CURSO-PERFORACIÓN-DIRECCIONAL

8/20/2019 CURSO-PERFORACIÓN-DIRECCIONAL

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ASESORIA Y ADIESTRAMIENTO

CURSO BÁSICO

DE PERFORACIÓN

DIRECCIONAL

Primera Versión / Julio 2003

Ing. Marcos Fernandez.Msc.Ing. Jorge Romero, Msc.


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TABLA DE CONTENIDO

Capítulo 1: Causas que Originan la Perforación Direccional.

1.3. Localizaciones inaccesibles.1.4. Domo de sal.1.5. Fallas.1.6. Plataformas.1.7. Pozos de alivio.1.8. Desvío del pozo (side track).1.9. Pozos verticales (control de la verticalidad).1.10. Pozos geotérmicos.1.11. Arenas múltiples.1.12. Pozo horizontal.1.13. Pozo multilateral.1.14. Económicas.

Capítulo 2: Conceptos básicos.

Capítulo 3: Herramientas Utilizadas en la perforación Direccional.

3.1. Herramientas Deflectoras.3.2. Herramientas de Medición.3.3. Herramientas Auxiliares.

Capítulo 4: Tipos de pozos d ireccionales

3.1. Pozos tipo tangencial.3.2. Pozos tipo “s”.3.3. Pozos tipo “j”.3.4. Pozos inclinados.3.5. Pozos horizontales.3.6. Ejercicios prácticos

Capítulo 5: Métodos de estudios d ireccionales.

5.1. Método del balance tangencial5.2. Método de ángulo promedio.5.3. Método de radio de curvatura.5.4. Método de curvatura mínima.5.5. Ejemplo de aplicación de métodos.

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TABLA DE CONTENIDO

Capítulo 6: Corrección por declinación magnética.

6.1. Declinación magnética.6.2. Estudios de la declinación magnética.6.3. Procedimiento para la corrección magnética.6.4. Ejemplos de corrección magnética.

Capítulo 7: Teoría del diagrama de vectores.

Capítulo 8: Teoría de perforación horizontal.

8.1. Introducción.8.2. Tipos de pozos horizontales.8.3. Métodos de construcción de pozos horizontales.

Referencias bibliográficas.

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CAPÍTULO 1

CAUSAS QUE ORIGINAN LA PERFORACIÓN DIRECCIONAL

A continuación se describen las causas por las cuales se realiza una perforacióndireccional en un pozo:

1.1. LOCALIZACIONES INACCESIBLES.

Los campos petroleros están frecuentemente ubicados justo debajo deobstrucciones naturales o hechas por el hombre, tales como montañas, ríos,carreteras y zonas habitadas. Debido a esto no es posible obtener unapermisología en algunas áreas, en las cuales el trabajo de perforación puedaconstituir un riesgo para el ambiente, personas o infraestructuras que allí seencuentren. En tales casos, dichos yacimiento son explotados por medio de laperforación de pozos direccionales desde una locación fuera del área restringida.Ver figura 1.

FIGURA1. LOCALIZACIÓNES INACCESIBLES.

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CAPÍTULO 1


1.2 DOMO DE SAL

Frecuentemente las formaciones productoras se encuentran bajo capas olevantamientos de sal. Un pozo vertical tendría que atravesar estas capas parapoder llegar al objetivo. Hacerlo, aunque no es imposible, incrementa la posibilidadque ocurran ciertos tipos de problemas tales como lavado de hoyo, perdidas decirculación, corrosión en la tubería y herramientas, los cuales incrementansustancialmente los costos de la operación. Para estos casos se recomiendarealizar una perforación direccional a un lado del domo, e interceptar ellyacimiento. Ver figura 2.

FIGURA 2. DOMO DE SAL.

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CAPÍTULO 1


1.3 FALLAS

El perforar un pozo vertical a través de un plano de falla inclinado es muchasveces una tarea difícil, debido a cambios importantes de la presión en lasformaciones. En lugar de esto, el pozo puede ser perforado paralelo a la falla,logrando una mejor producción. En áreas inestables, una perforación a lo largo deun falla podría ser un riesgo, debido a la gran posibilidad de desprendimiento derocas de la formación. Esta situación puede requerir el uso de técnicas deperforación direccional para evitar pasar por la falla. Ver figura 3.

FIGURA 3. FORMACIÓN CON FALLAS.

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CAPÍTULO 1


1.4 PLATAFORMAS.

Durante años una de las mayores aplicaciones de la perforación direccional hasido la explotación de reservorios costeros. Muchos depósitos de petróleo y gasestán situados más allá del alcance de los taladros ubicados en tierra. El perforarun gran número de pozos verticales desde plataformas individuales se convierteclaramente en un hecho que además de poco práctico es muy costoso. Enmuchas partes del mundo, la solución para un campo petrolero alejado de lacosta, ha sido instalar plataformas fijas al fondo del mar, desde las cualesmúltiples pozos direccionales son perforados. Ver figura 4.

FIGURA 4. USO DE PLATAFORMAS PARA PERFORAR MÚLTIPLES POZOS.

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CAPÍTULO 1


1.5 POZOS DE ALIVIO

Una de las aplicaciones de la perforación direccional es la construcción de pozosde alivio, el cual consiste en interceptar un pozo existente cerca del fondo, el cualhaya sufrido un reventón, con el objeto de contrarrestar las presiones queocasionaron la erupción del pozo. Los controles direccionales en este tipo deperforaciones son severos, debido a la extrema exactitud requerida para ubicar elinterceptar el fondo del pozo existente. Ver figura 5.

FIGURA 5. POZO DE ALIVIO.

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CAPÍTULO 1


1.6 DESVIO DEL POZO (SIDE TRACK)

Esta aplicación es empleada para realizar una desviación en la trayectoria originalde un pozo, cuando existen en el mismo, obstrucciones indeseadas tales comotubería de perforación, ensamblajes de fondo, mechas o cualquier herramientadejada en el fondo del hoyo, por problemas operacionales, o por fenómenosinherentes a las formaciones atravesadas. Ver figura 6.

FIGURA 6. DESVIACIÓN DEL HOYO (SIDE TRACK).

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CAPÍTULO 1


1.7 POZOS VERTICALES (CONTROL DE LA VERTICALIDAD)

Por lo general, siempre se espera que la trayectoria del hoyo mantenga una ciertaproximidad respecto al eje vertical. Sin embargo, muchas veces la trayectoria delpozo se desvía respecto a la originalmente planificada, debido a la presencia defallas naturales que originan la desviación del hoyo. En estos casos, urge lanecesidad de introducir herramientas mecánicas o de perforación direccional,para realizar las correcciones necesarias. Ver figura 7.

FIGURA 7. CONTROL DE LA VERTICALIDAD.

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CAPÍTULO 1


1.8 POZOS GEOTÉRMICOS

La exploración de yacimientos geotérmicos permite localizar aquellos lugares enlos que es posible encontrar agua o vapor a temperaturas elevadas y aprofundidades cercanas a la superficie. Los pozos geotérmicos pueden ser de trestipos: 1) vapor, 2) de líquido (agua caliente) y 3) de una mezcla de vapor y líquido.Se utilizan principalmente como fuentes para la generación de energía eléctrica.Es muy aplicable en los países industrializado, donde la conservación de laenergía es una prioridad. Ver figura 8.

FIGURA 8. POZOS EN UNA CENTRAL GEOTÉRMICA.

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CAPÍTULO 1


1.9 ARENAS MÚLTIPLES

Consiste en la intersección de un yacimiento con varias arenas objetivos medianteun mismo pozo. Figura 9

FIGURA 9. POZO DE ARENAS MÚLTIPLES.

1.10 POZO HORIZONTAL

Pozo que intercepta al yacimiento en forma horizontal. Ver figura 10.

FIGURA 10. POZO HORIZONTAL.

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CAPÍTULO 1


1.11 POZO MULTILATERAL

Consiste en la intersección de múltiples arenas objetivos mediante un pozo simple.Por medio de un brazo principal se sacan otras ramas independientes (pozosmultilaterales), con el fin extraer el crudo de zonas de producción adyacentes,evitando la construcción de un pozo por yacimiento. Esto genera un ahorro en loscostos de perforación además de un menor impacto ambiental, al aprovechar lamisma locación en superficie. Ver figura 11.

FIGURA 11. POZO MULTILATERAL.

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CAPÍTULO 1


1.12 ECONÓMICAS

La decisión de ejecutar un proyecto de perforación direccional puede ser elresultado de una evaluación económica. Por ejemplo, el perforar un pozohorizontal puede ser mas rentable económicamente, que el perforar varios pozosverticales para drenar un mismo yacimiento. Ver figura 12.

FIGURA 12. EL PERFORAR UN POZO HORIZONTAL PUEDE SER MÁSRENTABLE QUE PERFORAR VARIOS POZOS VERTICALES EN UN MISMO

YACIMIENTO.

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CAPÍTULO 2

CONCEPTOS BASICOS

Para la planificación de un direccional, es necesario conocer la definición de losconceptos generales que están relacionados con esta técnica de perforación.

2.1. PROFUNDIDAD MEDIDA (M.D: MEASURED DEPTH)

Distancia que existe desde la superficie a un punto en la trayectoria del pozo,,medida a lo largo del hoyo. Esta medición se realiza con la sarta de perforación.

2.2. PROFUNDIDAD VERTICAL VERDADERA (T.V.D: TRUE VERTICALDEPTH)

Distancia vertical entre la posición de dos puntos, en la trayectoria del pozo.

2.3. DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL

Distancia horizontal de cualquier punto de la trayectoria del hoyo, con respecto aleje vertical.

2.4. PUNTO DE INICIO DEL DESVÍO (K.O.P: KICK OF POINT)

Profundidad del hoyo en la cual se coloca la herramienta de deflexión inicial, parainiciar el desvío del mismo.

2.5. ÁNGULO DE INCLINACIÓN

Ángulo del pozo existente con respecto al eje vertical. Se mide en grados.

2.6. TASA DE CONSTRUCCIÓN DE ÁNGULO (BUILD UP RATE)

Número de grados que incrementan o disminuyen el ángulo de inclinación sobreuna longitud especifica.

2.7. DIRECCIÓN

Angulo medido en el plano horizontal, desde el Norte o Sur (hacia el Este uOeste). La medición del ángulo se realiza en una escala de 90°, de cuatrocuadrantes. También se le denomina como orientación del pozo.

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CAPÍTULO 2

CONCEPTOS BASICOS

2.8. AZIMUTH

Angulo medido en el plano horizontal del pozo, a partir del Norte franco, con baseen la escala completa del circulo (360°). La medición del ángulo se realiza, ensentido horario, con un compás magnético.

2.9. SECCIÓN DE AUMENTO DE ÁNGULO

Parte de la trayectoria del hoyo donde se incrementa el ángulo de inclinación.

2.10. SECCIÓN TANGENCIAL

Parte de la trayectoria del hoyo en donde el ángulo de inclinación y la direcciónpermanecen constante. Cuando esta se construye después de la sección deaumento de ángulo.

2.11. SECCIÓN DE DISMINUCIÓN DE ÁNGULO

Es la parte de la trayectoria del hoyo donde disminuye el ángulo de inclinación.

2.12 GIRO

Cambio de dirección u orientación del pozo.

2.13 REGISTRO (SURVEY)

Medición por medio de instrumentos, de los parámetros direccionales que definenla trayectoria del hoyo. Los principales parámetros direccionales son la dirección,inclinación y profundidad medida. El resto de los parámetros se calculan medianteecuaciones matemáticas, con base en los parámetros principales.

2.14 COORDENADAS

Las coordenadas de una localización o de un punto en la trayectoria del hoyo, sondistancias en las direcciones N-S y E-O, con respecto a un punto determinado

2.15 RUMBO

Intersección entre el estrato de la formación y un plano horizontal, medido en elplano N-S.

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CAPÍTULO 2

CONCEPTOS BASICOS

2.16 BUZAMIENTO

Angulo de inclinación del estrato respecto al plano horizontal. Se mideperpendicular al rumbo.

2.17 COSENO

Es el valor obtenido entre la longitud del cateto adyacente dividido entre la longitudde la hipotenusa.

2.18 SENO

Es el valor obtenido entre la longitud del cateto opuesto dividido entre la longitudde la hipotenusa.

2.19 PATA DE PERRO

Cambio de ángulo severo en la dirección del hoyo o en la inclinación de dossecciones del mismo.

2.20 SEVERIDAD DE LA PATA DE PERRO

Tasa de cambio de ángulo entre las secciones del hoyo, expresado en gradossobre una longitud especifica.

2.21 LONGITUD DEL RUMBO

Distancia a lo largo del hoyo entre las profundidades de dos registros.

2.22 INCREMENTO DE LA PROFUNDIDAD VERTICAL

Diferencia de longitud entre las profundidades verticales verdaderas de dosregistros.

2.23 INCREMENTO DEL DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL

Diferencia de longitud entre los desplazamientos horizontales de dos registros.También se le conoce como desplazamiento horizontal parcial o desvío parcial.

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CAPÍTULO 2

CONCEPTOS BASICOS

2.24 SECCIÓN VERTICAL (VERTICAL SECTION)

Proyección del desplazamiento horizontal sobre el plano vertical, usualmente a lolargo de la dirección del objetivo.

2.25 OBJETIVO (TARGET)

Punto fijo del subsuelo en una formación, que debe ser penetrado por el hoyo.

2.26 TOLERANCIA DEL OBJETIVO

Máxima distancia, u holgura, en la cual el objetivo puede ser errado

2.27 DISCO

Película que se inserta en un instrumento de medición del hoyo, y que una vezrevelada, muestra los parámetros de dirección, inclinación y cara de laherramienta de perforación.

2.28 GRÁFICO DE DESCRIPCIÓN DE PARÁMETROS.

La figura 13, muestra la descripción gráfica de los principales conceptos utilizadosen la perforación direccional.

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CAPÍTULO 2

CONCEPTOS BASICOS

FIGURA 13. DESCRIPCIÓN GRÁFICA DE CONCEPTOS.

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CAPÍTULO 3

HERRAMIENTAS DE PERFORACIÓN DIRECCIONAL

Existe una gran variedad de herramientas que son útiles y necesarias para

ejecutar un proyecto de perforación direccional. Se clasifican en la siguiente forma:

3.1. HERRAMIENTAS DEFLECTORAS.

Son aquellas que dirigen el hoyo hacia una dirección predeterminada. Entre estasse encuentran las siguientes:

MECHAS

La fuerza hidráulica generada erosiona un cavidad en la formación, lo quepermite a la mecha dirigirse en esa dirección. Su perforación se realiza deforma alternada, es decir, primero se erosiona las formación y luego secontinua con la perforación rotatoria.

Par lograr el efecto de erosión con la mecha, se utilizan varias técnicas, comoutilizar uno o dos chorros de mayor diámetro que el tercero o dos chorrosciegos y uno abierto, por donde el cual sale el fluido de perforación a altasvelocidades este efecto se le denomina “yeteo” (jeting), ver figura 14. Soloaplica para mechas tricónicas y bicónicas con un chorro sobresaliente.Actualmente es una técnica que esta en desuso.

FIGURA 14. EROSIÓN DEL HOYO POR EFECTO DEL CHORRO DE LAMECHA.

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CAPÍTULO 3


CUCHARAS DEFLECTORASSe conocen comercialmente con el nombre de “WHIPSTOCKS”.

Básicamente son herramientas con cuerpo de acero, cuya forma asemejauna cuchara punteada y que es asentada dentro del pozo con el objeto dedesviar el hoyo de su trayectoria original. La cuchara puede ser orientada enuna dirección especifica, si esto es requerido. Existen tres diseños decucharas deflectoras.

CUCHARA RECUPERABLEConsiste en una cuña larga invertida de acero, que tiene en suextremo inferior un canal cóncavo punteado, el cual sostiene y guíala sarta de perforación. En el extremo inferior esta provista de unapunta de cincel que evita el giro de la herramienta, y en la partesuperior de un cuello por el cual se extrae la herramienta fuera delhoyo.

CUCHARA DE CIRCULACIÓNLa instalación y utilización de este diseño son iguales al de lacuchara recuperable, con la diferencia de poseer un orificio situadoen el fondo de la cuchara, el cual permite circular fluido deperforación para desalojar los ripios o en caso de que existanproblemas de llenado del hoyo.

CUCHARA PERMANENTEPara este diseño, la cuchara deflectora queda permanente en elpozo, la cual es anclada en la parte inferior del revestidor medianteun sistema de cuñas . Una vez fijada la cuchara dentro del revestidor,esta sirve de soporte para un ensamblaje con fresas, las cualesabren y calibran una ventana en el revestidor, y para el ensamblajede perforación que desvía el hoyo.

Dependiendo de la tecnología utilizada, se requerirán de uno a tresviajes de tuberías, para completar el proceso de desviación.

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CAPÍTULO 3


FIGURA 15. CUCHARA DEFLECTORA.

MOTOR DE FONDO

Es una herramienta en la cual al circular en su interior el fluido deperforación proporciona rotación a la mecha independientemente de lasarta de perforación.

Se pueden conseguir los siguientes tipos:

TURBINA

Esta formadas por diferentes números de etapas. Se utilizaprincipalmente para formaciones de alta dureza y para incrementarlas revoluciones en la mecha a fin de aumentar la tasa deperforación. Ver figura 16.

MOTOR DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO (MDP)

Su aplicación esta basada en el principio de bombeo inversoestablecido por Rene Moineau, en el cual la circulación del fluido deperforación es utilizada para hacer rotar la mecha,independientemente de la rotación de la sarta de perforación. Elprincipio de Moineau sostiene que un rotor helicoidal con uno o maslóbulos rotara cuando es colocado excéntricamente dentro de un

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CAPÍTULO 3


estator que tenga un lóbulo adicional al rotor. Sus velocidades dediseño oscilan entre 100 a 300 rpm. Ver figura 17.

El MDP, esta conformado por:SECCIÓN DE POTENCIALa constituyen el rotor y el estator, los cuales tienen lóbuloshelicoidales que se engranan para formar cavidadeshelicoidales selladas. Al circular el fluido de perforación através de estas cavidades obliga al rotor a girar. El estator elcual siempre tiene un lóbulo mas que el rotor, esta moldeadocon goma, dentro de la carcaza del motor.

SECCIÓN DE TRANSMISIÓNEs una junta flexible o articulada encargada de transmitir eltorque rotacional al eje conductor, eliminando el movimientoexcéntrico de la sección de potencia. La articulación permite aajustarle al motor una curvatura que oscila de 0° a 3°.

SECCIÓN DE RODAMIENTOSEl eje conductor esta recubierto por un sistema rodamientossellados y lubricados, que permiten soportar los cambios develocidad y torque, sin alterar la transmisión de la cargas axial(PSM) y las cargas laterales de la sarta a la mecha.

Los MDP, tienen muchas ventajas en comparación con el resto delas herramientas deflectoras ya que la construcción de la curva serealiza desde el mismo punto de inicio del desvío, lo cual reduce lostiempos por viajes adicionales. Tanto la tasa de construcción como laorientación del hoyo son más precisos, por lo que se puede obtenerun control directo sobre la severidad obtenida durante la perforación,contribuyendo a un mejor control de la trayectoria del hoyo durante laconstrucción de la curva. En caso de que se presenten durante laperforación variaciones de la tasa de construcción, los PDM permitenincrementar o disminuir el ángulo de construcción cuando latrayectoria del pozo lo requiera, teniendo como resultado una curvamás homogénea.

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CAPÍTULO 3


FIGURA 16. TURBINA.

ESTABILIZADOR

ACOPLE

EJE CONDUCTOR

SECCIÓN DE RODAMIENTOS

CAMISA AJUSTABLE

SECCIÓN DE POTENCIA

FIGURA 17. MOTOR DE FONDO.

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CAPÍTULO 3


3.2 HERRAMIENTAS DE MEDICIÓN

Cuando se perfora un pozo direccional es necesario contar con las herramientasque determinan con exactitud las medidas de inclinación y dirección que se estánobteniendo en el fondo del pozo. Esta información es vital para poder llevar uncontrol preciso de la trayectoria del pozo.

TOTCO

Se basa en el principio del péndulo y solo indica el grado de inclinación delpozo. Consta de tres partes: un péndulo, un disco y un mecanismo detiempo (reloj). Su utilización esta en desuso, por el desarrollo deherramientas de nueva tecnología.

SINGLE SHOT

Proporciona la información de una medida sencilla de inclinación y direccióndel pozo. Se corren en hoyos desnudos, a través de la sarta de perforación,al cual debe instalársele una barra no magnética (monel), para que sulectura no sea afectada por el magnetismo natural de la tierra, y por lainfluencia magnética del acero del mismo ensamblaje, o un revestimientocercano. Consta de tres partes: un cronometro o censor de movimiento, unacámara y un indicador de ángulo. Ver figura 18.

FIGURA 18. SINGLE SHOT.

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CAPÍTULO 3


MULTI SHOT

Proporciona la misma información que un single shot, pero como su nombrelo indica, provee múltiples medidas en diferentes de inclinación y direccióndel pozos a distintas profundidades. Por lo general, el intervalo de tiempopara realizar cada medida es de 20 segundos. Se utiliza igualmente parahoyos desnudo, por lo que al igual que el single shot, requiere de lapresencia de un monel. Ver figura 19.

FIGURA 19. SINGLE SHOT.

MEDICIONES DURANTE LA PERFORACIÓN (MWD)

Es una herramienta electromecánica, de alta tecnología, posicionada en elensamblaje de fondo, que realiza mediciones del hoyo, cerca de la mechade perforación y son transmitidas a la superficie sin interrumpir lasoperaciones normales de perforación, es decir, en tiempo real. Todos lossistemas MWD, están compuestos típicamente por tres componentes

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CAPÍTULO 3


principales: sistema de potencia, sensor direccional y sistema de telemetría.Ver figura 20.

Actualmente la herramienta MWD, esta firmemente establecida como unelemento que forma parte integral de las operaciones de perforacióndireccional. Entre los principales beneficios de la utilización de estaherramienta, se encuentran:

Ahorros en reducción de tiempo de taladro, ya que la toma de losregistros direccionales (suveys) es menor , en comparación con lastécnicas convencionales utilizadas con guaya.

Mayor facilidad para orientar la posición de la cara de la herramienta.

Con el MWD, la toma del survey es más rápida, por lo que la sarta deperforación permanece menos tiempo en condiciones estáticas, locual reduce el riesgo por pegas diferenciales.

Mejor monitoreo y control de la trayectoria del pozo, ya que sepueden realizar mediciones en toda la trayectoria del pozo, sinafectar, significadamente, el tiempo del taladro.

Los cambios de los paramentos de perforación o los cambios deformación, que se presentan durante la construcción de la trayectoriadel pozo, pueden ser detectados mas rápidamente, reduciendo elriesgo de requerir tasa de construcciones más severas o de realizarviajes de correcciones adicionales.

El ensamblaje de la herramienta MWD, esta compuesto por un rotor, lossensores direccionales y por una fuente de energía (baterías o turbina).

Existen varios sistemas para transmitir las medidas desde la herramienta(en el fondo del pozo) hasta la superficie. Estos pueden ser: mediantepulsos a través del lodo de perforación, mediante sistemas de ondaselectromagnéticas, a través de sistema de cables aislados o con lautilización de sistemas acústicos.

La sarta de sensores MWD, esta albergada dentro de una barraantimagnética (monel), ya que posee un diámetro interno superior a unonormal, lo cual contribuye a si mismo, a que el flujo del fluido de perforaciónno sea restringido.

Las mediciones realizadas por el MWD, al ser enviadas a la superficie, sondecodificadas por un terminal de computación, para transformarlas a unsistema métrico decimal. El sistema en superficie esta compuesto por un

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CAPÍTULO 3


traductor, caja de distribuciones, filtro activo, monitor visual, graficador,unidades de cintas magnéticas y un computador.

FIGURA 20. MWD.

3.3 HERRAMIENTAS AUXILIARES

Son herramientas que forman parte del ensamblaje de fondo. Su utilización yposición, dependen del efecto que se desee lograr durante la construcción de latrayectoria del pozo.

ESTABILIZADORES

Contribuyen a tener un mejor control de la sarta de perforación sobre el hoyoque sé este desviando. Su ubicación en la sarta de perforación depende delefecto que se quiera obtener en la trayectoria del pozo, ya sea, controlar omodificar el ángulo de inclinación del pozo. Aunque existen varios tipos deestabilizadores, los mas utilizados son:

TIPO CAMISA

Es aquel en que solo se requiere cambiar la camisa, en caso denecesitar un estabilizador de diferente diámetro, o cuando existadesgaste en algunas de las aletas. (Ver figura 21)

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CAPÍTULO 3


FIGURA 21. ESTABILIZADOR TIPO CAMISA.

TIPO INTEGRAL

Es aquel que se tiene que cambiar completamente, cada vez que serequiera un estabilizador de diferentes diámetro. (Ver figura 22)

FIGURA 22. ESTABILIZADOR TIPO INTEGRAL.

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CAPÍTULO 3


BARRA O PORTAMECHA (DRILL COLLAR)

Proporciona el peso requerido sobre la mecha. Es el componente masrígido en un ensamblaje de fondo. En pozos direccionales pueden utilizarsevarias barras con estabilizadores en ciertos puntos, incluso, directamenteencima de la mecha, dependiendo del tipo de pozo u su trayectoria. Losmas utilizados para la perforación direccional es el tipo espiral, ya quefavorecen la circulación del fluido de perforación.

El monel es un portamecha no magnetico de acero inoxidable, cuya funciónes la de eliminar el efecto de la influencia magnética en las lecturas de unregistro direccional. El magnetismo varía de un país a otro, dependiendo desu ubicación con respecto a los polos. Ver figura 23.

FIGURA 23. BARRA O PORTA MECHA.

MARTILLO

Es una herramienta que se coloca en la sarta de perforación para serutilizada únicamente, en caso de que exista una pega tubería en el hoyo.Pueden ser mecánicos, hidráulicos e hidromecánicos. Cuando esaccionado, proporciona a la sarta, una a fuerza de impacto hacia arriba oabajo.

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CAPÍTULO 3


TUBERIA PESADA O DE TRANSICION (HEAVY WEIGHT DRILL PIPE)

Es simplemente una barra (o portamecha) de menor tamaño que tiene enlos extremos, juntas de conexión para tubería de perforación. Debido a sumenor tamaño ofrece un menor contacto con las paredes del hoyo, latubería Heavy Weigth ofrece mayor estabilidad, lo cual permite al operadordireccional tener un mejor control del ángulo y dirección del pozo. Laexperiencia de campo nos indica que entre las barras y la tubería deperforación se deben instalar no menos de 12 a 15 tubos heavy weight. Enpozos direccionales suelen usarse hasta 30 tubos o más.

Las excesivas fallas en las conexiones y en los portamechas se deben aque estos se doblan, mientras giran a través de los cambios de ángulo, locual produce torsión de rotación, posibilidad de atascamiento, arrastre yfricción; afectando el control direccional del pozo. La tubería heavy weightgeneralmente dobla en la sección del tubo, reduciendo la posibilidad de quelas juntas de conexión fallen por fatiga, mientras giran bajo estascondiciones. Ver figura 24.

FIGURA 24. TUBERIA PESADA.

BENT SUB

Es un sustituto que esta desviado de su eje axial, por grados específicos,para que proporcione una tasa determinada de construcción por cada 100

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CAPÍTULO 3


pies perforados. Era utilizado antes de la introducción de los motores defondo al mercado. Su mayor limitación era que solo podían construir a unasola tasa de construcción para cada ángulo de desviación (con respecto al

eje axial) que presentara la herramienta, adicionalmente, a que no podíaser rotado. Ver figura 25.

FIGURA 25. BENT SUB.

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CAPÍTULO 4

TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES

4.1. TIPO TANGENCIAL.

Este es uno de los más simples y comunes perfiles para un pozo direccional. Elhoyo es perforado verticalmente hasta llegar al KOP, a partir de donde esdesviado hasta la inclinación requerida. Esta inclinación es mantenida en lasección tangencial para interceptar el objetivo.

Generalmente, se selecciona un punto de inicio de curva bastante superficial yaque esto reduce la magnitud del ángulo de inclinación necesario para alcanzar losobjetivos.

Este tipo de perfil es frecuentemente aplicado cuando se requiere undesplazamiento horizontal largo a una profundidad de objetivo relativamente baja.Debido a que no hay mayores cambios en la inclinación y dirección después quela sección curva es construida, pocos problemas direccionales se presentan coneste tipo de perfil. Bajo condiciones normales la inclinación puede variar entre 15°-60°, aunque pozos con inclinaciones mayores han sido perforados. En la figura 26es mostrado el perfil de este tipo de pozo.

Basado en la figura el pozo tipo tangencial, es claro que:

DC H R= −2 DO V V = −3 1

mientras que el ángulo DOC será:

∠ = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞

⎠⎟ DOC arcTan

DC

DO

Luego, a partir del ángulo DOC encontramos la distancia OC,

( ) DOC DO

OC cos

=

el ángulo BOC se calcula sabiendo que

( )OC

R BOC =cos

OB R=

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CAPÍTULO 4


tenemos que:

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ =∠OC

RarcCos BOC

el ángulo BOD será:

∠ = − BOD BOC DOC

y el ángulo de inclinación:

α = −90 BOD

ahora, BC es calculada utilizando el teorema de Pitágoras,

BC OC R= −2 2 y,

( )α cos⋅= BC BE

( )α sen⋅= BC EC

Resultados:

a) El ángulo al final de la curva será la inclinación del pozo representado por α

b) La profundidad medida hasta el final de la curva será calculada por,

BURV MD

FINALCURVA

α += 1

c) La profundidad medida hasta el objetivo final será,

MD V BUR

BC FINALOBJETIVO

= + +1α

d) La profundidad vertical hasta el final de la curva será V2,

V V B2 3= − E

C

e) El desplazamiento horizontal hasta el final de la curva H1, se calcula mediante,

H H E 1 2= −

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CAPÍTULO 4


FIGURA 26. TIPO TANGENCIAL

4.2. POZO TIPO “ S”

Este perfil es similar al tangencial, es decir, igual hasta la sección tangencialdespués de la sección curva. A partir de aquí se tumba ángulo por medio de otrasección curva en la cual se reduce la inclinación, que en algunos casos llegará a

ser cero. Este es el perfil más difícil a perforar, ya que su sección de caída deángulo debe coincidir justamente sobre el objetivo a alcanzar. Además, losproblemas de torque y arrastre también se incrementan al haber mayor roce de latubería con las paredes del hoyo, debido a la mayor curvatura que presenta elpozo.

Un pozo tipo S es usado cuando la profundidad del objetivo es grande y eldesplazamiento vertical es relativamente bajo. Bajo estas condiciones el perfil tipo

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CAPÍTULO 4


Slant puede producir un pequeño ángulo de inclinación el cual puede ser unadificultad a la hora de control. Otras aplicaciones importantes consisten encompletar un pozo que atraviese por objetivos múltiples y la perforación de pozos

de alivio, en los cuales es necesario ir paralelo al pozo en problemas. En la figura27 se muestra el perfil del tipo S defiendo su geometría.

Teniendo ubicados la posición del taladro y el objetivo, y la profundidad verticaltotal del objetivo dados por los geólogos e ingenieros de yacimiento, la siguienteinformación es necesaria para calcular la geometría del pozo.

a) Profundidad vertical del KOP.b) Taza de construcción de ángulo.c) Taza de tumbado de ángulo.d) Profundidad vertical del final de la sección de tumbado de ángulo.

Basado en la figura-12 para el pozo tipo S, observamos que:

( ) X H R R= − +3 1 2

Entonces,

θ =−

⎛

⎝ ⎜

⎞

⎠⎟arcTan

X

V V 4 1

y,

( )OF

V V

cis= −4 1

θ

( )2122

R ROF OG +−=

el ángulo FOG será,

∠ = +⎛

⎝ ⎜ ⎞

⎠⎟FOG arcSin

R R

OF

1 2

la inclinación, α,será

α θ = ∠ +FOG

una vez con esta información podemos calcular los demás parámetros importantesnecesarios para la construcción de la curva:

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CAPÍTULO 4


a) Angulo al final de la sección de construcción de ángulo α.

b) Profundidad medida hasta el final de la sección de construcción de ángulo.

MD V BUR

FINALDELBUR = +1 α

c) Profundidad vertical hasta el final de la sección de construcción de ángulo.

( )V V R sin2 1 1= + ⋅ α

d) Desplazamiento horizontal hasta el final de la sección de construcción deángulo.

( )( ) H R cis1 1 1= ⋅ − α

e) Profundidad medida hasta el final de la sección tangente.

MD V BUR

OGFINALSECCIONTANGENTE

= + +1α

f) Profundidad vertical hasta el final de la sección tangente.

( )V V OG cis3 2= + ⋅ α

g) Desplazamiento horizontal hasta el final de la sección tangente.

( ) H H OG sin2 1= + ⋅ α

h) Profundidad medida hasta el final de la sección de tumbado de ángulo.

MD V BUR

OG DOR

FINALDLDOR = + + +1

α α

35


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CAPÍTULO 4


FIGURA 27. POZO TIPO “ S” .

4.3. POZO TIPO “ J”

Este perfil es usado en situaciones particulares tales como domos de sal o paradesvío de pozos (sidetrack). La profundidad del KOP en este perfil presentaciertas desventajas:

a) La formación probablemente será dura y no facilitará la deflexión de la sartade perforación y el ensamblaje de fondo.

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CAPÍTULO 4


b) La taza de construcción de ángulo presenta más dificultades para sercontrolada.

c) Mayor tiempo en el viaje de cambio de ensamblaje de fondo mientras este se

deflecta.Al igual que en el tipo de pozos anteriores, una vez conocidas las coordenadas delos objetivos, la posición del taladro y la profundidad total verdadera, se determinala siguiente información necesaria para calcular la geometría del pozo:

a) Profundidad del KOP en donde se comenzará a construir la curva.b) Taza de construcción de ángulo para construir la sección curva.c) Angulo de inclinación máximo deseado.

De la figura 28 calculamos los parámetros que nos hacen falta.

Considerando la taza de construcción de ángulo constante a lo largo de todala curva, entonces,

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

1

11

R

H RarcCosα

y,( )KOP V R sin= − ⋅2 1 α

si el KOP es el cri terio, entonces,

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

−⋅=

12

12V V

H arcTanα

y la taza de construcción de ángulo requerida será,

( )( )12

180

V V

sin BUR

−⋅⋅

=π

α

el BUR será por unidad perforada (metros o pies).

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CAPÍTULO 4


FIGURA 28. POZO TIPO “ J”

4.4. POZOS INCLINADOS

Son pozos iniciados desde superficie con un ángulo de desviación predeterminadoy constantes, para lo cual se utilizan taladros especiales inclinados.

Un taladro inclinado es aquel en el cual la cabria puede moverse de 90° de lahorizontal hasta un máximo de 45°. Ver figura 29.

Entre las características más importantes del equipo se pueden mencionar:

a) Una torre de perforación inclinada para perforar desde pozos verticales hastapozos de 45° de desviación vertical.

b) Un brazo hidráulico para manejar los tubulares, accionado desde el piso de latorre de perforación, eliminando el trabajo del encuellador en los taladrosconvencionales.

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CAPÍTULO 4


c) Un bloque viajero, provisto de un sistema giratorio diseñado para efectuar elenroscado y desenroscado de los tubulares. El bloque se desliza a través deun sistema de rieles instalado en la estructura de la torre.

d) Sistema hidráulico para aplicar el torque recomendado a cada conexión de lostubulares.e) Movilización mediante un sistema de orugas, disminuyendo los tiempos de

mudanza entre los pozos.f) Los equipos auxiliares del taladro permanecen fijos durante los trabajos de

perforación, incrementando la vida útil de los mismos, por disminuir el deterioroal que son sometidos durante la mudanza entre pozo y pozo.

FIGURA 29. TALADRO INCLINADO.

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CAPÍTULO 4


4.5. POZOS HORIZONTALES

Los pozos horizontales son pozos perforados en forma paralela a la zonaproductora con la finalidad de contar con mayor área de producción. Los pozoshorizontales se caracterizan por alcanzar grandes ángulos de inclinación, a veceshasta de 90º. No existe una geometría especifica para su diseño o construcción,ya que dependiendo de su función serán definidos como pozos de alto, medio obajo radio.

4.6. EJERCICIOS PRACTICOS

Desplazamiento hor izontal con coordenadas de superficie y ob jetivo.

El primer paso en la planificación de un nuevo pozo direccional es el cálculo deldesplazamiento horizontal y la dirección, por medio de la definición de la ubicacióndel taladro y el objetivo en coordenadas geográficas.

Diferencia de coordenadas (Objetivo- Superficie) E-ODIRECCIÓN = Tg -1 Diferencia de coordenadas (Objetivo- Superficie) N-S

Desplazamiento Horizontal = ((Diferencia de coordenadas Obj. Sup. E-O )2 +Diferencia de coordenadas Obj. Sup. N-S )2 ) ½

Ejemplo 1. Dadas las coordenadas del taladro 410261 E , 6833184.2 N (mts) y lascoordenadas del objetivo 412165.0 E , 6834846.0 N, calcular el desplazamientohorizontal del pozo y la dirección del objetivo.

Respuesta: 2527.21 m y N 48.90° E.

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CAPÍTULO 4


Diseño de un pozo tipo Tangencial.

Ejemplo 2.Dados, la profundidad vertical al objetivo de 3144 m, KOP de 400 m y una tasa deconstrucción de 2°/30m. Calcular : (Nota utilizar los datos del Ejemplo 1)

d) El ángulo de inclinación del pozo al final de la curva.

b) La profundidad medida hasta el final de la curva.

c) La profundidad medida hasta el objetivo final.

d) La profundidad vertical hasta el final de la curva.

d) El desplazamiento horizontal hasta el final de la curva.

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CAPÍTULO 4


Diseño de un pozo tipo “ S”.

Ejemplo 3.Desplazamiento del objetivo 2300mTVD del objetivo 3100mKOP de 375mTasa de construcción de 2°/30m.Tasa de descenso 2°/30mProfundidad al final del descenso 3100m.

Calcular :

a) Angulo al final de la sección de construcción de ángulo.

b) Profundidad medida hasta el final de la sección de construcción de ángulo.

c) Profundidad vertical hasta el final de la sección de construcción de ángulo.

d) Desplazamiento horizontal hasta el final de la sección de construcción deángulo.

e) Profundidad medida hasta el final de la sección tangente.

f) Profundidad vertical hasta el final de la sección tangente.

g) Desplazamiento horizontal hasta el final de la sección tangente.

h) Profundidad medida hasta el final de la sección de tumbado de ángulo.

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CAPÍTULO 4


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CAPÍTULO 5

MÉTODOS DE ESTUDIOS DIRECCIONALES

El resultado de una medición direccional viene dado en términos de la dirección e

inclinación del hoyo a cierta profundidad. En este capítulo comentaremos losdistintos métodos de cálculo de los parámetros que permiten definir la trayectoriadel pozo y los beneficios de cada uno de ellos. Con estos métodos se calcula laposición del hoyo que se está perforando con respecto a la ubicación superficialdel taladro. En orden con esto se calculan los desplazamientos horizontales yverticales entre las estaciones de verificación. Luego, una vez definidas lascoordenadas de la estación superior, las de cualquier punto de la trayectoriapueden ser encontradas.

Mediante la unión de varias estaciones de medición se genera la forma de latrayectoria, dejando definido todos los puntos que la conforman. Para trazar estossegmentos de línea existen diversos métodos que se diferencian por la exactitudde su resultado, generando unos segmentos de recta y otros de curva.

Los siguientes símbolos serán usados en la explicación de estos métodos: lainclinación y la dirección estarán representados por y β respectivamente, con elsubíndice 1 para la estación situada arriba y 2 para la estación más abajo.

La longitud medida a lo largo de la trayectoria entre dos estaciones será L. Lossímbolos V, N y E son los incrementos de distancias ente estaciones a lo largode los tres ejes vertical, norte y este respectivamente.

5.1. MÉTODO DEL BALANCE TANGENCIAL.

Este método se basa en la suposición de que el pozo mantiene la mismainclinación y el mismo rumbo entre dos estaciones, es fácil de calcular, pero muyimpreciso, especialmente en pozos de configuración tipo tangencial y “S”.

Este método supone que la trayectoria a diseñar puede ser aproximada por dossegmentos de línea recta de igual longitud. El primer segmento es definido por α1 y β1, mientras que el que el segmento inferior es definido por α2 y β2. La longitud

de cada segmento es L/2. Las siguientes relaciones, pueden entonces serestablecidas (ver figura 30):

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CAPÍTULO 5


FIGURA-30. MÉTODO DE BALANCE TANGENCIAL.

21 cos2

1cos

2

1α α ⋅⋅+⋅⋅=∆ L LV

( )21 coscos2

1α α +⋅⋅=∆ LV

2211 2

1

2

1 β α β α cissin Lcissin L N ⋅⋅⋅+⋅⋅⋅=∆

( )2211 cos21

β α β α ⋅+⋅⋅⋅=∆ sincissin L N

2211 2

1

2

1 β α β α sinsin Lsinsin L E ⋅⋅⋅+⋅⋅⋅=∆

( )221121

β α β α sinsinsinsin L E ⋅+⋅⋅⋅=∆

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CAPÍTULO 5


5.2. MÉTODO DE ÁNGULO PROMEDIO.

El método del ángulo promedio provee grandes mejoras en la disminución delerror del ángulo entre las estaciones de medición. El cálculo entre cualquiera deestas estaciones consecutiva estará basado en los valores de los ángulos deinclinación y de dirección. Su precisión irá de acuerdo con la distancia entre lasestaciones y la taza de curvatura, a menor distancia y curvatura mayor precisión.

Ciertas suposiciones son hechas con este método de cálculo, el cual describiráuna línea recta entre dichas estaciones de medición. Se promedia el valor de losángulos de los punto de chequeo, obteniendo un resultado para la inclinación yotro para la dirección, los cuales se asumen constantes a lo largo del segmentorecto. El valor de la taza de curvatura será considerado muy pequeño o casiconstante, el cual se mantendrá a lo largo del segmento. Así, se irán juntando,dándole la forma curva a todo el camino para crear la trayectoria del hoyo queunirá la superficie con los objetivos de fondo. Las siguientes relaciones [4], semuestran en la figura 31.

∆

∆

V L cos

N L sin cos

= ⋅ +⎛ ⎝ ⎜

= ⋅ +⎛ ⎝ ⎜

⋅ +⎛ ⎝ ⎜

α α

α α β β

1 2

1 2 1 2

2

2 2

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ +⋅⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ +⋅=∆22

2121 β β α α sinsin L E

FIGURA-31. MÉTODO DE ÁNGULO PROMEDIO.

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CAPÍTULO 5


5.3. MÉTODO DE RADIO DE CURVATURA.

Este método de cálculo es el más complicado de todos, aunque también uno delos más precisos. No es significativamente afectado por la relativa longitud delcamino, sin embargo mayor exactitud puede ser alcanzada con longitudes detrayectoria pequeñas.

La mayor asunción hecha con este método de cálculo es que la trayectoria actualo real del hoyo perforado tiene una curvatura constante, o un radio de curvatura.Por esto, es el único de los cuatro métodos a explicar que hace el cálculo paradiseñar un camino curvo tanto en el plano vertical como en el plano horizontal.

La trayectoria del hoyo es mostrada como una pequeña porción de cilindro cuyoeje es vertical, y el cual tiene un radio igual al calculado en el plano horizontal(figura 32). El cálculo está basado en esta curva, la cual es una curva en elespacio tridimensional e irregular.

En el plano vertical,

12 α α −=∠ AOB

por esto,

v R

L

⋅⋅

=−

π

α α

2360

12

el radio de curvatura en el plano vertical, Rv, puede ser encontrado del despeje

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⋅−

=π α α

180

12

L R

v

el delta de profundidad vertical verdadera entre las dos estaciones será

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=⋅−⋅=∆ 1212 α α α α sinsin Rsin Rsin RV vvv

sustituyendo por Rv, el incremento vertical será

( )1212

180α α

π α α sinsin

LV −⋅⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⋅−

=∆

el incremento horizontal es encontrado por

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CAPÍTULO 5


( )21 coscos α α −⋅=∆ v R H

En el plano horizontal

12 β β −=∠ EOB

por esto

h R

H

⋅⋅∆

=−

π

β β

236012

el radio en el plano horizontal, Rh, será

( )1212

12

180

β β β β

π β β

sinsin Rsin Rsin R N

H R

hhh

h

−⋅=⋅−⋅=∆

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⋅−

∆=

sustituyendo por Rh

( )1212

180 β β

π β β sinsin

H N −⋅⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⋅−

∆=∆

sustituyendo por ∆H

( )( )12

12

21 180coscos β β π β β

α α sinsin

R N

v −⋅⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⋅−

−⋅=∆

sustituyendo por Rv

( ) ( )

12

1221

2

12

coscos180

β β

β β α α

π α α −

−⋅−⋅⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⋅−

=∆ sinsin L

N

similarmente para ∆E

( ) ( )

12

2121

2

12

coscoscoscos180

β β

β β α α

π α α −

−⋅−⋅⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⋅−

=∆ L

E

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CAPÍTULO 5


Este método provee mejores resultados que el de ángulo promedio.

FIGURA 32. MÉTODO DE RADIO DE CURVATURA.

5.4. MÉTODO DE CURVATURA MÍNIMA.

Este método es realmente uno de los más precisos en el cálculo de trayectoriaspara construcción de pozos. Así como el de radio de curvatura, es un pococomplejo, por esto no se usan procedimientos normales ni cálculos comunes. Esuna extensión del método de balance tangencial en donde se reemplazan lossegmentos rectos por un arco circular. Esto se logra aplicando un factor de radiobasado en la intensidad de la curva de la trayectoria entre las dos estaciones demedición “Pata de Perro” (dog-leg). Por esto, este método produce un arco circularpara las secciones del camino como el método de radio de curvatura, con ladiferencia que en vez presentar una curva constante, el factor de radio tiende a

minimizar la curva de la trayectoria. Ver figura 33.

El ángulo de pata de perro puede ser calculado por [4]:

( )[ ]1221211 coscoscoscos β β α α α α φ −⋅⋅+⋅= − sinsin

De la siguiente figura se puede ver que el factor de radio F puede ser calculadodesde:

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CAPÍTULO 5


arcAC

BC ABF

+=

como

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⋅==2

φ tan R BC AB

y

1803602

φ π φ

π

⋅⋅=⇔=

⋅⋅ R

AC R

AC

FIGURA 33. MÉTODO DE MÍNIMA CURVATURA.

por esto

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⋅⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⋅= 2

1802 φ

π φ tanF

El factor de radio es entonces aplicado para el resultado de ∆V, ∆N y ∆E como elmétodo del balance tangencial. Las ecuaciones para el método de mínimacurvatura pueden ser resumidas como

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CAPÍTULO 5


( )

( )( )2211

2211

21

2

cos2

coscos2

β α β α

β α β α

α α

sinsinsinsin L

F E

sincissin L

F N

LF V

⋅+⋅⋅⋅=∆

⋅+⋅⋅⋅=∆

+⋅⋅=∆

Este método es el más comúnmente utilizado para el cálculo de medicionesdireccionales.

5.5. EJEMPLO DE APLICACIÓN DE METODOS.

La tabla 5.1 muestra un datos de un registro de inclinación y dirección calculadoscon los diferentes métodos de estudios direccionales.

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CAPÍTULO 6

CORRECCIÓN POR DECLINACIÓN MAGNÉTICA

Todos los instrumentos de orientación y estudios magnéticos están diseñadospara apuntar hacia el norte magnético, mientras que los planos direccionales se

grafican con relación al norte real, por lo cual, es necesario realizar una correcciónmagnética, para corregir el ángulo de dirección de los pozos a la dirección real delmismo.

6.1. DECLINACIÓN MAGNÉTICA.

El grado de corrección necesaria varía según la ubicación geográfica de cadazona, existen gráficos denominados Isogónicos que muestran estas variacionespara cada localidad. El origen de estas variaciones está determinado por los polosmagnéticos de la tierra, los cuales mantienen un gran campo de magnetismo quepuede ir variando con el tiempo. Es necesario realizar estudios de magnetismofrecuentemente en aquellos lugares donde la precisión debe ser lo más exactaposible. Durante muchos años los geógrafos han advertido cambios periódicos enla dirección del norte magnético de la tierra, los suficientemente importantes comopara obligar a la revisión de mapas, en un promedio de un grado por década.

6.2. ESTUDIOS DE LA DECLINACIÓN MAGNETICA.

Recientemente los científicos han elaborado una nueva teoría que explica el porqué de los desplazamientos misteriosos del polo norte magnético del planetaTierra.

Para indagar sobre este fenómeno, se realizó un estudio de laboratorio en laUniversidad de California a cargo del profesor de Geofísica Raymond Jeanloz.Este experimento intentaba reproducir las condiciones de temperatura y presióndel lugar donde la manta rocosa se encuentra en contacto con el magma, a unos2800 kilómetros bajo la superficie del planeta. Se cree que esta zona de mayoractividad química de la tierra.

Los experimentos sugirieron que el nivel inferior de la capa rocosa interaccionacon el intenso calor del magma, incrustando glóbulos de aleaciones ricas en hierroen la capa rocosa. Dicho material rico en metales desvía las líneas del campomagnético generadas en el centro de la Tierra, haciéndolas converger en algunasregiones y divergir en otros. La moderna teoría sostiene que los cambios dentrodel magma controlan los cambios regionales de intensidad del campo magnético.Teniendo éxito en la comprensión de los procesos físicos que se producen ahorase podrá entender la causa y la dinámica de inversiones en el campo magnéticode la Tierra, que ocurren cada varios millones de años.

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CAPÍTULO 6


Verdadero

S

O E

Magnético

N

N

AzimuthMagnético

Azimuth Real

Verdadero

S

O E

N

--+

+

FIGURA 35. CORRECCIÓN MAGNÉTICA PARA DECLINACIÓN OESTE.

En Venezuela, se considera en la actualidad una declinación de 6° Oeste para elLago de Maracaibo y 11° Oeste para el Oriente del país. Ver figura 36.

6.4. EJEMPLOS DE CORRECCIÓN MAGNETICA.

Determinar el Norte verdadero y el valor de azimuth para las siguientesdeclinaciones magnéticas. La figura 37, muestra la conversión de coordenadasrectangulares (ángulo de dirección) a polares (azimuth).

(a) Declinación 2° Este

N Magnético N Verdadero AzimuthN 40 EN 30 OS 88 ON 89 ON 89 E

(b) Declinación 4° Oeste

N Magnético N Verdadero AzimuthN 40 EN 30 OS 88 ON 89 ON 89 E

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CAPÍTULO 6


FIGURA 36. MAPA DE DECLINACIÓN MAGNETICA.

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CAPÍTULO 6


S

O E

N

S

O E

N

CONVERSIÓN DE AZIMUTH ADIRECCIÓN

CONVERSIÓN DE DIRECCIÓN AAZIMUTH

AZIMUTH = Ángulode dirección

AZIMUTH = 360° -Ángulo de dirección

AZIMUTH = 180° -Ángulo de dirección

AZIMUTH = 180° +Ángulo de dirección

DIRECCIÓN =Azimuth

DIRECCIÓN = 360° -Azimuth

DIRECCIÓN = 180° -Azimuth

DIRECCIÓN =Azimuth - 180°

FIGURA 37. CONVERSIÓN DE COORDENADAS RECTANGULARES APOLARES.

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CAPÍTULO 7

TEORÍA DEL DIAGRAMA DE VECTORES

El diagrama de vectores es una solución gráfica para determinar en que direcciónse debe orientar la cara de la herramienta para obtener a un cambio de ángulo,

cambio de dirección o ambos.Para establecer el ángulo de orientación de la herramienta, se requiere saber tresparámetros involucrados: el ángulo de inclinación, el cambio de dirección y la tasade construcción.

El diagrama incluye cuatro líneas que representan las características del hoyo y dela herramienta deflectora. Estas cuatro líneas son:

1. Una línea recta, que representa la dirección original y la inclinación deuna sección del hoyo. Las divisiones de la línea esta determinado por elnumero de grados de inclinación.Ejemplo: 5° de inclinación, en dirección N25E.

2. Un circulo, que representa la severidad de la pata de perro..Ejemplo: 1.5°/100´.

3. Orientación de la herramienta deflectora con respecto a la direcciónoriginal.Ejemplo: Girar 45° a la derecha desde la dirección original (N70E).

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CAPÍTULO 7

TEORÍA DEL DIAGRAMA DE VECTORES

4. Orientación obtenida con respecto a la dirección original.El ángulo obtenido entre las dos direcciones es de 10°. Por lo tanto lanueva dirección es N35E.

En el punto de intersección, coinciden las líneas de dirección del desvíode la herramienta, del circulo de la severidad de la pata de perro y la dedirección obtenida. Es necesario conocer al menos dos de estasincógnitas para determinar la tercera.

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CAPÍTULO 8

TEORÍA DE PERFORACIÓN HORIZONTAL

8.1. INTRODUCCIÓN

La técnica de perforación horizontal se ha incrementado notablemente endiferentes regiones alrededor del mundo, básicamente por el desarrollo deherramientas de nueva tecnología que habían impedido, en el pasado, supopularización.

La principal razón por la que se perforan pozos horizontales, es debido a que sueconomía, en la correcta aplicación, es superior a la de un pozo convencional. Lospozos horizontales son generalmente mas costosos de perforar y completar que upozo vertical, pero esto se compensa, con un incremento de la tasa de produccióny del recobro, lo cual mejora el retorno de la inversión. El desarrollo de laperforación de pozos horizontales puede mejorar la rentabilidad de un campo enparticular y permitir el desarrollo de áreas poco atractivas, las cuales su desarrolloseria antieconómico con la perforación de pozos convencionales.

Entre las principales ventajas de los pozos horizontales se encuentran; elincremento de la tasa de producción debido a que existe una mayor longitud delhoyo en contacto con la zona de interés. Esto puede igualmente incrementar latasa de producción general de un campo o reducir el numero de pozosconvencionales requeridos para alcanzar dicha tasa.

Con el desarrollo de esta tecnología se puede reducir el riesgo de conificación deagua y gas, debido a que se reduce la fuerza de arrastre del fluido en elyacimiento. Igualmente, debido a que existe una menor caída de presión yvelocidad del fluido alrededor del pozo, se puede obtener una reducción en laproducción de arena de los pozos. También, es notable mencionar, la obtenciónde un mayor y más eficiente patrón de drenaje del yacimiento, con lo que seincrementa el recobro total de las reservas.

8.2 TIPOS DE POZOS HORIZONTALES

Los pozos horizontales pueden clasificarse, de acuerdo a la tasa de construcciónrequerida para alcanzar una sección horizontal. Ver figura 38.

RADIO LARGO

Requiere una tasa de construcción que oscila de 2° a 8° /100 pies. Puedenalcanzar secciones horizontales de hasta 1750 m y requiere de 300 m a900m de TVD, para alcanzar su construcción. Utiliza equiposconvencionales de perforación direccional.

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CAPÍTULO 8


curvas de construcción se utiliza el mismo ángulo ajustable del motor defondo.

CURVA DE CONSTRUCCIÓN TANGENTE COMPLEJAEste método difiere del tangente simple debido a que en la segunda curvarequiere de una combinación de tasa de construcción y giro (cambio dedirección).

CURVA DE CONSTRUCCIÓN IDEALUtiliza dos intervalos de construcción, los cuales difieren en la tasa deincremento de ángulo. No presenta sección tangencial.

Radio Largo

Radio Medio

Radio Corto

2° - 8° / 100’

8° - 20° / 100’

20° - 90° / 100’

FIGURA 38. TIPOS DE POZOS HORIZONTALES.

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CAPÍTULO 8


FIGURA 39. MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN DE POZOS HORIZONTALES.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. American Petroleum Institute (API). (1994). Specification for Drilling

Equipment (Norma API-RP7G). American Petroleum Institute.

2. Baker, Ron. (1979). (traducido por Carmona, A, Vivian). Conceptos Básicos dePerforación. Texas, Servicios de extensión petrolera.

3. Bourgoyne Jr, Adam T; Chenevert, Martín E; Millheim, Keith K; y YoungJr, F.S. (1991). Applied Drilling Engineering. United Stated of America, Societyof Petroleum Engineering (SPE).

4. Eck-Olsen, Johan. (1995). Directional Drilling (documento recopilado paraestudio de post-grado). Eck-Olsen, Johan.

5. Economides, Michael J; Watters, Larry T; y Dunn-Norman, Shari. (1998).Petroleum Well Construction. Inglaterra, Wiley.

6. Halliburton. Horizontal Drillling Operations. Halliburton Drilling Systems.

7. Halliburton. (1990). Introduction to Directional Drillling. Halliburton DrillingSystems.

8. Halliburton. (1991). Introduction to Survey and Measurement While Drilling.Halliburton Drilling Systems.

9. Ingl is, T.A. (1987). Directional Drilling (Vol. 2). Londres, Graham&Trotman.

10 Neal J Adams; y Charrier Tommie (1985) Drilling Engineering a Complete

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