Perforacion Direccional Basica

Perfor rf ora ación ci ón Direccion Direcci ona al Bá B ásica si ca

Intro nt roduc ducci ción ón a la Pe Perfor rf ora ación ci ón Dire ir eccional cci onal • Perforación Direccional es definido como la practica para controlar la dirección e inclinación de un pozo a una ubicación u objetivo debajo de la superficie.

Intro nt roduc ducci ción ón a la Pe Perfor rf ora ación ci ón Dire ir eccional cci onal • Perforación Direccional es definido como la practica para controlar la dirección e inclinación de un pozo a una ubicación u objetivo debajo de la superficie.

Tipos ip os de Pozos Dir Dire ecc ccii ona on ales • Slant (Inclinados) • Build uild and and Hold old (Co (Cons nstr trui uirr 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.

 Aplicaciones de Perforación Direccional • Sidetracking

• Locaciones Inaccesibles

 Aplicaciones de Perforación Direccional

 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  –  Mayormente utilizado, rápido y mas exacto

Operaciones Whipstock

Chorros a Presión (Jetting)

Control direccional con ensamblajes rotatorios Principios de diseño

Tipos de BHA

• Fuerza Lateral

• Ensamblaje para construir.

• Elevación de la barrena • Hidráulica • Combinación

• 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 turbinas

Motor de desplazamiento positivo

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.

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). • 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 Universal

Tubo Flexible

Junta de velocidad constante

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 especiales.

componentes

de

materiales

y

tamaños

• 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.

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%

Restri st ricc ccio ione nes s Operativ perativa as •

Presión Diferencial  – -Es -Es la Diferencia de presiones cuando el motor esta en el fondo (cargado) y arriba del fondo (no cargado).  – -Una -Una caída de presión excesiva en el rotor y el estator causara un lavado prematura (chunking), y dañar el desempeño.  – -La -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 -La razón adecuada gas/liquido debe utilizarse para no dañar el motor.  – -Bajo -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.

Probl ro ble emas mas en perf perfor ora ación ci ón dire di recci ccional onal •  Aumentos de presión. • Decremento de presión. • Perdida de taza de penetración.

Increme nc rement nto o de d e pre pr esión si ón • Motor represionado (Stalled) • Motor o Broca taponada. • Pozo de bajo bajo calibre calibre (Undergauge (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 rates)

construcción

(build

• 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 construcción del motor.