perforacion_direccional(2)

8/10/2019 perforacion_direccional(2)

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de

Petrleos

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su

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lot l

o

oarcial. restrinoido su uso a la autorizacidn orevia del

CIED. ~daiol in de

as

dicposiciones

contraria

a la ley e implica acciones civiles y penales a los

infractorec.

Cuaiquier n f om i o n sobreesta obra puedesolicitarse

a:

CIED

Centm

e

Informacin

y

Docurnentaclon Integral

(CIDI)

Centm C.O.L.Maracalbo

AV. Intercornunal,

Sector

Tarnare, Ciudad Ojeda

Estado Zulla

Telfono: (065)

310322

Marzo

997


2/132

Primera Versin

Participaron como Especialistas en Contenido los Ing.

Arvalo Velsquez y Gustavo Alemn

como Diseadoras la Lic. Josdna Daz de Gutirrez y la Ing.

Luz Mara Morales . . .

Coordinador General del Trabajo Ing. Omar Ortz, Gerente

del Proyecto Programa de Adiestramiento Corporativo en

Perforacin

Segunda dicin

Participacin como Especialistas en Contenido el Ing. Jairo

Molero, Diseadora Instruccional la Lic. Karina M Pineda V

Coordinador Tcnico el Ing. Rodolfo Rosales

Evaluadora la Lic. Jasmn Leal y en la

Diagramacin Erika Arteaga, Jael Caldera y Xioskelys

Romero


3/132

< ??


8/132

Para cumplir con este fin el manual abarca las siguientes partes

principales:

1

Los diferentes conceptos mtodos y tcnicas utilizados en los

clculos de inclinacin

y

direccin durante la perforacin de un

pozo.

2 Descripcin de las herramientas

y

equipos utilizados en la per-

foracin direccional con sus nombres especificaciones y apli-

caciones.

3 Construccin de curvas elaboracin de clculos

y

seguimiento

de las mismas.

4

Descripcin de las tcnicas para correccin de los registros de

direccin e inclinacin y de la posicin de la cara de la herra-

mienta.


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C PfTULO

C US S QlJE ORlGlN N L

PERFOR CION

DIRECCION L

Existen varias razones que hacen que se programen pozos direccionales, estas pueden

ser planificadas previamente o por presentarse problemas en ias operaciones que ame-

riten un cambio de programa en la perforacin. asms comunes se describen a conti-

nuacin:

1 1

Localizaciones Inaccesibles

Son aquellas reas a perforar donde se encuentra algn tipo de instalacin o edificacio-

nes parques, edificios, etc.), o donde el terreno por sus condiciones naturales lagu-

nas, ros, montaas, etc.) hacen difcil su acceso, tales como: el rea urbana de

Cabimas, Tamare la zona agrcola de Bachaquero, etc. Ver Fig

1

l

Fig 1 1

Localinicionea Inaccesibles


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C PfTULO

C US S

QUE

ORIGIN N

L

PE RF OR CI~ N IRECCION L

1.2. DOMO E SAL

Donde los yacimientos a desarrollar estn bajo la fachada de un levantamiento de sal y

por razones operacionales

no

se desee atravesar el domo. Ver Fig.l.2.

Fig 1 2

omo

e Sal

1.3. FORMACIONES CON FALLAS

Donde el yacimiento est dividido por varias fallas que se originan durante la compacta

cin del mismo. Ver Fig.l.3.

Fig 1 3

Fonnaclones con Fallar


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C P~TULO

C US S QUE ORIGIN N

i

PERFOR CI~NlRECClON L

1 4

MLTIPLE POZOS CON UNA MISMA PLATAFORMA

Desde la misma plataforma se pueden perforar varios pozos para reducir el costo de la

construccin de plataformas individuales y minimizar los costos por instalacin

e

facili-

dades de produccin. Ver

Fig l 4

Ejemplos perforaciones costa afuera con equipos costosos.


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cAPfnn

CAUSAS QUF ORIGINAN

LA

P E R F O R ~ C I ~ NIRECCIONAL

1.5. POZO DE ALIVIO

Es aquel que se perfora para controlar un pozo en erupcin. Mediante el pozo de alivio

se contrarresta las presiones que ocasionaron el reventn. Ver Fig.1 5.

Fi i

1 5

Pozo

de

livio

1.6. DESVIACIN DE UN HOYO PERFORADO ORIGINALMENTE (SIDE TRACK)

Es el caso de un pozo, en proceso de perforacin, que no marcha segn la trayecto-

ria programada. bien sea por problemas de operaciones o fenmenos inherentes a las

formaciones atravesadas. Ver Fig.l.6.

Ejemplo, por no poder recuperar un objeto indeseable en l hoyo, o perforaciones en

zonas con alto buzamiento.

Fig 1 8

Desviacibn al Hoyo Original


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C PmJLO

C US S

QUE

ORIGIN N L PER FOR CI~N IRECCION L

1.7. POZOS VERTICALES CONTROL DE DESVIACIN)

Donde en el rea a perforar existan fallas naturales, las cuales ocasionan la desviacin

del hoyo. Ver Fig.l.7.

Flg 1 7

Pom a Verlicales

Es muy aplicable en pases industrializados donde la consewaci6n de la energa es uno

de los temas de ms importancia. Se usan como fuentes energticas para calentar el

agua. Ver Fig.1

a

A medida que se hacen ms escasos los recursos energticos, el hombre intensifica la

bsqueda de los mismos, mejorando las tcnicas de perforacin y hoy se pueden ha-

cer producir reas que anteriormente presentaban dicuit@.

Fig 1 8

Pozos eotmicos


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1 9 DIFERENTES

ARENAS

M~LTIPLES

Cuando se atraviesa un yacimiento de varias arenas con un mismo pozo Ver Fig 1

S

Fig

1 9

DMerentea

A n ? ~ 8

ltiples

1 10 APROVECHAMIENTO

E

MAYOR ESPESOR DEL YAC~MIENTO

El yacimiento es atravesado por el pozoen forma horizontal Ver Fig l 10

Fi i

1 10

Pozo Horhonbl


15/132

CllplTULO

CAUSAS QUE OWGIN AN LA PERFORACIN DIRJ3CCIONAL

1.1 1. DESliRnOLLO MLTIPLE DE UN YACIMIENTO

Cuando sa requiere drenar el yacimiento lo ms rpido posible o para establecer los

1

mites de contacto gas/petrleo o petrleolagua. Ver Fig.l.1l

Tambin puede ser del resultado econmico de perfqrar

de

un territorio continental ha

cia costa afuera o para la extraccin

de

minerales. Ver g.1.12.

Fig

1 12

Hoyo

Vertlcal

para la xtraccindeY h m l w


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C P~TULO

CONCEPTOS SICOS

En la planificacin de un pozo direccional se deben tener claro ciertos conocimientos

de la trayectoria de la direccin que se quiere que el pozo tenga igualmente de los

conceptos generales que estn involucrados en la tcnica direccional. Ver Fig.2.1.

Fig

No 2

Ejemplos que demuestran l

Trayectoria

de b Direccin de un Pozo Perfuradw


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CAPfTUU CONCEPTOS BSICOS

2.1.

Glosario

de

Trminos

MEDICIN

DE PROFUNDIDAD

Es la profundidad en el pozo direccional, que se hace con la medicin de la sarta tube-

ra) de perforacin, mide la longitud del hoyo.

PROFUNDIDAD VERTICAL VERDADERA

Es la distancia vertical de cualquier punto dado del hoyo al piso de la cabria.

DESV~O

Es la distancia horizontal de cualquier punto del hoyo al eje vertical a travs del cabezal.

tambin se le conoce como desviacin horizontal o deflexin horizontal.

PUNTO DE ARRANQUE K.0.P)

Es la profundidad del hoyo en el cual se coloca la herramienta de deflexin inicial y se

comienza el desvo del mismo.

*

ANGULO DE INCLINACI~N

Es el ngulo fuera de la vertical, tambin se llama ngulo de deflexin.

TASA DE AUMENTO

Es el nmero de grados de aumento del ngulo de inclinacin sobre una longlud espe-

cfica.

i DIRECCION

u

OAIENTACI~N

hg u l o fuera del Norte o Sur hacia el Este u Oeste) en

la

escala de

90

e los cuatro

cuadrantes.


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C PITULO

ON EPTOS

B SICOS

ngulo fuera del Norte del hoyo a travs del Este que se mide con un comps magneti-

co. con base en la escala completa del circulo de 360 .

Es la parte del hoyo, despus del arranque inicial, donde el ngulo de desvo aumenta.

-,* SECCIN TANGENCIAL

Es la parte del hoyo, despus del aumento de ngulo de desvo, donde el ngulo de

desvo y la direccin se mantienen constantes.

Es la parte del hoyo, despus de la seccin tangencial, donde

el

dngulo de inclinacin

disminuye.

GIRO

Movimiento necesario desde la superficie del ensamblaje de fondo para realizar u cam-

bio de direccin u orientacin.

/ REGISTRO

Es la medicin por medio de instrumentos, del ngulo de inclinacin y de la direccin

en cierto punto (o estacin) del hoyo.

COORDENADAS

Coordenadas de una

localizaci6n o de un punto del hoyo son sus distancias en la di-

reccin N-S y E-O a un punto dado. Este es un punto cero adaptado geogrficamente.

RUMBO

Rumbo de un estrato de formacin es la interseccin entre el estrato y un plano hori-

zontal, medido desde el plano N-S.


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cAP~T UU CONCEFTOS BSICOS

Buzamiento de una formacin es el ngulo entre el plano de estratificacin de la forma-

cin y el plano horizontal medido en un plano perpendicular al rumbo.

COSENO

El coseno de un ngulo es la longitud del cateto adyacente dividido entre la longitud de

la hipotenusa.

SENO

El seno de un ngulo es la longitud del cateto opuesto dividido entre la longitud de la hi-

potenusa.

PATA DE PERRO

Cualquier cambio de ngulo severo entre el rumbo verdadero o la inclinacin de dos

secciones del hoyo.

SEVERIDAD DE L PATA DE PERRO

Es la tasa de cambio de ngulo real entre las secciones expresadas en grados sobre

una longitud especfica.

LONGITUD DEL RUMBO

Es

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

INCREMENTO DE L PROFUNDIDAD VERTICAL

Es la diferencia de longitud entre las profundidades verticales verdaderas de dos regis-

tros.

Es la diferencia de longitud entre los desvos de dos registra.


20/132

C P f n n o CONCEPTOS

SICOS

Es

el incremento de desvo como se ve en una seccin vertical a lo largo del rumbo

planificado del hoyo.

OBJETIVO

Es

un punto fijo del subsuelo en una formacin que debe ser penetrado con el hoyo

desviado.

TOLER NCI DEL OBJllVO

La mxima distancia en la cual el objetivo puede ser errado.

DISCO

Lapelcula que se inserta en el instrumento que una vez revelada muestra la direccin

inclinacin y cara de la herramienta de un pozo.


21/132

c P ~ J L C ~ CONCEPTOS B SICOS

OESCRIPCION DE

LOS

PARNETROS

K O P = Punto de Arra nqu e

Y

= Profund idad ver t ica l a l pun to de ar ranque

PM1

= Prnfundldad medlda a l punto de arranque

lnax Angula nxi rao de in c l in ac i n

Rc Radio de Cu rva tu ra

Y2

= Profundidad v e r t ic a l a l ngu lo mximo

D2

= Desp lazamiento ho r iz on ta l a l ngu lo mximo

Y

=

P ro fu nd id ad v e r t i c a l a l o b j e t i v o

D3

= D es plazamiento ho r i z o n ta l a l ob je t i v o

Y = P m fu nd id ad v e r t i c a l t o t a l

D4

=

D es p laz amlen to ho r i z on ta l t o ta l

Fm

=

Pm fundidad medida a l d ngu lo mxlOI0

m3 = Pmfundidad medida a l o b j e t i v o

Rn4 = Pmfund ldad med ida to t a l

R t Radio de Tolerancia


22/132

Existen en el mercado una gran variedad de herramientas que son tiles en la

perforacin direccional Ver fig.

3.1

stas las clasificaremos en la forma siguiente:

3.1.

Herramientas deflectoras

Son aquellas que se encargan de dirigir el hoyo en el sentido que se tenga

predeterminado. Las ms comunes. son las siguientes:

Mechas

Son de tamao convencional con uno o dos chorros de mayor dimetro que el tercero

o dos chorros ciegos y uno especial a travs del

m l

sale el fluido de perforacin a

altas velocidades tambin puede ser utilizada una mecha bicono m n un chorro

sobresaliente.

La fu e m hidrulica generada erosiona una cavidad en la formacin lo que permite a la

mecha dirigirse en esta direccin. Este es un mtodo utilizado normalmente en

formaciones blandas y semiblandas.

La perforacin se realiza en forma alternada es decir se erosiona una seccin del hoyo

y luego se contina con la perforacin rotatoria. Ver fig.

3 2

y

3.3..

+Cucharas deflectoras guiasonda)

Son piezas de acero en forma de cuchara con la punta cincelada las cuales podemos

conseguir de tres tipos:

Cuchara removible puiasonda standard).

Se usa para iniciar

i

cambio de Mi iac ibn y rumbo de1 pozo para perforar al lado de

tapones de cemento o para enderezar pozos desviadores. Consta de una larga cua

invertida de acero cncava en un lado para sostener guiar la sarta de perforacin.

Posee una punta de cincel en el extremo para evitar el giro de la herramienta y de un

tubo portamecha en el tope para rescatar la herramienta. Ver fig.

3.4.


23/132

ca~flTJL

HERR MIENT S ZPTnlZ D S

EN

L

P ER F O R C I~ NDIRECCION L

Fig 3 1

Hernimlentar de perforacin direccional


24/132

cAPh m.03

HERR MIENT S UTILE S

EN

L

PERF ORACIN DIRECCIONAL

BOQUILL GR NDE

Fig 3 2

Mecha

de horro

gmnde


25/132

c P~TULO

HERR MIENT S UTILIZ D SEN

LA

PERFOR CI~N IRECCION L

BOQUILL GR NDE

Fip

3 2

Mechde charrogrande


26/132

FM.

3.3

Desviando el hoyo uaando e1

hwm

de la mecha

a) lavando el hoyo

b)

perforando


27/132


28/132

E cps 03

HERR MIENT S

UTnIZ D S

EN

LA PERFORACI~NIRECCIONAL

i, ,

?,'

>

-

Cuchara

de

circulacin.

Su instalacin y uso es igual a la anterior, pero en este caso el fluido de perforacin

circula por un orificio situado en el fondo de la cuchara, desalojando los ripios. Uno de

sus usos especficos es desbaratar puentes y obstrucciones formadas en el hoyo.

La sarta de perforacin con que se usan ambas cucharas mencionadas consta de una

mechagua del tamao apropiado, un estabilizador de aleta espiral y un sub-orientador

sujeto rgidamente a la cuchara por medio de un pasador. Luego de bajada y orientada

la sarta se aplica el peso necesario para fijar la herramienta y quebrar el pasador; se

perfora un hueco de ratn de12a 16 pies. Este hueco de ratn es luego ampliado y

seguidamente se efecta un estudio dirrecionai a fin de chequear la desviacin.Si es

necesario reactivar se utiliza una nueva sarta de fondo, compuesta por mecha de

calibre pleno y estabilizador, portamecha corto antimagntico y el resto tubera

corriente de perforacin.

Cuchara permanente tipo revestidor.

Queda permanentemente en el pozo y su principal aplicacin es desviar a causa de una

obstruccin o colapso de un revestidor, asi mismo, para reingresar a un pozo existente

para perforarlo.

Mediante un mecanismo energizador es fijado a un conjunto que consta de fresadora

inicial, sub de orientacin y sarta de perforacin. Una vez orientado el conjunto. en el

recinto del pozo entubado, el pasador

se

rompe con lo que la cuchara queda

permanentemente fija en el pozo.

La

fresadora inicial se hace girar lentamente y se gua

mediante una oreja

sacrificable, hacia la pared del revestidor. Una vez fresada la

seccin inicial se instala un nuevo conjunto de 'Wesadora rpida para establecer el

rumbo del pozo. Esta consta de fresadora de calibre pleno (de fondo plano, diamante o

carburo de tungsteno), estabilizador de carburo de tungsteno y conjunto normal de

sarta de perforaci6n. Ver figs. 3.5,3.6 y 3.7.

r

Junta articulada

Es una herramienta especial que

se

usa para desviar el pozo sin necesidad de usar

cuchara. Est compuesto por una junta universal tipo esera, cargada de resorte,

conectada a la sarta de perforacin a fin de que la mecha pueda perforar un ngulo con

relacin al eje de la sarta. Su gran limitacin, y esto debido a su diseo en si, es que

con ella no se puede lograr una orientacin determinada, por lo que slo puede usarse

en aquellos casos en los que no se requiere control del rumbo.


29/132

CAP~TULO

HERR MIENT SUTILIZADAS EN LA ERFORAC 6NDIRECCIONAL

STARTING MlLL

WHIPSTOCK

W H I P S T O M

PACKER

WATERMELON

b'

i'?CL,

\ y /

\ e \ ,

~

9

WATERMELON

STRING MlLL

TAPER MILL

WlNDOW MlLL

FRESPDOR

OIAMONO MlLL

l

R O U M NOSE IULL

FI

BOLTOU

TOP MLLI

Fig 3 5

Equipo para instnlacin de cuchnr pemuinente


30/132

p

.

C P ~ T U L O ~ HERR MIENT S UTiUZ D S ENL P E R F O R C I ~ N IRECCION L

:

I


31/132


32/132

FMotor de fondo

Es el que tiene la particularidad de eliminar la rotacin de la tubera mediante una fuerza

de torsin pozo abajo, impulsada por el fluido de perforacin. Se pueden conseguir los

siguientes:

Motor tipo turbina.

Es una recia unidad axial multiepata que demuestra ser muy eficiente y confiable,

especialmente en formaciones semiduras a duras. Ver Fig. 3.8.

Motor de desplazamiento posivo.

Consta de un motor helicoidal de dos etapas, vlvula de descarga, conjunto de bielas.

conjunto de cojinetes y eje. Este motor posee una cavidad en espiral forrada de

caucho. provista de una seccin transversal elptica que aloja un rotor sinusoidal de

acero. Por consiguiente, el flujo descendente presurizado de lodo entra en la cavidad

espiral y hace que el rotor se desplace y gire. a rotacin energiza el eje impulsor y el

efecto es una fuerza de torsin que hace girar la mecha. Ver figs. 3.9, 3.10, 3.11 y 3.12.

Los dos motores mencionados pueden usarse en la sarta, mecha de calibre pleno, el

motor, sub curvo o hidrulico,

portamecha antimagntico y conjunto normal de

perforacin. El sub curvo es usadp para impartir deflexin constante a la sarta. Su

rosca superior es concntrica con el eje de su cuerpo y su rosca inferior es concntrica

con el eje inclinado de

o

a

3

con relacin al eje de la rosca superior.

Estos motores poseen muchas ventajas sobre las otras herramientas deflectoras, ya

que utilizan mecha de calibre pleno desde el punto inicial de desviacin, lo que ahorra

viajes; la orientacin es ms precisa, ya que produce una curva ms suave y gradual en

los tramos de incremento y disminucin de ngulo. En caso de ser necesario hacer

correcciones, stas se hacen pozo abajo sin necesidad de sacar la sarta, eliminan la

necesidad de tandas de rectificacin para eliminar puentes, pata de perro y perforar

hasta el fondo del hoyo.

3.2. Herramientas de Medicin

Cuando se est perforando un pozo direccional, se debe tener los equipos de medicin

para determinar precisamente la direccin e inclinacin del pozo. Estos equipos o

instrumentos sirven para localizar posibtss

pata

de perro o excesivas curvaturas, para


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C P l l V L O

HERRAMIENTAS~ ~ U D SN

L

PERFORACI~N

IRECC AL

vigilar el rumbo para orientar la herramientas deflectora etc

Fig

3 8

Diferenck ntr k turbina el dlseilo de

mmarer

de derpkzamiento poslivo


34/132

C P ~ T U L O

HERR MIENT S UTILU D S

N

LA

PERFoR cI~N DlRECClON L

TURBINA

ENS MBL JE

EL

MOTOR

Fig

3 9

Motores de desplazamiento positivo


35/132

MGRANhJE SUP

RESTRlCClON

DE WJO

SOPORTE RADIAL

ENGRANAJE

DEL EJE

Fig. 3 10

Ensambleje del engranaje Interno del

mata

e deapiazamiento positivo


36/132

ONEXION EN

MOVlMIENlUDEL EJE

Fig.

3.11

nsamblaje de sconexiones internasdel

mot&


37/132

BOMB P G D

BOMB PRENDID

BIERTO

Fig

3 12

Vhlvula

flotadora

CERR DO


38/132

CAPfTULO3

HERR MIENT S UTILIZ D S

EN L PERFORACIN DIR1S CCIONAL

Los instrumentos y mtodos actuales son un medio rpido, preciso y econmico de

vigilar el fondo del pozo.

La

inclinacin y la direccin del pozo a profundidades

especificas se determinan mediante tomas sencillas single-shot), mientras que los de

tomas mltiples multi-shot) se usan para determinar varias lecturas individuales a

intervalos predeterminados.

Los instrumentos ms usados son los siguientes:

*Pndulo invertido totco)

Es uno de los ms elementales y sencillos instrumentos con los que se puede detectar

la desviacin. Se basa en el principio del pndulo y slo indica el grado de desviacin

sin mostrar el rumbo. Consta de tres partes principales:

Pndulo.

En posicin invertida que descansa sobre un fulcro de zafiro de tal modo que

permanece en posicin vertical. La punta superior est conformada por una aguja de

acero.

Marcado con crculo concntrico.

Mecanismo de tiempo.

Que permite al disco descender hasta la aguja del pndulo en un tiempo determinado.

El reloj es preparado de modo que el instrumento pueda llegar al lugar donde se desea

tomar la lectura antes de accionarse el mecanismo. Un breve lapso de margen dar

tiempo al pndulo para que est en posicin de descanso al tomar la lectura.

Seleccin del perodo de tiempo.

Generalmente, el instrumento se deja caer dentro de la tubera de perforacin cuando la

tubera est lista para sacarse del pozo, sin embargo, existen otros mtodos para

usarlos, dependiendo de los diferentes perodos de tiempo requeridos para llegar el

instrumento al fondo, se puede utilizar guaya. El tiempo depende del mtodo de bajar el

instrumento. peso y viscosidad del lodo, profundidad y tiempo adicional para que est

esttico.


39/132

t

Toma sencilla (singleahot)

y

tomas mltiples (multi-shot)

Todos los mtodos magnticos de estudios direccionales tienen como denominador

comn que deben instalarse dentro de una barra no magntica.

La toma sencilla (Single-Shot) se usa para registrar, simultneamente, la direccin

magntica del rumbo de pozos sin entubar y su inclinacin con relacin a la vertical.

Consta de tres unidades bsicas: Un cronmetro o censor de movimiento, una cmara

y un indicador de ngulo. El cronmetro se usa para accionar la cmara en el momento

predeterminado, pero ya que es difcil predecir con exactitud el tiempo que transcurre

durante el descenso de la herramienta, se usa adems un censor de movimiento. este

ltimo es un singular dispositivo electrnico que energiza el sistema elctrico de la

cmara a los pocos segundos de haber cesado el movimiento.

La

cmara se preenfoca y precarga con una pelcula circular hecha de un material

especial, resistente al calor.

La unidad indicadora de ngulo consta de un comps magntico y plomada.

Modo de empleo. El cronmetro se grada para un apso-predeterminado.

El conjunto se arma en un cilindro protector, y se bajaal pozo a cable o se deja caer en

un barril sellado. Al llegar al fondo el cronmetro energiza la cmara la cual toma una

fotograf a de las posiciones relativas del comps y la plomada.

El instrumento se saca a la superficie, donde la pelcula se revela y se coloca en un

lector que indica la direccin y la inclinacin exactas del pozo.

Las tomas miples (mui-shot). Tambibn determina el rumbo

y

la inclinacin, es

energizado por baten as y de accionamiento mecnico que fotograf a las posiciones

relativas en el comps a las profundidades predetermnadas. Ver figs. 3 13 3 14 y 3 15

Estos equipos de no estar protegidos dentro de una barra no magntica tendran una

influencia magntica local causada por la misma tubera de perforacin, revestidores

adyacentes, estaciones elctricas, etc..


40/132

Fb 3 13

Ensamblaje

de ia orlentiicl6n de

la pata

de mula


41/132

CAP~TULO

HERRAMIENTAS T lLIZADAS

EN LA

PERFORACI~N U ECC1ONAL

Flg 3 14

Cmara

del mulll

s mr


42/132

CAP~TULo

HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN

L

PERFORACldN DIRECCIONAL


43/132

c A P ~ T U U

HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN

LA

PE RF OR AC I~N IRECCIONAL

Orientaci6n glrosc6pica de toma sencilla

Este mtodo usa un instrumento normal de toma sencilla con un adaptador para

acoplarlo a una unidad giroscpica, al instrumento no lo afecta el campo magntico ni

la proximadad del hierro.

La unidad giroscpica se orienta hacia un eje conocido, antes de introducirla en el

pozo. La unidad del inst~mentoe sincroniza en la superficie con un reloj, se sita en

un cilindro de acero y se baja a cable hasta el fondo del pozo. Una vez tomados los

datos el instrumento se rescata, la pelcula circular se revela.

XOrientaci6n direccional (D.O.T.)

Esto dispositivo denominado herramienta de orientacin direccional, le permite al

operador mantener, debidamente la orientacin de los motores pozo abajo durante la

perforacin. El cerebro electrnico es un sensor probado pozo abajo que vigila

continuamente la torsin de la sarta.

Transmite los datos consiguientes al procesador de datos situado en la superficie y

est a una unida de lectura. El probador sensor, cuyo tope va conectado con el cable.

se enrosca en una barra espaciadora y un conjunto se introduce en el monel, donde el

sub-orientador queda fijo con el sub-curvo. Las setiales electrnicas de lado ako y las

magnticas se transmiten continuamente hasta la superficie mediante cable, manera de

que el perforador pueda saber constantemente en que direccin esta apuntando la

herramienta, la inclinacin del hoyo y direccin del mismo. Ver fig. 3.16.

t Medidas de fondo durante la perforacin (M.W.D)

Debido al avance que ha tenido la tecnologa actual, podemos conocer parte de los que

ect sucediendo abajo en la barrena. En el control direccional tenemos disponible un

complejo sistema de telemetra pozo abajo, llamada Measuremnt While Drilling

(M.W.D.).

La

perforacin direccional es el arte del control de direccin y penetracin angular

desde la superficie a un objetivo predeterminado, donde se debe tener el mayor flujo de

informacin para poder lograr esta finalidad, algunos de los beneficios del control

direccional con M.W.D. son:


44/132


45/132

C PhVLo

HERR MIENT S

UTlLlZADAS

ENL

PERFOR CION DlRECCION L

Mejora el control y determinacin de la 1 osicin real de la barrena.

Reduce el tiempo de registros.

Reduce el riesgo de atascamiento por presin diferencial.

Reduce las patas de perro.

Reduce el nmero de correcciones con motores de fondo en los pozos.

Algunas compaas que fabrican estos equipos incluyen a sus servicios Rayos Gamma,

Resistividad, Temperatura Anular, adems en superficie obtenemos la informacin de

valores de inclinacin, Azimuth, posicin de la cara de la herramienta y los parmetros

de perforacin que ayudan a la eficiencia de la perforacin como son peso sobre la

barrena, torque, velocidad de penetracin, presin de bomba, RPM, etc.

En la actualidad se desarrollan cuatro sistemas bsicos para realizar mediciones

mientras se perfora:

Pulsos a travs del fluido de perforacin.

Sistemas a travs de cables aislados.

Sistemas electromagnticos.

Sistemas acsticos.

La

herramienta est dividida en tres partes:

Equipos de apoyo.

Ensamblaje del

M W D

Sistema de superficie.

Equipos

de

apoyo

Esta parte del equipo es donde se ancla la herramienta para que pueda operar en

forma segura y consta de:


46/132

C P~TULO

HERR MIENT S UTILIZ D S EN

L

P E R F O R C I ~ NlWCClON L

Una barra antimayntica de 6-314 7 OD y 4 ID 30 pies de longitud, un substituto

de pulser de 6-314

7

OD 43 pulgadas de longitud, con un dimetro interior de

diseo especfico.

La barra antimagntica posee un dimetro interior superior a una normal, con el objeto

de poder alojar en su interior la sarta de sensores M.W.D, permitiendo con esto que el

flujo del lodo de perforacin no sea restringido.

Ensamblaje del M.W.D.

Esta parte constituyente de la herramienta M.W.D., corresponde a la herramienta

misma; la que est compuesta de los siguientes elementos dados de arriba hacia

abajo:

Rotor (Driver)

Assembly Direccional (Sensores, partes electrnicas)

Bateras

Sistema de superficie.

El sistema de superficie decodifica la seal llegada desde la herramienta en el fondo del

pozo y la entrega al operador en un sistema mtrico decimal, a travs del terminal de

computacin; est compuesto de los siguientes elementos:

Transductor

Caja de distribuciones

Fiitro acvo

Panel visual dengulo, azimuth y cara de la herramienta,

Ploteador.

Unidad de cintas magnticas


47/132

C P~TULO

HERR MIENT SUTILIZ D S

EN

E

PERFOR CIN DIRECCION L

Computador HP-1000

Ver

fig

3.17

3 3 Herramientas auxiliares

Son aquellas que forman parte de la sarta de perforacin.

u

utilidad y posicin en la

misma sarta varan dependiendo de su uso en perforacin.

En la perforacin direccional se hace uso de los estabilizadores para controlar o

modificar el ngulo de inclinacin del pozo de acuerdo a lo deseado. Los

estabilizadores se instalan en la sarta de perforacin de acuerdo a la necesidad;

aumentar reducir mantener el ngulo. Aunque existen varios tipos de estabilizadores

para la perforacin direccional bsicamente son utilizados dos tipos.

Tipo

Camisa

Es aquel donde solamente es necesario cambiar la camisa cada vez que se necesite

un estabilizador de diferente dimetro o

mando haya desgaste de sus hojas. Ver fig.

3.18.


48/132

OIST UICI 5 OE

LDS

PUNTOS

DE REGISTW

4 L PARE

J N F E R W DE L 4 E A l A

Fig 3 17

Bana

con

el dispositivo electrnico


49/132

CUCHILLAS DE ROTACION

NO

ROTATIVO

ESPIRAL

RECTO

C O R m LARGO C m M G O

Fi

3 18

res t pos de eaiabilizadoms


50/132

HERR MIENT S UTILIZ D S N

L

P E R F O R C I ~ N

IRECCION L

Es aquel donde se tiene que cambiar completamente cada vez que se requiere un

estabilizador de diferente dimetro.

*Portamecha o barra

a seleccin de una sarta de portamechas, debidamente diseada es requisito primario

para poder perforar a mnimo costo, ya que, con un buen diseo ayuda a lograr pozos

libres de contratiempos y aprovechables, proporciona el peso requerido sobre la

barrena, ayuda a obtener y mantener la direccin deseada del hoyo.

El peso de la sarta de portamechas en la columna de lodo, est afectado por el factor

de flotacin, el peso de la sarta debe ser un 10 15 ms alto que el peso mximo

previsto sobre la barrena. El punto neutral entre la tensin

y

la comprensin debe

mantenerse siempre dentro de la sarta de portamechas.

Ejemplo: Si el peso de una seccin de tubos portamechas es de 79000 lbs. al aire libre

Cunto pesa dentro de un lodo de 12

Ibslgal (89.8 Ibslpc)? Cunto es el peso

mximo que podemos utilizar?.

El factor de flotacin para el peso del barro, se calcula mediante tablas o frmulas

Peso de portamechas en el lodo peso de la portamecha x factor de flotacin

=

79000 lbs x 0.81 7

64543 lbs

Peso mximo recomendado peso de portamecha en el lodo 15

=

64543

9681

54862 lbs

Como la tubera de perforacin sufre graves daos si trabaja en compresin, para

cerciorarse de que est siempre en tensin, es por lo que debemos de restar el

Algunas son las excepciones a las recomendaciones de escoger los powmechas de

mximo tamao y permisible en el hoyo. Con frecuencia se usan portamechas de dos o


51/132

C A P ~

HERRAMIENTAS IZ D S EN LA

P E R F O R A C I ~ N

I ~ C I O N A L

ms dimetros diferentes en hoyos de dimetro grande. En pozos direccionales

pueden usarse varios portamechas con estabilizadores en ciertos puntos de

estabilizacin y/o directamente encima de la barrena dependiendo del tipo de pozo y su

trayectoria.

En la perforacin direccional son utilizados los portamechas espirales ya que favorecen

la circulacin del lodo. Ver fig. 3.19.

El portamecha o barra de k-monel tiene las mismas caractersticas fsicas de los otros

portamechas solamente que es un portamecha no magntica de acero inoxidable

cuya funcin es eliminar los efectos magnticos que puedan influir en la lectura de un

registro de direccin.

El magnetismo vara entre un pas y otro depende de la situacin con respecto a los

polos magnticos. Para disear la sarta con la barra k-monel se debe conocer la

longitud necesaria de monel para evitar la influencia magntica.

En las figs. 3.20 y 3.21 se ve el mapa mundial y las tres zonas magnticas divididas

con las cartas.

j ijera golpeadora o martillo

Es una herramienta que se coloca en la sarta -de perforacin para ser utilizada

solamente en caso de un pegamento de tubera actualmente se encuentran en el

mercado una gran variedad que se disearon para ser utilizadas en la perforacin

direccional. Entre las caractersticas que poseen son las siguientes:

Mecnicas hidrulicas e hidromecnicas.

Permanecen en el pozo durante un largo perodo de perforacin contnua aun en

condiciones difciles.

Se encuentran de diferentes dimetros.

Se ajustan en la superficie en el pozo.

Pueden golpear hacia arriba o abajo.


52/132

c A P ~ T U U

HERRAM IENTAS UTTLIZADAS EN LA PERFo RACI~NDIRECCIONAL

Su calibracin se puede modificar.

- Unin flexible que acta como una articulacin limitada o junta universal para mini-

zar los esfuerzos de punto del mandril ver tabla 1).

Tubera de transicin (Hevi-Wate)

La tubera de perforacin Hevi-Wate es un componente de peso intermedio para la

sarta de perforacin. Son tubos de pared gruesa unidos entre s por juntas extra largas.

Para facilitar su manejo tiene las mismas dimensiones de la tuberas de perforacin

corriente, debido a su peso y forma, esta tubera puede mantenerse en compresin,

salvo en pozos verticales de dimetro grande.

El uso de varios portamechas en una

perforacin

direccional produce una gran rea de

contacto con el lado bajo del hoyo. medida que los portamechas giran, ese

contacto

de alta friccin con la pared del pozo hace que los tubos suban. Muchas personas

creen que esa accin de rotacin y ascenso hace que el tubo portamecha inferior

obligue a la barrena a cambiar de direccin del pozo hacia la derecha.

La tubera Hevi-Wate da estabilidad' con mucho menos contacto con la pared del pozo,

lo cual le permite al operador del pozo.direccional, fijar la direccin y controlar mejor el

ngulo y el rumbo del pozo. Es importante el nmero de tubos que se deben situar en

la zona de transicin. La experiencia de campos indica que entre los portamechas y la

tubera de perforacin se deben inhalar no menos de

12

a

15

tubos Hevi-Wate. En

pozos direccionales suelen usarse hasta30o ms tubos.

Las excesivas fallas de conexiones de tubos y portamechas se deben a que st s se

doblan mientras giran a trav6s de pata de perrom ambios de ngulos, esto produce

torsin de rotacin, posibilidad de atascamiento, arrastre y friccin que afecta

l

control

direccional. La tubera Hevi-Wate normalmente dobla en la seccin del tubo. Se reduce

as la posibilidad de que por fatiga fallen las juntas de tubera mientras gira a travs de

estas condiciones, por lo tanto nos ayuda a mantener la direccin del pozo. Ver fig.

3.22.


53/132

c A P f T U L

HERRAMIENTAS

CPTILL DAS

EN LA PERFORACIN DIRECCIONA L

Fig

3 69

oftamech


54/132


55/132

so0

ZON

,

Y?

g

5

30-

3

g

ff

l o0

o

Z O N A

2

.

Y i S U O

- W I I I

U S E S O ' B A R M

EMOlP

E B P J O

USE ?O BA RR A K.U)(IEL DEBAJO

O L A C U R V A .

OE LA CURVA

A .

U S E

60'

B AR DA N - W W L E m U A U SE

90

BARRA K-MONEL

CEBUO

DE LA CURVA. DE CURVA B.

.U SE 6 4 B AR RA K - W E L D EB AJO

POSIC

ON DE

LA BRUJULA:

DE L A

CURVA C

M ARRA DE 10 DE

3 0 4

USE 90 BARRA U-LONCL ENCIMA

DEBAJO DCL MEMO. DE L A CURVA C

E N L A B AR RA

DE

6 0 '

~ 010

PC =BAJO OEL MEDIO

Z O N A

3

1 0 ~ . Y T o . ~ w r ? O W r o .

USE

60

BARRA K-YONEL

Y B M

OE LA CURVA A CCU SARTA

R I G I M .

U SE 6 0 ' W R R A U.-M UEL W W O

E L A $?JRVA CON ESTAB ILI-

ZADOR MEAR BIT Y)LAM ENIE

USE 9 0 ' BARRA K- UONEL DE W O

OE LA CURVA C CON C u A i D ~ o c

SARTA

Flg. 3.21

anas

emplrlcas


56/132

C PhVLO 3

HERR MIENT S ~ I L I Z D S N

L

PE RF OR CI~ N lRECCl ON L

TIPOS DE

MECAN~SMO

E

DISPARO

P a ~ snternas in-

mersas en aceite.

Uni6n Rexlble

(ex join).

Laherramienta

trabala si se

pierde el acriits.

njusa,en

supericie o

dentro del pmo.

Latijera pueds

dispararan mien-

lras

st

bajando

en el poza.

(TABLA 1)

Cuadro comparativo de

martillos

BOWEN

HIDROMECANICI

Abajo-Si

mibe-No

mm m del pmo

vadamn a trac

c16n.

CHRISTEN WELCO JARCO

LE E- ww N IMEcANIcA Hl Dd uu cA

mntro del po-

-

o.

iijera

superticle

ames de ba-

jar al pozo.

Longitud de la

carrera.

M b n

l ?ara

HeSta

1 7 S ~acia b a o 444..

13.11r p n

n b m hidhu-

6 w

ea~h*ba/o.

14.para6 114-

hmper

a

7

3/4'

Sub

Abajo

&ai : Pm Golpe lW

dos loa golpe8 ha-

cia W o .

Sistema ranurado

en acune.

Si

1Noranurado.I Si

si

Largo de la

ha

33

rm ient a. chrnl6n 26 a 3.

D4

zd Caso: R1 + R2 D4


77/132

c A P ~ V U

TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES

TlPO TANGENCIAL

W TO DE ARRANOUE

LINEA T Ia

HORIZONTAL

TIPO

su

TIPO

ESPECIAL ^

1

PUNTO

DE ARFIANPUE

1 PUMO DE ARRANQUE

I VERTICAL I

I

aaKnvo0

.

- - --

ESPWAUIENTQ

Fig

4.1

hpos

de

Pozos ireccionales


78/132

CAPfTUU


OBSERVADO EL A LEF:

ANGULO EN F NGULO E DESWO a


79/132


80/132

v4

V i

m = tan-' [

] CO S l

[R R2

en

(tan-'

Rl R

i R2

0 4

V4 V i

-

i

I

v4 V l

COS l.

sen (tan-'

v4 vi

m =

180 an-'

i

donde:

1

r-4\profundidad vertical al obietivo

U

D4 = desplazamiento al objetivo

nto de arranque

R i =

radio de curvatura de la seccin de aumento

R =

radio de curvatura de la seccin de decenso

amax

=

ngulo mximo de desviacin

Pozos perforados con una seccin de aumento de ngulo, una seccin tangencia1 nter-

media, una seccin de caida de ngulo (diferente

de

cero grados

y

una seccin

de

mantenimiento de naulo al obietivo.

La fig. 4.4 ilustra las frmulas utilizadas para el clculo del ngulo de desviacin en este

tipo S Especial.


81/132

C P ~ U L O TIPOS DE POZOS DIRECCION LES


82/132

CAP[TULO

TIPOS DE POZOS DlRECClONALES

R l < 11

a m a

=

cos-l gxen tan-l

[11,

Rl))]

-

ian-l

[/,

,

t

l)

Donde

Rl = Radio de curvatura de la seccin de aumento

=

R1

) x E 0 E 0 = DS Desplmmiento horizontal otal a lobjetivo

R l R2

= [Rl?R2)

AE = Profundidadvercal desde KOP a l objetivo

AE = (Tope yacimiento KOP)

+

R2x SenJD

La mayora de los tipos de pozos nombrados anteriormente son perforados por un tala-

dro convencional que es aquel que su cabria est vertical, a 90 de la horizontal. Ver

Fig

4.5.


83/132

cA PfT UL 4 TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES

4.4. Pozos Inclinados

Pozos iniciados desde la superficie con un ngulo de desviacin predeterminado y

constante. para lo cual se utilizan taladros especiales inclinados. Ver Fig 4.6 y 4.7.

Taladro Inclinado

Es aquel taladro que su cabria puede moverse de

90

de la horizontal hasta un mximo

de

45 .

Entre las caractersticas ms resaltantes del equipo se pueden mencionar:

a) Una torre de perforacin inclinada para perforar desde pozos vercales hasta pozos

de

45

de desviacin vertical; esta caracterstica del equipo le permite alcanzar

objetivos ms alejados horizontalmente del sitio de las perforaciones, y por ende

obtener mdulos con mayor nmero de pozos.

b) Un brazo hidrulico para manejar los tubulares (iubena de perforacin, revestimiento,

etc. ,

el cual es accionado desde el piso de la torre de perforacin. eliminando as el

trabajo que ejecuta el encuellador en los taladros convencionales.

C) Un bloque viajero, provisto de un sistema giratorio diseado para efectuar el

enroscado y desenroscado de los diferentes tubulares utilizados en la perforacin

y

completacin del los pozos. Dicho elemento s desliza a-travs de un sistema de

rieles instalado en la estructura de la torre.

d) Sistema hidrulico, Make-up torque , para darle el torque apropiado a cada

conexin de los tubulares.

e) Capacidad de movilizacin mediante un sistema de orugas, lo cual reduce

considerablemente el tiempo de mudanza entre un pozo

y

otro pertenecientes a un

mismo mdulo.

Los equipos auxiliares del taladro permanecen fijos durante los trabajos de

perforacin de cada mdulo, lo cual incrementa la vida til de los mismos, por

disminuir el deterioro al que son sometidos durante la mudanza entre pozo y pozo.


84/132

C PITULO

TIPOS DE POZOS DBE CCIO N LES


85/132

Fig

A

Poro nclinado

4


86/132

MASTlL

EN POSICION

VERTICAL

AZO

HlDRAULlCO WRA

MANEJO E

LA

TIJBERIA

Fig

4 7

Diagrama del hl adro Inclinado

4 U


87/132

C PmJLU

TIPOS DE POZOS DIRECCION LES

Comparacin entre los Taladros Convencionales r Inclinado

Estas diferencias se hacen en base a la utilizacin de uno

u

otro en la perforacin direc-

cional de un pozo.

Taladro Convencional

1. La inclinacin y direccin se consiguen despus de perforar una seccin vertical o

predeterminar un punto de arranque.

2. Son usadas hasta tres (3) tipos de sarta para la peroraah.

3.

Existe variacin marcada en el control del peco sobre la mecha y las revoluciones

por minuto a la cual gira la sarta.

4.

Hay variacin en la presin del fluido durante la perforacibn, causando mayor

desgaste en las lneas y cartas a la vez que la bomba trabaja al mximo de su

eficiencia.

5

La sarta esta ms en contacto con la formacin, lo cual permite mayor desgaste a la

tubera y se expone por ms tiempo a un pegamientopor presin diferencial.

6.

Algunas veces existen severidades de pata de perro', causando un punto de

deflexin en

el

revestidor.

7.

Los tiempos de viaje se realizan con mayor rapidez, mientras que el tiempo

empleado en la conexin es mayor durante la perforacin del pozo.

8.

El bloque viaja en forma pendular lo cual podra ocasionar un accidente al

obstaculizarse su trayectoria.

9. Usa un encuelladero, el cual no es el 100% seguro, ya que el trabajador en este sitio

camina sobre peldaos sujetado a la cintura por medio de una faja de seguridad.

10.

Exige mayor esfuerzo fsico al personal obrero para sacar y meter l cuero.

11. Los desplazamientos horizontales dependen de la profundidad del punto de

arranque y ngulo de inclinacin.


88/132

CAP~TULO


Taladro Inclinado

1.

La inclinacin y direccin estn dadas a partir de la superficie.

2.

Una sola sarta de perforacin.

3.

Define los parmetros de peso y revolucin con mayor rapidez.

4 La

presin requerida es establecida de acuerdo al comportamiento de la formacin.

No requiere presiones de bomba excesiva, por lo tanto la bomba trabaja en

condiciones normales.

5.

Debido a su inclinacin desde la superficie no existen puntos de deflexin en la sarta,

eliminando bastante el roce entre la formacin y tubera.

6.

Elimina las severidades de pata de perro .

7. Los tiempos de viajes son mayores, pero disminuye el tiempo empleado en cada

conexin, la cual puede realizarse hasta en 10 seg.

8. El bloque viaja por rieles, lo que permite mayor estabilidad en su trayectoria

descendente.

9. El encuellador maniobra el brazo desde la plataforma, a travs de controles.

10. El cuero es operado por un brazo ron un gato hidrulico, el cual es accionado

automticamente por el perforador.

11. Permite alcanzar mayores desplazamientos horizontales.

4.5.

Pozos Horizontales

Pozos perforados horizontalmente o paralelo ia zona productora con la finalidad de

tener mayor rea de produccibn.

En

este tipo de pozos se requieren de ciertas tcnicas

y herramientas especiales las cuales sern discutidas en forma general en el captulo 8.

4 14


89/132

C P~TULO


4.6.

Ejercicios Prcticos

En esta seccin se realizar la planificacin de dos pozos direccionales, para los cuales

utilizaremos la teora de el tipo tangencia1

y

el tipo S .

A su vez realizaremos los clculos de cada una de la secciones de los dos ejemplos de

manera de comprobar con el grfico tanto de inclinacin Plano Vertical) como de di-

reccin Plano Horizontal) los resultados obtenidos.

En principio se desarrollar un ejercicio, donde se presentan dos pozos de alivio, as

corno el pozo objetivo con sus respectivas coordenadas fig.

4.8 .

para lo cual es nece-

sario calcular la direccin y el desplazamiento horizontal de cada pozo. Para ello utiliza-

remos las siguientes formulas:

Direccin = Tan-

Diferencia de Coordenadas [ Objetivo Supeticie ]

E

O

Diferehcia de Coordenadas

[

Objetivo Supeticie ]

N

S

Nota: Norte:

;

Sur:

;

Este:

;

Oeste:

:


90/132

cAPfrn


Flg

4 8

lculo de direccin

y

despiazamlento horizontal


91/132

c P ~ U L O


Ejemplo para el Disefio de un Pozo Direccional

Tipo Tangencial

Para el ejemplo del pozo Tipo Tangencial se requiere'calcular la direccin final

y

el des-

plazamiento horizontal; el cual es comparado con el Radio de Curvatura segn:

donde:

L: longitud especfica para el aumento del ngulo de inclinacin.

e

grados de aumento de ngulo por cada L.

Dependiendo de la comparacin mencionada ver fig.4.2, para el clculo

el

ngulo m-

ximo de inclinacin.

Para el ejemplo del pozo tipo

'S

se requiere calcular la direccin final

y

el desplaza-

miento horizontal; el cual es comparado con la cumatoria.de los radiosde curvatura pa-

ra la secciones de aumento

y

de disminucin del ngulo de inclinacin, segn:

donde:

L:

longitud especfica para el aumento o disminucin del ngulo de inclinacin.

ed

grados de disminucin del ngulo por cadaL.

Dependiendo de la comparacin mencionada ver fig.

4.3

para el clculo del ngulo m-

ximo de inclinacin.


92/132

C P~TULO

TIPOS DE POZOS DIRECClON LES

Ejemplo para el Dlseo de un Pozo Direcclonal

TIPO

TANGENCIAL

La planificacin de los pozos direccionales envuelven una serie de clculos, los cuales

permiten disear los grficos el programa de perforacin direccional.

De

la informacin geolgica el levantamiento topogrfico se obtiene los siguientes

datos:

Coordenadas de superficie o balancn:

S: 16202.64 mts

E:

13338.99 rnts

Coordenadas del objetivo:

S: 16470.38 mts

E:

13229.00

mts

Elevacin del terreno:

34

pies

Elevacin de la mesa rotaroria:

47 pies (b.n.1.)

Buzamiento de la estructura

5 SO

Miembro Ojeda 2192' (b.rn.r.)

Miembro Lag's inferior: 2254'

Tope arenas productoras: 2364'

Tope formacin La

Rosa:

2510' 2557'

La tasa de aumento de ngulo, punto de arranque el radio de tolerancia son

parmetros prestablecidos en la planificacin del programa de perforacin.


93/132

CAPfTULO

TIPOS

E

POZOS DIRECCIONALES


94/132

C P ~ U L O


TIPO S'

Disear la grfica de inclinacin

y

direccin del siguiente pozo:

Coordenadas de Superficie

N

10.000 pies

E: 30.000 pies

Coordenadas del Objetivo

N

8,260 pies

E:

29.534

pies

Punto de arranque

1480pies

Tasa de aumento de ngulo

20/100 pies

Radio de tolerancia

100 pies a la profundidad vertical

de 4800 pies (P.V.V.)

Coordenadas del Objetivo

B

N

7.432 pies

E: 29.312 pies

Punto de arranque

5300

(P.V.V.)

Tasa de disminucin de ngulo hasta O

de inclinacin

2 1/20 1100 pies a 6695 pies

Radio de tolerancia

100 pies a la profundidad vertical de

7000 pies (P.V.V.)

Profundidad vertical total,

Pt

7200 pies


95/132

M~TO OS

E ESTUDIOS DIRECCION LES

Como los instrumentos actuales no permiten definir exactamente el rumbo del pozo en-

tre cada punto de estudio, para calcular la localizacin tridimensional de cada punto o

estacin se desarrollan varios mtodos.

5 1

Mtodo Tangencia1

Este mtodo se basa en la suposicin de que el pozo mantiene la misma inclinacin y

el mismo rumbo entre dos estaciones, es fcil de calcular, es impreciso, especialmente

en pozos de configuracin tipo seccin aumentada y tangencia1 y el tipo S en los que

indica menos desplazamiento vertical y ms horizontal de los que realmente hay en el

pozo.

5 2

Mtodo de ngulo Promedio

Se basa en la suposicin de que el recinto del pozo es paralelo al promedio sencillo de

los ngulos de inclinacin y direccin entre dos estaciones. Este mtodo que es mucho

ms difcil se justifica tericamente, sin embargo, lo suficientemente sencillo para usarlo

en el campo, ya que los clculos se pueden efectuar en una calculadora programable.

5 3

Mtodo de Radlo de Curvatura

Este mtodo se basa en la suposicin de que el recinto del pozo es un arco parejo y

esfrico entre estaciones o puntos de estudios.

Es

tericamente sensato y es muy pre-

ciso.

Sin embargo, no es de fcil aplicaci6n en el campo porque requiere el uso de una cal-

culadora o computadora programable.

5 4 Mtodo de Curvatura Mnima

Presupone que el pozo es un arco esfrico con mnimo de curvatura; que hay mximo

radio de curvatura entre puntos

o

estaciones. Aunque este mtodo tambirrcomprende


96/132

muchos clculos complejos que requieren computadora programable, es el de mejor

En vista de que la comparacin entre los mtodos estudiados nos indica para algunos

imprecisin y para otros precisin pero complejidad en clculos a nivel de campo; nos

f.

limitaremos a desarrollar el Mtodo de ngulo promedio (Tabla de Campo) el cual nos

la proyeccin vertical (inclinacin) como la proyeccin horizontal (direccin).

A continuacin se muestra la tabla de Campo, as como las formulas para el llenado de

5.2.1.

Frmulas para el Mtodo de ngulo Promedio

111.

Grados de inclinacin (leer en el disco) (1)

V.- Inclinacin promedio It 4 2

=

Iprom

V.- Intervalo perforado (Ip)

VI.- Profundidad vertical pardal (PVP) = ~p

Cos

(Iprom.)

VIL- Profundidad vertical acumulada

=

PVP

VIII.-Desplazamiento parcial (Dp) para cada valor de Single

Shot

Dp

=

i p Sen (Iprom)

lX.- Desplazamiento total t)=

Dp

X.- Rumbo o direccin (leido en el disco) corregido

= Rc

XI.- Rumbo promedio (Rp) = Rt t R2 12


97/132

c P~TULO

MeTODOS DE ESTUDIOS DIRECCION LES

XII.- Coordenadas parciales (N-S) = Dp Cos (Rp) olocar los signos

XII1.-Coordenadas parciales (E-O) = Dp Sen (Rp) --colocar los signos

XIV.-Coordenadas totales (N-S)

=

Coord. parc. umar con los signos

XV. Coordenadas totales (E-O) =

Coord. parc. -sumar con los signos

XVI.-Severidad de pata de perro

=

SPP =

PP x 100

P

= cos-

os (12

h Sen l2x Senh 1

OS

(Rc2 RC,)]

}

[

donde:

PP = pata de perro

Ii =

Inclinacin leida anterior

12

=

Inclinacin leida

Rc i

= nimbo corregido anterior

Rc2

=

rumbo corregido leido

En la Fig. 5.1 se muestra la aplicacin del ngulo promedio en-cuatro estaciones. En la

tabla 1 se muestran valores para el radio de curvatura, sin efectuar clculos.


98/132

MTODOS DE ESTUDIOS DIRECCION LES


99/132

METODO NGULO PROMEDIO

TABLA DE CAMPO

PERFORACIN DIRECCIONAL

POZO No INC:

DIR:

IV VI VI1 Vlll IX X

XI

XII WII

xlv x

XV

DATOS

DATO


100/132

MTODOS DE ESTUDIOS DIRECCION LES


101/132


102/132

M ~T oD OS DE ESTLIDIOS DIRECCION LES

TABIA

No.

1

AUMENTO O IJISMINUCIN DEL ANGULO

Y SU CORRESPONDIENTE M D I O DE CURVATURA

2 0 0 656

2864 8 873 2

0 738

2546 525

776 2

2 50 0 820

2291 8 698 6

2 75 0 902

2063 5 635 0

3 0 0 984

1909 9 582 1

3 25 1 066

1762 9 537 3

3 50 1 148 1637 0 499 0

3 75 1 230

1527 9

465 7

4 0 1 312

1432 4 436 6

4 25 1 394

1348 1 410 9

4 50 1 476

1273 2 388 1

4 75 1S58

1206 2 367 7

5 0 1 640

11 45 9 349 3

5 25 1 722

1091 3 332 6

5 50 1 804

1041 7 317 5

5 75 1 886

996 4 303 7

6 0 1 969 954 9 291 1

5 8


103/132

C P~TULO

CORRECCINPOR DEcLIN CIN M GNkTIC

LAntes de hacer los clculos es necesario corregir el ngulo de direccin a la direccin

real, ya que todos los instrumentos de estudios magnticos estn diseados para

apuntar hacia el norte magntico, a tiempo que los planos direccionales se grafican con

relacin al norte real.

El grado de correccin necesaria vara de sitio a sitio.

Las

variaciones se indican en

gran nmero de grficos que se denominan isognicos . Calculados para diferentes

localizaciones geogrficas. Esto es motivado a que los polos magnticos de la tierra

mantienen un campo de magnetismo que puede ir variando con el tiempo, por lo que

es necesario realizar estudios de magnetismo frecuentemente en aquellos lugares

donde la precisin debe ser lo ms exacta posible.

LEn Venezuela podemos mencionar que en la actualidad, estamos considerando para el

Lago de Maracaibo una declinacin de

6

Oeste y para el Oriente del pas una

declinacin de

11

Oeste. En la Figura 6 1 se puede observar como es el campo

magntico de la tierra y un Mapa Isognico de los Estados Unidos de Norteamrica.

Recientemente cientficos han elaborado una nueva teora que explica el por qu de los

desplazamientos misteriosos del po lo norte magntico de la Tierra.

a

respuesta puede estar a cientos de kilmetros bajo la superlicie, en una zona que

los investigadores consideran como la de mayor actividad qumica en el m undo, estudio

realizado por Raymond Jeanloz, profesor de Geof'sica de la Universidad de California,

con sede en Berkeley.

Durante alrededor de

1 200

aiios, los gegrafos han advertido cambios peridicos en la

direccin del norte magntico, lo suficientemente importante como para obligar a la

revisin de mapas, en un promedio de un grado por dcada.

Para averiguar el por qu de este fenmeno, se realiz un laboratorio en el cual se

reproducen las condiciones de alta temperatura y presin del lugar donde la manta

rocosa se encuentra con el magma, a unos

2 800

kilmetros bajo la superficie del


104/132

.I

$ 1

~APf l Ut . 0

C O R R E C C I ~ N OR DECLM CI~NMAGNTICA

1

:,

planeta.

Se cree que esta puede se la zona de mayor actividad qumica de la Tierra, esto

:

/,l.

basado en el estudio realizado por cientficos de Berkeley y de Santa Cruz.

41

Los experimentos sugirieron que el nivel inferior de la capa rocosa reacciona ante el

intenso calor del magma, incrustando globulos de aleaciones ricas en hierro en la

capa rocosa.

Dicho material rico en metales desviarn las lneas de campo magntico generadas en

el centro de la Tierra, hacindolas converger en algunas regiones y diverger en otros.

segn la teora de los expertos.

Esto influye mucho en la variacin de la intensidad del campo magntico medido en la

superficie de toda la Tierra , se dijo en reciente reunin anual de la Unin Geofsica

norteamericana.

El efecto neto de stas variaciones o largo del tiempo, desplaza la ubicacin del polo

norte magntico, la direccin hacia la cual apunta la aguja de una brjula .

La moderna teora sostiene que los cambios dentro del magma controlan los cambios

regionales de intensidad del campo magntico;

Los investigadores esperan hacer ms averiguaciones acerca de las mediciones

1

magnticas, comparndolas con mapas de ondas ssmicas provenientes de la regin

i

del magma.

I

I

Teniendo xito en la compresin de los procesos fsicos que se producen ahora se

podr entender mejor la causa y la dinmica de inversiones en el campo magntico de

1

la Tierra, que ocurren una vez cada varios millones de aos.

1

1

En este capftulo se detallan varios ejercicios que ayudan a la mejor comprensin del

mismo.

6 2

i:

iI.


105/132

SUR

CAMPO MAGNETICO

E L A T I E R RA

' Ir

Rg 1

apa Isognlco de

los

stadcm Unldcm


106/132

c A P f n J L

CORRECCI~NPOR DECLINACI~NM A G ~ T I C A

AilMUiH MAGN~CO VERDADERO AZlMUTn MAGNmCO A VERDADERO

SE RESTA L DECUNACl6N

SE

SUM

L DECUNACI~N

Declinacin2

Este

N.

VERDADERO

N42 E

N

39

O

S 8 8 O

N 8 V O

N

89 E

Decllnacih O Oeste

Observando el grfico y dados los grados de declinacin obtener las nuevas

coordenadas con su conversin a coordenadas polares.


107/132

c P~TULO7

TEORfA

EL DIAGRAMA E VETORES

TE0RfA DEL DIAGRAMA DE

VE TORES

Cuando se tiene que bajar una herramienta de deflexion para corregir el curso del hoyo,

la pregunta es: en qu direccin? o mejor an, cuntos gradosa la izquierda o a la

derecha de la presente direccin, deben colocarse estas herramientas para obtener el

deseado resultado?.

Una herramienta puede ser orientada por cambio de ngulo solamente, por cambio de

ngulo y de direccin, por cambio de direccin solamente y por mximo cambio de

direccin.

Para establecer el ngulo de orientacin s puede usar un diagrama vectonal,

incorporando los 3 factores involucrados mientras se efectan los cambios, a saber: el

ngulo de desvo, el cambio de direccin y la pata de perro construida por la

herramienta. El nmero de grados de los ngulos estn representados por longitudes

especificadas, por ejemplo, pulgadas, centmetros, etc., como se muestra en el

siguiente ejemplo: fig. 7.1). Se baja una mecha gua en un hoyo cuyo ltimo registro

dio lo siguiente: 7

N

45 E. La pata de perro esperada de la mecha-gua 2-112".

L I I I I A R l C I C S l i U D D

C L Y U I V O .m

OC OC l V l O

L I W A R L PR C SC M TA ~ OOL

1W U LO Ol O rS Vl o PRSM~

Fig

7.1

Clrculo de patcide perro de 2-112'

ClRCUlCl

DE

PATA

DE

PERRO

DE

2 1lP


108/132

C M ~ J L O

TEORf DEL DI GR M DE VECTORES

Cualquier Inea dibujada desde el punto y que cruce el crculo de la pata de perro

representa el nuevo ngulo de desvo, medido desde al punto de cruce. El ngulo

entre esta Inea y la Inea del ngulo de desvo original es el ngulo del cambio de

direccin para el hoyo. Si se dibuja una Inea radial desde el punto del presente ngulo

de desvo hasta el punto de cruce, entonces el ngulo entre esta Inea radial y la Inea

extendida del presente ngulo de desvo es el ngulo

l

cual se debe orientar la

herramienta para obtener el nuevo ngulo de desvo antes mencionado y el cambio de

direccin.

Ejemplo del ajuste de la herramienta para -cambio de -lo nicamente ver fig.

7.2).

Suponga una lectura

8

N

70 E

pata de perro esperada 2-112 .

Flg 7.2

No hay cambio de direccin, por eso la Inea de cruce es justamente la extensin de la

Inea del presente ngulo, y el punto de cruce representa el nuevo ngulo. ngulo de

orientacin

O ,

la herramienta es colocada en la direccin existente, y el resultado es

automticamente un m x im~ambio del ngulo de desvo.

Realmente no hay necesidad de dibujar la Inea del viejo ngulo de desvo en la

direccin apropiada del comps, puesto que

solamente estamos, interesados en el

cambio de direccin, el cual puede ser medido en cualquier posicin del diagrama

vertical.


109/132

CAPlTUU 7

T E O R ~

ELDIAGRAMA E

VECTOREC

Ejemplo del ajuste de la herramienta para cambio de ngulo y direccin (ver fig.

7.3).

Suponga: ngulo de desvo presente

= P,

ata de perro esperada de la mecha gua

=

2-112 .

En este caso hay 2 posibilidades:

1 La

herramienta puede ser colocada para un

c mbio

de direccin pre-seleccionado,

digamos 14 , y debido a que hay 2 puntos de cruce con el ngulo de la pata de pe-

rro, hay 2 nuevos ngulos de desvo posibles. Con la herramienta orientada a a a la

derecha, el ngulo aumentar a 8-314 (medir la longitud de la lnea), con la herra-

mienta orientada a la derecha, el ngulo disminuir a 5 (de nuevo medir la longi-

tud de la Inea).

2. La herramienta puede ser colocada para un cambio de ngulo pre-seleccionado, di-

gamos en este caso para un aumento hasta de 8-314 . Entonces, el ngulo de orien-

tacin debe ser

a

y el resultado adicional ser un cambio de direcci6n de 14

(puede ser medido). En el ejemplo, el cambio de direccin es dibujado a la derecha,

pero el dibujo puede ser invertido, por supuesto, para uncambio a la izquierda.


110/132

cAPfTuu

TEOR~

EL

DL GR M

E

VECTORES

Ejemplo del ajuste de la herramienta para cambio de d:reccin solamente (ver fig.

7.4).

Suponga: ngulo presente

= lo

pata de perro de la mecha gua =

2-112 .

En este caso de cambio de direccin solamente. ntese que el ngulo no debe cambiar

sino que debe permanecer en 11 .

Lo

que hacemos entonces es un circulo de 11

desde el,punto 0 .

Donde este circulo intersecte el de la pata de perro, es el punto que decide el ngulo de

orientacin que puede ser medido. El cambio de direccin tambin se puede medir,

que es de

129

Es de hacer notar que steno es el mximo cambio de direccin posible

con la pata de perro de 2-lIT, aunque cuando el ngulo es alto hay escasa diferencia

entre la orientacin para el cambio de direccin solamente

para mximo cambio de

direccin

=

max giro), como se demostrar posteriormente.

Ejemplo de ajuste de la herramienta para rnximo cambio de direccin

fig. 7.5 .

Suponga que el ngulo de desvo presente =

6 ,

ata de perro de la mecha gua =

2-112.


111/132

CAP~TUU)7

TEO

DEL

DI GR M EVETORES

/

M A X CAMBlO OE

O I R E C C I O N

24

I / Z \

\

Flg 7 5

En este caso, para mximo cambio de direccin, se dibuja una lnea tangente al crculo

de la pata de perro, y este punto tangente decide el ngulo de orientacin a, y no

podemos preocupamos por el nuevo ngulo de desvo resuitante (en este caso,

medido como 5-112).

El mximo cambio de direccin medido = 24 112 . Compare,

l

regla empinca para la

pata de perro 2-112O: 150 /6 =

25

cambio de direccin = 25 . En el caso de mximo

cambio, el ngulo de desvo siempre disminuir un poco.

Demostracin de diferente orientacin para mximo giro, y

cambio de direccin

solamente (ver figura

7.6).

Suponga un ngulo de desvo

= 5 ,

pata de perro de la

mecha gua = 2-112 .

1. ngulo de orientacin

a

slo cambio de direccin. el ngulo permanece en

5

2. ngulo de orientacin

:

max. cambio de direccin, el ngulo baja a 4-114 .

diferencia en direccin entre 1

y

2.


112/132

cAP~TULQ

T E O R ~

EL DI GR M E VE MJRES

Demostracin de posibles cambios de direccin a ngulos de desvo bajos

y

aitos con

la misma herramienta que da la misma pata de perro ver fig. 7.7 .

Suponga: el ensamblaje de mecha gua con pata de perro esperada de 2-112 se baja a

un ngulo de desvo de 5

y

de

14 .

Fig. 7.7


113/132

cAPfTUL TE Rh DEL DWGRAMA DE

V TOR S

A

un ngulo de desvo de 5 ,el mximo cambio de direccin

=

29 , compare con le

regla emprica: 1505 30

A

un ngulo de desvo de 14 , el mximo cambio de direccin 9-1/2 , compare con la

regla emprica: 150'11 4 10-314

Este mtodo de dibujar diagramas vectoriales tambin se puede usar en forma inversa

para establecer una pata de perro entre 2 estaciones de las cuales se conocen tanto

los ngulos como las direcciones. Ejemplo (ver figura 7.8) de registro en la estacin

A:

5 N 20 0, registro en la estacin : N 50 0.

La

pata de perro puede ser medida en

el diagrama conociendo el ngulo presente 5 . el nuevo ngulo 7 , y el cambio de

direccin 30 .

O

N

W

LO

z~~uJfDA~E

5 Y T. REPRESENTA

PATA DE PERRO AaUl

DE

W4

PATA E PERRO

I ILVO

A N OU LO

Demostracin de la mntacin a naulp~

e

desvos altos

ver

fig. 7.9) para cambio de

direccin solamentey para mximo cambio de direccin.

Suponga: ngulo de desvo = 17, pata de perro esperada 2-112 .


114/132

~ A P f n n o

T O ~ ~EL

DI GR M

DE VECTORES

Como puede observarse aqu, a ngulos de desvo altos, las lneas

para

mximo

cambio de direccin (= lnea tangente) y para cambio de direccin solamente (=lnea

de 17 longitud) casi coinciden y en consecuencia, los dos ngulos de orientacin son

casi iguales.

De todo lo visto hasta ahora de la orientacin, debe estar claro por ahora que cuando

una herramienta es orientada a 80 de giro a la derecha, el resultado no ser un cambio

de direccin de 80 a la derecha (un error que mucha gente todava comete, o

cometa).

Como puede verse en elejemplo de la fig. 7.10, una orientacin para

80

de giro a la

derecha da como resultado un mm bio de djreccin de 14 a la derecha.

Una forma mucho ms fcil que dibujar un diagrama vectorial es la de usar el

TABLEROOUIJA' (fabricado por Eastrnan Co.), que en efecto no es nada ms que un

diagrama vectorial ajustable para toda clase de combinaciones de cambios de ngulos,

direccin y pata de perro. El tablero se hace para ngulos hasta

2 q

pero para ngulos

ms altos, las escalas pueden ser divididas (excepto las escalas de los ngulos de

direccin y orientacin), y los resultados pueden ser doblados despus (solamente

para ngulos de desvo y patas de perro).

Para ngulos mayores de 40 , las escalas pueden ser divididas entre 3,

etc


115/132

CAP~TULO

TEOIA DEL DIAGRAMA DE VECTORES


116/132

C PhTlLO

TEORf

DEL DI GR M DE

VECTORES

B

Como utilizar el tableroOUIJA ver fig. 7.10

k

a. Coloque el centro de los crculos de las patas de perro sobre el ngulo de desvo

presente: coloque la Inea de la regla articulada sobre el cambio de direccin desea-

do. Lea el nuevo ngulo de desvo donde se intersecten la lnea de la regla el circu-

lo de la pata de perro apropiado, lea la orientacin de la herramienta sobre el

circulo marcado con ROTAR, donde se cruce con una Inea dibujada del ngulo de

desvo presente sobre el nuevo ngulo de desvo.

En este caso la orientacin se hace en el primer sitio para obtener un cambio de di-

reccin, podemos leer el ngulo de orientacin requerido, el cambio adicional del

ngulo de desvlo que no se puede evitar ser un aumento o una disminucin.

b. Coloque el centro de los crculos de la pata de perro en el ngulo de desvo presen-

te; coloque el nuevo ngulo de desvo deseado sobre el crculo de la pata de perro

apropiado. Lea el cambio de direccin resulante la orientacin de la herramienta

como se explic en el punto a).

En este caso, la orientacin se hace en el primer sitio para cambio de ngulo, si no

se requiere mximo cambio de ngulo orientando la herramienta hacia la derecha

en la direccin presente). podemos leer el ngulo de orientacin requerido, el cam-

bio adicional de la direccin resuitante que no se pueda evitar, ser a la izquierda o a

la derecha.

NOTk

ahora debe ser obvio que si una herramienta es ajustada por

camblo de ngulo solamente, no se requiere el uso de un tablero

OUIJA, puesto que no hay ngulo de orientacin para colocar la

herramienta fuera de la direccin presente. En consecuencia, la

pata de perro es solamente el aumento resultante o la reduccin)

del ngulo de desva.

Tambin debe hacerse notar que la pata de perro ms grande se

hace s i hayun cambio, tanto en el ngulo como en la direccin, y la

pata de perro ms pequea se hace s i hay un cambio de direccin

solamente, como se demuestra en los siguientes ejemplos. Estos

ejemplos no tienen que ver can el ajuste de las

herramientas de

deflexin, sino que solamente representan das registros

consecutivos mientras se periora con cualquier ensamblaje.


117/132

C P~TULO

TW RfA DEL DIAGRAMA DE

VECTORES

1

Registro en A: 5 N 40

E

Sin cambio de direccin

Registro en

B: 8

40 E

Flg. 7.11

Patadeperro=8-5 = 3

2.

Registro en

A:

5 N

40

E

ngulo

+

cambio de direccin

Registro en

B:

8 N

55

E)

2 3 4

Flg. 7.12

Pata de

pwro

(medirla) = S112

3. Registro en A: 5 N40E) Sin cambio de ngulo

Registro en 6:

N

55

E)

Flg. 7.13

Pata de

perro

(medida) = 1-114


118/132

CAPTZRX

T E O R h

DEL DI GR M

DE

VE TORES

Ejemplos

1.

18 N3 E P.P.= 3

- Cambiar la direccin6 la derecha aumentar el ngulo

Nueva direccin =

Nuevo ngulo de inclinacin

=

- Cara de la herramienta

2. 8 S25 P.P. = 4

Cambiar la direccin

4

a la derecha aumenta el ngulo

-

Nueva direccin

=

- Nuevo ngulo de inclinacin

=

- Cara de la herramienta

=

3.28 N3

=

P.P.

= 3.7

Cambiar la direccin 5 a la izquierda disminuir el ngulo

- Nueva direccin

=

- Nuevo ngulo de inclinacin

=

Cara de la herramienta

=

4.2 5 S28 E SPP

=

6.67

IP

=

60'

AZ

= 152

- Disminuir3 cambiar a la izquierda

Pata de perro =


119/132

Nueva inclinacin

=

Nueva direccin

=


=

5. 20 N600

P.P. =

2O Z

= 3M)

Mximo cambio de direccin a la derecha

Nueva inclinacin =

Nueva direccin =


=

6.5 N75 E

P.P. = 3 Z =

075

Cambio de direccin a la izquierda

Nueva inclinacin

=

Nueva direccin =


=

7. 7 525 O

P P

= 2.5. Z

=

205

Mximo cambio de direccin a la izquierda

Nueva indinacin =

Nueva direccin

=

Cara de la herramienta =


120/132

c P~ULO

lFORf DEL DIAGRAMA DE

VECTORES

8. Dyna Drill

5

O.D. en un hoyo de 7-718 con un 'Sent Sub de 1-112 , profundidad

8.000 pies.

Aumentar 2 y cambiar l direccin a la derecha

Severidad de la pata de perro =

Pata de perro

=

Nueva inclinacin

=

Nueva direccin

=


=

9.

Dyna Drill de 6-112 O.D. en hoyo de 8-314'

con

un Bent Housing de 1-112 .

profundidad 8.000 pies.

Mximo cambio de direccin a la zquierda

Severidad de la pata de perro

=

Pata de perro

=

Nueva inclinacin

=

Nueva direccin

=


=


121/132

TEO R~

GENER L DE

L

PERFOR CIN HORIZONT L

8.1. Introduccin

a perforacin horizontal ha cobrado gran importancia en los ltimos aos y su

aplicacin es cada ao ms y ms comn en regiones productoras de diversos sitios

del mundo, por ejemplo en campos costafuera de Australia, del Mediterrneo y del Mar

del Norte, en la regin de Prudhoe. Alaska

y

liimamente con gran xito en los pases

de Sur Amrica.

Bajo ciertas condiciones favorables, que suelen ocurrir frecuentemente, la perforacin

horizontal puede incrementar dramticamente la produccin de yacimientos

heterogneos verticalmente fracturados. s an, el ndice de recuperacin aumenta

tanto, que ya muchos expertos consideran la perforacin horizontal como un medio de

recuperacin secundaria que denominarn geomtrico.

a

tecnologa de pozos horizontales comenz en 1929 y para 1964 aproximadamente

unos

80 pozos haban sido perforados en su mayora utilizando una sarta de

perforacin especial

de

movimientos cortos wiggly). fig. 8.1).

Para el comienzo de los aos

80,

.la Texaco y Esso de Canad, as como la ELF de

Francia desarrollaron independientemente grandes progresos en este tipo de

tecnologa, mientras que la compaa de oleoductos Texas Eastern desarroll la tuberia

de movimientos corto y radio corto wiggly).

A pesar de que da a da la tecnologa bsica necesaria para perforar pozos

horizontales iba aumentando. la dificultad para efectuar perfilaje, cortar ncleos

horizontales

y

poner los pozos en produccin haba obstaculizado su popularizacin.

Recientes adelantos introducidos por algunas empresas especialistas en la materia han

resuelio estos problemas.

Un programa de investigacin y desarrollo de 8 aos efectuado por la ELF y el Instituto

Francs de Petrleo IFP), han dado como fruto el perfeccionamiento de la tecnologa.


122/132

CAPlTULO

8

TEO GENER LDE

L

PERFORACIN

HORIZONTAL

Fig 8 1

Tubera de perforacin Wiggly)


123/132

c~PfnlL

TEOR~A

ENERAL DE LA PERFORACI~N ORIZONTAL

Los adelantos logrados incluyen la incorporacin de sistemas de medicin MWD)

durante la etapa de la perforacin y medios para efectuar perfilajes y extraer ncleos.

En pozos verticales

y

ligeramente desviados, los instrumentos de perfilaje se in troducen

en la tubera, por gravedad se bajan a cable hasta el punto donde ha de efectuarse el

estudio. Tal procedimiento no es posible en pozos horizontales la

E U

y el IFP

desarrollaron 3 mtodos (fig. 8.2) que permiten perfilar los tramos horizonta les de los

pozos.

1. Simphor: usa un sub-lateral de entrada

y

un conector mojado pozo abajo para el

cable.

La herramienta de perfilaje se empuja

y

se rescata con la tubera de perforacin.

2.

La

herram ienta en rollada: el sistema es el s rpido y fcil de usar. Sin embargo,

no es efectivo para empujar herramientas pesadas en tramos horizontales de ms de

200 metros

656

pies).

3. Sistema de bomba: en este mtodo, las herramientas de perfilaje se empujan a

bombas por dentro de la tubera de perforacin

y

despus se rescatan con el cable

que va sujeto a ellas. Este mtodo se ha usado eficazmente en tramos de hasta 320

metros (1

706

pies).

Otro beneficio que han trado consigo los nuevos adelantos es la substancial reduccin

del costo de perforacin. Actualmente, dicen las empresas que usan la nueva

tecnologa, es posible perforar pozos horizontales a un -costo que es apenas

ligeramente superior al de pozos verticales.

Aunque la perforacin horizontal no es de aplicacin universal (algunos yacimientos no

se prestan debidamente), la experiencia acoplada hasta ahora en diversos sitios del

mundo seala siete usos prcticos.

1. Horizontes productores que tienen zonas fracturadas escasamente dispersas en el

yacimiento, difciles de atravesar con pozos verticales.

2

Yacimientos que tienen problema de coniticacin del agua. Tpicamente, intervalos

productores emparedados entre una capa suprayacente de gas y un acufero si-

tuado abajo. C on los pozos horizontales es posible reducir el flujo de agua para un

rgimen dado de produccin.


124/132

C A P T U I ~

T E O R ~ A

ENERAL DE L A P E R F O R A C I ~ NHORIZONTAL

.

>

3. Yacimientos de empuje hidrulico perifrico o de empuje neumtico, en los que los

pozos horizontales rinden un doble beneficio ms eficiente drenaje por gravedad y

rea de d rena je mucho ms amplia.

4. Yacimientos con horizontes productores de poco espesor, en los que se requerira

gran nm eros de pozos verticales para efectuar su desarrollo.

5 Obras de recuperacin secundaria o terciara, ya que lospo zos horizontales pueden

incrementar notablemente el ndice de inyectividad y mejorar el barrido del rea cir-

cundante.

6 Evaluacin de nuevos yacimientos. Los pozos horizontales permiten estudiar la evo-

lucin geolg ica y dar informacin valiosa pa ra programar el desarrollo de l campo.

7

Campos Costafuera. Experimentos recientes indican que, en ciertos casos, con cua-

tro p ozos horizontales se pueden reemplazar los 12 a 16 pozos direccionales que

suelen perforarse desde una plataforma fija tpica.

Aspectos mecnicos

y

operacionales:

Seguidamente analizaremos los aspectos mecnicos y operacionales de los diversos

tipos de pozos horizontales perforados desde la superficie. Las expectativas realizadas

en este tipo de perforacin, se mues tra que la perforacin horizontal es una tecnologa

que ya puede ser u tilizada en diferentes objetivos geolgicos con un mnimo de riesgo.

8 2 Tipos de Pozos Hor izonta les

Existen cuatro tipos de pozos horizontales bsicos (fig. 8.3).

Radio largo, 400 mts (1312 pies), 2 5 1100 pies

Radio medio, 90 mts (295 pies), 20 1100 pies

Radio corto, 10 mts (33 pies), 2

-

3 1100 pies

Radio Ultra corto, 0,3 rnts (1 pie), 90 lpies.

Cada uno de es tos cuatro tipos de pozos horizontales poseen una tcnica que va en

8 4


125/132

C P~TUUI

T E O R ~ ENERAL DE L P E R F O R A C I ~ N

HORIZONTAL

funcin directa con la tasa de incremento de ngulo y por supuesto n

el

desplazamiento horizontal.

Adicionalmente se requiere de un ensamblaje especial de la sarta de perforacin para

poder obtener los grados de inclinacin mximo hasta el objetivo.

Existen mundialmente pozos perforados con estas tcnicas en la cual se han obtenidos

ngulos de hasta

93 .

Estos tipos de pozos poseen sus ventajas y desventajas y la seleccin ptima de elios

se hace necesaria para evitar problemas y gastos Muros durante la ejecucin del

proyecto de perforacin en si.

La

fig. 8.4

perforacion_direccional(2)

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