Perforacion Direccional Basica

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

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• S-Curve (Tipo S)S-Curve (Tipo S) •

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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.

 Aplicaciones de Perforación Direccional

• Pozos múltiples desde una estructuras offshore. • Pozos de Alivio.

 Aplicaciones de Perforación Direccional

• Sidetracking

 Aplicaciones de Perforación Direccional

• 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.

 Aplicaciones de Perforación Direccional

• 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

Control direccional con ensamblajes

rotatorios

• Ensamblaje para caer. • Ensamblaje para

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.

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”.

Ensambles para construir (Fulcrum)

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

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 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.

Motores de Fondo

Motor de desplazamiento positivo

Motor de turbinas

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 t}í_picamente

utilizado :

 –  _Perforació_{n con brocas PDC.}

 –  _Perforació_{n con brocas tric}ó_{nicas en formaciones}

suaves.

 –  _Perforació_{n Direccional utilizando orientaciones con}

Selección del Motor 

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

 –  Perforación Direccional y convencional.

 –  Brocas de diamante y aplicaciones para núcleos.  –  Pozos Sidetrack.

Selección del Motor 

• 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).

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.

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 Flexible

Ensamblaje Ajustable

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.

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

Manual de Motores - Motor Handbook

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

 –  Datos Dimensionales.  –  Especificaciones.

 –  Configuración ajustable del Housing

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

Restricciones Operativas

• 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%

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• Presión DiferencialPresión Diferencial  – 

 – -Es -Es la la Diferencia Diferencia de de presiones presiones cuando cuando el el motor motor esta esta en en elel

fondo (cargado) y arriba del fondo (no cargado).

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 – -Una caída de presión excesiva en el rotor y el estator causara-Una caída de presión excesiva en el rotor y el estator causara

un lavado prematura (chunking), y dañar el desempeño.

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 – -La máxima presión diferencial depende del cuanto flujo se-La máxima presión diferencial depende del cuanto flujo se

bombee a través del motor, mientras mas alto sea el flujo la

bombee a través del motor, mientras mas alto sea el flujo la

presión permisible es menor.

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• Perforación Bajo balance Perforación Bajo balance (Underbalance)(Underbalance)  – 

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

motor.

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 – 

 – -Bajo condiciones de operación de alta presión, el nitrógeno no-Bajo condiciones de operación de alta presión, el nitrógeno no

puede impregnarse en el estator y expandirse al sacar tubería

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del pozo provocando burbujas o danos en los hules del estator.

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• Aumentos de presión. Aumentos de presión. •

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• Motor represionado (Stalled)Motor represionado (Stalled) •

• Motor o Broca taponada.Motor o Broca taponada. •

Decrementos de presión

• Válvula Dump Sub abierta. • Estator dañado o gastado.

• Lavado de tubería / quebrada Twist-off  • Perdida de circulación.

Perdida de la Taza de penetración.

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

Rotary Steerable

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.

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.

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.

Restricciones de perforación

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

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 (build rates)

• 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 de