Perforacion Direccional Basica

© 2005 Weatherford. All rights reserved.

Perforación Direccional Básica


Introducción a la Perforación Direccional

• Perforación Direccional es definido como la practica para controlar la dirección e inclinación de un pozo a una ubicación u objetivodebajo de la superficie.


Tipos de Pozos Direccionales

• Slant (Inclinados)• Build and Hold (Construir y

Mantener)• S-Curve (Tipo S)• Extended Reach (Rango

Extendido)• Horizontal


Herramientas de Perforación Direccional

• Herramientas de Perforación.• Servicios Surveying/Orientation.• Steering Tools (Herramientas Navegables)• Ensambles convencionales de perforación rotaria• Motores Navegables.• Motores instrumentados para aplicaciones geosteering.• Sistemas Rotary Steerable.• Sensor de Inclinación en la broca.


Aplicaciones de Perforación Direccional

• Pozos múltiples desde una estructuras offshore.• Pozos de Alivio.• Control de pozos verticales.



• Sidetracking

• Locaciones Inaccesibles





• Perforación de Rango Extendido– Reemplaza pozos submarinos y aprovecha reservas

costa-fuera con menos plataformas.– Desarrollo de campos cerca de la orilla de la playa– Reduce el impacto ambiental mediante el desarrollo de

campos.



• Perforando bajo balance- Minimiza el daño skin,- Reduce la perdida de circulación e incidentes de

pegadura de tubería,- Incrementa el “ROP” mientras extiende la vida de la

barrena, y- Reduce o elimina la necesidad de costosos

programas de estimulación.


Limitaciones de la Perforación Direccional

• Severidades (Doglegs)• Torque Reactivo• Arrastre• Hidráulica• Limpieza del Agujero• Peso sobre la broca• Estabilidad del agujero


Métodos para desviar un pozo

• Operaciones con Whipstock– Todavía utilizados

• Chorros a presión (Jetting)– Rara vez utilizado hoy en día, todavía valido y mas

económico.• Motores de fondo

– Mayormente utilizado, rápido y mas exacto


Operaciones Whipstock


Chorros a Presión (Jetting)


Control direccional con ensamblajes rotatorios

Principios de diseño• Fuerza Lateral• Elevación de la barrena• Hidráulica• Combinación

Tipos de BHA• Ensamblaje para

construir. • Ensamblaje para caer.• Ensamblaje para

mantener.


Peso sobre la broca

• Incrementando el Peso sobre la broca,incrementa la tendencia de desviación

…. y vice-versa


Principio de Estabilización

• Los estabilizadores son colocados en puntos específicos para controlar la sarta de perforación y minimizar la desviación en el fondo.

• Aumenta la rigidez del BHA al colocar estabilizadores y evita que la tubería se doble y ayuda a la broca a seguir perforando en línea recta.

• El BHA empacado se utiliza para mantener ángulo.


Razones para el uso de estabilizadores

• La posición y calibre de los estabilizadores controlan la forma.

• Los estabilizadores ayudan a concentrar peso sobre la broca.

• Los estabilizadores minimizan doblamientos y vibraciones.• Los estabilizadores reducen el torque al perforar porque se

tienen menos área de contacto.• Los estabilizadores ayudan a prevenir pegaduras por

diferencial y “key seating”.


Fuerzas Estabilizadoras


Ensambles para construir (Fulcrum)

• Al colocar dos estabilizadores se incrementa el control de fuerza lateral y alivia otros problemas.


Ensambles para construir (Fulcrum)


Ensambles para caer (Péndulo)

• Para aumentar la taza de disminución:

– Incrementar longitud tangencial.

– Incrementar rigidez.

– Incrementar peso del drill collar.

– Disminuir peso sobre la broca.

– Incrementar la velocidad de la

mesa rotaria.

– LT comunes:

• 30 pies

• 45 pies

• 60 pies

• 90 pies


Ensambles para caer (Péndulo)


Ensambles para mantener (Empacado)

• Diseñado para minimizar fuerzas laterales y disminuir sensitividad de cargas axiales.


Aplicaciones de Ensambles Controlables

• Pozos Verticales• Perforación Direccional / Sidetracking• Perforación Horizontal.• Pozos de Re – entrada.• Pozos DebajoBalance / Perforación con aire.• Cruces de ríos.


Ensambles Navegables

• Construir.

• Disminuir.

• Mantener.


Motores de Fondo

Motor de desplazamiento positivo

Motor de turbinas


Commander TM Motores PDM


Selección del motor

• Estas son las tres configuraciones de motores mas comunes, las cuales proveen un rango amplio de velocidades de la broca y torque que se requieren para satisfacer una multitud de aplicaciones direccionales.

– Velocidad Alta / Torque Bajo - 1:2 Lóbulos.– Velocidad Media / Torque Medio – 4:5 Lóbulos.– Velocidad Baja / Torque Alto – 7:8 Lóbulos.


Selección del Motor

• Alta Velocidad / Bajo Torque (1:2) motor típicamente utilizado :

– Perforación con brocas PDC.– Perforación con brocas tricónicas en formaciones

suaves.– Perforación Direccional utilizando orientaciones con

single shot.



• Velocidad Media / Torque Medio (4:5) motor típicamente usado para:

– Perforación Direccional y convencional.– Brocas de diamante y aplicaciones para núcleos.– Pozos Sidetrack.



• Baja Velocidad / Torque Alto (7:8) motor típicamente usado para:

– La mayoría de los pozos direccionales y horizontales.– Perforación en formaciones de durezas medias a altas– Perforación con brocas PDC.


Componentes de los Motores PDM

• Ensamble Dump Sub.• Sección de Potencia (Power Section).• Ensamble de Control (Drive Assembly).• Ensamble de Control (Adjustable Assembly).• Sección sellada de cojinetes (Sealed Bearing Section)


Ensamble Dump Sub

• Es una válvula que se activa hidráulicamente localizada en la parte alta del motor de fondo.

• Permite a la tubería de perforación llenarse de lodo cuando corre tubería en el pozo.

• Drenado cuando se saca tubería del pozo.• Cuando las bombas están operando, la válvula se

cierra automáticamente y dirige el fluido de perforación a través del motor.


Dump Sub

• Permite el llenado y drenado de la tubería.• Operación

- Bomba Apagada – Abierta.- Bomba Encendida – Cerrada.

• Descarga.• Conexiones.


Sección de Potencias (Power Section)

• Convierte la energía hidráulica del fluido de perforación en energía mecánica para trabajar la broca.

– Estator – Es un tubo de acero que contiene un inserto de hule con un patron lobular, helicoidal a lo largo del centro.

– Rotor – Tubo de acero en forma lobular y helicoidal.

• Cuando el fluido de perforación es forzado a pasar a través de las cavidades ocasionara que el rotor gire dentro del estator.


Sección de Potencia

• El patrón de los lóbulos y longitud de hélice dictan las características de la salida.

• Stator siempre cuenta con un lóbulo mas que el rotor.

• Etapa – Una rotacion helicoidal en los lobulos del estator.

• Con mas etapas la selección de potencia es capaz de generar una mayor presión diferencial la cual en cambio provee mas torque.


Ensamble de Control

• Convierte rotación excéntrica del rotor en rotación concéntrica.

Junta de velocidad constante

Tubo FlexibleJunta Universal


Ensamblaje Ajustable

• Puede ajustarse desde cero hasta 3 grados.

• Puede ajustarse en el campo en incrementos variables hasta un ángulo máximo.

• Proporciona un largo amplio de tazas para construir ángulo en pozos direccionales y horizontales.

H = 1.962 o


Sección sellada (Bearing Section)

• Transmite cargas axiales y radiales de la barrena a la tuberia.

• Thrust Bearing.• Radial Bearing.• Reservorio de aceite.• Pistón balanceado.• Sello de alta presión.• Conexión de caja para

barrena.


Manual de Motores - Motor Handbook

• Cada configuración del motor se puede encontrar en el manual de motores

– Datos Dimensionales.– Especificaciones.– Configuración ajustable del

Housing– Gráficos de Desempeño.


Motor Dimensional Data


Especificaciones del motor


Tazas de construcción estimadas


Gráficos de desempeño


Utilizando gráficos de desempeño

• Presión Diferencial

–Es la diferencia de presiones cuando el motor esta en el fondo ( cargado) y arriba del fondo (no cargado).

• Carga completa

–Indica la máxima presión diferencial de operación

• RPM

–Las RPM del motor se determinan conociendo la presión diferencial y proyectando verticalmente hasta la intersección con la apropiada línea de flujo.

• Torque

–El torque del motor se determina al introducir la presión diferencial y proyectando verticalmente hasta la intersección del torque.


Restricciones Operativas

• Temperatura – 219 °F / 105 °C – Los Estatores pueden ser utilizados hasta temperaturas de 300 °F / 150 °C

– Se utilizan componentes de materiales y tamaños especiales.

• Peso excesivo sobre la broca– El excesivo peso sobre la barrena no permite la rotación de la broca, y la sección del motor no es capaz de proporcionar el torque necesario para lograrlo (Motor stalling).

– El rotor no puede girar dentro del estator, formando un sello. – Una circulación continua puede erosionar y romper los hules (Chunk) del estator.



• Rotación del Motor –-La rotación del motor con ángulos mayores de 1.83 grados no se recomienda (daño de housing y fatiga)

–-La velocidad de rotación no debe exceder 60 RPM (carga cíclica en exceso en housing)

• Fluidos de Perforación–-Diseñado para operar prácticamente con todos los fluidos de perforación como agua fresca y salada, fluidos base aceite, lodos con aditivos de control de viscosidad o perdida de circulación, y con gas nitrógeno.

–-Los fluidos basados en hidrógeno pueden ser dañinos a los elastómeros.

–-Alto contenido de cloruros puede dañar los componentes internos.

–-Se debe mantener el contenido de sólidos menor al 5%–-Se debe mantener el contenido del arena al 0.5%



• Presión Diferencial

–-Es la Diferencia de presiones cuando el motor esta en el fondo (cargado) y arriba del fondo (no cargado).

–-Una caída de presión excesiva en el rotor y el estator causara un lavado prematura (chunking), y dañar el desempeño.

–-La máxima presión diferencial depende del cuanto flujo se bombee a través del motor, mientras mas alto sea el flujo la presión permisible es menor.

• Perforación Bajo balance (Underbalance)

–-La razón adecuada gas/liquido debe utilizarse para no dañar el motor.

–-Bajo condiciones de operación de alta presión, el nitrógeno no puede impregnarse en el estator y expandirse al sacar tubería del pozo provocando burbujas o danos en los hules del estator.


Problemas en perforación direccional

• Aumentos de presión.• Decremento de presión.• Perdida de taza de penetración.


Incremento de presión

• Motor represionado (Stalled) • Motor o Broca taponada.• Pozo de bajo calibre (Undergauge -tight Hole)


Decrementos de presión

• Válvula Dump Sub abierta.• Estator dañado o gastado.• Lavado de tubería / quebrada Twist-off• Perdida de circulación.• Influjo de gas (Gas kick).


Perdida de la Taza de penetración.

• Broca gastada o embolada.• Estator gastado (Motor débil).• Motor represionado (Stalled).• Cambio de formación.• Estabilizador o tubería colgada.


Rotary Steerable

• Revolution RSS – Smart Stabilizer


Beneficios del Rotary Steerable

• La rotación continua de la sarta de perforación reduce la probabilidad de pegamiento por diferencial.

• Reduce torque y arrastre debido a una curvatura de pozo mas uniforme.

• Pozos de alcance mas largo.• Secciones horizontales y laterales mas largas.• Mejora la evaluación debido a los “pads” de la herramienta

wireline. • Mejora la evaluación de la formación con herramientas

LWD.• Control de desviación en pozos verticales.


“Push the Bit” versus “Point the Bit”


Planeamiento de un pozo direccional

• Geología• Producción y completación.• Restricciones de perforación.


Geología

• Litología en la cual se perfora. • Estructuras geológicas al perforar. • Tipo de objetivo que el geólogo espera.• Posición del agua o cima de gas.• Tipo de pozo.


Producción y completación

• Tipo de completación requerida (“trabajo de fracturas”, bombas y rodillos,etc)

• Requisitos de completación para mejorar la recuperación. • Requisitos de posicionamiento del pozo para planes

futuros de producción/drenado.• Temperaturas y presiones de fondo.


Restricciones de perforación

• Selección de la locación de superficie y diseño de pozo.• Conocimiento previo de área perforada e identificación de

áreas problemáticas.


Restricciones de Perforación

• Tamaño y profundidad del revestimiento. • Tamaño del Agujero.• Fluido de perforación requerido.• Equipo de perforación y capacidad.• Duración de los servicios direccionales

utilizados. • Influencia del equipo para tomar survey y

trayectoria del pozo.


Planeamiento

• Taza de construcción (buildrates)

• Los perfiles de construcción y mantener debe ser al menos de 50 m.

• La caída del ángulo para pozos tipo S se planea preferentemente con 1.5 /30m.

• El Punto de desviación (KOP) debe ser tan profundo como sea posible para reducir costos y desgaste en el revestimiento.

• En las secciones a construir en pozos horizontales, planear una sección del aterrizaje suave.


Planeamiento

• Evitar altas inclinaciones a través de formaciones de fallas severas, quebradizas o lechados.

• En pozos horizontales se puede identificar contactos gas /agua.

• Tazas de giro (Turn rates) en secciones laterales de pozos horizontales.

• Verificar las tazas deconstrucción del motor.


Planeamiento

• Posible inicio de un sidetrack al menos 20m fuera del revestimiento.

• Los doglegs podrían alcanzar 14o/30m al salir del whipstock.

• Identificar los pozos en 30m alrededor de la trayectoria del pozo, propuesto para evitar una colisión.

Documents

Perforacion Direccional Basica