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Principios de Perforación Direccional y Horizontal
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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
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Pozos Múltiples desde una plataforma marina
Aplicaciones de la Perforación Direccional
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Pozos de Alivio
Aplicaciones de la Perforación Direccional
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Control de Pozos Verticales
Aplicaciones de la Perforación Direccional
Corrección de pozo
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Sidetrack
Aplicaciones de la Perforación Direccional
Original Well PathCorrected Well Path
Pozo Original
Pozo OriginalSidetrack
Sidetrack
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Locaciones Inaccesibles
Aplicaciones de la Perforación Direccional
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Perforación en Fallas o Discordancias Geologicas
Aplicaciones de la Perforación Direccional
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Perforación en Domos de Sal
Aplicaciones de la Perforación Direccional
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Perforación Cerca de la Costa
Aplicaciones de la Perforación Direccional
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Pozos de Re-entry/Multi-lateral
Aplicaciones de la Perforación Direccional
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Perforación Horizontal - Largo, Medio, y Radio Corto
Aplicaciones de la Perforación Direccional
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
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Perforación Horizontal
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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
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Porqué Pozos Horizontales? Reservorios con Fracturamiento Vertical
Mayor Intersección de fracturas
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Porqué Pozos Horizontales? Incrementar recuperación de aceite
Mayor superficie de area para la inyección de Vapor, Agua, o CO2
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Porqué Pozos Horizontales? Solución de mina
Incrementa el volumen accesible al pozo
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Porqué Pozos Horizontales? Conificación de Agua
Limita la introducción de Agua
Aceite
Agua
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Porqué Pozos Horizontales? Conificación de Gas
Limita la introducción de Gas
Gas
Aceite
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Porqué Pozos Horizontales? Formaciones Irregulares
Convencional Horizontal
Intersectar formaciones que no son posibles con perforación direccional convencional
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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
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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
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Elevación de Equipos en Tierra
MSL
GL
RKB ELEVACION
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LECHO MARINO / ML
MSL
PLATAFORMA
RKB
Elevación de Equipos en Mar
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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°
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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
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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
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Planeamiento de Pozo Sistemas de Referencia y CoordenadasMedición de Dirección
- Azimuth de Referencia
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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
Planeamiento de Pozo Sistemas de Referencia y Coordenadas
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Planeamiento de Pozo Sistemas de Referencia y Coordenadas
Medición de Dirección– Referencia de Azimuth– Medición en Cuadrantes
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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
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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
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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
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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
Planeamiento de Pozo
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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
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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
Planeamiento de Pozo
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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
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Radius of curvature L1
L2
Drilling Direction Pointing Direction
Bit Side Force
Steerable Motor Side Force and Direction
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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
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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
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1/2
5/6 7/8
3/42/3
9/10
Motores de Desplazamiento positivoModulos de Poder
Configuración de los Lobes
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Bit Side Force
Steering Rib Force
Upper Stabilizer
Pointing Direction
Drilling Direction
AutoTrakTM Push the Bit Rotary Steerable System
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Drilling Direction
Pointing Direction
Bit Side Force
Steering Pad Force
Upper Stabilizer
PowerDrive Rotary Steerable System
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PowerDrive Xceed Point the Bit Rotary Steerable
Direction bit is pushed
Pointing Direction
Drilling Direction
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Geo-PilotTM System
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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
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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
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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
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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
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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
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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