GRUPO N#1

PERFORACION DIRECCIONAL

UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO

I. INTRODUCCIN A LA PERFORACIN DIRECCIONAL

La perforacin direccional ha sido largamente

aceptada como un medio para controlar los pozos.

En tiempos pasados eran usados como soluciones operativas para desviar el pozo alrededor de herramientas atascadas, corregir pozos desviados de la vertical o pozos de alivio.

Buscando alternativas para aumentar la produccin de petrleo y gas, han determinado la necesidad de la perforacin direccional controlada en muchas situaciones.

DEFINICIN

Perforacin direccional es la ciencia de desviar un pozo a lo largo de un curso planeado hacia un objetivo bajo superficie en el cual el objetivo est dado a una distancia y direccin de la vertical.

HISTORIA

La perforacin direccional fue inicialmente usada como una operacin remedial para desviar alrededor de herramientas atascadas regresando el pozo a su trayectoria vertical o en algunos pozos de alivio para controlar y matar el pozo.

Inters en la perforacin direccional comenz alrededor de 1929 despus que una nueva y exacta manera de medir el ngulo de inclinacin fuera introducida durante el desarrollo del campo Seminola en Oklahoma.

En 1930 el primer pozo direccional controlado fue perforado en Huntington Beach-California, el pozo fue perforado desde una locacin en la playa hacia arenas productivas costa afuera, la perforacin direccional haba recibido una desfavorable publicidad hasta que fue usado para matar un pozo exploratorio cerca de Conroe Texas, como resultado la perforacin direccional llego a establecerse como una forma de controlar los pozos exploratorios y posteriormente gano favorable reconocimiento de las compaas petroleras y las contratistas.

II. RAZONES PARA LA PERFORACIN DE POZOS DIRECCIONALES.

La razn general es la imposibilidad de realizar perforaciones verticales, Con el transcurso del tiempo se vieron tambin los motivos de optimizacin econmica, productiva y de intervencin a pozos daados.

2.1. Plataformas Off-Shore La aplicacin mostrada en la figura pertenece a la perforacin de un

ptimo nmero de pozos desde una simple plataforma o isla artificial.

2.2 Locaciones Inaccesibles La inaccesible locacin de una formacin productiva desde un lugar

remoto puede ser localizada bajo plantas industriales o instalaciones de superficie que no son factibles de mover, ros, montaas carreteras.

2.3. Pozos de alivio

Un pozo descontrolado es intersectado cerca de su fuente de origen, lodo y agua son luego bombeados dentro del pozo de alivio para matar el pozo descontrolado.

Bsicamente tcnicas fundamentales son los mismos como los utilizados en la perforacin direccional convencional. Sin embargo el rea objetivo necesariamente requiere extrema exactitud.

El primer pozo de alivio fue direccionalmente perforado en 1934 para controlar un blowout al Este de Texas.

2.4. Control de pozos derechos

Casi todos los proyectos de pozos direccionales, incluyen una seccin usualmente recta a ser perforada. En otro caso la apropiada utilizacin de estabilizadores y mtodos de control de la broca ayudaran a alcanzar resultados deseados de pozos derechos. Puede llegar a ser necesario introducir herramientas mecnicas de deflexin para corregir el desplazamiento lateral no deseado.

2.5. Sidetrakin

Esta aplicacin puede ser empleada para perforar alrededor de obstrucciones tal como la prdida de tubera como lo muestra o reposicionarse en el fondo del pozo, acompaada con un tapn.

La direccin del sidetrack no es importante si el propsito es desviar alrededor del pescado y retomar la perforacin tan rpido como sea posible. Un orientado sidetrack es requerido si una cierta direccin es requerida, esta es la situacin si el pozo original no localizo la anticipada formacin productiva o explorar la extensin de una zona productiva en un cierto sector del campo.

2.6. Fallas

Algunas veces es difcil un pozo vertical a travs de un plano de falla inclinado para alcanzar una formacin adyacente. En su lugar el pozo puede ser deflexionado a travs o paralelo a la falla para mejorar la produccin como lo indica la figura.

En reas inestables, un pozo perforado a travs de una falla puede llegar a se un riesgo debido a la posibilidad de un corrimiento o movimiento a travs de la falla, esta situacin puede requerir el uso de tcnicas direccionales para perforar a travs de la falla en su totalidad.

2.7. Domos de Sal

Formaciones productivas son bastante a menudo encontrarlos sobre una dura capa de domos de sal, un pozo vertical tendra que penetrar la formacin de sal para alcanzar esos reservorios.

Perforar a travs del domo de sal, aunque no imposible, incrementa la posibilidad de la ocurrencia de ciertos problemas de perforacin tales como was-houts, prdida de circulacin y corrosin que pueden incrementar los costos de la operacin.

Un pozo perforado a un lado del domo puede ser dirigido bajo la dura capa y penetrar el estrato productivo.

2.8. Zona de Objetivos Mltiples

Una aplicacin muy lucrativa de la perforacin direccional pertenece a la interseccin de mltiples objetivos con un simple pozo. Hay ciertos casos donde la actitud a las formaciones productivas son tales que el ms econmico acercamiento es un pozo direccional para una mltiple completacin, este mtodo podra ser aplicable a zonas de produccin mltiples adyacentes a un plano fallado.

2.9. Proyectos de alcance extendido

En algunos casos, como el pozo en la figura el desplazamiento lateral de la zona de produccin es largo en relacin a su profundidad vertical. Estos proyectos de alcance extendido requiere grandes inclinaciones que los pozos normales, usualmente 70 o ms, este tipo de pozos es uno de los ms difciles de perforar debido a problemas tales como excesivo torque, pegadas y poca limpieza del pozo, ello puede sin embargo ser el nico mtodo disponible para producir la zona.

2.10. Pozos Horizontales

Perforacin horizontal es la deflexin de un pozo hasta que este siendo perforado paralelo o cercanamente paralelo a la superficie, la figura muestra varias aplicaciones para pozos horizontales, una aplicacin es incrementar la recuperacin de petrleo en zonas verticalmente fracturadas o de ligero espesor.

Un simple pozo horizontal tiene la habilidad de intersectar muchas fracturas verticales e incrementar grandemente la longitud del pozo expuesto a la delgada formacin productiva.

Un pozo horizontal puede ser posicionado de tal manera que reduce sustancialmente este potencial.

2.11. Perforacin Multilateral

Los Multilaterales pueden son usados para Pozos nuevos o Pozos de Reingreso (Reentry), ofrecen la facilidad de drenar un reservorio (o mltiples reservorios) con alta eficiencia. En adicin usando pozos multilaterales puede reducir el nmero de locaciones en superficie, cual a su vez reduce el impacto ambiental y el costo global del proyecto.

El uso de estos pozos de este tipo en un reservorio aumenta grandemente la exposicin total de la formacin y permite el drenaje sobre un rea mayor. Adicional pozos laterales aumenta la probabilidad de interceptar y drenar diferentes sistemas de fracturas.

2.12. Pozos Horizontales de bajo balance

Se usan lodo gasificados para mantener la presin hidrosttica mas baja que la presin de la formacin siendo perforada. Esto ofrece un medio econmico y seguro de mejorar los ratas de produccin e incrementa el porcentaje de recuperacin, particularmente los reservorios mas antiguos y de baja presin. Las ratas de produccin es de 3 hasta 10 veces que un pozo horizontal sobre balanceado, a su vez con incrementos en el rata de penetracin sobre 4 veces.

Minimiza el dao Skin y incrementa el ROP(velocidad de penetracin) del trepano.

Reduce los incidentes de perdida de circulacin, elimina programas costosos de estimulacin y tubera atascada.

2.13 Drenaje por Gravedad Asistida con Inyeccin de Vapor

Con la introduccin del drenaje por gravedad asistida con inyeccin de Vapor SAGD, la eficiencia de produccin ha subido a 60 % o mejoras son ahora posibles en reservas de petrleo pesado.

La tcnica utiliza dos pozos horizontales, uno perforado sobre el otro y la inyeccin de vapor para mejorar la recuperacin de petrleo pesado. Vapor es inyectado en el pozo superior, el petrleo pesado calentado y vapor condensado son producidos desde el pozo inferior. La viscosidad del petrleo reducida junto con un barrido mejorado y eficiencia en el desplazamiento proporciona un alto porcentaje de recuperacin que mtodos tradicionales de recuperacin mejorada.

III. CONCEPTOS BASICOS NECESARIOS

Azimuth

Es el ngulo fuera del norte del hoyo a travs del Este que se mide con un comps magntico, con base en la escala completa del circulo de 360.

ngulo de inclinacin

Es el ngulo fuera de la vertical, tambin se llama ngulo de deflexin.

Punto de Arranque (KOP)

Es la profundidad del Hoyo en el cual se coloca la herramienta de deflexin inicial y se comienza el desvo del mismo.

Profundidad Vertical (TVD)

Es la distancia vertical de cualquier punto dado del hoyo al piso de la cabria.

Profundidad Medida (MD)

Es la profundidad en el Pozo Direccional, que se hace con la medicin de la sarta (Tubera de Perforacin), mide la longitud del Hoyo.

Objetivo

Es el punto fijo del subsuelo en una formacin que debe ser penetrada con el hoyo desviado

Tolerancia del Objetivo

La mxima distancia en la cual el objetivo puede ser errado.

Direccin u Orientacin

ngulo fuera del norte o sur (hacia el este u oeste) en la escala de 90 de los cuatro cuadrantes.

Giro

Movimiento necesario desde la superficie del ensamblaje de fondo para realizar cambio de direccin u orientacin.

Coordenadas

Coordenadas de una localizacin o de un punto del hoyo, son sus distancias en la direccin N-S y E-O a un punto dado. Este es un punto cero adaptado geogrficamente.

Pata de Perro Cualquier cambio de ngulo severo entre el rumbo verdadero o la inclinacin de dos secciones del hoyo. Severidad de la pata de perro Es la tasa de cambio de ngulo real entre las

secciones, expresadas en grados sobre una longitud especfica.

o Seccin de Cada: La seccin del conducto del

pozo en la cual el ngulo de inclinacin disminuye.

Seccin de Construccin: La seccin del conducto del hoyo en la cual el ngulo de inclinacin aumenta.

Tasa o rata de aumento o construccin del ngulo (grados/100 pie): es el grado de aumento del ngulo de inclinacin que se le aumenta al pozo por cada pie perforado

Tasa de disminucin o cada del ngulo: rata de cambio (grados/100pie) del ngulo de inclinacin en la seccin del conducto del pozo donde la inclinacin va decreciendo hacia la vertical. Son los grados de inclinacin que se incrementa al pozo por cada pie perforado se consigue en los pozos tipo S.

iv. PERFILES DE POZOS DIRECCIONALES

Se pueden dividir segn:

OBJETIVO OPERACIONAL

Sidetrack

Reentrada (Reentry)

Grass Root

SEGN SU TRAYECTORIA Y NGULO DE INCLINACIN.

Tipo tangencial (tipo J)

Tipo S

Tipo S especial

Pozo horizontal

OBJETIVO OPERACIONAL

SIDETRACK

Son pozos que fueron planificados vertical y por

problemas operacionales durante su perforacin,

tuvieron que ser desviados.

OBJETIVO OPERACIONAL

REENTRADA

Son pozos que anteriormente eran verticales y por problemas operacionales en la produccin o reparacin tuvo que ser desviado y perforado direccionalmente

GRASS ROOT

Son pozos en donde se recupera el revestidor intermedio y 50 pies por debajo del revestidor superficial se comienza el desvo.

SEGN SU TRAYECTORIA

Tipo Tangencial (Tipo J).

- En este tipo de pozo la desviacin deseada es obtenida a una profundidad relativamente somera.

- La inclinacin inicial se mantiene constante hasta la profundidad total.

- Es aplicable en arenas de poca profundidad, donde el valor del ngulo de desviacin no ser muy grande y no se requiere revestimiento intermedio, hasta despus de perforado el hoyo completo.

SEGN SU TRAYECTORIA

Tipo S. Este tipo de pozo es

perforado con una seccin de aumento de ngulo, una seccin tangencial y una seccin de cada de ngulo a cero grado tambin llamada seccin de verticalizacin.

En algunos casos, se baja el revestidor de produccin y luego se perfora la seccin de cada del ngulo.

SEGN SU TRAYECTORIA

Tipo S Especial Este tipo de pozo es perforado con una

seccin de aumento de ngulo, una seccin tangencial intermedia, una seccin de cada de ngulo (diferente de cero grado) y una seccin de mantenimiento de ngulo hasta el objetivo. Se puede decir que es una combinacin del pozo tipo S y el tangencial.

Pozo Horizontal Es un pozo que tiene una seccin

vertical, una seccin de incremento, seccin tangente y una segunda seccin de incremento y una seccin horizontal.

V. PLANIFICACIN DEL SURVEY REPORT Razones para Tomar Registros Direccionales:

Se toman registros para:

Permitir los clculos de las coordenadas del pozo a diferentes profundidades

Medir la inclinacin y la direccin en el fondo del pozo.

Determinar la orientacin del toolface de las herramientas de deflexin o de los sistemas dirigibles.

Localizar patas de perro (dog leg) y permitir calcular los valores de la severidad del dog leg.

Se Necesita Saber el Curso Preciso de un Pozo para:

Conseguir el objetivo de las reas geolgicas.

Evitar colisiones con otros pozos, especialmente al perforar desde una plataforma.

Definir el objetivo de un pozo de alivio en el caso de un reventn.

Dar una mejor definicin de los datos geolgicos y de reservorio para optimizar la produccin.

Qu Miden los Instrumentos de

Registros Direccionales?

La mayora de las herramientas de registros miden la inclinacin y la direccin del pozo

a una profundidad determinada

Tipo de Surveys: Instrumentos de Survey Comnmente

utilizados: Los instrumentos magnticos de registros direccionales utilizan una brjula para medir la direccin del pozo con respecto al norte magntico.

Los instrumentos magnticos determinan tanto la direccin como la inclinacin utilizando una plomada o arco de desviacin diseados para buscar el lado bajo del pozo.

Para medir la inclinacin y la direccin, la cmara del instrumento fotografa la posicin de la plomada con respecto a un indicador calibrado de ngulos y con respecto a una brjula. Estos parmetros junto a la profundidad medida de la estacin de registros direccionales se usan para calcular la posicin del pozo.

Giroscopio de Toma nica (single shot):

Las herramientas de registros direccionales que utilizan brjulas magnticas para medir la direccin no se pueden usar en pozos revestidos ya que la presencia del revestimiento de acero originar lecturas errneas. Esto puede ocurrir tambin cuando se hacen registros direccionales en un pozo abierto donde hay cerca pozos revestidos. Cuando se comienza a perforar un pozo direccional desde una plataforma con pozos mltiples, una herramienta magntica de toma nica puede no ser confiable debido a la proximidad de pozos adyacentes.

Bajo estas circunstancias, se reemplaza la brjula magntica por una brjula giroscpica que no est afectada por la presencia de campos magnticos. Esta configuracin de herramienta se conoce como un giroscopio de toma nica

Multitomas Magnticas (Multishots):

Los registros direccionales de multitomas dan una mejor idea de la trayectoria del pozo.

Este tipo de registros direccionales generalmente se corre cuando se saca el aparejo de perforacin, o bien por un cambio de broca o por un viaje de limpieza. Como su nombre lo indica, se toma una sucesin de registros direccionales a intervalos regulares de profundidad (tpicamente la longitud del aparejo) a travs de la seccin del pozo abierto

Herramienta MWD

Es una herramienta de registro direccional que toma

datos y otros parmetros mientras se est perforando.

La herramienta MWD fue hecha como parte del

BHA. La medicin de datos se realiza utilizando

magnetmetros, los cuales miden los componentes

del campo magntico terrestre, y acelermetros los

que miden los componente de la fuerza gravitacional.

Los datos crudos son transmitidos a la superficie

como pulsos de presin a travs del fluido de

perforacin. Estos pulsos de presin representan unos

y ceros binarios. La herramienta MWD no es

solamente utilizada para orientar, si no tambin para

tomar surveys a intervalos regulares mientras se est

perforando.

Clasificacin de Sistemas de Survey: La clasificacin ms obvia de surveys son: los magnticos y los giroscpicos, los primeros tienen sensores que detectan el campo magntico terrestre y utilizan el Norte Magntico como referencia y los segundos que usan giroscopio para proveer una direccin de referencia. Otra forma importante de clasificar los Registros Direccionales son: Los que nos dicen a donde el pozo esta dirigindose: Magnetic Single Shot Gyro Single Shot1 Wireline Steering Tool Herramientas MWD Los que nos dicen a donde el pozo se dirigi: Magnetic Multishot (including EMS) Gyro Multishot2 Inertial Navigation Systems3

VI. Planeacin de la trayectoria de un pozo

Para poder Perforar un pozo direccional primero debemos

definir las locaciones de superficie y el objetivo. El primer

paso en realizar el planeamiento de cualquier pozo direccional

es disear la trayectoria del pozo para interceptar un objetivo

dado.

El diseo inicial debe proponer los varios tipos o rutas que

pueden ser perforados econmicamente.

El segundo, el plan debe incluir los efectos de la geologa

sobre el BHA que ser usado y otros factores que podran

influenciar en la trayectoria final del pozo.

LOCACION

La primera cosa a realizar es definir el sistema de coordenadas local en el punto de referencia de la estructura.

DIMENSION DEL OBJETIVO

Durante la fase de la perforacin de un pozo direccional la trayectoria en relacin al objetivo es monitoreado constantemente.

La tecnologa disponible hoy nos permite perforar pozos extremadamente exactos. El costo de perforar un pozo es grandemente dependiente de la exactitud requerida sin lmites aceptables para alcanzar el objetivo.

EXACTITUD VS COSTO

Es una consideracin extremadamente importante aqu.

En muchos casos, compaas operadoras adoptan una dimensin del objetivo arbitrario ( o radio de tolerancia), particularmente en proyectos multipozos. La dimensin del radio del objetivo a menudo refleja una convencin ms que los requerimientos geolgicos reales del pozo.

BUENA COMUNICACIN

Con el departamento relevante (Geologa y/o Exploracin) antes de comenzar el pozo puede ayudar a evitar una serie de errores. Esto es particularmente verdad cuando una correccin est siendo contemplada.

El primer paso de cualquier plan para corregir el azimuth de un pozo debera ser consultado con el departamento de geologa.

PERFIL DEL POZO

Conociendo la posicin de la locacin en superficie y dado la locacin del objetivo, su TVD y coordenadas rectangulares, es posible determinar el perfil geomtrico del pozo desde superficie hasta el objetivo en el fondo del pozo. En general un pozo direccional puede ser:

Tipo tangencial (J)

Tipo S especial

Tipo S

Horizontal

El tipo de perfil seleccionado depender del objetivo geolgico y los mecanismos de produccin del pozo.

Una vez el perfil ha sido seleccionado, el pozo ser planeado desde un punto de visto de perforacin direccional, esto involucra escoger lo siguiente:

Determinaciondel Kick-off Point

El Kick-off point es definido como un punto en la trayectoria del pozo a una profundidad vertical dada debajo de la locacin en superficie, donde el pozo es desviado desde la vertical a una direccin , una inclinacin y un rate de levantamiento del ngulo dado.

La seleccin del Kick off point es realizada considerando la trayectoria geomtrica del pozo y las caractersticas geolgicas

Determinacin de los rates de levantamiento y declinacin del ngulo

El mximo rate de levantamiento y declinacin es normalmente determinado por uno o ms de los siguientes:

La profundidad total del pozo

Limitaciones de torque y sobretensin.

Las formaciones a travs de la cual la seccin de levantamiento debe pasar.

Limitaciones mecnicas de la sarta de perforacin y el casing.

Requerimientos para un planeamiento apropiado de un pozo direccional:

Informacin de la locacin en superficie

Direccin y desviacin del objetivo

Profundidad y dimensin del objetivo

Rates de levantamiento y declinacin del ngulo de desviacin

Inicio y termino de la declinacin del ngulo.

Profundidad medida

Profundidad vertical verdadera TVD

Desplazamiento horizontal del objetivo

Direccin del objetivo (Azimuth)

Angulo de inclinacin (Drift)

Informacin de registros

Informacin acerca de los pozos cercanos

Uso de motores de fondo y herramientas MWD

Herramientas de deflexin utilizadas para desviar el pozo

Material del equipo esto incluye:

Dimensin, conexin y nmero de drill collars.

Dimensin, conexin y nmero de Heavy weight.

Informacin de la potencia en las bombas de lodo.

Sistema de control de slidos

Potencia del malacate

Tipo de registros de desviacin.

Diseo de Tubera

Determinar el equipo requerido y especificaciones

Optimizar el perfil del pozo para un mnimo torque y arrastre

Diseo del BHA y configuraciones de la tubera

Fatiga acumulada de la tubera

Requerimiento de total energa en superficie

Torque de las conexiones

Capacidad de presin en superficie de las bombas

Programa de Barrenas

Registro de brocas.

Tipo de formacin

Recomendacin del tipo de barrena

Evaluacin del esfuerzo mecnico de roca

Evaluacin econmica Costo/pie

Programa de Fluido de Perforacin Informacin de la formacin (Composicin qumica

del lodo) Reologa necesaria para optimizar la limpieza del

pozo Uso de hidrulica requerida para un efectiva

limpieza en el espacio anular y equipo necesario para el control de slidos Determina mnimo peso de lodo necesario para

prevenir un reventn Indica mximo peso de lodo que no fracturara la

formacin Diseo de Revestimiento Dimensin y profundidad del casing Recolectar informacin de pozos vecinos Gradiente de fractura Aislamiento de zonas problemticas Seleccin de peso y grado de revestimiento Presin de colapso, Presin de reventn, Carga de

tensin Uso de centralizadores en el casing.

Consideraciones de Torque y Arrastre

Optimizar el diseo del hoyo para un mnimo Torque y arrastre incluyendo

secciones horizontales de mximo alcance

Analizar problemas operativos, ya sea actuales o previos

Determinar las limitaciones de la tubera y revestimiento

Determinar la capacidad del equipo de perforacin