Universidad de Oriente

Escuela de Ingeniería de petróleoNúcleo de Monagas

Perforación Direccional

NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LA PERFORACIÓN DIRECCIONAL

Profesor:

Jesús Otahola

Junio 2010

Perforación con Sistema Rotatorio

Ensamblaje Sistema Rotatorio con capacidad de perforar tridimensionalmente durante la rotación continua de la sarta.

No hay necesidad de perforación orientada (Realizar deslizamiento)

No se requiere parar la perforación para orientar la cara de la herramienta (Tool Fase) para ajustar la trayectoria al plan.

Rotación Continua

-Baja la probabilidad de pegar la tubería de perforación-Mejora la limpieza del hoyo-Mejor control de ECD’s-Mejor transferencia de peso a la Mecha – incremento en la Rata de Penetracion-Mejoramiento en la información de las Herramientas de Evaluación de Formación (LWD)

No se requiere realizar deslizamientos

-Minimiza la probabilidad del efecto pandeo sinusoidal.-Menos arrastre por geometría del hoyo

Beneficios – rotación continua

Herramientas direccionales

Sistemas RSS “POWER DRIVE” de Schlumberger

PowerDrive Xtra (Herramienta Principal)

PowerDrive X5

PowerDrive Vortex

PowerDrive Xceed

Power V

Herramienta dirigible en 3D que hace cambios en la inclinación y en el azimut mientras está rotando en forma continua.

No se requiere perforar en modo deslizante u orientado para construir la trayectoria direccional.

Fundamentos del PowerDrive

Principios de operación del PowerDrive

Aleta Extendida

Aleta Escondida

Unidad de desviación “Bias Unit”

Tiene tres (3) aletas movidas por pistones hidráulicos.

Las aletas aplican fuerza lateral a la barrena mientras giran a la velocidad de ésta

Permite el control de la desviación.Actúa bajo el concepto básico de una plataforma montada sobre rodamientos dentro de un collar que se mantiene estática con relación al lado alto del pozoTiene dos generadores AC y dos turbinas que rotan en sentido contrario para producir la estabilización.Dado que la Unidad de Control se mantiene estática, el sistema puede también tomar registros de inclinación y azimuth de la barrena mientras está rotando.

Unidad de control

Unidad de desviación “Bias”Unidad actuadora de las aletas por

desvío de flujo

Aleta Extendida

Aleta Escondida

Cortadores PDC alineados en paralelo a la cara de la aleta

Recorrido aproximado de 18 – 20mm, (3/4”)

Estator

Válvula deControl

Fuerza sobre la aleta

Dirección de navegación

Válvula de control y estator

Configuración de una sarta con PowerDrive

Perfil Suave.Agujero en calibre.Sin espiral.Se reduce la posibilidad de acumulación de recortes

Calidad del agujero

l Push-the-bit (Empuja la barrena)– Fuerza lateral es aplicada hacia la barrena parincrementar la acción de cortel Point-the-bit (Apunta hacia la Barrena)– Introduce una excentricidad a la trayectoria de la barrena en forma análoga a al efecto de la carcaza curva en el motor de lodos.

Métodos de Navegación

El uso de PowerDrive para la perforación permite:Mejorar la eficiencia en general de la perforación y esto se traduce en menores costos.

Reducir los incidentes de pérdida de herramientas en los pozos.

Permite que diseños más complicados de pozos sean perforados en forma segura.

Mayores desplazamientos y menores riesgos en pozos de largo alcance.

La práctica demostró que el PowerDrive es un remplazo efectivo de las herramientas de perforación convencionales.

Conclusiones sobre el PowerDrive

Revolution Rotary Steerable System

Tres componentes principales:

Modulo de Electrónica y Batería.

Unidad Mecánica.

Estabilizador “Pívot”

Sistema de “apuntar la Mecha” (Point the bit system)

Rata de desviación controlado en superficie.

Ingeniería para hoyos de 6” – 6 ¾” primero, ahora herramientas para hoyos de 8 3/8” – 12 ¼” y compacto, transportable por aire

Desplegué rápido.

Sistema hidráulica “limpio” para larga vida-No hay componentes móviles que estén

expuestos al lodo-Sensores cerca a la Mecha-Soporta Alta temperatura y altas presiones

RSS - Revolution

Sistema hidráulica mueve el mecanismo de manejo excéntricamente dentro de la camisa de orientación

La bomba proporciona la fuerza motriz para desviar el eje en la dirección programada

El mecanismo de manejo se deflecta en el dirección opuesta a lo requerido para la desviación del agujero

Guías no-rotativas previenen que la camisa gire. Si la camisa empieza a rotar el sistema hidráulico re-direcciona para que se mantenga en la orientación deseada.

Si la manga de orientación comienza a rotar, el sistema de navegación dirige la hidráulica para mantener la orientación deseada

Mecanismo de orientación

Camisa de orientación no-rotativa.

Rotación del eje central maneja la bomba hidráulica.

Bomba provee fuerza motriz para desviar el eje en el dirección la programada.

Modulo electrónico provee control con sistema cerrado. “Closed Loop”.

Sensores internos monitorean la orientación, desviación y la rotación de la herramienta.

Principio de orientación

Sistema hidráulico autónomo ( cerrado) , “Limpio” para larga vida.

El aceite hidráulico es filtrado en la herramienta.

Pistones múltiples hidráulicos proveen la fuerza de redundancia.

El manifold que contiene los pistones no rota, lo cual minimiza los ciclos de uso de los pistones. Alargando la vida.

Principio de orientación

Modulo mas bajo en la herramienta de HEL™ MWD.Sensores de Inclinación y dirección (10 pies de la Mecha).Control del microprocesador para las solenoides de la unidad mecánica.Modulo de batería inteligente.Memoria para función de la data de la herramienta.Comunicación bi-direccional

Unidad de Control

• Grafica comparativa métodoConvencional Vs. RSS Revolution

Empujar la Mecha” & “Apuntar la Mecha

Características claves dela herramienta:• Ausencia de partes mecánicasexternas• Asamblea con tan solo 70componentes• Elemento corto de 12 pies• Pleno diámetro interno de 2.0/2.6” sinconstricciones• Calificada hasta125 grados C• Combinable con equipos MWD/LWD.• Comandas efectuadas por modulaciónde la rotación de la tubería• Manutención completa en el campo

Equipo RST – Sencillo y Eficaz

Concepto de la herramienta

Sistema de control electrónico

Sistema de control electrónicoen superficie

AUTOTRACK

No emplea motor de fondo para direccionar el pozo.

Perforación 100% con rotación de la tubería.

Mayor tasa de penetración.

Mejor limpieza del hoyo. Curvas mas suaves. Menor riesgo de pegas Bajo costo de reposición

(modelos mecánicos).

Herramientas Direccionales

S

MEDICIONES MIENTRAS SE PERFORA: MWD Y LWD

MWD de Onda Continua – Sistema “POWERPULSE”MWD recuperable (para hoyo delgado) – Sistema

“SLIMPULSE”

LWD: Herramientas para Evaluación de Formaciones:ARC: Array Resistivity Compensated (Arreglo de

resistividad compensada)CDR: Compensated Dual Resistivity (Resistividad Dual

Compensada)RAB: Resistivity at the Bit (Resistividad EN la barrena)ADN: Azimuthal Density Neutron (Densidad/Neutrón

Azimutal)ISONIC: Sónica mientras se perforaSMWD: Seismic Measurements While Drilling (Sísmica

mientras se perfora)

Measuremnt While Drilling (MWD).

Mediante esta técnica podemos conocer parte de lo que está sucediendo debajo de la barrena, en forma casi inmediata. Las mediciones son indispensables en la perforación de pozos direccionales y horizontales, se dispone de un complejo sistema de telemetría pozo abajo.

Componentes del Sistema:

Un ensamblaje dentro del pozo.Una fuente de energía. Un sistema de telemetría.Equipo de superficie.

Ventajas:

Mejora el control y determinación de la posición real de la barrena. Reduce el tiempo de Registros. Reduce las patas de perro. Reduce el número de correcciones con motores de fondo en los pozos

La Herramienta toma los datos en el fondo.

Transmite datos en forma de pulsos de lodo.

Convierte los pulsos en señales eléctricas.

El equipo de superficie decodifica la información de los sensores.

Entrega los registros y datos direccionales al cliente.

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

Todas las herramientas MWD proporcionan los mismos datos como lo son:

Inclinación del pozo (ángulo ).Rumbo ( Azimuth ). Temperatura en el fondo del pozo BHT.Presión, choques, vibraciones.

DATOS OBTENIDOS

DATOS OBTENIDOS

Sensores de superficie para medición de parámetros

de perforación, como la profundidad del pozo.

Transductor de presión en la superficie que recibe la

señal de medición de la herramienta MWD.

Una computadora en la superficie la cual se utiliza

para decodificar los datos enviado por medio de la

herramienta.

COMPONENTES EN SUPERFIRCIE DEL MWD

Suministro de energía: Para el suministro de la energía para las diversas herramientas se utilizan baterías de litio, las cuales trabajan sin necesidad del flujo de lodo.

Los acelerómetros son usados para medir el campo gravitacional de la tierra y así determinar la inclinación del pozo (Ángulo).

Los magnetómetros son utilizados para medir el campo magnético de la tierra y de esta manera conocer la dirección del pozo (Azimuth).