Registros Direccionales

Ignacio GorgoneDept. Diseno - MCA

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Contenido

• Correcciones de Azimuth – Azimuth Reference• Principios Magneticos• Herramientas de Survey• Telemetria de MWD’s• Metodos para Calculo de Surveys• Proyecciones

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Latitid & Longitud

• Paralelos o Latitud– Lineas imaginarias

paralelas al Ecuador– Definido en grados,

minutos y segundos– Definido como

• 0 grados en el Ecuador

• +90 en el Polo Norte• - 90 en el Polo Sur

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El Problema…

• Mapas utilizados en Perforacion Direccional son planos pero la tierra es un esferoide.

• Como representamos la posicion de un punto fisico en la forma esferica de la tierra en unaseccion de papel plana.– Debe existir un compromiso para obtener una

solucion aceptable, y:– Siempre va a existir un error asociado.

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Correccion de Azimuth

Grid North

Magnetic North

True North

Magnetic Azimuth

• El cliente posiblemente quiere sus registros de surveys referenciado al Norte Magnetico

• El cliente posiblemente quiere sus registros de surveys referenciados al Norte Verdadero (Geografico).

• El cliente generalmente quiere sus registros de surveys referenciados al Norte de Grilla.

El MWD calcula el azimuth referenciado al Norte Magnetico

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Correccion de Azimuth

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Declinacion Magnetica

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Declinacion Magnetica

Declinacion Magnetica: Es el angulo que existe entre el Norte Verdadero y el Norte Magnetico medido desde el Norte Verdadero.

TRUE NORTH(Geographical North)

MAGNETIC NORTH

XXXX

TNTNMNMN

TNTNMNMN

MN hacia OMag Dec -ve

MN hacia EMag Dec +ve

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Declinacion Magnetica

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Correccion de Grilla

GN TN

LONGITUDINAL UTM ZONE

• Cuantifica la cantidadde distorsion de cadaarea que se dibuja en un mapa

• La correccion es aplicada a cada SURVEY

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Correccion de GrillaConvergencia:

• Convergence: es la correccion applicadapara convertir el Norte Verdadero al Norte de Grilla.

True North

Grid North

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Grid Convergence

Grid Convergence:• DEFINICION: Es el angulo entre

Norte Verdadero y Norte de Grillamedido desde el Norte Verdadero

• Convergencia hacia el Este(sentido aguja del relog) es positiva

• Convergencia hacia el Oeste(sentido contrario) es negativa

• Convergencia es RESTADA del azimuth corregido

GNGN

TNTN

WEST

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Formulas

• Norte VerdaderoTN = NM + (+/-) Declinacion MagneticaDeclinacion Magnetica Este (+)Declinacion Magnetica Oeste (-)

• Correccion de Grilla (GN): TN – (+/-) Convergencia

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Declinacion Magnetica

• Surveys Magneticos necesitan ser corregidos al Norte Verdadero

• Norte Verdadero es el Norte Geografico o Norte de Mapa

• Norte Magnetico es el Norte Linea magnetica• Norte Magnetico cambia con respecto al Tiempo• Exacta ubicacion del Norte Magnetico es

actualizada regularmente

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Reporte de SurveysEncabezado

Canon 10 Plan ProposalReport Date: November 13, 2004 Survey / DLS Computation Method: Minimum Curvature / Lubinski

Client: Pemex Exploracion y Produccion Vertical Section Azimuth: 16.260°Field: Canon Field Vertical Section Origin: N 0.000 ft, E 0.000 ft

Structure / Slot: Canon 10 / Canon 10 TVD Reference Datum: RKBWell: Canon 10 TVD Reference Elevation: 133.1 ft relative to MSL

Borehole: Canon 10 Sea Bed / Ground Level Elevation: 118.110 ft relative to MSLUWI/API#: Magnetic Declination: 5.977°

Survey Name / Date: Canon 10 Plan / November 12, 2004 Total Field Strength: 46224.017 nTTort / AHD / DDI / ERD ratio: 40.000° / 1575.89 ft / 4.811 / 0.160 Magnetic Dip: 55.296°

Grid Coordinate System: NAD27 UTM Zone 14N Declination Date: April 25, 2002Location Lat/Long: N 26 8 28.039, W 98 28 19.018 Magnetic Declination Model: BGGM 2004

Location Grid N/E Y/X: N 2891256.240 m, E 552784.190 m North Reference: True NorthGrid Convergence Angle: +0.23265583° Total Corr Mag North -> True North: +5.977°

Grid Scale Factor: 0.99963440 Local Coordinates Referenced To: Well Head

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Ejemplo de Conversion

• Ejemplo # 1:Azimuth magnetico = N40E Declinacion Magnetica = 3.4 Oeste

TN = 40 + (-3.4) = 36.6

• Ejemplo # 2:Azimuth Magnetico = S23E, Declinacion = 3.4 OesteConvergencia = 8 Oeste

GN = 157 + (-3.4) – (-8)

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Ejemplo de Conversion

• Ejemplo # 3:

Se obtiene un Survey Magnetico cuya direccion es N38W, la

Declinacion Magnetica es 5 Oeste y la Convergencia es 3 Este.

Corregir el azimuth al Norte de Grilla.

Respuesta: Azimuth = 314°

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Por que tomamos un Survey?

• Para Calcular la posicion de un pozo

• Cumplir con regulaciones locales o estadales.

• Penetrar Target Gelogico.

• Minimizar el Riesgo de Colision.

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Principios Magneticos de Survey

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Campo Magnetico: Orientacion

Intensidad del Campo Magnetico

Variacion del campo Magnetico

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Campo Magnetico

• Campo Magnetico de la Tierra– Horizontal component

• hT x Cos (Dip)

A

Horizontal Component

A = Dip Angle

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Campo Magnetico

+

-

La Intensidad del Campo Magnetico en cada locacion a lo largo de la Tierra tiene una Direccion determinada

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Campo Gravitacional: Inclinacion

Fuerza Gravitacional

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Campo Gravitacional

El Campo Gravitacional que se ejerce sobre la tierra cualquier cuerpo en la superficien, es verticalmente empujado hacia el centro de la tierra.

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Error en Survey Magnetico

Drillstring interference Magnetic Variance Crustal Field

85% of Magnetic Survey Errors

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Interferencia por Sarta de Perforacion

Collares antimagnetico son requeridos para contrarestar el efecto de interferencia. Depende: • La proporcion de metal arriba y

abajo de los moneles.

• La direccion e Inclinacion del Pozo.

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Collares No Magnetico

• Herramientas de Survey magnetico requiere collares antimagnetico (Moneles)– “Magnetico” es un termino generico que cubre

los metodos de surveys que miden azimuth magnetico.

– La herramienta debe ser corrida con suficientelongitud de moneles, para islar el efecto de interferencia magnetica producido por la sarta.

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Calculo de la Inclinacion

Inclinacion es el angulo entre la linea vertical y la trayectoria del agujero en un punto particular.

= −

GFHGx

CosInc 1 222 GzGyGxGFH ++=

• La herramienta MWD mide la intensidad del campo Gravitacional a lo largo de 3 ejes ortogonales: Gx, Gy, Gz

• La inclinacion es calculada usando:

where

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Calculo del Azimuth

El Azimuth es el angulo entre la proyeccion horizontal del hoyo y el Norte Magnetico.

• La referencia es el campo magnetico de la tierra.• Usualmente de corrige azimuth para ser referenciado al

Norte de Verdadero de o de Grilla usando la DeclinacionMagnetica y la Convergencia.

• Las lecturas de Azimuth requiere la lectura de losAcelerometros y Magnetometros.

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Herramientas de Surveys

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Tipos

• Single shot– Magnetic– Gyro

• Multi shot– Magnetic– Gyro

• MWD– Magnetic– Gyro

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Single Shot (Toma Simple)

• Un Single Shot Magnetico es utilizado para obtener los datos magnetico de direccion e inclinacion de una trayectoria determinada.

• Puede ser Bajado con clable o soltado desde superficie.

• Componentes: Baterias, Sistema de Tiempo, Unidad de Camara & Compas

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EMS – Multishot Electronico

• La Herramienta EMS provee la misma informacion que el instrumento de tomasimple.

• Emplea un sistema de Acelerometros y Magnetometros muy similar a las herramientas de desviacion pero utiliza baterias.

• La herramienta es programada en superficie, las tomas son tomadas en intervalos de tiempo programado y almacenado en memoria. La informacion es bajada de la memoria y procesada cuando la herramienta esta en superficie.

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Gyro Survey

• Sistemas Giroscopicos no estan afectados por interferenciamagnetica. Principalmente usado para obtener survey dentro del revestidor o KOP cuando la interferencia magnetica esmuy alta.

• Free Gyros (film based) y Rate Gyros (fully electronic) son losdos principales sistema de gyro. North Seeking Gyro

• Principio de Gyros

– Pequena masa balanceada que puede rotar libremente en uno o mas ejes

– Es resistente a las fuerzas externas y va a tratar de mantener su orientacion en todo el intervalo.

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Gyro Survey

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Gyro Survey

q Aumentar la exactitud

ü Mejora las elipses de Incertidumbre

q NO estan afectados por interferenciamagnetica- interference, e.g. batch setting conductors, casing string, drill-string, fish, formations, magnetised mud/cuttings or magnetic variations (daily, storms)

q Utilizar para Re-Surveys – e.g. of old wells, re-entries. Surveying in cased hole/tubing can not use magnetic survey tools.

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MWDl Herramienta Magnetica

l Utiliza un sistema de Magnetometros y Acelerometrospara medir la intensidad del campo magnetico y gravitacional.

l Utiliza Bateria o turbina y tranmite la informacion del survey a travez de pulso en el fluido o ondas.

l Puede ser recuperable o estar montado en un collar

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TelemetriaPulso Positivo/Negativo

Baja Frecuencia (< 2 Hz)

menor tasa de Datos(<1 bps)

Continuous Mud Siren

Alta Frecuencia (24 Hz)

Alta tasa de datos (12 bps)

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Telemetria

• Beneficios de la telemetria tipo sirena§ Señal es generada fuera de las

fuentes de ruido§ Menos afectada por el ruido de

perforación, ruido de las bombas de lodo y tranca del motor§ Mayor tasa de información puede

ser transmitida§ Flexibilidad en los frames o

ventanas de estructura, adaptable a las necesidades del cliente

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Calculos de Surveys

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Calculos Basicos

• Punto de atadura (Tie In):MD, TVD, NS y desplazamiento EW , Inclinacion, Azimuth, Angulo de seccion vertical

• Inclinacion : angulo entre la trayectoria y la vertical• Azimuth : angulo entre la referencia del norte y la

proyeccion horizontal del agujero• Intervalo Survey : Distancia entre estaciones de survey

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Calculos de Surveys

• Para definir la posicion de la trayectoria de un pozo en el espacio debemos hacer calculo en base a los survey tomados

• Calculamos TVD, NS & EW desplazamiento y seccion vertical

• Existen 4 metodos:

– Tangencial

– Angulo Average

– Radio de Curvatura

– Minimo Curvatura

• Cada uno de estos metodos hacen asunciones sobre la trayectoria del pozo

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Metodo 1: Tangencial

SURVEY INTERVAL (∆M

D)DISPLACEMENT

TVD

INC

SURVEY STATION 1

SURVEY STATION 2

Asume: La trayectoria es una linea recta entre los dos ultimos surveys tomados. Toma la inclinacion y Azm del ultimo survey

)sin()cos(

incMDntDisplacemeincMDTVD

×∆=∆×∆=∆

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Metodo 2: Angulo Average

DEPARTURE ERROR

VERTICAL ERROR

ASSUMED WELL PATH

ACTUAL WELL PATH

LATITUDEERROR

SURVEY POINT 1

SURVEY POINT 2

N

Asume: la trayectoria en un alinea recta calculando el promedio deinclinacion y azimuth del survey actual y el survey anterior.

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Angulo Average

Obtiene un average de la inclinacion y azimuth previocon los del ultimo survey

)sin(

)cos(

)sin(

)cos(

avg

avg

avg

avg

AntDisplacemeEW

AntDisplacemeNS

IMDntDisplaceme

IMDTVD

×∆=∆

×∆=∆

×∆=∆

×∆=∆

2

221

21

AAA

III

avg

avg

+=

+=

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Metodo 3: Radio de Curvatura

A1

I1

I2

A2

Asume: La trayectoria es una curva suave que puede ser fajustada a la superficie de un cilindro con un radio especifico

• Mejora la exactitud

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Metodo 4: Minimo Curvatura

Asume: La trayectoria es una curva suave que puede ser ajustada a la superficie de una esfera con un radio especifico.

N

EW

S

²TVD

²MD

A1

A2

I1

I2

DL

DL

• Mejora la exactitud de calculos

• Muy similar a Radio curvatura• Preferido por la industria

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Metodo 4: Minimo Curvatura

[ ]))cos(1(sinsin)cos(cos 1221121 AAIIII

MDd

DLS −−−−∆

= −

Dog Leg Severity

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Comparacion de Metodos