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PERFORACION ITUTOR: DEISY DIAZKATIA FERNANDA TELLEZ RUIZCI: 41286468ING EN PETROLEO

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICOSANTIAGO MARIOEXTENSION MARACAIBOMARACAIBO 2016

Perforacin Direccional La perforacin direccional es la tcnica de la desviacin de la trayectoria del pozo a lo largo de su curso haca un objetivo que se encuentra en el subsuelo de cuya localizacin, a una distancia lateral y direccin vertical dada; esta definicin es el concepto fundamental de la perforacin direccional controlada tanto para una trayectoria de pozo mantenida tan cerca como sea posible de la vertical como para una desviacin de la vertical planeada deliberadamente.

Justificacin

La perforacin direccional de un pozo petrolero, ya sea debido a problemas de perforacin o a consideraciones econmicas, tiene muchas aplicaciones. A continuacin se mencionarn algunas de las ms comunes. El desarrollo de campos costa fuera ha absorbido la mayora de las actividades de perforacin direccional. La fig.1 muestra una tpica plataforma de desarrollo costa fuera. En varias ocasiones se han descubierto campos debajo de zonas urbanas, y la nica manera de desarrollarlos de manera econmica ha sido perforando direccionalmente (ver fig.2).

Fig. 1

Fig. 2

Razones para Perforar un pozo Frecuentemente, las obstrucciones naturales tales como montaas u otros accidentes topogrficos impiden la construccin de una localizacin superficial y la perforacin de un pozo casi vertical (fig.3). Otra aplicacin de la perforacin direccional es el efectuar una desviacin desde un pozo existente. Esta desviacin puede ser efectuada para "puentear una obstruccin (un "pez") en el agujero original (ver fig.4) o para buscar horizontes productores adicionales en los sectores adyacentes del campo (ver fig.5)

Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4

TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES

Los pozos direccionales se clasifican dependiendo de su Objetivo operacionalY de la trayectoria y de su ngulo de inclinacin, su clasificacin ms comn esla siguiente:Segn su objetivo Operacional:

Pozo Side Track.Son pozos que fueron planificados verticales y problemas operacionalesdurante su perforacin, tuvieron que ser desviados seleccionando su punto dearranque (KOP) y perforando. Una seccin de incremento y de mantenimientode ngulo, transformndolo as en un pozo direccional u horizontal, pudiendoatravesar o no el mismo objetivo. Esta operacin puede hacerse tambin enpozos verticales como medida de rehabilitacin.

Pozo de Reentrada (Reentry).Son pozos que anteriormente eran verticales y posteriormente por problemasoperacionales de produccin, seleccionando su punto de arranque (KOP), seles perfora una seccin de incremento y de mantenimiento de ngulo,Transformndolo as en un pozo direccional u horizontal, atravesando yproduciendo la misma arena que estaba produciendo anteriormente comovertical.

Pozo Grass Root.Son pozos que anteriormente eran verticales y posteriormente porproblemas operacionales de produccin, seleccionando su punto de arranque(KOP), el cual est a 50 pies por debajo de la zapata del revestidor superficial;se recupera el revestidor intermedio y se le perfora una seccin de incrementoy de mantenimiento de ngulo, transformndolo as en un pozo direccional uhorizontal, pudiendo atravesar o no el mismo objetivo.

Segn su Trayectoria y ngulo de Inclinacin.Tipo Tangencial (Tipo J).En este tipo de pozo la desviacin deseada es obtenida a una profundidadRelativamente somera y dicha inclinacin inicial se mantiene constantehasta la profundidad total, este tipo de desviacin es aplicable en arenas depoca profundidad, donde el valor del ngulo de desviacin no ser muygrande y no se requiere revestimiento intermedio, hasta despus deperforado el hoyo completo.

Tipo S.Este tipo de pozo es perforado con una seccin de aumento de ngulo, unaseccin tangencial y una seccin de cada de ngulo a cero grado tambinllamada seccin de verticalizacin, en estos pozos, en algunos casos, se bajael revestidor de produccin y luego se perfora la seccin de cada del ngulo.

Tipo S Especial.Este tipo de pozo es perforado con una seccin de aumento de ngulo, una seccin tangencial intermedia, una seccin de cada de ngulo (diferente decero grado) y una seccin de mantenimiento de ngulo hasta el objetivo. Sepuede decir que es una combinacin del pozo tipo S y el tangencial.

Pozos InclinadosEs un pozo que es perforado inclinado desde la superficie con un ngulo dedesviacin predeterminado y constante, para su perforacin se utilizataladros especiales inclinados en los cuales la cabria puede moverse de 90desde la horizontal hasta un mximo de 45.

Pozo Horizontal.Un pozo horizontal es aquel que es perforado paralelamente a la zona arena productora con la finalidad de tener mayor rea de produccin. Suclasificacin est demarcada por la tcnica o mtodo utilizado para realizarel giro de perforacin vertical a horizontal y cada uno de estos tipos poseeuna tcnica que va en funcin directa con la tasa de incremento de ngulo ypor supuesto en el desplazamiento horizontal; la clasificacin es lasiguiente: Radio largo, Radio medio, Radio Corto, Radio Ultra corto yMultilateral.

Construccin Direccional

La construccin de un pozo direccional requiere la siguiente informacin:

Coordenadas de superficie y del objetivo (UTM, Lambert o Geogrfica).Tamao y Forma del Objetivo(s).Coordenadas de Referencia Local (para pozos multilaterales).Inclinacin requerida del pozo cuando se entre al horizonte del objetivo.Litologa pronosticada (incluye tipos de formacin, TVD del tope de las formaciones, direccin de buzamiento de la formacin).Trpanos propuestos y Datos del BHA a usar.Programa de Caera y Tipos de Fluidos de Perforacin.Detalles de todos los problemas potenciales que pueden afectar la planificacin del pozo direccional o los requerimientos de los levantamientos.Un listado de registros de levantamientos de todos los pozos cercanos que pueden causar un riesgo de colisin.

El primer paso en la planeacin de cualquier pozo direccionales disear la trayectoria del agujero para alcanzar un objetivodado. El diseo inicial debe proponer los diferentes tipos detrayectoria que pueden ser perforados econmicamente. Elsegundo, o diseo final debe incluir los efectos de lascondiciones geolgicas sobre los aparejos de fondo (BHA's)que sern utilizados y otros factores que pudieran influenciarla trayectoria final del agujero. Por lo tanto, podemos decirque la seleccin del tipo de trayectoria dependerprincipalmente de los siguientes factores:

Caractersticas de la estructura geolgica Espaciamiento entre pozos Profundidad vertical Desplazamiento horizontal del objetivo.

Herramientas DireccionalesExisten una serie de herramientas necesarias para poder hacer un hoyodesviado, las cuales pueden clasificarse de la siguiente manera:

HERRAMIENTAS DEFLECTORASSon aquellas que se encargan de dirigir el hoyo en el sentido planificado ypredeterminado. Entre ellas se pueden mencionar:Mechas:Constituye la herramienta bsica del proceso de perforacin, ya que permiteCortar y penetrar las formaciones. Son de tamao convencional, pudiendotener una configuracin de salida del fluido a travs de sus orificios o jets, conuno o dos chorros de mayor dimetro que el tercero, o dos chorros ciegos yuno de gran tamao, a travs del cual sale el fluido de perforacin a altasvelocidades.

Cuchara Recuperable:Pieza en forma de cuchara que consta de una larga cua invertida de acero, cncavaen un lado para sostener y guiar la sarta de perforacin posee una punta de cincel enel extremo para evitar cualquier giro de la herramienta y un tubo porta mecha (drillcollar) en el tope a fin de rescatar la herramienta. Se utilizan para iniciar el cambiode inclinacin y direccin de un hoyo. Generalmente para perforar al lado detapones de cemento o cuando se requiere salirse lateralmente del hoyo. Existe untipo de cuchara recuperable llamada Cuchara de Circulacin y es aquella en la cualsu punta es de acero y su mecanismo de trabajo es a travs dela percusin. Posee unorificio en la punta de la cuchara, el cual permite que el fluido de perforacincircule en el fondo removiendo los ripios.

Cuchara Permanente (Whipstock):Son piezas de acero en forma de cuchara con una punta cincelada colocadaen el hoyo para iniciar la desviacin del hoyo. Este tipo de herramientaQueda permanentemente en el pozo, sirviendo de gua a cualquier trabajorequerido en l. Su principal aplicacin es desviar a causa de unaobstruccin colapso del revestidor o para reingresar a un pozo existente conun pez.

Motores de Fondo:Tienen la particularidad de eliminar la rotacin de la tubera, mediante una fuerza de torsin en el fondo, impulsada por el lodo de perforacin. Pueden ser:Tipo Turbina: es unaunidad axial multietapas, la cualpermite crear transmisin de potencia o torque a la mecha, esto permite que la misma gire sin tener movimiento de la sarta de perforacin.De Desplazamiento positivo (PDM):Consta deunmotor helicoidaldedos o ms etapas que consta adicionalmente con una vlvula de descarga, un conjunto de bielas, cojinetes y ejes.

Camisa Desviada (Bent Housing):Herramienta de mayor uso actualmente que permite controlar lainclinacin de un pozo y su direccin sin necesidad de realizar un viaje detubera. La combinacin de una camisa desviada con un motor de fondo,por ejemplo, permite utilizar un principio de navegacin para realizar lasoperaciones de construir ngulo, mantener y disminuir, as como orientar lacara de la herramienta a la direccin deseada, de all el principio de deslizary rotar (sliding and rotaring).

HERRAMIENTAS DE MEDICINSon aquellas necesarias para predeterminar la direccin e inclinacin delpozo, as como la posicin de la cara de la herramienta. Los tipos deherramientas de medicin son:Inclinmetros:Es el instrumento de medicin direccional ms sencillo, ya que slo mideLa inclinacin del hoyo, se utilizan principalmente para controlar laverticalidad del mismo. El dispositivo de medicin es un pndulo que no seve afectado por cualquier otro fenmeno que la gravedad de la Tierra y secorren en el hoyo con guaya. Por lo general consisten en un disco de unapulgada que es golpeado por el pndulo al llegar en el asiento.

Single Shots Magnticos (Registro de toma sencilla):Instrumentos magnticos de toma sencilla, los cuales estndiseados para tener un nico conjunto de mediciones (survey)simultneas:

La inclinacin del pozo,en referencia alcampo de gravedadde laTierra.El azimut delhoyo, usandoel campomagntico de laTierra.La cara dela herramienta, cuando seusa en conjuntocon undispositivode orientacin.

Usualmente es bajado con guaya, aunque puede ser lanzadodentro de la tubera y dado que es una lectura magntica,requiere instalarse dentro de una barra que proteja cualquierinterferencia magntica (Monel).

Herramientas Giroscpicas:Los Instrumentos giroscpicos pueden ser de toma sencilla o mltiple, queSe activa con el mismo temporizador que las herramientas magnticas. Seutilizan generalmente para:

Orientar una herramienta dedesviacin en un casing(Side-tracks, pozos de Re-entrada)Controlar la desviacin de las tuberasconductoras en una plataforma de pozos mltiples.Al final delas operaciones deperforacin justo antes desu completacin, para establecer la trayectoria final de un pozo desde la superficie hasta el fondo. La herramienta se corre con guaya en el interior del casing de produccin.

HERRAMIENTASSTANDARDSYAUXILIARESSon aquellas que forman parte de la sarta de perforacin y en la cual suutilidad y posicin en la misma variar dependiendo del uso durante laperforacin del pozo. Entre las ms importantes se pueden mencionar:Tubera de Perforacin (Drill Pipes):Es el componente de la sarta que conecta el ensamblaje de fondo con lasuperficie, cada tubo de perforacin tiene tres (3) partes principales:cuerpo, pin y caja tienen como funcin: transmitir la potencia generada porlos equipos de rotacin a la mecha, servir como canal de flujo paratransportar los fluidos a alta presin, permitir que la sarta alcance laprofundidad deseada. Se clasifican segn la longitud, segn la condicin ysegn el grado del acero.

Porta Mechas (Drill Collars):Es un conjunto de tubos de acero o metal no magnticos deEspesores significativos, colocados en el fondo de la sarta de perforacin,encima de la mecha. Su funcin es proporcionar la rigidez y peso suficientea la mecha para producir la carga axial requerida por la misma para unapenetracin ms efectiva de la formacin. Pueden ser de dos tipos: lisos yespirados.

Tubera Pesada (Heavy Weight):Son tubos de pared gruesa unidos entre s por juntas extra largas; para facilitar su manejo tiene las mismas dimensiones de la tubera de perforacin corriente y debido a su peso y forma, esta tubera puede mantenerse en compresin, salvo en pozos verticales de dimetro grande.Martillo:Herramienta colocada en la sarta de perforacin diseada para desarrollar un impacto tanto en las subidas como en las bajadas del BHA. Son empleados para pozos direccionales para que la tubera pueda liberarse en caso de hoyos ajustados o en caso de atascamiento de tubera.Amortiguadores:Contribuyen a reducir la fatiga y las fallas en las conexiones de los drillcollars.Ayudan a incrementar la vida til de la mecha debido a la reduccinde las fuerzas actuantes sobre ella, protegiendo la estructura de corte y loscojinetes. Reducen posibles daos a los equipos en superficie.

Ensanchadores de hoyo y escariadores (under reamers):Son herramientas diseadas para agrandar un agujero ya perforado.Son activados hidrulicamente, se puede verificar su apertura al indicarSobre tensin cuando se trata de introducir la herramienta en el revestidor.

Estabilizadores:Los estabilizadores se instalan en la sarta de perforacin de acuerdo a la necesidad: aumentar, reducir o mantener el ngulo. Aunque existen varios tipos de estabilizadores para la perforacin direccional.

Conectores de Orientacin Universales de Fondo de Hoyo (UBHO o Orienting subs):Son diseadas para permitir la medicin del tool-face de la herramientaDe desviacin. Por lo general son hechas de material no magntico deacero. Este dispositivo puede ser asegurado con tornillos (generalmente dos)que pasan a travs del cuerpo del mismo, en una posicin que permiterelacionar la orientacin de la herramienta de medicin con la herramientade cara del sistema de desviacin.

Motores de FondoLos motores de fondo constituyen el ltimo desarrollo enherramientas desviadoras. Son operados hidrulicamentepor medio del lodo de perforacin bombeado desde lasuperficie a travs de la tubera de perforacin. Puedenutilizarse para perforar tanto pozos verticales comodireccionales. Entre las principales ventajasproporcionadas por el empleo de los motores de fondopodemos mencionar las siguientes:

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Proporcionan un mejor control de la desviacin.Posibilidad de desviar en cualquier punto de la trayectoria de un pozo.Ayudan a reducir la fatiga de la tubera de perforacin.Pueden proporcionar mayor velocidad de rotacin en la barrena.Generan arcos de curvatura suaves durante la perforacin.Se pueden obtener mejores ritmos de penetracin.

Analizando las ventajas anteriores podemos concluir que el uso de motores defondo, reduce los riesgos de pescados, hacer ptima la perforacin y enconsecuencia disminuye los costos totales de perforacin.

El tipo y dimetro del motor a utilizar depende de los siguientes factores:

Dimetro del agujero.Programa hidrulico.ngulo del agujero al comenzar la operacin de desviacin.Accesorios (estabilizadores, las trabarrenas, codos, etc.).

La vida til del motor depende en gran medida de las siguientes condiciones:Tipo de fluido.Altas temperaturas.Cadas de presin del motor.Peso sobre la barrena.Tipo de formacin.

Pozos 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 denominanpozos 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.

Pozos horizontales.

Clasificacin de los pozos horizontalesRadio Ultracorto:El radio de curvatura en esta tcnica de perforacin horizontal vara de 1 a 2pies, y el ngulo de construccin entre 45 y 60 por pie, con seccinHorizontal entre 100 a 200 pies.Radio Corto:En esta tcnica el radio de curvatura vara de 20 a 40 pies con variaciones delngulo de construccin de 2 a 5 por pies, con una seccin horizontal de100 a 800 pies de longitud.Radio Medio:El radio de curvatura vara de 300 a 800 pies, con un ngulo deconstruccin de6 a 20 por cada 100 pies. La seccin horizontal vara de 2000 a 4000 pies delongitud.

RadioLargo:El radio de curvatura vara de 1000 a 3000 pies y el ngulo deconstruccinentre 2 y 6 por cada 100 pies. La seccin horizontal vara entre 1000 y4000pies de longitud.

Gracias por la atencin prestada