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TECNOLOGA DE LAPERFORACIN Y TERMINACIN NO CONVENCIONALIng. Rafael Martnez Ramos1OBJETIVOS DEL CURSOOBJETIVO GENERAL: El alumno al trmino del curso , aplicar y contar con los elementos necesarios para desarrollar las tcnicas y tecnologas a utilizar cuando las condiciones de perforacin y terminacin de pozos cambian ya sea por cuestiones de dimetro de agujero, presiones de formacin, diseo de trayectorias o bien por desarrollos de tecnologa.DESARROLLO DEL CURSO TEMARIO:Introduccin a la perforacin direccional. Motors de fondo y turbinas. MWD Y LWD. Diseo y trayectoria. Perforacin horizontal y multilaterales. Introduccin a la perforacin Bajo Balance. Tcnicas de perforacin Bajo Balance. Equipos, Herramientas y clculos. Beneficios de la perforacin Bajo Balance. Casing Runing. Tubera flexible.MODO DE EVALUACINAsistencia 10Tareas 10ParticipacinExposicin 10 %Examen 70 %Proyecto final

MI PROXIMO DESAFIO ES ADENTRARME AL MUNDO DE LA INGENIERIAReglamento de ClaseEmpezando la clase, solo se pude acceder sin hacer ruidoCelulares en vibrador. !Prohibido contestar celulares en clase!Todas las tareas son a mano.Se prohben formularios y fichas de estudio en los exmenes.

Perforacin Direccional6Perforacin DireccionalINTRODUCCION

La perforacin Direccional es la ciencia de desviar un pozo a travs de una trayectoria o curso especifico y dirigido a uno o varios objetivos en particular, que estn definidos por la profundidad vertical desde la superficie y las coordenadas del mismo punto.

La localizacin o punto de inicio as como el objetivo deben estar definidos por un sistema de coordenadas dado.

Definicin de Perforacin Direccional

Perforar un pozo direccional, bsicamente es la perforacin de un hueco desde un punto en el espacio (Superficie), hasta otro punto en el espacio (Objetivo)

Un Tpico pozo direccional comienza por lo general con una parte vertical hasta el punto de desvi y despus el desplazamiento hasta el objetivo.

DESARROLLO HISTORICOLa perforacin direccional inicialmente fue usada como una operacin para remediar problemas como los siguientes:

Sidetrack para recuperar un hueco perdido

Llevar un hueco a la vertical, cuando se ha desviado indeseadamente.

Para hacer pozos de alivio en pozos que han perdido el control en superficie.TIPOS DE POZOS DIRECCIONALESTodo pozo que sea sacado de su eje vertical es un pozo direccional.

Pozos VerticalesPozos tipo J Pozos Tipo SPozos HorizontalesPozos Multilaterales

Razones Para perforar un pozo DireccionalLocaciones inaccesibles

Desvo (Sidetrack)

Pozos mltiples desde una estructura artificial

Mltiples arenas desde un pozo

Exploracin desde un pozo

Pozos de alcance extendido

Perforacin HorizontalPozos con objetivos bajo el mar, pero perforados desde tierra

11APLICACIONES DE POZOS DIRECCIONALESPozos de AlivioPozos HorizontalesPozos de largo alcancePozos MultilateralesPozos de radio corto, medio o largo.3/26/201512COMPONENTES DE UN POZO DIRECCIONAL

Para poder planificar un pozo direccional se necesita conocer 3 puntos importantes:Posicin de la localizacin en superficiePosicin del objetivoProfundidad vertical del objetivo

Conocidos estos puntos se puede planificar la trayectoria del pozo3/26/201513COMPONENTES DE UN POZO DIRECCIONALInicio de desviInclinacin mxima del pozoFin de la curvaTangente (Mantener ngulo e Inclinacin)Inicio de decremento de nguloFin del decremento de nguloDesplazamiento final u horizontalSeveridad de Curva o pata de perro.Direccin del Pozo3/26/201514

Profundidad total medida

Profundidad total vertical

Seccin Vertical

Aplicaciones de la Perforacin Direccional

1.-SidetracksEl sidetrack fu la primera tcnica de perforacin direccional para librar obstrucciones (pescados) Las localizaciones inaccesibles, tal como objetivos localizados bajo ciudades, rios, o reas sensitivamente ambientales hacen necesario ubicar el equipo de perforacin lejos del objetivo.

2.-Localizaciones InaccesiblesSide trackPescadoSe ha encontrado que los domos salinos son excelentes trampas naturales de hidrocarburos acumulados debajo de la tapa superior del domo. Se perfora un pozo direccional para alcanzar el yacimiento atrapado y as prevenir los problemas asociados con la perforacin a travs de estas estructuras.

3.-Perforacin en domos salinos

4.-Control de fallasEl control de fallas es una aplicacin para perforar un pozo direccional en formaciones subterrneas donde exista una falla sin cruzar la lnea de sta.TrampaDomo salino

En este caso se perforan varios pozos exploratorios desde un solo agujero desvindose del pozo original a diferentes profundidades. Permite la exploracin de localizaciones estructurales sin la necesidad de perforar otro pozo.Este tipo de perforacin se desarrolla cuando un yacimiento que est localizado bajo grandes volmenes de agua se encuentra dentro del alcance de un equipo terrestre. La cabeza del pozo est en tierra mientras que el agujero se perfora direccionalmente bajo el agua para alcanzar el yacimiento. Esta tcnica ahorra recursos, ya que los equipos terrestres son mucho ms econmicos que las plataformas marinas.

6.- Perforacin terrestre hacia localizaciones marinas5.- Mltiples pozos exploratorios desde un solo agujeroEl uso de esta tcnica es el modo ms econmico para desarrollar campos costa afuera. Se perforan varios pozos direccionales desde una sola plataforma.

8.-Pozos de alivioLos pozos de alivio son usados para matar pozos descontrolados interceptndolos. Se debe planear cuidadosamente un pozo direccional para localizar e interceptar el pozo fuera de control.

7.- Perforacin costa afuera de pozos mltiplesPozo de alivioPozo descontrolado

Los pozos horizontales sirven para interceptar horizontalmente una formacin productora para mejorar su produccin. Esta tcnica incrementa el rea superficial de una formacin productora, especialmente cuando la permeabilidad efectiva del yacimiento es vertical.9.-Pozos horizontales

10.-Pozos de alcance extendidoLos pozos de alcance extendido se perforan para alcanzar yacimientos que tienen un desplazamiento horizontal mayor a 5000 metros. Hay pozos con desplazamientos horizontales mayores a los 10,000 metros.Desplazamiento horizontal> 5000 mLos pozos multilaterales tiene varios agujeros que corren lateralmente saliendo desde un solo pozo original.Los pozos de radio corto, normalmente reentradas de pozos verticales viejos, tienen curvas con un radio de 44 m. o menos, que no pueden perforarse con motores convencionales. Se utilizan para aislar zonas de produccin con alta/baja presin o arenas con agua sin la necesidad de asentar / cementar un liner. Este tipo de perforacin es deseable cuando el inicio de desviacin se realiza abajo de formaciones problemticas.

11.- Pozos multilateralesAgujeros lateralesAgujeros laterales

12.- Pozos de radio corto, mediano y largoCorto < 44 m de radioMediano 61 a 153 m de radioLargo 229 m de radioPerfiles de Pozos DireccionalesEl perfil de un pozo direccional es la trayectoria del pozo planeado desde la superficie hasta la profundidad final de perforacin proyectando el agujero en dos planos graficados..

DefinicionesPara un mejor entendimiento del concepto de la perforacin direccional, es necesario comprender algunos trminos, entre ellos se encuentran los siguientes:

KOP, Inclinacin y EOBMtto. de Angulo, Secc. Tangencial y Comienzo del DecrementoKickoff Point (KOP) Punto de inicio de la desviacinEl KOP es la localizacin a una cierta profundidad bajo la superficie donde se desva el pozo hacia una direccin determinada.Inclinacin del pozoLa inclinacin del pozo es el ngulo por medio del cual el pozo se desva de la vertical.End of Buildup (EOB)Fin de construccin de nguloEl fin de incremento de ngulo es la localizacin donde el pozo ha terminado de construir el ngulo.Hold AngleMantenimiento de nguloEl mantenimiento de ngulo ocurre donde la inclinacin del pozo se mantiene constante.Targent sectionSeccin tangencialLa seccin tangencial (Seccin de mantenimiento) ocurre despus de una construccin donde la inclinacin del pozo se mantiene constante durante una cierta distancia, puede haber un incremento o decremento adicional antes de alcanzar el objetivo.Start of dropComienzo del decrementoEl comienzo del decremento es el punto donde el pozo empieza a disminuir su inclinacin.Fin del decremento y desplazamiento del objetivo

End of DropFin de decrementoEl fin de decremento es el punto en donde termina de disminuir su inclinacin..Target DisplacementDesplazamiento del objetivoEl desplazamiento del objetivo es la distancia lateral desde la localizacin en superficie hasta el objetivo.

Localizacin del Target Y DORTarget LocationLocalizacin del objetivoLa localizacin del objetivo es un punto definido en el espacio por coordenadas geogrficas a una profundidad vertical dada. Un perfil de pozo puede tener mltiples objetivos.Drop Off RateRitmo de decremento de nguloEl ritmo de decremento de ngulo es la razn a la cual la inclinacin disminuye. Este ritmo es normalmente expresado en grados por cada 30 m o en grados por cada 100 pies de longitud de curso.Profundidad Vertical Verdadera, TVDProfundidad Medida, MD

Profundidad vertical verdadera - TVDLa profundidad vertical verdadera en cualquier punto o estacin a lo largo de un pozo es la distancia vertical desde el punto de referencia en superficie de un pozo hasta la estacin de inters.

Profundidad Medida - MDLa profundidad medida de cualquier punto o estacin a lo largo del pozo es la distancia desde el punto de referencia de superficie de un pozo hasta la estacin de inters a lo largo del curso actual del pozo.Desplazamiento horizontal, HDSeccin Vertical, Vs

Horizontal displacement - HDEl desplazamiento horizontal es la distancia entre dos puntos cualquiera a lo largo del curso de un pozo proyectado sobre un plano horizontal o vista de planta.

La seccin vertical es la distancia entre dos puntos cualquiera a lo largo de la proyeccin de un pozo sobre un plano de vista de planta.Seccin vertical - VSAzimuthCuadrante

AzimuthEl azimuth es el ngulo en el plano horizontal medido desde una direccin de referencia predeterminada (Como Norte Verdadero), normalmente medida en el sentido del reloj.

CuadranteEl rumbo de un pozo expresado en cuadrante es al ngulo en el plano horizontal medido, ya sea de una direccin de referencia Norte o Sur hacia el Este u Oeste, definiendo la direccin del pozo.Coordenadas Polares

Coordenadas Polares La coordenada polar de un punto es la distancia proyectada en un plano horizontal desde un punto de referencia predeterminado, y el ngulo de esta lnea desde una direccin de referencia (Normalmente Norte Verdadero).

Coordenadas RectangularesCoordenadas RectangularesDesplazamiento Este/OesteLa c o o r d e n a d a rectangular de un punto es la distancia proyectada a lo largo de dos ejes de referencia los cuales son dos ngulos rectos, la distancia medida desde la interseccin de los ejes a lo largo de ellos. Estos ejes residen en el plano horizontal y n o r m a l m e n t e direcciones Este/Oeste y Norte/Sur.Coordenadas Rectangulares

Pozos VerticalesPozos Tipo SLos pozos rectos tienen un agujero sin desviacin planeada de la vertical.Pozos Rectos (Vertical)

Pozos Tipo SLos pozos tipo S tienen una seccin recta, una seccin de construccin, una seccin tangencial y una seccin de decremento.Este tipo de pozos se perfora para mejorar la eficiencia del pozo y para ayudar a la localizacin de un pozo descontrolado. En perforacin marina los pozos tipo S pueden asegurar la precisin del espaciamiento entre pozos cuando se perforan varios pozos desde una misma plataforma.

Pozos Tipo JPozos Horizontales

Pozos Slant (Tipo J)Los pozos Slant, llamados tipo J, tienen una seccin recta o vertical, una seccin de construccin y una seccin tangencial dirigida hacia el objetivo.

Los pozos tipo J se perforan donde no es deseable o posible asentar el equipo de perforacin directamente arriba del objetivo o en una plataforma que perfora varios pozos.

Pozos horizontalesLos pozos horizontales tienen un agujero con una seccin recta, una seccin de construccin, una seccin tangencial, una segunda seccin de construccin y una seccin horizontal.El pozo se perfora hasta un punto arriba del yacimiento, entonces se desva y se incrementa el ngulo hasta que alcanza los 90 grados o ms.Cuando se aplica apropiadamente, un pozo horizontal puede producir un yacimiento mejor que varios perforados verticalmente.HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN SARTAS DIRECCIONALES INTRODUCCIN:

Antes de la introduccin de los motores de fondo, se utilizaban otras tcnicas para desviar un pozo, como cucharas, y barrenas desviadoras (jetting). Las herramientas y tecnologa direccional ha evolucionado enormemente en los ltimos 20 aos. Para desviar un pozo se emplea una amplia variedad de herramientas, entre las cuales, podemos mencionar las siguientes:Motores de Fondo Un motor de fondo es una herramienta cilndrica donde se conecta la barrena para perforar un agujero y tiene la capacidad de dirigirlo hacia una cierta direccin.

Se compone de varias secciones: Un sustituto superior, la seccin de potencia, la seccin de transmisin, la seccin de baleros y flecha impulsora, el cuerpo y cuerdas. A continuacin se vern las tres partes principales:

Seccin de Potencia Esta seccin consta de un rotor fabricado en acero inoxidable y un estator, que consiste en un tubo de acero con un elastmetro (hule) moldeado dentro de l. El rotor y el estator tienen perfiles helicoidales similares llamados lbulos, pero el rotor tiene un lbulo menos que el estator. Hay diferentes combinaciones de rotor-estator. A esta combinacin se le llama relacin. Las relaciones ms comunes son 3:4, 4:5 y 7:8. Normalmente, entre mas grande es el nmero de lbulos, mayor es el torque generado por el motor. Al hacer pasar un fluido a travs de la seccin de potencia, el rotor gira y a su vez, hace girar la barrena. Entre mas gasto se hace pasar por el motor, mayor torque generar.

Seccin de Transmisin Esta seccin est acoplada a la parte inferior del rotor. Transmite la velocidad rotacional y el torque generado por la seccin de potencia hacia los baleros y la flecha impulsora. La rotacin es transmitida a travs de la flecha impulsora. La seccin transmisora contiene la junta ajustable, que es donde se grada la deflexin del motor de fondo. Esta vara desde 0 hasta 3.

Seccin de Baleros Esta seccin transmite el impulso de perforacin y la potencia rotacional de la flecha impulsora hasta la barrena. Consiste en una flecha de acero forjado soportada por baleros que absorben las cargas axiales y radiales. Los baleros axiales tienen mltiples pistas para balines lubricados por lodo.

Drill Collars Los drill collars son herramientas tubulares rgidas y pesadas. Se utilizan en la parte inferior de la sarta de perforacin para proveer de peso y rigidez a la barrena. Los hay lisos y espirales. Se fabrican en diferentes materiales, pero los ms comunes son de acero. Los hay tambin de una aleacin de metales, que los hacen antimagnticos (Moneles).Drill Collars Cortos Los drill collars cortos son una versin ms pequea de los drill collars normales. Se pueden fabricar de cortes de estos ltimos. La utilidad mas comn con fines direccionales es la de aportar mayor longitud entre los dos puntos de contacto de la geometra de la sarta de perforacin (como se ver mas adelante) y cuando el drill collar es antimagntico, se usa para aislar las herramientas magnticas de fuentes de interferencia de la misma ndole.Vlvula Contra Presin Las vlvulas contrapresin son sustitutos que cuentan en su interior con un elemento tipo pistn que accionado por medio de un resorte permite el flujo de lodo hacia la barrena (hacia el fondo del pozo) e impide el flujo inverso (hacia la superficie). Las hay de diferentes dimetros dependiendo del tamao del agujero.

Porta Barrena Liso y Estabilizado Este es un sustituto con caja en los dos extremos que se conecta a la barrena. Est fabricada de tal manera que se puede alojar un cartucho de vlvula contra presin.Lastrabarrenas (TP HW) Este es un miembro de la sarta de perforacin con mediano peso y dimensiones similares a la tubera de perforacin para un manejo ms fcil. El tubo de pared pesada est acoplada a juntas de herramienta extra - largas. La TP HW es menos rgida que los drill collars y la superficie de contacto con las paredes del pozo, es mucho menor, reduciendo as el riesgo de una pegadura. Tambin permite la perforacin con altas revoluciones y puede correrse en pozos con cambios en inclinacin y direccin reduciendo los problemas de conexiones y fatiga. Hoy en da, la tendencia en el diseo de las sartas de perforacin apunta hacia la utilizacin de un menor nmero de Drill Collars y un mayor nmero de TP HW, para darle peso a la barrena .Estabilizadores Los estabilizadores son una parte indispensable en la mayora de las sartas direccionales, con y sin motor de fondo. Los principales objetivos del uso de los estabilizadores, es el control de la desviacin del pozo, ya que es uno de los tres puntos de contacto en el BHA, la reduccin del riesgo de una pegadura por diferencial y la estabilizacin del agujero, rimando ojos de llave y severidades causadas por los cambios en inclinacin y rumbo del pozo.

Orientador (UBHO) Tambin llamado sustituto de orientacin el UBHO (Universal Bore Hole Orientator) es un sustituto recto con un pion y caja en los extremos. Est fabricado para alojar en su interior una camisa llamada pata de mula, la cual tiene acoplada una cua donde asienta una herramienta medidora (MWD, giroscpico, singleshot, etc). Esta cua se alinea con la direccin de la deflexin del motor de fondo y se ajusta con opresores para impedir su giro, una vez que se est perforando.Herramienta MWD Las herramientas MWD (Measurement While Drilling), Medicin Mientras se Perfora, se utilizan para obtener informacin del pozo en tiempo real, tal como la inclinacin, rumbo, temperatura del lodo y orientacin de la cara de herramienta (del motor de fondo). Por ser una herramienta magntica, se debe alojar dentro de un drill collar antimagntico. Se compone de mdulos mecnicos y electrnicos y normalmente se sita arriba del motor de fondo. La herramienta se compone de tres principales secciones, que son:

Pulser Este mdulo tiene componentes mecnicos que mediante la obstruccin y liberacin parcial del flujo del lodo, transmite hasta la superficie la informacin del pozo, en forma de pulsos. Esta se llama telemetria de pulsos de lodo.Mdulo electrnico Este mdulo tiene componentes electrnicos que con la ayuda de acelermetros y magnetmetros se encargan de medir la inclinacin y rumbo del pozo, as como la orientacin de la cara de herramienta.Mdulo de bateras Este mdulo contiene las bateras para proveer de energa a la herramienta completa. Las bateras normalmente son de Litio y pueden trabajar durante periodos prolongados, (Hasta 240 Hrs.) a altas temperaturas (Hasta 130 C)