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7/24/2019 Sistemas de Perforacin Direccional Rotario
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Ao de la Diversifcacin Productiva y del Fortalecimientode la Educacin
Universidad Nacional de Piura Filial TalaraFacultad de Ingeniera de Minas
Escuela Profesional de Ingeniera de Petrleo
Curso:Ingeniera de Perforacin III
Tema:
Sistema de Perforacin Direccional Rotario
Docente:
Ing. Carlos Ramrez Castaeda
Ciclo:!III Ciclo
Integrantes:
Prado Coronado Crist"ian #uisRi$al%a Saa%edra Mara #izet"!&lez Ramrez 'scar (ndr&sRi%era Ri%era )orel Ronaldo
2!"
Sistemas de Perforacin Direccional Rotario
(Rotary Steerable System)
I. Fundamento Terico:
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#as "erramientas rotati%as direccionales fueron introducidas a la industria del gas * +etrleo en la
d&cada de ,--. E/isten dos ti+os 01sicos2 3em+u$e de 0arrena4 * 3a+unte de 0arrena3. Em+u$e de
0arrena se refiere a e$ercer una fuerza lateral so0re la 0arrena2 im+lica do0lar el monta$e +ara 5ue
la 0arrena se a+unte "acia la direccin deseada durante la +erforacin. (+unte de 0arrena es
generalmente reconocido como el me$or2 lo 5ue resulta con un agu$ero m1s esta0le2 de me$or
calidad * con una ma*or ca+acidad de +ata de +erro
El desarrollo de esta "erramienta fue im+ulsado +or la ingeniera * las %enta$as econmicas 5ue se
+odra o0tener +or dirigir el +ozo mientras se "ace girar continuamente la sarta de +erforacin. #a
demanda de los clientes se de0i a la necesidad de +rofundizar cada %ez m1s difciles +erfiles as2
algunos de los cuales no seran +osi0les con los sistemas de direccin con%encionales.
El sistema de re%olucin es el +rimero de 6 7 +ulgadas2 el sistema rotati%o direccional utiliza la
tecnologa de +erforacin de a+unte de 0arrena +ara me$orar la calidad del +ozo * de la %ida de este.
Este sistema utiliza un esta0ilizador inteligente cerca de la 0arrena +ara orientar el e$e de 0arrena2 conel e$e del agu$ero deseado.
#a e/+eriencia * las +rue0as "an demostrado 5ue colocar este esta0ilizador inteligente cerca de la
0arrena2 nos genera +ozos lim+ios esto +roducido +or el corte de la 0arrena. Este sim+le diseo
com+acto "ace 5ue sea fia0le2 renta0le * f1cil de am+liar a tamaos m1s grandes de la "erramienta.
8na camisa e/terior no giratoria se utiliza con le%as de anti9rotacin +ara restringir su rotacin con la
columna de +erforacin. 8n e$e de accionamiento central se incor+ora +ara transmitir el mo%imiento a
tra%&s de la "erramienta +ara la 0arrena. #a rotacin relati%a entre el centro del e$e * la rotacin de la
camisa e/terior no giratoria acciona una 0om0a "idr1ulica. Esta 0om0a genera la fuerza motriz
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necesaria +ara com+ensar e/c&ntricamente el e$e de accionamiento dentro de la camisa e/terior no
giratoria.
Cuando se re5uieren cam0ios en la direccin del +ozo se accionan +istones "idr1ulicos +ara des%iar
el e$e de la lnea central de la camisa e/terior esta0ilizada. Esta des%iacin del e$e o0liga a la 0arrena
a+untar en la direccin o+uesta.
Esta "erramienta consta de electrnica de control de na%egacin2 es decir2 dirigen el sistema"idr1ulico interno a tra%&s de un solenoide de accionamiento el&ctrico. El solenoide se energiza +or
+istones +ara el control de cara de la "erramienta * la defle/in. Si la camisa e/terior no giratoria
comienza a rodar2 la electrnica redirige el sistema "idr1ulico +ara mantener la cara de la "erramienta
corres+ondiente * realizar a$ustes de defle/in. #a alimentacin +ara la electrnica de control se
realiza a tra%&s de una 0atera de litio interna.
#os +erforadores detectaron claramente el +otencial +ara 5ue una "erramienta de +erforacin
direccional2 de rotacin continua2 eliminara la +erforacin +or deslizamiento2 me$orara la lim+ieza del
+ozo2 aumentara la %elocidad de +enetracin R'P; * redu$era el riesgo de a+risionamiento +or
diferencial2 como +arte de una am+lia gama de 0eneficios adicionales. Por e$em+lo2 a"ora es +osi0le
utilizar un tre+ano 0ic&ntrico o ensanc"adores conc&ntricos +ara ensanc"ar los +ozos durante la
+erforacin con un sistema rotati%o direccional2 a"orrando el tiem+o del e5ui+o de +erforacin +or las
o+eraciones de +erforacin * ensanc"ado del "ueco lle%a0as a aca0o en forma se+arada.
Estos sistemas utilizan los elementos internos de la "erramienta2 en %ez de los elementos e/ternos
+ara referenciar su +osicin dentro del +ozo * +reser%ar as la calidad del mismo. En efecto2 los
sistemas m1s a%anzados sim+lemente a+lican una fuerza lateral consistente2 en forma similar a los
esta0ilizadores tradicionales 5ue rotan con la columna de +erforacin orientando el tre+ano en ladireccin deseada.
Esta
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III. Princi!ales "entajas
Se tiene una me$or transferencia de +eso al
tre+ano2 lo 5ue aumenta la %elocidad de +enetracin.
Me$ora la lim+ieza del +ozo +or5ue mantiene en ma*or mo%imiento el fluido * los recortes de
+erforacin2 +ermitiendo 5ue flu*an fuera del +ozo en %ez de acumularse formando un colc"n
de recortes2 lo cual +uede lle%ar a un a+risionamiento mec1nico.
Ba* menos +osi0ilidades de 5ue la sarta de +erforacin se atas5ue2 si se mue%e la ma*or +arte
del tiem+o.
Reduce el riesgo +or a+risionamiento diferencial *a 5ue la columna de +erforacin se mantiene
en continuo mo%imiento.
Me$ora el control direccional en tres dimensiones.
Me$ora la coleccin de datos con los registros el&ctricos de0ido a una me$or calidad de +ozo.
Incrementar * me$orar la calidad de los datos #D de0ido a la rotacin continua
Reduce el riesgo en las 0a$adas de re%estimiento al no tener microdoglegs4?micro5uie0res
asociados.
Eliminar el tiem+o dedicado a la alineacin de cara de la "erramienta2 la "erramienta rotati%a
direccional se controla autom1ticamente.
o deslizar reduce el riesgo de tu0era do0lada.
Reduce tor5ue * arrastre de0ido a una cur%atura de +ozo m1s uniforme
E%aluacin de la formacin me$orada +or el contacto de los +ads de "erramientas ireline.
Esta am+lia %ariedad de %enta$as "a con%ertido los sistemas rotati%os direccionales en una +arte
esencial de muc"os +rogramas de +erforacin.
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I". Tecnolo#$as de Perforacin Direccional Rotatia:
Pus" Gt"e9 Hit: 8tiliza el +rinci+io de la Fza lateral 2 resultado de la fuerza %ectorial originado
+or la accin "idr1ulica de em+u$e de los +ads so0re las +aredes del +ozo2 como resultado
una fuerza de em+u$e 5ue des%a la 0roca
Point9 t"e9 Hit: 8tiliza el +rinci+io de orientacin de la 0roca2 introduce una com+ensacin a la
tra*ectoria de la 0roca mediante un mecanismo "idr1ulicoelectrnico 5ue tra0a$a como +%ot.
El e$e de rotacin es deflectado en el centro entre los dos roda$es Puntos de a+o*o; mediante
le%as duales e/c&ntricos2 como resultado des%a la 0roca en la direccin o+uesta
8n as+ecto cla%e de esta "erramienta es la rotacin continua del sistema direccional com+leto a la
misma %elocidad del tre+ano. Para me$orar la orientacin "acia un o0$eti%o es+ecfico se cuenta con
una res+uesta inmediata de la "erramienta a las rdenes im+artidas desde la su+erficie +or el
o+erador +or cam0ios de +resin de 0om0as;. #os medidores de la inclinacin * direccin cerca de
la 0roca dan cuenta de la eficacia de las rdenes relacionadas con la orientacin2 me$orando m1s aun
el control direccional.
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". %edicin durante la !erforacin (%&D).
De0ido al desarrollo de la tecnologa de telemetra2 actualmente e/isten maneras de medir la
direccin2 inclinacin * cara de la "erramienta2 como es los magnetmetros2 acelermetros.
#a energa se +ro+orciona +or 0ateras2 ca0le conductor o +or un generador accionado +or el fluido de+erforacin. Si la "erramienta de medicin es colocada en el a+are$o de fondo2 cerca de la 0arrena2 *
las mediciones se toman durante la +erforacin2 a &sta "erramienta se le denomina MD
Measurement "ile Drilling;.
#as "erramientas MD Measurement "ile Drilling;2 Medicin Mientras se Perfora2 se utilizan
+ara o0tener informacin del +ozo en tiem+o real2 tal como la inclinacin2 rum0o2 tem+eratura del
lodo * orientacin de la cara de "erramienta del motor de fondo;. Por ser una "erramienta
magn&tica2 se de0e alo$ar dentro de un drill collar antimagn&tico. Se com+one de mdulos
mec1nicos * electrnicos * normalmente se sit
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( diferencia de las "erramientas MD2 las cuales toman registros de Direccin e Inclinacin2 las #D
se encargan de medir las +ro+iedades +etro9fsicas E$em+lo: Saturacin de "idrocar0uros2 #itologa2
etc.; de la formacin u0icada alrededor del +ozo 5ue se est1 +erforando.
#as com+aas o+eradoras utilizan las "erramientas #D +ara e%aluar el %alor de +roduccin de sus
reser%orios durante * des+u&s de la +erforacin. Es sumamente im+ortante 5ue la informacin
reco+ilada sea +recisa * de calidad.
#a informacin reco+ilada +or las "erramientas #D es traducida en un registro #D. Esta
re+resentacin grafica muestra las +ro+iedades de la formacin 5ue "an sido medidas en relacin con
la +rofundidad corres+ondiente.
Cuando se utilizan %arios ti+os de registros #D en un an1lisis2 esto se conoce como Inter+retacin
de registro. De la Inter+retacin de Registros se +uede o0tener informacin rele%ante * com+leta de
la formacin fcomo +or e$em+lo: Saturacin de Bidrocar0uro.
"I.. *lasificacin de las +erramientas &D.
De+endiendo del ti+o de mediciones 5ue se realicen +odemos clasificar los ser%icios #D 01sicos de
la siguiente manera:
Berramientas 5ue miden Ra*os Lammas aturales.Berramientas 5ue miden Resisti%idad de la formacin.Berramientas 5ue miden Porosidad * Densidad de formacin.
En la actualidad e/isten "erramientas 5ue +ro+orcionan una com0inacin de %arias mediciones.
a) Rayos Gamma Naturales.
Este ti+o de ser%icio se encarga de medir la cantidad de Ra*os Lamma naturales 5ue tiene la
formacin. Ciertas formaciones +oseen esta caracterstica2 la cual indica la com+osicin o el ti+o de
roca de la formacin.
#os registros de Ra*os Lamma: son utilizados +ara localizar arenas2 5ue generalmente son
+otencialmente +roducti%as o 5ue +oseen *acimientos +etroleros.
b) Registros de Resistividad.
#as "erramientas 5ue toman registro de Resisti%idad miden el grado en el cual la formacin se o+one
al +aso de flu$o de corriente el&ctrica. Como 0ien se sa0e el agua es conducti%a * el +etrleo resisti%o.
#os registros indican si el fluido en la arena es +etrleo o agua. Este ti+o de registros tam0i&n es
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#a +roducti%idad de un reser%orio de+ende en gran medida del +orcenta$e de saturacin de
"idrocar0uro en los es+acios +orosos. Es im+ortante diferenciar si esos es+acios +orosos est1n
ocu+ados +or +etrleo o agua.
"I.,. *aracter$sticas de las +erramientas &D.
Toda "erramienta #D de0e ser +rograma antes del inicio de la +erforacin. Esta +rogramacin se
de0e conser%ar en el +rograma 5ue controla las com+utadoras de su+erficie. De esta manera el
+rograma de su+erficie +uede sa0er 5ue informacin reci0e * en 5ue inter%alo de tiem+o.
#as "erramientas #D utilizan 0ateras 5ue se encargan de +ro+orcionar el +oder re5uerido +ara
tomar las mediciones. #a informacin recolectada +uede ser en%iada a su+erficie %a MD en Tiem+o
Real * tam0i&n se +uede o0tener el Registro de Memoria. Este
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"I.-. Producto final del &D.
El +roducto final de un #D es un Registro2 el cual es +ersonalizado de+endiendo de:
#as %aria0les medidas durante la +erforacin.
#a escala con%eniente de acuerdo a los rangos +redeterminados de+endiendo del Cam+o
donde se +erfora.
#os Registros +uede ser en Tiem+o Real * Registros de Memoria.
"I.. "entajas del uso del &D.
Dis+oni0ilidad de datos de formacin en Tiem+o Real.
Permite tomar decisiones cruciales durante la +erforacin.
#D forma +arte de la sarta de +erforacin2 tiem+o e/tra consumido se reduce de forma
considera0le.
El contacto con el "o*o +erforado es iniguala0le.
Menor tiem+o de e/+osicin de las "erramientas detr1s de la +erforacin
Menor +ro0a0ilidad de efectos de in%asin de la formacin 5ue afecten la informacin
reco+ilada.
"I./. Factores 0ue afectan la medicin del &D.
Tiem+o +rolongado de e/+osicin en el "o*o +uede ocasionar Efectos de In%asin * +or lo tanto
alteraciones en la medicin.
Formaciones con +ermea0ilidad alta tam0i&n +ueden %erse afectadas +or in%asin * +or lo
tanto +ro%ocar alteraciones en la medicin.
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Ciertos aditi%os en el lodo de +erforacin +ueden ocasionar lecturas errneas de las
"erramientas #D E$em+lo: Harita;.
Mal em+leo de las "erramientas +uede ocasionar fallas en los sensores * dis+ositi%os
destinados a la medicin.
#a transmisin en Tiem+o Real se +uede %er afectada +or falta de comunicacin con la
"erramienta MD Encargada de la transmisin a su+erficie;. Sin em0argo2 en este caso la
informacin de memoria a
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sesgada2 u0icada directamente detr1s de la mec"a2 a+lica una fuerza so0re ella en una direccin
controlada mientras toda la columna gira. #a unidad de control2 5ue se encuentra detr1s de la unidad
sesgada2 contiene dis+ositi%os electrnicos2 sensores2 * un mecanismo de control 5ue +ro+orcionan la
magnitud * la direccin +romedio de las cargas del lado de la mec"a2 necesarias +ara alcanzar la
tra*ectoria deseada.
#a unidad sesgada tiene tres +atines e/ternos articulados2 5ue son acti%ados +or el flu$o de lodo
controlado a tra%&s de una %1l%ula. #a %1l%ula utiliza la diferencia de +resin de lodo e/istente entre el
interior * el e/terior de la unidad sesgada.
#a "erramienta de +erforacin dirigi0le Poer Dri%e tiene una gran %ersatilidad2 *a 5ue no solo +ermite
+erforar rotando2 donde el +erforador tiene la decisin de o+erar con la sarta +erforando * deslizando
en el +orcenta$e 5ue crea con%eniente.
"II.,. 3!licaciones de la +erramienta Direccional.
En los sistemas rotati%os direccionales la %ariedad de mec"as 5ue se +ueden utilizar es ma*or 5ue en
el caso de los motores direccionales2 +uesto 5ue el control de la orientacin de la "erramienta es
suficiente a
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"II.-. Re0uerimientos esenciales !ara el uso de Po2er Drie.
a = li0ras de cada de +resin en la 0arrena.
Eleccin de la 0arrena a+ro+iada +ara la a+licacin correcta.
#odo lim+io.
Monitoreo constante de %i0raciones * gol+es durante la +erforacin.
Inter%encin inmediata en caso de %i0raciones * gol+es %ariando los +ar1metros de
+erforacin.
Hom0as en +timas condiciones
"III. *onclusiones:
Q Finalmente2 +odemos concluir 5ue &ste sistema de Perforacin 0asado en los +rinci+ios de
fullcrum2 esta0ilizacin * +&ndulo2 da como resultado una me$or construccin * terminacin de
+ozos direccionales2 reduciendo as riesgos de +ega de tu0era2 de atascamiento de 0roca2 etc.
Q (dem1s2 la sarta na%ega0le rotaria es ca+az de conectar +ozos se+arados +or fallas2
anticlinales2 etc. De &sta manera se logra reducir costos en grandes +ro*ectos direccionales.
I4. 5iblio#raf$a:
8ni%ersidad !eracruzana? '+timizacin de tiem+os en la +erforacin direccional.
Diseo de la Perforacin de Pozos? Tomo =?
T&cnicas Es+eciales de la Perforacin? Tomo -?