de reventones.
El o#,etivo de la per+oraci'n es o#tener producci'n co$ercial de
idrocar#uros en las +or$aciones Holl(n% Napo 3
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1e va a utilizar #rocas tipo insertos ) policristalinas% tu#er(a de
per+oraci'n de @5 ) 2 Y5% drill collar tipo espiral de F \5 ) >^5esta#ilizadores de acuerdo a los re&ueri$ientos operacionales.
7ara el control de verticalidad se utilizan T8TC8 de - grados ) para
el control direccional el MKD 6$edidor durante la per+oraci'n9.
3." LODOS DE PERFORACIN
1e utiliza lodos tipo GE4-pol($ero% es a&uel lodo viscoso 6GE49 )
con pol($eros para darles ciertas propiedades
3.$ REVESTIMIENTO DEL POZO
Consta de 2 revesti$ientos
P)*+, / 0' / (
D/45 6)*,78.
H, 9*,78.
- @ !
- ! ^ !2 Y
- @!@ 6T:D9 F FQ
@>
TIPO DE LODO
PROF.' / (
PESO7:;807
VISC.
S 8.
FILTRADO99.
SLIDOS-! > ->@ ! $in.
GE4 - !@ .F-! . > ->@ @- $in.
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3.% TIPO DE POZO
El tipo de pozo &ue se per+ora en el 8riente es de Radio $edio% con
una pro+undidad desviada total de !! @ pies% una pro+undidad
vertical verdadera 6T:D9 de @!@ pies ) una secci'n orizontal de
pies ) cu)o prop'sito es la de evitar la coni+icaci'n de agua.
3.& COSTOS ESTIMADOS EL POZO
US =
:(as de Acceso .
4ocalizaci'n ! .Movilizaci'n del taladro @ .
Monta,e% des$onta,e% $ovilizaci'n 2 .
E&uipo de per+oraci'n .
Co$pletaci'n ) 7rue#as @2.
?rocas% erra$ientas especiales 2@.
4odos% aditivos ) servicios ! .
Co$#usti#le @.
1ervicio de anlisis de n"cleos .
Registros el/ctricos !@ .
Anlisis de ripios .
@@
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Transporte a/reo > .
Ensa$#la,e super+icial 2@ .Tu#er(a de revesti$iento 2@ .
Instalaciones au0. Ca$pa$ento .
8tros >2.
TOTAL 3>$2&.???@??
Esto da una idea de los altos costos &ue tiene una per+oraci'n
orizontal $uc o $s altos &ue la un pozo vertical.
@
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CONCLUSIONES ! RECOMENDACIONES
Del presente estudio se derivan las siguientes conclusiones
!. 4a per+oraci'n orizontal en nuestro pa(s )a es un ec o% &ue
per$itir el desarrollo de $uc os ca$pos petroleros.
. 4a per+oraci'n orizontal es una t/cnica pro#ada con la cual se logra
recuperar $s crudo en $enos tie$po% )a &ue la productividad de un
pozo orizontal es de a @ veces $a)or &ue la de un pozo vertical.
2. . En una per+oraci'n al $o$ento de una adecuada selecci'n del +luido
de per+oraci'n pesa $uc o las restricciones a$#ientales.
@. 4a relaci'n de costos de un pozo orizontal son $u) altos
co$parados con los de un pozo vertical.
@F
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1eg"n el anlisis realizado pode$os dar las siguientes reco$endaciones
!. El estado a trav/s de las entidades encargadas del rea
idrocar#ur(+era% las co$pa (as operadoras% ) las
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APENDICES
@
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APENDICE A
ADITIVOS MS UTILIZADOS EN LODOS DE PERFORACIN
ADITI:8 7R87B1IT8
- 1ul+ato de #ario 7ara densi+icar el lodo
- Ca"sticos 6Na8H% Na C829 7ara a,ustar el pH
- Co$puestos de calcio 6Cao% Acondicionar el pozo )Ca 68H9 % CaC! % Ca18>. H 9 controlar el pH
- Hidrocar#uros 6diesel% petr'leo9 Controlar p/rdidas de+iltrado ) lu#ricar
- 1elladores 6celulosa% go$a9 1ellar p/rdidas- Dilu)entes 6lignosul+atos% lignito9 Dispersante
- E$ulsi+icantes 6lignosul+atos9 7etr'leo en agua o aguaen petr'leo
- ?actericidas 7roteger los aditivos8rgnicos de ladesco$posici'n.
- Aditivos para controlar las Reducir la p/rdida dep/rdidas de +iltrado 6CMC guar% +iltrado en la +or$aci'n lignosul+ato9
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APENDICE B
SISTEMAS POLMEROS EN BASE AGUA UTILIZADOS EN POZO
HORIZANTAL
1I1TEMA 784INI]
C8M78NENTE 7R87B1IT8
4IGN8] Dispersante% in i#idores delutitas
CA4 In i#idor de lutitas% controla elpH
?ARANE] Reductor de +iltrado
AZ
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BIBLIOGRAFA
!. ?ETH4EN GE=A A. 1elecci'n ) aplicaci'n de +luidos de per+oraci'n
orizontal ) de ngulo elevado. ?aroid% Me$orias del Tercer Congreso
Andino de la Industria del 7etr'leo. Ecuador% ! % pp. @- F .
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orizontal Vell operations. 8il and Gas ournal. . DECH . A. ) K84*18N 4. Advances in orizontal drilling. ARC8%
Me$orias del Tercer Congreso Andino de la Industria del 7etr'leo.
Ecuador% ! % pp. @FF- >.
@. EC8N8MIDE1 MICHAE4. Horizontal Vells. DoVell 1c lu$#erger.
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F. 8!->2.
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