54490299 Manual Perforacion Direccional

Sartas de Perforacin y manejo de TubularesObjetivo. Tipos de sarta de perforacin. Empacada. Penduleada Navegable. Rotatoria navegable (RSS) Componentes que integran una sarta Tubera de Perforacin Tubera Extra Pesada (HW) Lastrabarrenas (Drillcollars) Accesorios de la sarta (Estabilizadores, otores de Fondo, Turbinas, Martillos, MWD/LWD, Reductores de Friccin, Amortiguador de vibraciones.) Herramientas de Manejo (Cuas, elevadores llaves de fuerza). Tipos de conexiones en sartas de trabajo y tuberas de revestimiento Conexiones API (Regular, IF, etc.) Conexiones de patente (Hydrill, Gran Prideco, Prinver, Tamsa, etc) Diseo de Sartas de perforacin. Definicin y Conceptos(Peso Ajustado de las Tuberas, Resistencias de las Tubera, Factor de Flotacin, Margen para Tensionar, Fuerza de Aplastamiento por las Cuas, Cdigo de Colores, Calibraciones, Resistencia a la Flexin para Conexiones, Relacin de Rigidez, Momento de Inercia, etc.). Seleccin de Lastra Barrenas. Estabilizadores (Tipos y Seleccin) Diseo por Punto Neutro Tensin-Compresin con Flotacin. Diseo Punto Neutro Tensin-Compresin por reas de Presin. Evaluacin y control de desgaste y fatiga de sartas de perforacin ( Horas de rotacin , Ciclos de pandeo , etc.)

Perforacin DireccionalM I. JOSE HOMERO TREVIO GARCIA. Introduccin a la Perforacin Direccional, Definiciones y Aplicaciones de Perforacin Direccional para la optimizacin de la produccin en diferentes tipos de yacimientos Hidrulica y limpieza de los pozos direccionales de alto ngulo Problemas y Limitaciones de la perforacin direccional

Mediciones y Registros DireccionalesPor que Registrar? Modelos de la Tierra El Geoide El Esferoide Sistemas de Divisin Terrestre Cuadriculado Universal Transverso (UTM) Proyeccin Cnica de Lambert Otros Sistemas de Divisin Declinacin Magntica Mapas de Divisin

Mtodos de Estudio Direccionales Mtodo Tangencial Mtodo de Angulo Promedio Mtodo del Radio de Curvatura Mtodo de Curvatura Mnima Diseo Direccional

Equipo y Herramientas Utilizadas en la Perforacin Direccional y Mtodos de Deflexin. Herramientas de Registro Factores de Seleccin de Herramientas Herramientas Magnticas Herramientas de Registro Magntico Disparo Individual Magntico Registro Magntico de Cada Disparo Magntico Mltiple (MMS) Disparo Magntico Electrnico Mltiple (EMS) Herramientas de Evaluacin Giroscpica Giroscopio de Disparo Simple Giroscopio de Disparo Mltiple Giroscopio de Lectura en Superficie Sistemas de Medicin y Registro Mientras se Perfora MWD Inclinacin en MWD Interferencia Magntica Sistemas de Medicin MWD, LWD y PWD

Motores de Fondo estndar PDM y Sistemas Rotatorios RSS (Point the Bit y Push the Bit)Operaciones de Perforacin Direccional Sistemas de Direccionamiento Rotacional Auto Track Revolution Geo pilot Power Drive Sistema de Control de Trayectorias

Perforacin No Convencional Perforacin de Pozos de Re-entrada Lateral (Side Track) Pozos Horizontales Pozos Multilaterales

M I JOSE HOMERO TREVIO GARCIA

Los aos 30 1er Pozo perforado con control direccional (inicialmente por razones no ticas, para cruzar lneas divisorias de propiedades) Huntington Beach, California 1934

Perforacin Direccional controlada fue usada para matar un pozo que flua. Beginning of controlled DD Conroe, Texas

DESARROLLO DE MEDICIONES 1930 Magnetic Single Shot (despus perforacin) 1970s Herramientas DirigiblesRegistros con cable 1980 MWD Telemetra de pulso de lodo 1980s LWD

DESARROLLO DE HERRAMIENTAS 1960s Motores de Fondo 1980s Motores Dirigible 1988 Perforacin Horizontal 1990s Perforacin Geo-steering 1999 Sistemas Rotatorios Direccionales

1990s GeoSteering geomtrica)

(Trayectoria

geolgica

vs

Perforacin Direccional Es un esfuerzo de ingeniera al desviar un agujero en base a una trayectoria planificada a un objetivo determinado, ubicado a cierta profundidad, cuya ubicacin posee direccin y un desplazamiento con respecto a la vertical.

1. 2. 3. 4.

Tipo J Construir y mantener B & H : Tipo - S Tipo Undercut

B&H3

S2

4 1

S

J

Perforacin direccional Pozo horizontal. Perforacin de largo alcance. Profundidad medida. Estacin del medicion direccional. Longitud de curso. Inclinacin del agujero. Direccin del agujero. Profundidad vertical, TVD. Latitud y salida. Cierre.

Cierre al objetivo. Seccin vertical. Direccin de la seccin vertical. Pata de perro - Dogleg. Severidad de la pata de perro. Construccin de ngulo /reduccion de ngulo /Giro. Medicion en la barrena

La ciencia de la desviacin un pozo a lo largo de un curso planeado al objetivo subsuperficial cuya localizacin est en una distancia lateral o desplazamiento y una direccin dadas desde la vertical, a una profundidad especificada. Perforacin de un pozo con la desviacin planada de la superficie a los objetivos predeterminados.

ObjetivoObjetivo

Un pozo direccional con una seccin continua del pozo con una inclinacin planeada de > 86

Radio largo Radio medio Radio intermedio

2-6/100 pies 6-35/100 pies 35-65/100 pies

Radio corto

65-115/100 pies

La perforacin de un pozo en el cual la profundidad medida final ser mayor de dos veces la profundidad vertical

La distancia midida a lo largo de la trayectoria del pozo de la superficie a la profundidad a cualquier punto localizado sobre la trayectoria del pozo. La profundidad total (TD) es la profundidad medida de la referencia superficial a la profundidad del fondo del pozo medida a lo largo de la trayectoria real o planeada.

Es ms exacto a lo largo de profundidad del agujero along hole depth(AHD).

Cualquier punto (profundidad) a lo largo del pozo en el cual se toma una lectura o medicion direccional.

La longitud medida del pozo entre dos estaciones registradas survey LC = MD2 MD1

El ngulo de la inclinacin se mide entre la vertical y la tangente del pozo en una estacin registrada (survey)Tangente Estacin de survey Proyeccin vertical del pozo Inclinacin Vertical

Referencia norte

Proyeccin horizontal del pozo Estacin de medicion o survey Tangente

La distancia vertical entre dos planos horizontales que contienen estaciones medidas (survey)1. Estacin survey

Longitud del curso

2. Estacin survey

La suma de todas las TVDs calculadas de las mediciones tomadas a lo largo de la trayectoria del pozo a partir de la referencia superficial (i=1) al punto del inters u objetivo (i=n). La referencia de la profundidad debe ser dada siempre (e.g. 1230 pies TVD)

TVD TVDii 1

n

latitud

salida

Direccin y distancia de la ultima estacin medida relacionada con la primera estacin registrada. La direccin se mide con referencia al Norte como Azimuth.

Direccin de cierre

objetivo

La direccin y la distancia al centro de objetivo se relaciona con la primera estacin medida o survey .

Direccin de cierre

objetivo

PozoVS direccin

VS direccin

VERTICAL SECTION The vertical profile of a well is defined in a plane bounded by the direction straight from the slot (surface location) to the target. This direction is described as the vertical section azimuth or target direction.The total horizontal deviation (displacement) of the well projected onto this plane is called the vertical section.

Grafica plano Vertical Rejilla norte

Grafica plano Horizontal

Seccin Vertical

direccin

Este

Grafica Vertical NORTE

Grafica Horizontal

Seccin Vertical

direccin

Este

El cambio de variables en la direccin o rumbo del agujero e inclinacin entre 2 estaciones combinadas, y una longitud de curso : DLS= cambio de ngulo longitud de curso Usualmente expresada en grados por 100 pies Por ejemplo: DLS = 7.0 / 100 pies Lo cual es equivalente para 6.89/30m o 2.30/10m

Conversin: (DLS dg/100pies) x 0.9840 = DLS grados/30m (30*3.28=98.40)

Cambio de ngulo: 360 Longitud de curso: 2R

R

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Cambio de ngulo sobre la distancia de referencia:

construccin de ngulo/ reduccion de ngulo = Inclinacin cambia en grados x 100 [grados/100pies] Distancia en pies

Cambio de rumbo = Azimuth cambia en grados x 100 [grados/100pies] Distancia en pies

Definicin: Valores extrapolados de la profundidad al punto del instrumento y la profundidad de la barrena.

INbit = IN + BUR x L [grados] 100AZbit = AZ + TR x L [grados] 100 Inclinacin medida, grados Direccin medida (rumbo), grados Distancia Sensor -Barrena, ft (m) construccin de ngulo y reduccin de ngulo , grados/100 pies (grados/30m) Giro, grados/100 pies (grados/30m)

IN AZ L BUR TR

RAZONES POR LAS QUE SE PERFORAN LOS POZOS DESVIADOS

1. 2. 3.

CAUSAS SUPERFICIALES CAUSAS SUBSUPERFICIALES NECESIDADES ESPECIALES

CONSIDERACIONES SUPERFICIALES PARA PERFORAR DIRECCIONALES La profundidad del agua, la pendiente del fondo marino Terreno inadecuado ( los pantanos, los bosques, dunas, etc) Proximidad a otros pozos, oleoductos, instalaciones de campos petroleros Zona poblada (ciudad o zona rural, granja, instalaciones industriales) La proximidad a las lneas elctricas Aeropuertos, radar o estaciones de radio La accesibilidad del sitio y la preparacin dificultades Regulaciones ambientales Cuestiones de posicionamiento del equipo(vertederos, carreteras de acceso, problemas de transporte)

Sub-superficiales Motivos ... Objetos dejados en el del pozo (Sidetracking ) Horizontales para optimizar produccin Reentradas Sidetracking en agujeros seco Existe riesgo de colisin Se programan Mltiples objetivos para el pozo

Pozos de alivio ( Descontroles , rescate de las minas ) Fallas, bloques flotantes, Domos Salinos Tendencias Naturales a la desviacin Formacin con echados pronunciados Perforacin de alcance extendido (ERD) Ayuda utilizando vapor en drenaje por gravedad (SAGD) Cruzando el ro (la tecnologa sin zanja)

PERFORACIONES DENTRO DE LA CIUDAD

OBSTRUCCIONES SUPERFICIALES

PERFORACION DESDE MACROPERAS O VARIOS POZOS DESDE UNA LOCALIZACION

SIDETRACK

REENTRADA EN POZOS PRODUCTORES

PERFORANDO SOBRE UNA FALLA

POZO DE ALIVIO

SOLO EN CASOS COMPLICADOS SE REQUIEREN POZOS DE ALIVIO GENERALMENTE EN EL MAR

POZOS HORIZONTALES

Pozo Horizontales y Clasificacin

Radio Corto 2-3/Foot Construccin Equipo especializado Driles Flexibles - Tubing Radio Medio 10-22/100 Construccin Doble Bend Assemblies Radio Largo 1.5-6/100 Construccin Herramientas convencionales

Short Radius45' 200'

Medium Radius400 300'2,000'

Long Radius1500 1,400'4,000'

PERFORACION ASISTIDA

PERFORACION HORIZONTAL ASISTIDA PARA EXPLOTACION DEL YACIMIENTO CON INYECCION DE VAPOR

EN RESUMEN LA PERFORACION HORIZONTAL, MULTILATERAL Y DE ALCANCE EXTENDIDO TIENE XITO CUANDO: LA GEOLOGIA SUBSUPERFICIAL , LAS PROPIEDADES Y LA PRODUCCION DEL YACIMIENTO SON BIEN CONOCIDAS.

EXTENDED REACH

OPTOMIZACION DE LA PRODUCCION CON EL DSIEO MEJORADO DE TRAYECTORIAS PARA DIFERENTES TIPOS DE YACIMIENTOS

PENETRAR MAS DENTRO DE LA FORMACION OBJETIVO MANTENER O INCREMENTAR LA PRODUCCION

MOTORES

CUANDO SE PERFORA CON ESTE SISTEMA SE DESLIZA EN PROMEDIO DEL 30 AL 35% DE LOS METROS PERFORADOS CON MOTOR

MEDICION DE PULSO

CONTROL DE TRAYECTORIA.

TCNICAS DE TELEMETRA

EXCLUYENNDO LOS PROYECTOS DE AGUAS PROFUNDAS DONDE LOS COSTOS DE UN POZO EN PROMEDIO ES DE 100 MM DE DOLLARES Y EL COSTO DIARIO DE EQUIPO 500 000 DOLLARES.

Severidad Torque Reactivo Arrastre Hidraulica Limpieza del Agujero Peso Sobre Barrena Estabilizacion de Agujero

CONTROL DE PARAMETROS DE PERFORACION

barrena

VEL TORQUE Y

PROBLEMAS DE LIMPIZA DEFICIENTE EN POZOS DIRECCIONALES

VEL DE

TEMBLORINAS

Razones para Utilizar Estabilizadores. Estabilizadores ayudan a concentrar el peso sobre la barrena Estabilizadores minimizan deflecciones y vibraciones Estabilizadores reduce torque de perforacion y menos contacto de los lastrabarrenas. Estabilizadores ayudan aprevenir atrapamientos por presion diferencial y ojos de llave

Perforacin Direccional

Referencias y sistemas de coordenadas

Referencias Verticales Referencias

Horizontales Inclinacin, Dip de la Formacin

Modelos de la Tierra

Proyecciones


Referencias VerticalesConcepto bsico: GEODESIA: Ciencia que tiene por objeto el estudio y la determinacin de la forma, dimensiones y campo de la gravedad de la Tierra y de los cuerpos celestes cercanos a ella. Previamente a la realizacin del mapa topogrfico de un pas, son necesarios los trabajos de Geodesia. Permite obtener datos para fijar con exactitud los puntos de control de la triangulacin y la nivelacin Geoide: es una superficie fsica real y sobre la cual la gravedad en todos sus puntos es normal a ella. Debido a la imposibilidad de materializar la superficie real de la Tierra por una expresin matemtica, su estudio se realiza adoptando distintas superficies de aproximacin, como la esfera y el elipsoide de revolucin


Referencias verticales (profundidad) (1)Superficie topogrfica

Superficie Geoide

Superficie elipsoide

De acuerdo a las propiedades de los fluidos en equilibrio, la superficie promedio de las grandes masas de agua : mares, ocanos, ... son superficies equipotenciales. Se elige una de ellas, llamada geoide -la superficie promedio de los ocanos- para definir un nivel cero a partir del cual se medirn las alturas

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Referencias verticales (profundidad) (2)

MSL = Nivel Medio del Mar (Referencia Global) MSL Geoide = Superficie equipotencial (Normal a la aceleracin de gravedad) Diferencia entre MSL Geoide y WGS84 : +/- 40m avg. WGS84 (World Geodetic System) extremos : Para coordenadas hor.: Elipsoide

+ 60m -100mPara coordenadas vert. :Geoide

El elipsoide de revolucin (esfera achatada en los polos) es un modelo matemtico de la Tierra utilizado para realizar clculos y que se sita lo ms cerca posible del geoide. Existen numerosos modelos de elipsoides.


Referencias verticales (profundidad) (3) Otras referencias de la vertical (especficas) : LAT = Lowest Annual Tide AHD = Australian Height Datum AGD84 = Australian Geodetic Datum, 1984 GDA94 = AustralianGeodetic Datum, 1994 NAP = Nieuw Amsterdamse Peil

Siglas

:

MSL AMSL TVD

BRT AHDSS G

RKB.

AHRT MD AHORT


Referencias de Profundidad (4)

RKB Elevation

RT Elevation

MSL

Ground Elevation

Wellhead Elevation

Subsea Depth

un equipo en tierra


Referencias de Profundidad (5)

Opciones en un equipo de tierra

Nivel del Terreno. Cabezal del Pozo Mesa rotaria Buje del Cuadrante (fecha)


Mesa rotaria como referencia de profundidad.


Buje del Cuadrante (flecha) como referencia de profundidad.


Jack-up Rig

Air gap


Semi-submergible Rig

Se necesita: Hora y fecha Tabla de marea Indicador de oleaje


Referencias Horizontales Medida de ngulos CW

CCW

en matematicas ...

En registros (surveying) ...

ngulos ngulo: Conjunto de puntos determinados por 2 semirectas, l1 y l2, con un punto extremo en comn llamado vrtice.

l2 B O Los ngulos se denotan como , , etc.

AAOB

l1o por letras griegas ,


Referencia de direccin.

Direccin

Agujero del pozo

La Referencia puede ser el Norte Verdadero (Norte Geogrfico), el Norte de Grilla (de mapas) o el Norte Magntico.


Sistema de CoordenadasEn un sistema de Coordenadas Rectangulares o Cartesiano se puede localizar un punto con una sola pareja de puntos (x,y) estos valores son las distancias dirigidas, partiendo del origen, desde los ejes x e y respectivamente. El origen es el punto donde se interceptan los dos ejes coordenados.

Otra forma de representar puntos en el plano es empleando coordenadas polares, en este sistema se necesitan un ngulo () y una distancia (r). Para medir , en radianes, necesitamos una semirecta dirigida llamada eje polar y para medir r, un punto fijo llamado polo.

Sistema de Coordenadas Rectangulares Referencia Norte

Y

N P (x,y)

P (R, ) R

E XUsando conversion de survey :

x = Rsin y = Rcos

R = (x2 +y2 )1/2 Sistema de Coordenadas Polares = atan (x/y)


Refrescamiento de funciones trigonometricas

Ejemplo :Desplazamiento del Objetivo (R) Direccion de la Seccion Vertical ( )


3200 ft 53.5 GN al TC

x = 3200 x sin(53.5) = 3200 x 0.8039 = 2,572.3 ft y = 3200 x cos(53.5) = 3200 x 0.5948 = 1,903.4 ft

NgridY

TC X

E


Maneras de expresar la direccin En funcin de cuadrantes En Azimut Unidad de ngulos : grados o radianes (360=2 radian, o 6.28 radian, donde = 3.1415965). (N15E) (0 - 360)

RDefinicin de radian :

R

R1 radian

Definicin de RadinUn radin es la medida de un ngulo con vrtice en el centro de un crculo y cuyos lados interceptan un arco de una circunferencia de longitud igual a radio.

En geometra se demuestra que los ngulos en el centro son proporcionales a los arcos que interceptan. De la figura, AOC = 180, AOB = 1 radin y ABC es una semicircunferencia cuya longitud es r.

180 = r r radianradin = 180

radianes = 180

1 =

180

180 = radianes

1 =

180

radianes

1 radin

= 180


En funcin de CuadrantesN(0-90)E o W S(0-90)E o WN

N37W

NxxWW

NxxEE

N23E

S78W

SxxWS

SxxE

S41E

AzimutN

Cambio en la AzimutN 350 10

360

0

67W EN = 0 ; 360

SAzimut es de 0 - 360 AZ = (360-350) + (10 - 0) = 20

En funcin de CuadrantesEn azimut En Cuadrante4

Direccin del agujero Direccin del agujero Direccin del agujero Direccin del agujero Direccin del agujero Direccin del agujero Direccin del agujero

= 225 = 290 = 45 = 130 = 195 = 325 =160

S20E S45W N70W N45E S50E

1 2 3 4 5

7 3

S15W 6 N35W 7

5

La direccin del agujero en cuadrantes es expresada desde 0 hasta 90 en uno de los cuatro cuadrantes relativo al Este o al Oeste y desde el Norte o Sur. En azimut es expresada desde 0 hasta 360 Como la direccin es en relacin al Norte, ella es afectada por el magnetismo de la tierra.

6

1


Origen del Campo MagnticoEl campo magntico de la Tierra se origina en este ocano de hierro, el cual es un fluido conductor de la electricidad en constante movimiento. Aposentado sobre el caliente ncleo interior, el ncleo externo lquido se agita drsticamente. El ncleo exterior sufre tambin huracanes - remolinos generados por las fuerzas de Coriolis producidas por la rotacin terrestre. Estos complejos movimientos generan el magnetismo de nuestro planeta a travs de un proceso llamado efecto dinamo.

El campo magntico de la Tierra tambin est sufriendo otro tipo de cambios: las agujas de las brjulas en frica, por ejemplo, oscilan casi un grado por dcada. Y globalmente campo magntico se ha debilitado un 10% desde el siglo XIX

El movimiento del polo norte Magntico de la Tierra Diagrama esquemtico del interior de la Tierra. 2001. Crdito: Geological Survey de Canad. El ncleo externo es la fuente del campo magntico.

Direcciones horizontales (de la referencia)


> Norte Verdadero - Direccin al polo Norte Geogrfico > Norte Magntico - Direccin al polo Norte Magntico > Norte de Grilla - Direccin del meridiano(s) central en mapas

Norte Verdadero (TN) & Magnetico (MN)TN MN

Declinacin MagnticaPara entender la declinacin debe entender que hay dos polos Norte.

Hay

un polo real geogrfico en la cima del mundo y uno magnticoaproximadamente a 1250 millas (2000 Km.) del Norte geogrfico real.

Una brjula siempre apunta hacia el Norte magntico y los mapas estn orientados hacia el Norte geogrfico. La diferencia de ngulo entre uno y otro es la llamada declinacin. La declinacin vara entre grados en la mayora de las reas pobladas del mundo. Esta declinacin puede tener unas sutiles variaciones con el tiempo por variaciones del ngulo de la tierra. Estos valores de declinacin y sus variaciones anuales suelen estar dados en los mapas. Estos expresaran una declinacin al Este o al Oeste, dependiendo de su localizacin. En la figura se muestra una carta de declinacin de1990, mostrando la declinacin en ese ao. La actual declinacin no debe ser muy diferente.

ImportanteEl polo que se encuentra en el hemisferio norte se llama polo magntico norte; el del hemisferio sur polo magntico sur.

El eje magntico est inclinado 11 con respecto al eje geogrfico de la Tierra, de manera que el polo magntico norte se encuentra en el rtico aproximadamente a una latitud de 75.6 N y 101 W de longitud, mientras que el polo magntico sur est en la Antrtica a 66.3 S de latitud y 141 E de longitud.

La posicin de estos polos tiene pequeos corrimientos diarios y estacinales, debido principalmente a variaciones transitorias del campo magntico terrestre

Norte Verdadero (TN) & Magnetico (MN)Todos los surveys magnticos son obtenidos midiendo el campo magntico de la tierra. Sin embargo este varia con la localizacin y el tiempo. Adicionalmente el polo norte magntico esta constantemente cambiando de puesto, pero muy lentamente.

Debido a esto, los surveys medidos y referidos al norte magntico de hoy, pueden no ser exactos algn da en el futuro. Sin embargo, somos capaces de compensar esas variaciones aplicando una correccin al surveys magntico con relacin al Norte Verdadero. Un surveys referido al norte verdadero es valido hoy y en cualquier tiempo en el futuro.

Convencin de la Declinacin Magnetica

En la declinacin magntica, la correccin es positiva o negativa para la lectura de un comps magntico. La convencin estndar es; hacia el Este es positiva mientras que, hacia el Oeste es considerada negativa. Para corregir una lectura de un comps en azimut para la declinacin Este, mover el numero indicado de grados en el comps hacia el Este o en sentido de las agujas del reloj (a la derecha). Para corregir una lectura de un comps para la declinacin Oeste, mover el numero indicado de grados hacia el Oeste o en sentido contrario a las agujas del reloj (a la izquierda).

Convencin de la Declinacin Magntica

Norte Verdadero (TN)Norte Magntico (MN)

Norte Verdadero (TN)

Norte Magntico (MN)

Declinacion Oeste (-)

Declinacion Este

(+)

Declinacin Este: Declinacin Oeste:

MN esta al Este del TN MN esta al Oeste del TN

Correccin del AzimutDeclinacion Magnetica : diferencia entre TN y MN MD = (Localizacion, Tiempo) Correccin del Azimut : AZTRUE=AZMAG + (MD)

Correccin del Azimut: EjemploSi la direccin magntica es de 75 y la declinacin es 6 Este, entonces la direccin con respecto al norte verdadero ser la siguiente calculada:

De la Formula: Direc. Magntica + Declinacin = Direc. Verdadera

Entonces:75 + (+6) = Direc. Verdadera Direc. Verdadera = 81

Correccin del Azimut: EjemploSi la direccin magntica es de 120 y la declinacin es 5 Oeste, entonces la direccin con respecto al norte verdadero ser la siguiente calculada:

De la Formula: Direc. Magntica + Declinacin = Direc. Verdadera

Entonces:

120 + (-5) = Direc. Verdadera Direc. Verdadera = 115

Correccin del Azimut: EjemploEs importante que conociendo la declinacin tambin podemos calcular a partir de la direccin Verdadera, la direccin magntica.

Por ejemplo: Si la direccin verdadera es de 60 y la declinacin es 4 Este, entonces la direccin con respecto al norte magntico ser la siguiente calculada:

De la Formula: Direc. Verdadera - Declinacin = Direc. Magntica Entonces: 60 - (+4) = Direc. Magntica Direc. Magntica = 56

Correccin del Azimut: EjemploSi la direccin verdadera es de 210 y la declinacin es 3 Oeste, entonces la direccin con respecto al norte magntico ser la siguiente calculada:

De la Formula: Direc. Verdadera - Declinacin = Direc. Magntica

Entonces: 210 - (-3) = Direc. Magntica Direc. Magntica = 213

INCLINACIN Y BUZAMIENTO DE FORMACINMidiendo Inclinacin, buzamiento de Formacin

Pozo

Formacin Horizontal

Inclinacin

Buzamiento abajo Buzamiento arriba

Vertical trayectoria

MODELOS DE LA TIERRAMidiendo Inclinacin.

La inclinacin es medida como unidad de gravedad por acelermetros gravitacionales, que miden el campo gravitacional de la tierra en los planos X, Y y Z. El plano Z es el eje de la herramienta y esta hacia abajo del centro de la herramienta; el plano X es perpendicular al Z y en lnea con la referencia de la cara de la herramienta, y el plano Y es perpendicular a ambos planos X y Z. Estas mediciones de las componentes del vector, combinados, determinan la inclinacin.

Modelos de la Tierra Modelo digital del terreno: Es la representacin cuantitativa en formato digital de la superficie terrestre, contiene informacin acerca de la posicin (x,y) y la altitud Z de los elementos de la

superficie. La denominacin MDT es la genrica para todos los modelos digitales, en los cuales lacoordenada Z se refiere siempre a la elevacin sobre el terreno, y a los dems tipos de modelos en los que la Z puede ser cualquier variable.

Modelos de la Forma de la Tierra - Esferoides (elipsoides )Esferoides Everest (1830) Bessel (1841) Airy (1830) Clarke (1866) Clarke (1880) Hayford (1909-1910) International (1924) Krasovsky (1940)

GRS80 (1980) Geodetic Reference SystemWGS84 (World Geodetic System) ITRF (Int. Terrestial Reference Frame)

Las elipsoides mas apropiadasUSA, Canada, Philippines Eu,N.Africa, Middle East Uk Clarke, 1866 International

Airy, 1848 International, 1924Bessel, 1841 Clarke, 1880

Chile, Borneo, Indonesia Africa, France

India, Afghanistan, Pakistan Thailand Peninsular Malaysia

Everest, 1830

mod. Everest, 1830


DatumEl datumDefine la forma del elipsoide de la referencia. Define la posicin del elipsoide relativo a la tierra.

Define cmo un sistema de coordenadas se asienta en el elipsoide

Dato ideal : geocntrico , con los radios polares y ecuatoriales correctos. Datos importantes :ED50 for the GCS (European Datum, 1950) NAD27 NAD83 WGS84 (North American Datum, 1927) (North American Datum, 1983) (World Geodetic System, 1984)

www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/datum/datum.html

El datum describe: una localizacin, altura En el datum el elipsoide toca la superficie de la tierra, las coordenadas de la localizacin son fijas("punto de referencia")

El datum geodsico vertical es un punto situado en la costa donde se establece el nivel medio del mar, geoide. Este punto, denominado cota 0, es el origen de altitudes. Al igual que en el caso del datum horizontal, existen discrepancias entre diferentes datums verticales, pues el nivel medio del mar depender de variaciones de corto perodo (mareas diurnas y semidiurnas, oleajes etc.) y de largos perodos (variaciones de la presin atmosfrica y condiciones de viento, cambios en la configuracin batimtrica) y las componentes de mareas de carcter semianual y anual.

NAD27 y NAD83 NAD27 (1927) localizacin fija : el origen est en Meades Ranch, Kansas USGS stated that the Clarke 1866 el elipsoide es un bueno aproximado.

NAD83 (1983) geocntrico , esta en el centro de masa de la tierra, De acuerdo con el elipsoide WGS84 . Natural Resources of Canada, adoptado en 1990 como su nuevo sistema geodsico

WGS84 (1984) geocntrico, utiliza el elipsoide GRS80, que es casi idntico al elipsoide WGS84

Conversin entre NAD27 y 83 : NADCON exactitud del +/- 0.5 m

Sistema de Coordenadas Geogrficas - GCSPolo Norte El polo que se encuentra en el hemisferio norte se llama polo Magntico norte;

Longitud (Grandes Crculos )

Latitud (paralelos)

Primer Meridiano

Longitudes : 0-180 E or WLatitudes -- : 0-90 N or S

Coordenadas geogrficasEn relacin con la red geogrfica que forman los paralelos y meridianos se definen las coordenadas geogrficas que permiten ubicar con precisin la ubicacin de un punto cualquiera de la superficie terrestre. Estas dos coordenadas se miden como la distancia desde el punto en cuestin hasta las lneas de base del sistema y reciben el nombre de:

Su lnea de base es el Ecuador. La latitud es la distancia que existe entre un punto cualquiera y el Ecuador, medida sobre el meridiano que pasa por dicho punto.

Su lnea de base es el Meridiano de Greenwich.

La longitud es la distancia que existe entre un punto cualquiera y el Meridiano de Greenwich, medida sobre el paralelo que pasa por dicho punto.

Universal Transverse Mercator ProjectionN

Ecuador

Meridiano Central

S

Proyeccin cilndrica para un cilindro horizontal US Army, 1947

UTM Enumeracin de Zonas Rejilla

Sistema de Rejilla UTM1. 1.- El sistema de rejilla UTM, es el mas usado, convierte la forma esfrica de la tierra en un mapa plano. 2.-Cualquier punto en la superficie de la tierra puede ser proyectado sobre el cilindro. 3.-Para cualquier zona dada, el meridiano central es la lnea de longitud en contacto directo con el mapa.

4. -El sistema UTM, divide a la tierra en 60 zonas de longitudes, cada una con 6 de ancho5.-Las 60 zonas van desde 1 hasta 60, iniciando en la longitud 180. 6.-La zona 1 esta entre las longitudes 174 y 180. 7.-Cada zona tiene un meridiano central, el meridiano central de la zona 1 es el 177. 8.-Las lneas de latitudes van desde el tope hasta el fondo; los bordes de las zonas rectangular son espaciados a 8, iniciando en el 80 latitud sur y finalizando en 84 latitud norte. 9.-El intervalo C esta entre las latitudes sur 80 y 72. Las designaciones continan hacia el norte y finalizan con la X entre las latitudes 72 y 84 norte. 10.-Las zonas de rejillas son identificadas, primero por el numero del meridiano central y seguido de la letra correspondiente a esa Latitud. Las letras I y O son excluidas.


UTM Zonas de RejillaOrigen del Este falso

Meridiano CentralN

84N

500,000m

Orgenes de falso Northing

Norte = 0m Ecuador Norte =107m 8

3

3

E

80Sappr. 600,000m


Resumen de la Proyeccin de UTM (1) Lmites de la latitud: 84N y 80 Sur Meridianos Central: dado con nmeros impares de la longitud geogrfica, mltiplos de 3 Norte Falso: 0m en el ecuador para N. Hemisferio 107m en el ecuador para S. Hemisferio Este Falso: 500,000m (orgenes de la rejilla es al oeste

de cada meridiano central ) Descrip. Localizac.: Con "northing" y "easting" + nmero de zonas Northings: Distancia del ecuador para N. Hemisphere. 107distancia del ecuador para el S. Hemisphere Eastings: Distancia de Este falso en la zona sujeta Unidades:metro o pies

Resumen De la Proyeccin de UTM (2)

Anchura de la zona: Enumeracin de zona:

6 1 - 60 ccw de lnea de data internacional (180E o W Long)

Zona 1: 30: 31: 60: Altura del sector :

180 - 174 W Long 6 - 0 W Long 0 - 6 E Long

174 - 180 E Long 8 (Lat 80S - Lat 84N)

Nombramiento del sector : C - X (I y O excluido ) Primera zona Este de Greenwich 0 Long: zona 31

E536987.41 N5875344.05 31U Ejemplo este norte zona

bloque

CM 3 =Central meridian de 3 Notas : 31U (zona 31 - bloque U) CM3 (3 E Longitud) Coordenadas en metros (por definicin)

Sistema de coordenadas UTM para el Compass

Coordenadas Rectangulares Locales

MANUAL DE CALCULOS PARA POZOS DIRECCIONALES

PLANEACION DE TRAYECTORIAS

CALCULO DEL NORTE VERDADERO

CONVERSIONES

CONVERSION DE GRADOS A DECIMALES

CONVERSIN DE ANGULO A AZIMUT

CALCULOS DE LAS VARIABLES DE LA PERFORACION DIRECCIONAL

CALCULAR

CALCULO DE BUR

CALCULO DEL ANGULO MAXIMO q

CALCULO DE LA EOB Y TVD

CALCULO DE EOB Y MD

CALCULO DESZPLAZAMIENTO DE EOB D1

ON

CALCULO DE LA PROFUNDIDAD TOTAL AL OBJETIVO

CALCULOS PARA EL PERFIL TIPO S

CALCULAR

DATOS:

CALCULAR:

Vista en Plano o proyeccin Horizontal

CALCULO DE LAS COORDENADAS

PRIMERO CALCULAMOS R1

DOS: CALCULAMOS R2

TRES: CALCULAMOS EL ANGULO MAXIMO

CALCULO DE EOB Y TVD

BN=R1*SEN q

SOD=START OF DROP

BT

DOR

GOF

-

CGD/BUR2 *100

CGD=90-q

Vista en Plano o proyeccin Horizontal

CALCULOS DIRECCIONALES

METODOS PARA CALCULOS DIRECCIONALES TANGENCIAL ANGULO PROMEDIO CURVATURA MINIMA RADIO DE CURVATURA

METODO TANGENCIAL

CALCULO DEL CAMBIO EN LA PROFUNDIDAD VERTICAL VERDADERA

CALCULO DEL DESPLAZAMIENTO

CALCULO DE COORDENADAS RECTANGULARES N/S E/W

FORMULA PARA CALCULAR COORDENADAS D N/S

CALCULO POR EL METODO DE ANGULO PROMEDIOCALCULO DE LA PROFUNDIDAD VERTICAL VERDADERA

CALCULO EN EL CAMBIO DE DEPLAZAMIENTO

CALCULO DE COORDENADAS RECTANGULARES

CALCULO DEL CAMBIO DE COORDENADAS

METODO DE CURVATURA MINIMA

CALCULO DEL DOG LEG

CALCULO DEL FACTOR DEL RADIO RF

METODO DE RADIO DE CURVATURA

CALCULANDO EL RADIO VERTICAL DE CURVATURA RV

D

N

D

E

N

D

E

METODOS DE DEFLEXIN ALINEACION Y ORIENTACION

M I JOSE HOMERO TREVIO GARCIA

PUNTOS IMPORTANTESSeleccin la de salida (KOP) / opciones agujero abierto agujero entubado Direccin de la salida en relacin con el agujero original Separacin del pozo o de la trayectoria original Punto de seleccin del Kick-off Dureza de la formacin Estabilidad de la formacion Condicin de la TR

SIDE TRACKHacer la desviacin lateral ( side track) :

Desde el fondo del agujero abiertoCon tapn de cemento

Salida en TR

Desde una seccin molida de TR o se hace una ventanautilizando cuchara (whipstock)

SALIDA LATERAL EN UN POZO VERTICAL

Estaciones Salida KOP

Pozo nuevo Pozo nuevo Pozo original

objetivo Direccin NE

SALIDA LATERAL (SIDETRACK EN UN POZO DESVIADO)

Salir por el lado bajo del agujero es recomendable

KOP

Estaciones Agujero nuevo Agujero original Objetivo nuevo Objetivo

Ensamble rotatorio:

Herramienta GuilliganTobera (Jetting) Ensamble dirigible En agujero abierto con Motor PDM y bent housing

O Motores Rotatorios Point the Bit o Push the BitCuchara colocada con Tapn de cemento Empacador Ventana en una seccin molida de TR

HERRAMIENTA GUILLIGAN

Peso sobre barrena Mtodo de emergencia de desviacin

Lastrabarrenas Estabilizador(opcional)

La tuberia se flexiona con el peso aplicado a la barrena para obtener una direccin arbitraria Estabilizadores para aumentar la eficiencia

Tubera de perforacin flexible o punto de flexin Estabilizador cerca de la barrena (opcional) Direccin de la flexin

Metodos de Defleccion del Agujero Whipstock Utilizacion de Cuchara Se sigue usando. Jetting con tobera como tercer cono Se continua usando solo en formaciones suaves. Herramientas Rotatorias convencionales Mantener, tumbar e incrementar inclinacion. Motores de Fondo Mas comun utilizado y preciso Rotary Steerable Desviando mientras se rota.

CUCHARA

BARRENA CON TOBERA DIRIGIDA

SALIDA CON TOBERA DISEO ESPECIAL DE BARRENA

BARRENA DE DIENTES

El MECANISMO DE DEFLEXION CON SUSTITUTO DOBLADO (BENT SUB O HOUSING) Uno o dos elementos doblados en el ensamble de fondo del pozo desplaza a la barrena lateralmente. Resultando desplazamiento lateral de la barrena perforando sin rotar con Motor de fondo.

El sub crea fuerza lateral que acta sobre la barrena La fuerza lateral empuja la barrena , por lo tanto perfora axialmente y lateralmente con y sin rotacin Mientras se esta perforando , la curvatura del pozo es

cada vez mayor hasta la fuerza es significativa Al llegar al equilibrio en la construccin de Angulo (curvatura) la fuerza se neutraliza a 0, y la curvatura no aumentar ms.

DESPLAZAMIENTO LA BARRENA (1)Distancia lateral de la lnea central del BHA al centro de la barrena: Bd = Lt x sin [in] Donde: Lt (in) longitud del codo (doblez) a la barrena () Angulo del doblez _________________________________ Ejemplo: 9 5/8 Sperry-Drill, 6/7 lobe, 5.0 etapas Lm = 32.14 ft (Long del Motor) Lt = 32.14 + 1.0(Bna) = 33.14 ft = 397.68 = 1.5 Bd = 397.68 x sin 1.5 = 10.41 in

DESPLAZAMIENTO DE LA BARRENA (1)Distancia lateral de la lnea central del motor al centro de la barrena Bd = Lt x sin *in+donde: Lt (in)Longitud del codo a la barrena () Angulo del doblez Ejemplo: 9 5/8 Sperry-Drill, 6/7 lobe, 5.0 etapas Lt = 129.4 = 1.5 Bd = 129.4 x sin 1.5 = 3.39 in

INTERFERENCIA DE LA BARRENA

Distancia que la barrena se desplazara ms all de la pared del pozo si no tiene obstruccin o la formacin. Bi = Bd + 0.5(Dm +Db)-Dh [in] Donde: Bd (in) desplazamiento de la barrena Dm (in) OD del motor Db (in) Diametro de la barrena Dh (in) Diametro del agujero

INTERFERENCIA DE LA BARRENA BENT SUB

Bd = 10.41 (in) desplazamiento de la barrena Dm = 9.625 (in) OD del motor Db = 12.25 (in) Diametro de la barrena Dh = 12.25 (in) Diametro del agujero Bi = Bd + 0.5(Dm +Db)-Dh = 10.41 + 0.5(9.625 + 12.25) - 12.25 = 9.098 in

Fs Fuerza lateral en la barrena

INTERFERENCIA DE LA BARRENA BENTHOUSINGBD = 3.39 (in) desplazamiento de la barrena DM = 9.625 (in) OD del motor DB = 12.25 (in) Diametro de la barrena DH = 12.25 (in) Diametro del agujeroBi = BD + 0.5(DM +DB)-DH = 3.39 + 0.5(9.625 + 12.25) - 12.25 = 2.077 in

Fs fuerza lateral en la barrena

Nota: Es mas efectivo el bent housing porque hay menos distancia del doblez a la barena y la reaccin de la formacin sobre el brazo de palanca es menor por lo tanto al cargar peso Hay mas fuerza efectiva lateral hacia la formacin como se ve en el calculo.

CALCULO DE FUERZA LATERAL*

BiSc Lt Fs I

interferencia bit, incoeficiente de la rigidez, lb/in2 distancia de la curva de la barrena, in fuerza lateral, lbf momento de inercia, in4

EDo Di

mdulo de elasticidad, 29 x 106 psidimetro exterior, in dimetro interior, in

*Como el denominador es Lt entre mas lejos de la barrena este el doblez La fuerza lateral es menor.

FUERZA LATERAL EN LA BARRENA - EJEMPLOSSi se asume que un 9-5/8" Sperrydrill con 3" ID equivalente: momento de inercia I = 4173in4 coeficiente de la rigidez SC = 12.102 x 109 Distancia del doblez a la barrena Lt = 397.7 y 129.4 in Fuerza lateral sobre la Barrena Bent sub sobre un motor recto Motor con bent housing -----= 5,252 lbf = 34,803 lbf

KICK-OFF EN HUECO ABIERTO

La barrena, el motor y los estabilizadores forman 3 puntos de contacto para una trayectoria circular definida. Aplica geometria de 3-puntos

Sin contacto de la pared en la curva

Fuerza lateral

Fuerza resultante

SIDETRACKING DESDE EL TAPON DE CEMENTOPerforation por tiempo : 4-5 in/hr perf por tiempo WOB MINIMO supervise la salida del cemento y la cantidad de los cortes de la formacin en la superficie.

100% cemento

Fuerza lateral Fuerza resultante

50% cemento 50% formacin

100% formacin

APERTURA DE VENTANA

PREPARATIVOS PARA LA CORRIDA DE UN CUCHARA

La ventana no debe comenzar en el cople de la TR Abra la ventana de aquEspacio para la ventana

Fije el tapon de 100-150ft y afinelo

Alternativamente, un empacador podra ser fijado debajo del cople de la TR

VIAJE DE LA CUCHARA

lastrabarrenas Orientacin sub UBHO molino de inicio Cople perno de corte Ventanas Cuchara

Bisagra cuas

disparador inferior del viaje

tapon del cemento

STIFFBACK CUCHARA

perno de corte

Este whipstock se podria fijar hacia arriba (tension)

Cuchara

ninguna bisagra cuasdisparador inferior del viaje tapon del cemento

PACKSTOCK CUCHARA

lastrabarrenas Orientacin sub UBHO Cople molino del arrancador perno de corte Ventanas Cuchara

Bisagra cuas Orientacin del aguijn empacador Cua para orientar la hta

PACKSTOCK CUCHARA

Cople

whipstock en plano inclinado perno corte Ventanas

cuas activadas Stinger se sienta en la guia Guia para orientacion

PACKER + CUCHARA

lastrabarrenas Orientacin sub UBHO cople molino del arrancador perno de corte manguera de alta presin Cuchara Bisagra cuasventana

empacador

MOLINO DE INICIO

el perno va a aqu

MOLINO CON LOS CORTADORES PARA LA PERFORACIN

Los cortadores de PDC permiten que el molino perfore a una cierta distancia de la ventana.

Observe el espiral izquierdo !

MOLINOS DE LA SECUENCIA PARA VESTIR LA VENTANA

Observe torcido en espiral de la mano izquierda y la forma del barril

La forma de la ventana

fondo

topLa forma de la ventana

Resultado de un experimento superficial

top fondo

Otro experimento superficial. Observe la forma torcida de la ventana.

ORIENTACION DE LA CUCHARA

La punta debe descansar en la pared de la TR

Nota: Para la orientacion del lado bajo LS use el stiffback whipstock!

COMPENSACIN ROLL-OFF

cara del whipstock despus de fijar

DireccinPlaneada

CUCHARA RECUPERABLE

punta de la cuchara

ranura

Gancho de HOMCO

APERTURA DE VENTANA MOLIENDO SECCION DE TR

PREPARACIONES PARA MOLER SECCIN DE LA TR

El molino no debe comenzar en el cople de la TR! Comienza aqu

Fije un tapon del cemento aqu

revestimiento

Molino sobre una longitud comn

Muela la tuberia de

tuberia de revestimiento removida

Muela una seccin de la tuberia de revestimiento

Llene la seccin abierta con el cemento

coloque un tapn de cemento traslapado Espere tiempo de fraguado

Limpie el agujero de la chatarra

tuberia de revestimiento removida

Afine la salida del cementotuberia de revestimiento removida

Oriente el BHA

Inico del side track.

Perfore el cemento abajo de la seccin molida (~10ft -3m)

100% cemento

100% Formacion

BARRENA PARA DIRECCIONALES O SIDE TRACK DBS HYPERSTEER BIT

Diseado para sistemas rotatorios empujarla barrena (push-the-bit). Los calibradores agresivos cortos son apropiados para los altos requerimientos del dogleg. Estas barrenas tambin se disean con calibradores ms largos, ms pasivos para mejorar la calidad del agujero .

DBS HYPERSTEER BIT

Diseado para sistemas rotatorios dirigibles point-the-bit. Generalmente con calibradores ms largos, se optimizan para compaginar el sistema mecnico, la formacin, y la severidad requerida del dogleg.

DBS Fulldrift Bit

El calibrador extendido de la barrena cumple con los requisitos del sistema del Geo-Piloto, proporcionando excelente manejabilidad, calidad del agujero, y nivel bajo de vibracin.

DIRECCIN DE TOOLFACE CON SUSTITUTO DOBLADO Y MOTOR ALINEADOS.

La direccin de la curva se marca con una lnea (surco trabajado a mquina) ngulos de curva comunes: 0.25 - 0.50 - 0.75 - 1.00 etc.

DIRECCIN DE TOOLFACE CON EL MOTOR O LA TURBINA CON BENT HOUSING DOBLADO.

Representa la orientacin housing del motor. La direccin del TF puede ser:

del bent sub o bent

Referenciado al norte magntico Toolface magntico (MTF) dado como azimuth. Referenciado al lado alto

Gravity Toolface (GTF) dado como los grados X a la izquierda o a la derecha ( de la direccin reciente del agujero conocida por el ultimo registro) o sea con respecto a la direccin del agujero.

La linea del bent sub tiene que estar alineada con el toolface del motor/o la turbina!

ALINEACIN DEL SUB DOBLADO AL MOTOR (TOOLFACE)

Si el bent sub se utiliza encima de un motor con bent housing : El toolface del motor y la marca del bent sub tiene que ser alineada !

Marca o direccin del bent sub

Marca o direccin del bent housing del motorMarca o direccin del motor

Inclinacin inicial

Cambio de direccin

Rotacin TF desde HS

Crculos DL

Inclinacin final

Nota: El tablero-ouija es basado en los mismos clculos de vector como con el diagrama Ragland

Solution

Tool Face (

g)

Fig. 8. 30: Graphical Ouija Analysis.

255

Over one drilled interval (bit run)GIVEN: a = 16o o o

Solution

Tool Face (

g)

e = 12 aN = 12

e = 12 Initial Inclination = 16o

o

g=?

o

b=?

o

Fig. 8. 30: Graphical Ouija Analysis.

256

Escalas!

Nota: DLS o BUR = DL / MD ( si el ngulo lo construye la hta en menos de los 100 pies) es decir este metodo es predictivo y para ver cuando crece o decrece el ngulo dependiendo del giro que se va a dar a la hta.

HS es el HIGHSIDE GRAVITY

Ejempo: Se tiene un ngulo inicial de 14.5 y se gira la cara de la herramienta 110(izq. O derecha) termino con una inclinacin de 13.6 y un cambio de rumbo efectivo de 20.17 si se utiliza un codo o hta que de 5/100 pies de severidad.

Nota: Termine el cambio mientras que perfora 100 pies con 110 GTF dando por resultado DLS = 5/100 pie

Este caso no genera cambio de rumbo solo incremento de ngulo observe que el cambio de ngulo (aumento) corresponde a toda la severidad.

Perforacin Direccional Motores

Motores desplazamiento positivos (PDM) Turbinas de la perforacin Motores Rotatorios (nueva generacin)

CALCULO TABLERO-OUIJA (DRILLQUEST)

Proyeccin a objetivo TVD

Corr. Longitud corrida

1930 - 1948: Ren Moineau. 1939: 1r Patente de los E.E.U.U. por T. Hudson - W. Gerber. 1956: W. Clark - primer motor industrial de calidad (lobe DynaDrill del ).

DRILEX: URSS autoriz a las compaas francesas/britnicas. Navi-Drill: Desarrollo de Christensen. Navi-Drill en los E.E.U.U.: utilizado por Eastman-Whipstock. 1990: Motores de SperryDrill. 1992: Motores mejorados de SperryDrill.

y as sucesivamente

Como funciona la bomba de cavidades progresivas (PCP) ? Introduccin A fines de los aos `20, Rene Moineau desarroll el concepto para una serie de bombas helicoidales. Una de ellas tom el nombre con el cual hoy es conocido, Progressing Cavity Pump (PCP). La bomba PCP est constituida por dos piezas longitudinales en forma de hlice, una que gira en contacto permanente dentro de la otra que est fija, formando un engranaje helicoidal: 1. El rotor metlico, es la pieza interna conformada por una sola hlice 2. El estator, la parte externa est constituida por una camisa de acero revestida internamente por un elastmero(goma), moldeado en forma de hlice enfrentadas entre si, cuyos pasos son el doble del paso de la hlice del rotor. Principio de funcionamiento y definiciones El estator y el rotor no son concntricos y el movimiento del rotor es combinado, uno rotacional sobre su propio eje y otro rotacional (en direccin opuesta a su propio eje) alrededor el eje del estator. La geometra del conjunto es tal, que forma una serie de cavidades idnticas y separadas entre si. Cuando el rotor gira en el interior del estator estas cavidades se desplazan axialmente desde el fondo del estator (succin) hasta la descarga, generando de esta manera el bombeo por cavidades progresivas. Debido a que las cavidades estn hidrulicamente selladas entre si, el tipo de bombeo, es de desplazamiento positivo.

BOMBAS HELICOIDALES

lquido bajo alta presin cavidad formada entre el rotor y el estator



lquido en una presin ms baja



La presin diferencial hace el fluido de perforacin entrar en las cavidades por la parte superior del motor. Mientras que se mueve a travs del motor, el lquido empuja en el rotor que lo hace girar.

Bomba Netzsch para extraccin de Petrleo de cavidades progresivas. Son instaladas en el fondo de pozo y accionadas en superficie por el denominado Cabezal (Drive Head) Netzsch. Bomba constituida por un rotor metlico y un estator con goma moldeada. Internamente mediante un tubo de acero al carbono. Netzsch posee actualmente bombas con capacidad de 1 a 4000 BPD y profundidades de hasta (2400 metros).

La suma de las superficies transversales en cualquier plano es una constante. Consecuentemente, la velocidad del motor es constante para un flujo dado.

La geometra del sello helicoidal formado por el rotor y el estator estn definidos por los siguientes parmetros:

D

D: dimetro mayor del del rotor(dimetro nominal) d: dimetro de la seccin transversal del rotor E : excentricidad del rotor Pe: paso del estator (long de la cavidad = long de la etapa) Pr: paso del rotor

El rea es constante, y a velocidad de rotacin constante, el caudal es uniforme. Esta es una importante caracterstica del sistema que lo diferencia del bombeo alternativo con descarga pulsante. Esta accin de bombeo puede asemejarse a la de un pistn movindose a travs de un cilindro de longitud infinita.

PRINCIPO DEL FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS HELICOIDALES Y LOS MOTORES

Las caractersticas de la potencia de entrada y salida del motor pueden ser considerada como funcin del nmero de lbulos, geometra de lbulo, ngulo helicoidal y nmero de etapas efectivas.

UNA ETAPA

Relacion lobe sencillo: el Relacion de Multi-lobe 2/3 mxima relacion del lobes: 9/10 (utilizado por los tipos de soviet D) Etapa: una vuelta completa de los lobes Ms etapas = ms Torque Ms lobes = menos RPM

Cada de presin por etapa: en solo un lobe Mximo ----: en motores del multi-lobe

Referencia : W. Tiraspolsky : Motores hidrulicos de la perforacin del martillo

Velocidad alta Velocidad media Velocidad baja

Comparacin de motores 6-1/4 a 350 gpm

MOTORES DE BAJA VELOCIDAD Los motores de fondo de baja velocidad se caracterizan por tener una configuracin entre la relacin de lbulos entre rotor y estator de 5:6, 6:7, 7:8, 8:9, y 9:10. El uso del motor con doblez ajustable (BH) con alto torque y una velocidad relativamente baja es ideal para usarla en aplicaciones de sarta navegable, incluyendo pozos horizontales y pozos en formaciones problemticas. Las caractersticas en la potencia de ste motor de baja velocidad pueden ser utilizadas en varias aplicaciones especializadas como la perforacin de pozos de radio corto e intermedio.

MOTORES DE MEDIA VELOCIDAD

Los motores de velocidad media se caracterizan por tener una configuracin de lbulos en la relacin rotor/estator de 3:4 y 4:5. Las caractersticas de operacin de los motores de velocidad media permiten un fino ajuste en los parmetros de operacin y los rangos de penetracin maximizando la vida de la barrena y el tiempo en el fondo, reduciendo as los costos. Las aplicaciones de los motores de velocidad media incluyen la perforacin vertical con control direccional, los pozos de larga seccin tangencial y el mejoramiento de la perforacin.

MOTORES DE ALTA VELOCIDAD

Los motores de alta velocidad se caracterizan por tener una relacin de lbulos en la configuracin rotor / estator de 1:2 y 2:3. Las caractersticas de operacin de los motores de alta velocidad permiten adecuadamente su uso en correcciones o en desvos laterales (sidetracks), donde el control direccional preciso permite establecer eficientemente la inclinacin y direccin requerida en el pozo.

Ejemplo: 6-3/4 lobe 2:3 7.0 Etapas de rendimiento del motor Y distancia del codo a la barrena:

Marina CojineteFTC cojinete

ABH 8.62 ft FBH 7.43 ABH 5.99 FBH 4.80

ABH: Caja doblada ajustable FBH: Caja doblada fija FTC: Carburo de tungsteno fundido

Build rate (/100ft) 65 125 (radio corto) Hasta 65 (radio intermedio)

Tamao de herramienta (pulgadas) 4-3/4 3-5/8 2-7/8 4-3/4 3-5/8 2-7/8

Tipo de motor Seccin de Seccin Construccin Lateral Articulado Articulado Articulado Hybrid-art Hybrid Paquete b. corto

Tipo MWD Articulado Articulado Articulado Doblado Doblado Doblado

Paquete corto del cojinete Paquete corto del cojinete Paquete corto del cojinete

Sub descarga Sub de enlace Cubierta del estator Adaptador de la cubierta del estator Anillo de ajuste Caja doblada Caja del cojinete Estabilizador /camisa protectora Soporte del cojinete inferior

Caja doblada fija

Doble caja

Un dump sub puede ser incorporado arriba de la unidad de poder en el ensamblaje del motor para permitir que la tubera se llene cuando se est bajando y se vace cuando se est sacando.

pistnresorte puertos del fluidos

puertos

rotor estator

cubierta del estator

Nota: Los estatores Std y Oversize son usados

Lbulo 7/8

1. Tipos: Cauchos (sintticos) del nitrilo Neopreno Poliuretano 2. En Sperry-Drill se hacen de RM100D Caucho nitrilo de butadieno (NBR) X caucho nitrilo de butadieno hidrogenado (HNBR) RM145 Caucho de nitrilo butadieno altamente saturado (HSN)

Los compuestos aromticos atacan los elastmeros polares y no polares. Hinchamiento, ablandando y reduccin en la fuerza debido a la absorcin de componentes aromticos. Los elastmeros no polares (e.g. caucho natural) son susceptibles a la degradacin por los hidrocarburos comnmente usados en lodos de emulsin inversa. Los elastmeros polares usados son nitrilos del alto grado (cauchos sintticos), que son resistentes a los hidrocarburos encontrados comnmente en lodos de emulsin inversa, o aditivos del lodo.

Indica el contenido aromtico relativo de un aceite. Resultados en una temperatura en F, en a el cual anilina, un lquido aromtico altamente polar (C6H7N) totalmente mesclado con un volumen igual de muestra del aceite forme una solucin clara. Un punto de la anilina de 150F (65C) o ms alto indica que el aceite es menos probable que dae los componentes de goma.

Ms baja es la temperatura del punto de la anilina mayor es la tendencia a dao del elastmero de la causa. Un punto de la anilina de 150F (65C) o ms alto indica que el aceite es menos probable daar los componentes de goma. Puntos de la anilina del F 165 (74C) y arriba es recomendado por Sperry. No hay conexin entre la temperatura del punto de la anilina y la temperatura de la perforacin! El elastmero debe ser probado antes de funcionar

Debilitamiento del elastmero del estator (fuerza) debido a la temperatura cada vez mayor es la causa de la vulcanizacin. Sensibilidad cada vez mayor al ataque qumico con la temperatura elevada. La expansin termal aumenta el ajuste(calibre) de interferencia, que genera ms calor, etc.

tubo del estator

Efecto de la expansin termal que hace el caucho interno del estator se deforme y cambie la forma original

Forma original del hule del estator

Diferencias de expansin debido a la variacion del espesor del area seccional.

Daos visibles: agrietamiento

lagrimeo despedazamiento desprendimiento Daos invisibles: Desgaste, cambios dimetro mayor/ menor importancia Reduccin en dureza

Sin puertos

Conexin para el acoplamiento universal

3-1/8 y motores ms grandes pueden tener rotores perforados

puertos para el flujo de salida Conexin para acoplador universal

Crome el rotor plateado usado en lodo de agua salada del KCl-MgCl

conexin articulada caja doblada

eje de transmisinconexin articulada

A la seccin de poder conexin articulacin Al eje de transmisin

Bolas

Los motores no giran la parte baja CON ALGUNAS EXEPCIONES!

ajuste del anillo

inserto doblado

dientes

soporte del cojinete

parte doblada, upside-down.

ajuste del anillo

inserto doblado

La anchura de ranuras son diferentes

Fondo

Top

ajuste

1.83

0.39

1.50

0.78

1.15 0.78 0.39 Anillo de ajuste

1.15

TF

1.50 1.83

TABLA DE SEVERIDADES DE CONSTRUCCION DEL CODOAngulo del Motor 0.5 Fixed 0.75 Adj. 0.75 Fixed 1.0 Adj. 1.0 Fixed 1.5 Adj. 2.0 Fixed 2.25 Fixed 2.25 Adj. 2.5 Fixed Angulo Pronosticado(0/100 ft) 3.4 9.3 9.3 15.3 15.3 27.2 39.2 45.1 45.1 51.1 Angulo Actual (0/100ft) 0-1 3-11 3-12 7-10 12 15-17 33-36 38-41 29-31 43-45 Eficiencia(%) 30 30-120 30-130 55-60 80 55-60 85-90 85-90 65-70 85-90

ABH ajustes de la curva Curva (1) Curva (2) 0.39 0.78 1.15 1.50 1.83 2.12 2.38 2.60 2.77 2.89 2.97 3.00 0.26 0.52 0.77 1.00 1.22 1.41 1.59 1.73 1.85 1.93 1.98 2.00

(1) Hasta motores de 9-5/8 (2) Motores de 11-1/4

Valores de esfuerzo de torsin para ajuste de la cubierta Motor O.D. Pulgadas 3-1/8 3-3/8 3-5/8 Llaves de apriete 4-3/4 5 Pies-Libras 3,500 3,500 3,500 10,000 12,000 Torque N-m 4,745 4,745 4,745 13,560 16,270

6-1/46-1/2 6-3/4 Llave de quebrar 7 8 9-5/8 11-1/4

20,00020,000 25,000 28,000 35,000 60,000 80,000

27,11527,115 33,895 37,960 47,450 81,350 108,465

TABLA PARA PREDICCION DE ANGULOS

Durante el diseo de los componentes del motor, las pruebas de esfuerzos dinmicos y estticos ayudan en el desarrollo de los componentes respecto a su geometra y seleccin de material de construccin. El anlisis se basa en efectos individuales y acumulativos de varios tipos de cargas y esfuerzos en el motor, incluyendo compresin, tensin, torsin, fatiga, presin interna y esfuerzos de golpeteo y vibracin para ambos escenarios al estar perforando deslizando o rotando.

cartucho del cojinete pista de bolaS

eje impulsor

Carga hidrulica hacia abajo

Montaje del cojinete de empuje

Carga hacia arriba del WOB

bolas

pista de la bola

(cojinete de empuje)

Juego Gap = L2 L1

Observe las lminas de tope del barril! espacio de las llaves

RH hilo de rosca4/5 aletas Top 1. 2. Fondo

Esfuerzo de torsin del apriete: segn especificaciones del motor! Una camisa protectora pulida se podra utilizar aqu, cuando no se tiene estibado o armado.

Valores de esfuerzo de torsin del estabilizador Motor O.D. Pulgadas 3-1/8 Esfuerzo de torsin Pies-Libras 1,800 N-m 2,440

3-3/83-5/8 4-3/4 5 6-1/4 6-1/2 6-3/4 7 8

3,5003,500 7,000 7,000 10,000 10,000 12,000 12,000 26,000

4,7454,745 9,500 9,500 13,560 13,560 16,270 16,270 35,250

9-5/811-1/4

45,00080,000

61,000108,465

17-1/4 estabilizador en un SperryDrill de 9-5/8

Cuas en el lugar

Cuerpo del estabilizador.

Parte superior del motor

parte inferior del motor. anillo cerrado

Extremo del eje de transmisin del Type-2

Camisa protectora

Cojinete radial

Caja de conex a barrena

Nota: pion la conexin para la barrena SlickBore.

ranuras para el collar

Potencia de salida:

MHPout = RPMxTQ hp 5252

Energa de entrada: MHPin = QxP 1714 Eficiencia: Donde: RPM TQ Q P

hp

= MHPout x 100 MHPin

%

Velocidad del motor. Esfuerzo de torsin de salida. Lb-pie Gasto. gpm Funciona la presin diferencial de operacin, psi EficIencia de conversin de potencia

Velocidad efectiva RPMeff = f(RPG; P) RPMeff = (qin-qleak flow) / RPG Eficacia volumtrica: vol = (qin-qleak flow) / qin = 1 (qleakflow/qin) Donde : RPMeff P Qin qleak flow RPG vol velocidad efectiva del motor, 1/min presin diferencial de rendimiento, psi flujo interno, gpm escape de fluido(5-8%), gpm revoluciones del motor/galn eficacia volumtrica

Presin diferencial

Presin diferencial

Presin diferencial

No incluye el diferencial de presin a recorrido libre el motor. Las presiones diferenciales de operacin reducidas aplican a operaciones del motor en las altas temperaturas del pozo. El flujo mximo se utilizara cuando se tenga una tobera en el rotor. Funcionamiento basado en el agua en 70F.

LIMITES DE OPERACIONDentro de los rangos de operacin del motor, la velocidad de rotacin de la barrena es directamente proporcional a la velocidad de flujo de circulacin entre el rotor y el estator. Presiones diferenciales mayores que las recomendadas, ocasionan fugas de fluido entre el sello del rotor y el estator y reduce la velocidad de rotacin de la barrena El torque de salida del motor es directamente proporcional a la presin diferencial desarrollada a travs del rotor y el estator. Si el motor es operado excediendo las especificaciones de mximo torque, el desgaste del rotor/estator se acelerar y el motor podr fallar. La potencia desarrollada por el rotor y el estator es directamente proporcional a la velocidad de rotacin y al torque. Los caballos de fuerza del motor as como los valores de velocidad de rotacin y torque deben ser considerados para cada tipo de perforacin.

PRESIONES EN EL MANOMETRO DEL SP

OPERACION DE LA "PRESION DIFERENCIAL " DEL MOTOR

La presin diferencial de operacin del motor es la cada de presin generada a travs del paso entre rotor y estator derivando en torque que mover la barrena. Para mxima certeza Sperry Sun recomienda que todos los motores SPERRY DRILL se operen con la mnima Presin Diferencial requerida para obtener un aceptable ROP y/o desempeo direccional. Cuando el motor est corriendo fuera de fondo en "No Carga" y se le baja a fondo, la barrena entra en contacto con la formacin, el peso aplicado a la barrena y la presin diferencial generada en la unidad de poder se eleva debido al incremento de la demanda de torque al iniciar la barrena a perforar

OPTMIZACION DE LA OPERACIN DEL MOTORUna vez que haya llegado a fondo con la barrena y el motor, podr establecer unos valores ptimos para perforar, y establecer un control direccional variando el peso en la barrena y, de ser posible, el rango de flujo en pequeos incrementos. Deberamos hacer notar que los cambios significativos en las caractersticas de la formacin debido a fallas o cambios litolgicos pueden requerir frecuentes ajustes de los parmetros de operacin para mantener los rangos de penetracin ptimos y generar un control direccional para cada tipo de formacin. Manteniendo una presin diferencial de operacin constante por debajo del mximo especificado reduce los problemas de orientacin debidos a fluctuaciones del torque reactivo y provee un mayor control previniendo as que el motor se atasque. El atascamiento ocurre cuando dadas unas condiciones especficas de operacin, el torque requerido en la barrena es mayor que el que el motor puede producir (Vea las listas de especificaciones del motor y las grficas de desempeo)

TORQUE REACTIVO DEL MOTOR.El torque aplicado en la barrena produce un torque reactivo igual que acta, va la carcaza del estator del motor hacia la sarta en una direccin opuesta a las manecillas del reloj o en direccin de la mano izquierda.La cantidad de torque requerido en la barrena estar en funcin del peso aplicado y de la interaccin de la barrena con la formacin. Si la cantidad de torque requerido para girar la barrena disminuye, el torque reactivo (que tiende a girar la sarta a la izquierda) reduce. Si el torque requerido para girar la barrena se incrementa , el torque reactivo incrementa. El torque reactivo del motor, la torsin de la sarta y el arrastre axial pueden analizarse por computador de Sperry Sun. El desplazamiento o giro angular de la sarta para una aplicacin dada puede ser llevado a cabo obteniendo la presin diferencial del motor fuera del fondo y sin carga y la presin ptima al trabajar en el fondo. La presin obtenida as tiene una relacin directa con la salida de torque del motor (Vea las grficas de desempeo en 2.2). Los valores de torque reactivo son equivalentes al valor de torque en la salida del motor.

El torque reactivo llega a su mximo durante un atascamiento del motor, por lo tanto el giro obtenido en sta condicin es el mximo

La tendencia de giro de la sarta afecta la cara de la herramienta (tool face); las tendencias del giro debern considerarse detalladamente con respecto a las operaciones de perforacin direccional para facilitar el control direccional en una direccin precisa UNA DE LAS PRINCIPALES VENTAJAS DE LOS MOTORES ROTATORIOS ES ELIMINAR EL TORQUE REACTIVO

La aplicacin de un excesivo PSB, especialmente al combinarlo con rotacin de la sarta, puede derivar en un aceleramiento del desgaste de los componentes internos del motor y una sobrecarga en el eje principal, baleros, carcaza del motor y conexiones de la carcaza o "housing".

PESO SOBRE BARRENA

Deber tener en cuenta que mientras el PSB pueda minimizarse o acercarse a cero durante las repasadas o al circular, la rotacin en la sarta por si sola puede generar altas cargas mecnicas en el motor debido a factores fsicos, o al meter o mover la sarta (agujero fuera de calibre) en la geometra del pozo. Los rangos de PSB estn contenidos en las listas de especificaciones de cada motor .

Por qu un motor atasca? No puede producir bastante esfuerzo de torsin para girar la barrena.

Cundo atasca el motor?Cuando el flujo de la salida = flujo del total. Cmo podra ser detectado? No hay aumentos de la presin. Qu debemos hacer? Pare la rotacin de la sarta, levante y pare las bombas.

Tapa

Tapa la tobera

TAPADA

CON TOBERA

TAPADA

CON TOBERA

Smith Series 95 Jet Removido del portatobera std

CONSIDERACIONES HIDRAULICASEl uso de motores introduce una cada de presin adicional al sistema hidrulico de perforacin, debido a las prdidas por friccin en la unidad de poder y entre los componentes internos bajo la unidad de poder (las prdidas por friccin en los componentes bajo la unidad de poder se han minimizado). Las cadas de presin en el fluido circulante se han minimizado por el diseo al paso del flujo suavizado en la transicin, y lo mas libre de obstrucciones posible. El clculo hidrulico del motor considera tpicamente las cadas de presin en superficie y en los componentes de la sarta de perforacin: Por ejemplo: Cadas de presin en equipo de superficie (bombas, mangueras, etc.). Cadas de presin en el interior de la TP. Cadas de presin en el interior de TPHW. Cadas de presin en el interior de Lastra barrenas. Cadas de presin en los componentes de la sarta. (MWD, martillos, etc.). Cadas de presin en el motor SPERRY DRILL: 1.- Presin de operacin sin carga. 2.- Presin de operacin con carga. Cadas de presin en la barrena. Cadas de presin anulares sobre componentes de la sarta. Cadas de presin anulares sobre lastra barrenas. Cadas de presin anulares sobre TPHW. Cadas de presin anulares sobre TP.

Del 5-8% del fluido se requiere para enfriamiento y lubricacin . Un rango especfico de Pbarrena requerida para asegurar el vol correcto de enfriamiento: para presin baja en el restrictor de flujo de (LPFR): 0 - 400 PSIrestrictor de flujo

para el restrictor de flujo de alta presin (HPFR):200 - 1.200 PSISalida por el cojinete 5%-8% Del volumen total

La presin sin carga del motor y la presin diferencial pueden variar debido a los efectos de varios parmetros Las presiones diferenciales de operacin pueden obtenerse de las grficas de desempeo del motor (Vea 2.2). Las cadas de presin de los diferentes componentes de la sarta pueden obtenerse directamente de los fabricantes o pueden ser calculados de las hojas de especificaciones del fabricante.

Flujo del barrena 92%-95% Del volumen total

Seleccione la presion de operacin del motor (P) psi. Calcule el gasto requerido para pasar a travs de la tobera. Q bypass= Q total Q motor gpm Encuentre el peso del lodo (MW) en ppg. Calcule el rea del tobera usando frmula:

Seleccione el rea An de la tobera con :

Qbypas=Gasto por el interior del rotor Qmotor= Gasto requerido para el trabajo normal del motor

Presin de operacin del motor = 350 psi Q total = 1410 gpm Q motor= 1200 gpm max. MW = 11.68 ppg

Q bypass = 1410 1200 = 210 gpm (por la tobera)

Desde la tabla de tamaos TFA/tobera: TFA = 0.37 in2 1 x 22/32 es la tobera requerida

Beneficios Reduccin de Tiempos de perforacin Perforacin con una sola sarta Uniformidad del pozo Control total de la posicin del pozo

A World of Experience in Geopilot Systems

Incremento en la calidad y terminacin del pozo


GeopilotHerramienta Rotatoria

BENEFICIOS Construccin de Agujero Suave y Uniforme Eliminacion de agujero Espiral Eliminacion de agujero Tortuoso.


Estabiliadad y eliminacion de vibraciones en barrena.Disminucin de los efectos de Torque y Arrastre en la perforacin, aumentando los metros a perforar. Mejor acarreo y limpieza de recortes en el agujero. Mejor corrida de registros y casing al tener un agujero a calibre Reduccion en los tiempos y costos de perforacin,

Agujero EspiralColgamineto de Casing


Exceso de Friccin al Deslizar Pobre ROP y transferencia de peso a la barrena

Arrastres en la toma de registros Inestabilidad en la Barrena Alta vibracion Fallas de sensores Corta vida de barrena Incremento en viajes Cortes en el Agujero Dificil limpieza del agujero Caida de formacin Atrapamiento de Sartas

Pobre desplzamiento del lodo

Principio de Operacin


Shaft

Anillos Excentricos Bend Shaft

Inclinacion en la Barrena en Oposicion de la direccion del codo creando una cara de la herramienta

Baleros concentricos que previene la defleccin del shaft

Focal Bearing

A World of Experience in Multilateral Systems

Principio de Funcionamiento



Halliburton #1 RDS systemPosicin Neutral Maxima DefleccinDrilling Fluid


Defleccin Intermedia

Inner Eccentric Ring Supports

Shaft Outer Eccentric Ring

Housing Direction of Toolface


DiferenciasPower Drive Auto Track


Empujan la barrena Las fuerza que actuan son en los lados de la herramienta Las fuerza que actuan son concentradas en la barrena

q = 0.3

AUTO TRACK

Componentes del Geopilot



Geo-PilotBeneficios Incremento en el ROP, Reduccion de Tiempos de perforacin. Bajo torque y arrastre Perforacion ms suave Agujero con menor espiral y tortuoso


Pruebas 300+ corridas

Caracteristicas Hay entre la barrena y la herramienta una unformidad en ellas, creando un pozo uniforme.

Reduccion de dias de 60% en pozos de tierra en texasDrilled en pozos direccionales convencionales tipo S y horizontales

PERFORACION DIRECCIONAL

54490299 Manual Perforacion Direccional

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