PERFORACIN VERTICAL Y DIRECCIONAL

En el pasado, la perforacin direccional se utiliz para solucionar problemas relacionados con herramientas o equipos dejadas dentro del hoyo, mantener la verticalidad del pozo o para la perforacin de un pozo de alivio para contrarrestar la presin de fondo en un reventn.

En la actualidad, la perforacin de pozos de hidrocarburos ha logrado grandes progresos:

1. Desarrollado nuevas tcnicas (muy avanzadas).2. Diseado y mejorado herramientas y taladros especiales.

La perforacin direccional controlada es la ciencia que se ocupa de la desviacin de un hoyo a lo largo de un rumbo planificado, hacia un objetivo subterrneo localizado a una distancia horizontal dada desde un punto directamente debajo del centro de la mesa rotatoria de un taladro de perforacin.

No es fcil mantener el hoyo en rigurosa verticalidad desde la superficie hasta la profundidad final, mientras ms profundo est el yacimiento petrolfero, ms control exigir la trayectoria de la mecha para mantener el hoyo recto. Esta verticalidad se ve afectada por factores mecnicos y geolgicos.

Factores Mecnicos:

Caractersticas, dimetros y pesos de la sarta de perforacin.Tipo de mecha.Velocidad de rotacin de la sarta.Peso sobre la mecha.Tipo y propiedades del fluido de perforacin.La hidrulica para garantizar la limpieza del fondo del hoyo y el transporte del ripio hasta la superficie.

Factores Geolgicos:

Tienen que ver con la clase y constitucin del material de las rocas, grado de dureza; el buzamiento o inclinacin.Por tanto, es necesario verificar cada cierto tiempo y a intervalos determinados la verticalidad convencional del hoyo, mediante registros y anlisis de los factores mencionados. En la prctica se acepta una cierta desviacin del hoyo. Desde los comienzos de la perforacin rotatoria se ha tolerado que un hoyo es razonable y convencionalmente vertical cuando su trayectoria no rebasa los lmites del permetro de un cilindro imaginario, que se extiende desde la superficie hasta la profundidad total y cuyo radio, desde el centro de la mesa rotatoria, toca las cuatro patas de la cabria.

PERFORACIN VERTICAL.

De las experiencias derivadas de la desviacin fortuita del hoyo durante la perforacin rotatoria normal, naci, progres y se perfeccion la tecnologa de controlar intencionalmente el grado de inclinacin, el rumbo y el desplazamiento lateral para llegar al objetivo seleccionado. Durante el proceso de desviacin se realiza la verificacin y el control de la trayectoria del hoyo mediante la utilizacin de instrumentos y/o registros directos electrnicos que al instante relacionan el comportamiento de cada uno de los factores que influyen y permiten la desviacin del hoyo.

La perforacin direccional es el proceso de direccionar el pozo a lo largo de una trayectoria a un objetivo predeterminado. El control de la desviacin es el proceso de mantener el pozo con unos lmites preestablecidos relacionados al ngulo de inclinacin y azimuth.

Perforacin Vertical.La perforacin de pozos en busca de hidrocarburos es fundamentalmente vertical. Los equipos de perforacin se instalan en localizaciones que proyectan de manera vertical la posicin ptima del yacimiento en el subsuelo. Esta perforacin no necesita de herramientas especiales para mantener su verticalidad, solo en casos especficos donde se necesita mantener la misma para poder pasar en un target donde exista una falla en la formacin. Las herramientas normalmente utilizadas son convencionales y se puede terminar en tiempo ptimo y con xito la perforacin manteniendo el presupuesto ya estipulado para el mismo. Para saber la verticalidad de un hoyo perforado se utilizan las herramientas Totco o el Gyro Multishot, las cuales son bajados a travs de la misma sarta o guaya fina (wire line) y sacados de nuevo a superficie recopilando la data y as verificando los grados de inclinacin del hoyo y si esta en total verticalidad o inclinado para corregir el mismo en la prxima fase.PERFORACIN DE POZOS VERTICALES.La tecnologa de perforacin direccional contina su rpida evolucin con un nuevo sistema diseado especficamente para perforar pozos verticales. Los pozos tienden tpicamente a penetrar planos de estratificacin y otras caractersticas geolgicas a un ngulo correcto.

La tecnologa de levantamiento y perforacin direccional de pozos ha permitidos a las compaa de exploracin y produccin (E&P) ejercer un mayor control sobre las trayectorias de los pozos. Adems los perforadores han estado actualizando continuamente las prcticas de perforacin con muchsimas mejoras que incluyen el perfeccionamiento continuo en la seleccin de barrenas, la optimizacin del peso sobre la barrena y la mejora en la limpieza del pozo. La adicin de los sistemas rotativos direccionales al arsenal de tecnologas de los perforadores complementa muchas de estas mejoras.Los novedosos sistemas rotativos direccionales facilitan la perforacin de largas secciones horizontales con un control direccional excelente, la perforacin con barrenas bicentricas, la perforacin en ambientes difciles y la perforacin en formaciones blandas o pocos consolidadas.Un nuevo sistema rotativo direccional para perforacin vertical es capaz de prevenir que se desven los pozos de la vertical y tambin puede volver verticales a los pozos inclinados. Disponible para una gran variedad de tamaos de pozos, el sistema rota continuamente para proveer una superior calidad y limpieza del pozo, que minimiza el riesgo de atascamiento mecnico y logra una velocidad de penetracin (ROP) ms alta. El sistema de perforacin vertical PowerV, es uno de los nuevos sistemas y se demuestra su aplicacin en Italia. Por qu perforar recto? Una compaa de E&P preferira perforar un pozo parejo que penetra un yacimiento vertical. Un pozo vertical parejo facilita bajar la tubera de revestimiento ms grande con mnimo espacio y permite la posibilidad de poder utilizar una tubera de revestimiento extra en una etapa posterior en las operaciones de construccin de pozos.

Un beneficio an mayor es que la perforacin vertical de alta calidad brinda la oportunidad de minimizar el tamao del pozo desde el comienzo. Un pozo ms pequeo es tpicamente ms rpido de perforar y representa menos costos tanto para la eliminacin de recortes como en materias tubulares y cemento.

La perforacin vertical es una tcnica esencial para evitar colisiones en las secciones superiores del pozo perforadas desde plantillas de plataformas marinas y localizaciones de perforacin en tierra firme. Adems de las restricciones de la superficie en las operaciones de perforacin, las condiciones del subsuelo juegan un rol importante en los diseos de pozos.La perforacin vertical de las secciones superiores de los pozos es tambin crtica para el xito de las operaciones de perforacin de largo alcance.La tortuosidad excesiva en la parte suprior del pozo causa un mayor esfuerzo de torsin y arrastre en las secciones subsiguientes del pozo, lo que puede conducir al desgaste de la sarta de perforacin y la tubera de revestimiento. La tortuosidad tambin aumenta el potencial de problemas de perforacin, tales como una pobre limpieza del pozo, atascamiento/deslizamiento e incapacidad para alcanzar la profundidad planeada debido al esfuerzo de torsin y arrastre.NUEVA TECNOLOGA DE PERFORACIN VERTICAL.La herramienta Power V ofrece un conjunto nico de capacidades. Programada desde la superficie para buscar y mantener automticamente la verticalidad, la herramienta, una vez instalada en el pozo, direccional activamente la columna de perforacin para mantener en forma constante la verticalidad del pozo sin ninguna interaccin desde la superficie. Si han ocurrido cambios, la herramienta determina automticamente la direccin necesaria para volver a la orientacin vertical, utilizando almohadillas que empujan activamente contra la parte superior del pozo.Este sistema rotativo direccional no depende de un sistema de medicin durante la perforacin (MWI) para operar. No obstante, un simple dispositivo de inclinacin (slo el dispositivo MWI) permite mediciones de la inclinacin en tiempo real.La velocidad de rotacin puede ajustarse para optimizar la densidad de circulacin equivalente (ECD) y la limpieza del espacio anular del pozo.Otras ventajas del slido sistema Power V incluyen la colocacin precisa del pozo, pozos de alta calidad, ROP altas y limpieza eficaz del pozo. Adems de mejorar los resultados de la perforacin, la instalacin de este sistema requiere una brigada de menos personal en la localizacin del pozo, lo cual reduce el costo y minimiza la aglomeracin en las localizaciones de perforacin compactas.

PERFORACION DIRECCIONAL

Perforar en localizaciones inaccesibles: son aquellas reas donde se encuentra algn tipo de instalacin, edificacin, comunidades, zonas urbanas o por condiciones naturales (lagunas, ros, montaas, etc.). Ejemplo: Costa Oriental del Lago.

Causas que originan la perforacin direccional

Evitar perforar domos de sal: cuando el yacimiento a explotar se encuentra entrampado baja la fachada de un domo salino y por razones operacionales no se desee atravesar. Perforar mltiples pozos desde una misma plataforma o macolla: desde una misma plataforma o macolla se pueden perforar varios pozos y reducir costos operacionales y de instalaciones de facilidades de produccin. Ejemplos: perforaciones costa afuera y en macollas en la Faja Petrolfera del Orinoco. Perforar pozos de alivio: es aquel pozo perforado para controlar un pozo en reventn y las operaciones para clausurar el pozo desde superficie se hacen muy difciles. La idea es contrarrestar las presiones que ocasionaron el reventn. Desviacin de un hoyo perforado originalmente (Side Track): es el caso de un pozo, en proceso de perforacin, que no marcha segn la trayectoria programada, bien sea por problemas de operaciones o fenmenos inherentes a las formaciones atravesadas. Ejemplo: no pudo recuperar pez en el hoyo, etc. Realizar control de desviacin: ocurre esencialmente en pozos verticales en lo que se atraviesan fallas, la cuales ocasionan una desviacin natural de la trayectoria. Desarrollo mltiple del yacimiento: cuando se desea drenar ms rpidamente el yacimiento y aprovechar ms eficazmente el espesor de los yacimientos. Ejemplo: pozos horizontales y multilaterales. Razones Econmicas: perforar en el continente es ms barato que perforar costa afuera.

Conceptos bsicos de la perforacin direccional.

Profundidad Medida (MD): es la distancia o longitud del hoyo. Representa la distancia de la trayectoria del pozo o la medicin de la tubera en el hoyo. Profundidad Vertical Verdadera (True Vertical Depth): es la proyeccin de la profundidad medida en la vertical. Representa la distancia vertical de cualquier punto del hoyo al sistema de referencia. Desvo: es la distancia horizontal de cualquier punto del hoyo al eje vertical de referencia, tambin se le conoce como desplazamiento o desviacin horizontal. Punto de arranque (Kickoff Point, KOP): es la profundidad del hoyo en la cual se coloca la herramienta de deflexin inicial y se comienza el desvo. ngulo de inclinacin: es el ngulo formado del pozo con respecto a la vertical. Tasa de incremento o disminucin de ngulo: es la cantidad de grados por unidad de longitud necesarios para incrementar o disminuir el ngulo. Direccin u orientacin: ngulo fuera del Norte o Sur (hacia el Este u Oeste), que muestra la orientacin y el desplazamiento. Azimuth: ngulo desde el Norte, en direccin de las agujas del reloj, de la desviacin del hoyo. Seccin aumentada: seccin del hoyo, despus del KOP, donde el ngulo de inclinacin aumenta. Seccin tangencial: seccin del hoyo donde el ngulo de inclinacin y direccin permanecen constante. Seccin de descenso: seccin del hoyo donde el ngulo de inclinacin disminuye. Giro: es el movimiento necesario desde la superficie para obtener un cambio de direccin u orientacin. Registro: es la medicin por medio de instrumentos, del ngulo de inclinacin y direccin en cierto punto del hoyo. Coordenadas: son las distancias en las direcciones N-S y E-O de un punto dado. Rumbo: es la interseccin entre el estrato y un plano horizontal, medido desde el plano N-S. Buzamiento: es el ngulo entre el plano de estratificacin de la formacin y el plano horizontal, medido en un plano perpendicular al rumbo. Pata de Perro: cualquier cambio severo de ngulo y trayectoria del pozo. Severidad de Pata de Perro: es la tasa de cambio del ngulo entre dos secciones, expresado en grados por unidad de longitud.Objetivo (Target): es un punto fijo del subsuelo que corresponde a la formacin que debe ser penetrada por el pozo.

PERFORACIN DIRECCIONAL La perforacin direccional constituy el primer paso para el desarrollo de la tcnica de la perforacin horizontal. La perforacin direccional controlada es la tcnica que permite la desviacin intencional de un pozo desde la direccin vertical, siguiendo un determinado programa establecido en trminos de la profundidad y ubicacin relativa del objetivo, espaciamiento entre pozos, facilidades de ubicacin de la localizacin en el punto de superficie, buzamiento y espesor del objetivo a interceptar. Las operaciones de perforacin direccional controlada tambin se efectan para franquear un obstculo como puede ser alguna herramienta atascada en el hoyo, la realizacin de un desvo en el hoyo principal cuando las caractersticas del objetivo no resultan de inters en la perforacin de pozos de alivio para controlar otro pozo.

RAZONES QUE ORIGINAN LA PERFORACIN DIRECCIONAL Existen varias razones que hacen que se programen pozos direccionales, estas pueden ser planificadas previamente o por presentarse problemas en las operaciones que ameriten un cambio de programa en la perforacin. Las ms comunes son las siguientes: Localizaciones inaccesibles: Son aquellas reas a perforar donde se encuentra algn tipo de instalacin o edificacin (parque, edificio), o donde el terreno por condiciones naturales (lagunas, ros, montaas) hacen difcil su acceso. Domo de sal: donde los yacimientos a desarrollar estn bajo la fachada de un levantamiento de sal por razones operacionales no se desee atravesar el domo. Formaciones con fallas: donde el yacimiento esta dividido por varias fallas que se originan durante la compactacin del mismo. Mltiple pozo con una misma plataforma: desde la plataforma se pueden perforar varios pozos para reducir el costo de la construccin de plataformas individuales y minimizar los costos por instalacin de facilidades de produccin.

Pozo de alivio: es aquel que se perfora para controlar un pozo en erupcin. Mediante el pozo se contrarresta las presiones que ocasionaron el reventn Desarrollo mltiple de un yacimiento: cuando se requiere drenar el yacimiento lo Ms rpido posible o para establecer los lmites de contacto gas/petrleo o petrleo/agua TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES

Los pozos direccionales pueden clasificarse de acuerdo a la forma que toma el ngulo de inclinacin en: Tipo Tangencial: La desviacin deseada es obtenida a una profundidad relativamente llana y esta desviacin se mantiene constante hasta el objetivo. Este tipo de pozo presenta muchas ventajas tales como: Configuracin de la curva sencilla a lo largo de un rumbo fijo. ngulo de inclinacin moderado. Generalmente puntos de arranques someros. Menor riesgo de pega. a) En Forma de J: Este tipo de pozos es muy parecido al tipo tangencial, pero el hoyo comienza a desviarse ms profundo y los ngulos de desviacin son relativamente altos y se tiene una seccin de construccin de ngulo permanente hasta el punto final. b) En Forma de S: En este tipo de pozo la trayectoria est configurada por una zona de incremento de ngulo, otra tangencial y una de disminucin de ngulo. Estos tipos de pozos pueden ser de dos formas: Tipo S: constituido por una seccin de aumento de ngulo, una seccin tangencial y una seccin de cada de ngulo que llega a cero grados (0). S Especial: constituido por una seccin de aumento de ngulo, una seccin tangencial intermedia, una seccin de cada de ngulo diferente a cero grados (0) y una seccin de mantenimiento de ngulo al objetivo. Inclinados o de Alto ngulo: Son pozos iniciados desde superficie con un ngulo de desviacin predeterminado constante, para lo cual se utilizan taladros especiales inclinados. Los Taladros Inclinados son equipos cuya cabria puede moverse de 90 de la horizontal hasta un mximo de 45. Entre las caractersticas ms resaltantes del equipo se pueden mencionar: Una torre de perforacin inclinada para perforar desde pozos verticales hasta pozos de 45 de desviacin vertical. Brazo hidrulico para manejar tubulares que puede ser accionado desde el piso de la torre de perforacin, eliminando el trabajo del encuellador de los taladros convencionales. Un bloque viajero, provisto de un sistema giratorio diseado para enroscar y desenroscar la tubera, que se desliza a travs de un sistema de rieles instalado en la estructura de torre. Sistema hidrulico especial para darle el torque apropiado a cada conexin de los tubulares.

Los equipos auxiliares del taladro permanecen fijos durante la perforacin, lo que incrementa la vida til de los mismos, por disminucin el deterioro al que son sometidos durante la mudanza entre pozo y pozo. Capacidad de movilizacin mediante un sistema de orugas, lo cual reduce los tiempo de mudanza. a) Horizontales: Son pozos perforados horizontalmente o paralelos a los planos de estratificacin de un yacimiento con la finalidad de tener mayor rea de produccin. Tambin se denominan pozos horizontales aquellos con un ngulo de inclinacin no menor de 86 respecto a la vertical. La longitud de la seccin horizontal depende de la extensin del yacimiento y del rea a drenar en el mismo. Adicionalmente, se requiere un ensamblaje especial de la sarta de perforacin para poder obtener los grados de inclinacin mximo hasta el objetivo. Segn el radio de curvatura, existen cuatro tipos de pozos horizontales bsicos, cada uno de los cuales poseen una tcnica que va en funcin directa con la tasa de incremento de ngulo y del desplazamiento horizontal. Clasificacin de los pozos horizontales Radio Ultracorto: El radio de curvatura en esta tcnica de perforacin horizontal vara de 1 a 2 pies, y el ngulo de construccin entre 45 y 60 por pie, con seccin horizontal entre 100 a 200 pies. Ventajas: Son efectivos en formaciones suaves y fciles de penetrar como arenas de crudos pesados y bitumen. Desarrollo del campo mediante pozos verticales mltiples. Realizacin de pozos horizontales mltiples a travs de varias capas originadas desde un pozo vertical. Desventajas: Requiere equipo especializado. Necesita que se agrande el hoyo en la cercana lateral del objetivo de perforacin. Es imposible correr registros en la seccin horizontal, y no pueden tomarse ncleo debido a lo severo del radio de curvatura. La longitud de drenaje del pozo, generalmente es menor de 300 pies. Radio Corto: En esta tcnica el radio de curvatura vara de 20 a 40 pies con variaciones del ngulo de construccin de 2 a 5 por pies, con una seccin horizontal de 100 a 800 pies de longitud. Ventajas: Ms precisin para drenar el yacimiento que el de radio medio y largo. Atractivo en yacimientos pequeos. Se emplea desde un pozo convencional (Reentry). Posibilidad de tocar contacto entre fluidos. Se pueden aislar zonas problemticas inmediatas a la zona productora Desventajas Requiere de un motor de fondo con una articulacin ensamblada. La longitud de drenaje en el pozo, generalmente es menor que 300 pies. Se completa nicamente a hoyo abierto. No pueden tomarse ncleos, ni perfilarse; en vista del radio de curvatura presente. Radio Medio: El radio de curvatura vara de 300 a 800 pies, con un ngulo de construccin de 6 a 20 por cada 100 pies. La seccin horizontal vara de 2000 a 4000 pies de longitud. Ventajas: Menor torque y arrastre que en pozos de radio corto. Para drenar el yacimiento puede perforarse horizontalmente hasta una longitud de 300 pies. Existe la posibilidad de sacar ncleos convencionales. Puede ser normalmente completado. Puede acomodarse normalmente el tamao de la herramienta (MWD); la cual tiene un acceso desde 1 de dimetro hasta 4 . Desventajas: No aplicable para formaciones superficiales y delgadas Equipo especial de perforacin requerido. Radio Largo: El radio de curvatura vara de 1000 a 3000 pies y el ngulo de construccin entre 2 y 6 por cada 100 pies. La seccin horizontal vara entre 1000 y 4000 pies de longitud. Ventajas: Fcil para perforar usando un equipo de perforacin convencional y revestidor estndar. Los costos por da de los servicios, frecuentemente son ms bajos que los de radio medio y corto. Permite perforar longitudes horizontales de aproximadamente 5000 pies, con un promedio de 3500 pies. Existe un mayor acomodo para la completacin. Se puede acomodar fcilmente el juego completo de herramientas de perfilaje. Desventajas: Frecuentemente se requiere de un tope en el manejo del sistema, largas bombas y grandes cantidades de lodo. El riesgo a hueco abierto es mayor; ya que la tubera de perforacin puede pegarse y causar dao al yacimiento mientras se perfora. Es menos preciso para determinar la profundidad vertical verdadera (TVD), porque el comienzo de la perforacin (superficie), queda muy lejos (horizontalmente) de la seccin horizontal perforada. Es mucho ms costoso en revestidores, cemento y fluidos. Multilaterales: Consisten bsicamente en un hoyo primario y uno o ms hoyos secundarios que parten del hoyo primario, cuyo objetivo principal es reducir el nmero de pozos que se perforan, adems de optimizar la produccin de las reservas. Segn la geometra del yacimiento se

puede construir distintas configuraciones de pozos multilaterales para lograr drenar los yacimientos de manera ms eficiente, entre ellas tenemos: Hoyos de Dimetro Reducido o Slim Hole: Son pozos que se perforan con propsitos de hacer el trabajo economizando recursos y obteniendo ms provecho, utilizando mecha de 7 o menos. La utilizacin de este mtodo es muy efectiva en exploracin y/o captura de informacin sobre los yacimientos. Hasta la fecha no se ha encontrado una manera de clasificar al tipo de pozo multilateral ya que la forma y variedad est solo limitada a nuestra imaginacin y a las caractersticas de nuestros reservorios. As podemos tener: Reentradas o Reentries: Son pozos perforados desde pozos ya existentes, pudindose reperforar un nuevo hoyo utilizando parte de un pozo perforado previamente. Esta nueva seccin puede ser reperforada con una seccin vertical o direccional.