Principios de Perforacion Direccional y Horizontal

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Principios de Perforación Direccional y Horizontal


Aplicación de la Perforación Direccional

Definición de Perforación Direccional:

Perforación direccional es la ciencia que consiste en dirigir un pozo a través de una trayectoria predeterminada, para intersectar un objetivo designado en el subsuelo


Pozos Múltiples desde una plataforma marina

Aplicaciones de la Perforación Direccional


Pozos de Alivio



Control de Pozos Verticales


Corrección de pozo


Sidetrack


Original Well PathCorrected Well Path

Pozo Original

Pozo OriginalSidetrack

Sidetrack


Locaciones Inaccesibles



Perforación en Fallas o Discordancias Geologicas



Perforación en Domos de Sal



Perforación Cerca de la Costa



Pozos de Re-entry/Multi-lateral



Perforación Horizontal - Largo, Medio, y Radio Corto


Radio Largo Radio MedioRadio Corto

2°- 6°/100 pies 1000-3000 pies/rd 6°- 60°/100pies

125-700pies/rd 1.5°- 3°/pie 20-40pies/rd


Perforación Horizontal


Porqué Pozos Horizontales?

Pozos Horizontales pueden proveer solución optima en situaciones específicas donde es necesario lo siguiente:

Mejorar la recuperación y el drenaje del reservorioIncrementar la producción en reservorios consolidadosPara espaciar y reducir el número de pozos en proyectos de desarrollo y de inyecciónControl de problemas de conificación de gas/agua


Porqué Pozos Horizontales? Reservorios con Fracturamiento Vertical

Mayor Intersección de fracturas


Porqué Pozos Horizontales? Incrementar recuperación de aceite

Mayor superficie de area para la inyección de Vapor, Agua, o CO2


Porqué Pozos Horizontales? Solución de mina

Incrementa el volumen accesible al pozo


Porqué Pozos Horizontales? Conificación de Agua

Limita la introducción de Agua

Aceite

Agua


Porqué Pozos Horizontales? Conificación de Gas

Limita la introducción de Gas

Gas

Aceite


Porqué Pozos Horizontales? Formaciones Irregulares

Convencional Horizontal

Intersectar formaciones que no son posibles con perforación direccional convencional


R=1000-3000 ft (2° - 6°/100ft)

30003000--6000 ft6000 ft

R=125-700ft (6° - 60°/100ft)

RADIO MEDIO

15001500--4500 ft4500 ft

R=20-40ft (60° - 145°/100ft)

RADIO CORTO

450450--900 ft900 ft

RADIO LARGO

Perfiles de Pozos Horizontales


Planeamiento de Pozo Sistemas de referencia y Coordenadas

Referencia de Profundidad– Profundidad Medida (MD)– Profundidad Vertical Verdadera (TVD)

Profundidad Vertical

VerdaderaProfundidad

Medida a Través del pozo

RKB


Elevación de Equipos en Tierra

MSL

GL

RKB ELEVACION


LECHO MARINO / ML

MSL

PLATAFORMA

RKB

Elevación de Equipos en Mar


Planeamiento de Pozo Sistema de Referencia y Coordenadas

Inclinación (Drift) – el ángulo (en grados) entre la

vertical (vector de gravedad indicado por una plomada) y la tangente al eje axial del pozo en determinado punto.

– Por convencion, 0° es vertical y 90° es horizontal.

Drift - Grados de la vertical al lado alto(plano vertical)

3030°

3° 10°


Toolface– Termino usado en perforación

direccional “toolface” es a menudo usado como frase corta de “orientación de toolface”. Esto puede expresarse como una dirección referido al Norte o parte alta del pozo.

– Orientación de Toolface es una medida angular del toolface de la deflección de una herramienta con respecto al Norte o la parte alta del pozo.

Lado Alto0o TFO

Lado Alto0o TFO

Lado Bajo180o TFO

90o

TFO - Grados de la parte alta a la marca del Tool Face(Seccion del Pozo en Plano Horizontal)

Planeamiento de Pozo Sistemas de Referencia y Coordenadas


Toolface Magnético o Ladoalto

– Toolface de Lado alto• indica la posición del

toolface respecto al lado alto del pozo.

– Toolface Magnético• es la medidad angular con

respecto al Norte.

TFO Magnético - Grados del Norte hacia la marca del toolface (Plano Horizontal)

E

WN

Lado Alto

TFO Magnético

TFO

Planeamiento de Pozo Sistema de Referencia y Coordenadas


Planeamiento de Pozo Sistemas de Referencia y CoordenadasMedición de Dirección

- Azimuth de Referencia


Azimuth (Dirección de Pozo)

– El azimuth de un pozo en un punto es la direccion del pozo en un plano, medido en grados en sentido horario (0°- 360°) del Norte como referencia.

– Todas las herramientas magneticas dan lecturas referido al Norte Magnetico; sin embargo las coordenadas finales son referidas al Norte verdadero o al Norte de Mapa. (grid North)

Azimuth - Grados del Norte al Lado alto (Plano Horizontal)

N

S AzimuthW E




Medición de Dirección– Referencia de Azimuth– Medición en Cuadrantes


Planeamiento de Pozo DireccionalDefinición– El planeamiento de un pozo direccional es un proceso de

diseño el cual utiliza informacion proporcionada y se desarrolla un plan de perfil de pozo direccional óptimo

– Criterio de diseño:Locación de superficieLocación del TargetReferencia de NorteTamaño del TargetTendencias de formaciónTasa de construcción y tumbadoProximidad a otros pozosPuntos de revestimientoDisponibilidad de herramientas y tecnología


Trayectoria del Pozo– Tipos de Patrones en Perforación Direccional

• Tipo 1 - Contruir ángulo y Mantener “J”• Tipo 2 - Tipo de Pozo en “S”• Tipo 3 - Kick-Off profundo y Construcción• Tipo 4 - Horizontal

Planeamiento de Pozo Sistema de Trayectorias


Punto de kop

Sección de ConstrucciónFin de Construcción

Sección Tangente

Objetivo

Trayectoria de Pozo– Tipo de Patrón Direccional

Tipo 1 - Construir ángulo y Mantener ángulo (J)Tipo 2 - Tipo de Pozo en “S”Tipo 3 - Profundo KOP y ConstrucciónTipo 4 - Horizontal

Planeamiento de Pozo


Trayectoria de Pozo– Tipo de Patron Direccional

Tipo 1 - Construir y Mantener ángulo (J)Tipo 2 - Tipo de Pozo en “S”Tipo 3 - Profundo kop y ConstrucciónTipo 4 - Horizontal

Punto de KOP

Seccion de ConstrucciónFin de Construcción

Sección de tangente

Objetivo

Comienzo de Tumbado Sección de

TumbadoFin de

TumbadoTangente



Trayectoria de Pozo– Tipo de Patrón Direccional

Tipo 1 - Construccion y Mantener ángulo (J)Tipo 2 - Pozo en “S”Tipo 3 - Profundo KOP y ConstrucciónTipo 4 - Horizontal

Punto de KOP

Sección de Construcción

Objetivo

Planeamiento de pozo


Trayectoria de Pozo– Tipo de Patron Direccional

Tipo 1 - Construccion y Mantener ángulo (J)Tipo 2 - Pozo en “S”Tipo 3 - Profundo kop y ConstrucciónTipo 4 - Horizontal

Punto de KOP

Sección de Construcción

Objetivo

Fin de Construcción



Steerable Motor Drilling

Oriented (Slide) Mode– No drill string rotation– Controlled curvature– Controlled direction

Rotate Mode– Behavior same as a

rotary drilling assembly – Hole slightly over gauge

due to bit offset


Radius of curvature L1

L2

Drilling Direction Pointing Direction

Bit Side Force

Steerable Motor Side Force and Direction


Drive Sub (Bit Box)

Caja de Rolineras

Parte de Deflexión

Stator Válvula By-Pass

Drive Sub Junta Universal Rotor

1 Etapa a) Mono Lobe b) Multi Lobe

Motores de Desplazamiento Positivo

Partes Mecánicas de Un Motor


Stator(Elastomer)

Rotor

Flujo del Fluido

Dirección de

Rotación

Junta Universal

Motores de Desplazamiento PositivoModulos de Poder

Flujo del Fluido de Perforación SECCION DE PODER


1/2

5/6 7/8

3/42/3

9/10

Motores de Desplazamiento positivoModulos de Poder

Configuración de los Lobes


Bit Side Force

Steering Rib Force

Upper Stabilizer

Pointing Direction

Drilling Direction

AutoTrakTM Push the Bit Rotary Steerable System


Drilling Direction

Pointing Direction

Bit Side Force

Steering Pad Force

Upper Stabilizer

PowerDrive Rotary Steerable System


PowerDrive Xceed Point the Bit Rotary Steerable

Direction bit is pushed

Pointing Direction

Drilling Direction


Geo-PilotTM System


Key Issues for Steerable Motor Systems

Maintaining good tool face control

Moderate side cutting of the bit during kick-off

Small side cutting of the bit in the curve

Good hole quality


Bit Requirements for Steerable Motor Systems

Low torque variance– Mean torque can be high

Just enough side cutting to kick-off and drill the curve


Key Issues for Rotary Steerable Push the Bit

Providing required side forces with available side forces

Bit vibration control– To maintain the life of electronics and mechanical actuators

Hole quality– Poor quality leads to excess rib rotation with AutoTrak– Limited stroke on both systems– Both also require nominal hole size to achieve maximum

build rates


Bit Requirements for Push the Bit Rotary Steerable

Be able to predict and provide the side cutting requirements of the bit– Caution: Excess side cutting reduces hole quality

Torque control – limits peak ROP’s to allow time for side cutting– More important for PowerDrive– Also beneficial for AutoTrak

Stable bits for maximum system life


Key Issues for Rotary Steerable Point the Bit

Limit system side cutting drilling the curve– The bit gauge is the main element to resist side

cutting when drilling the curve and needs to be unaggressive for PowerDrive Xceed and Geo- Pilot

These systems wobble when drilling the tangent similar to steerable motors

– Zero side cutting would stress the system and will cause additional friction

Bit vibration control– To maintain the life of electronics and

mechanical actuators

Hole quality– Both also require nominal hole size to achieve

maximum build rates


Bit Requirements for Point the Bit Rotary Steerable

Be able to limit the side cutting to match the requirements of the system– Geo-Pilot uses the least aggressive gauge designs

– DLS_BHA_RevF.ppt

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