Perforacion Direcc Espanol
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Perforación Direccional
AgendaPerforación Direccional y Horizontal• Aplicaciones• Planeación• Diseño de Trayectorias• Diseño de BHA• Herramientas
– Motores,– BHA Rotarios– Turbinas
• Sistemas Emergentes• Aplicaciones Horizontales• Pozos Radio Largo, medio y Corto
AgendaSistemas MWD y LWD• Sistemas de Telemetría• Sistemas de Potencia• Sensores MWD• Sensores LWD
– Resistividad– Neutrón – Porosidad– Densidad
• Geo-Navegación
Tipos de pozos Horizontales:
• Radio Largo• Radio Medio• Radio Corto
Qué es Perforación Direccional?
• Dirigir un pozo de manera controlada a lo largo de una trayectoria planeada para alcanzar un objetivo geológico.
Aplicaciones
• Locaciones inaccesibles• Desvío (Sidetrack)• Perforaciones en Domos
de Sal• Pozos múltiples desde
una estructura artificial• Múltiples arenas desde un
pozo
Aplicaciones
• Exploración desde un pozo
• Pozos de alcance extendido
• Perforación Horizontal• Intersección de zonas de
alta presión• SAGD
Posicionamiento
y
Sistema de Coordenadas
Referencia Vertical
Referencia Global(Nivel del Mar)
Elevación del terreno
Elev
acio
n Po
zo
Proj
ect
Offs
et
Elev
ctio
n Es
truc
tura
Elevación de la Mesa
RKB
Prof
undi
dad
Surv
ey
Referencia Horizontal
Global Origin Eastings
Origen Proyecto
Origen Estructura
Wel
lO
ffset
Stru
ctur
e O
ffset
Origen Pozo
SurveyCoordinates Objetivo
Proj
ect O
ffset
Sistema de Coordenadas UTM
• En Perforación Direccional los mapas utilizados son planos.
• Para representar La Tierra en forma plana existen varias proyecciones.
• UTM divide la tierra en 60 Zonas, cada una de 6° de amplitud.
• Locaciones se miden en Nortes y Estes en cambio de longitudes y latitudes.
Zona de Coordenadas UTM
Equator(assigned False Northing value:= 0m for Northern Hemisphere= 10,000,000m for Southern Hemisphere)
Origin of False Easting
Central Meridian. Bisecting zone(assigned False Easting = 500,000m)
Zone narrows as it approaches the poles
500,000m
3°3°
Approximately600,000m at Equator
6°
Norte Grid/Norte Verdadero
True NorthGrid Projection
GNGN TN TN
Grid North(East of True North)
Grid North(West of True North)
Meridian of Longitude
Rings of Latitude
Central meridian (True North = Grid North)
N
E
Métodos de Cálculo de “Survey”
Un registro direccional está compuesto por :• Profundidad Medida MD• Inclinación • Azimuth (Corregida al Norte en referencia)
Métodos mas utilizados son• Tangencial• Angulo promedio• Radios de Curvatura• Mínima Curvatura
Método de Mínima Curvatura
Ecuaciones del Método de Curvatura Mínima
Planeación Básica
Planeación de Pozos Direccionales
La planeación direccional es el proceso en el que todas las variables del pozo se acomodan para cumplir con los objetivos de manera precisa y al menor costo posible
• Variables fundamentales:Coordenadas de superficieCoordenadas del objetivoTamaño del objetivoPozos vecinosTipo de Perfil
Tipos de Perfiles
• Perfil tipo “S”
• Perfil tipo “J”• Perfil tipo
“J reducida”
Terminología
– KOP : Kick Off Point– BUR : Build Up Rate– EOB : End Of Build– Inclinación– Azimut– TVD– Survey– Departure– Vertical Section– Severidad del Dog Leg
Clasificación de BUR
Factores en el Diseño de Trayectorias
• Factores Clave– Drenaje– Completamiento
• Otros Factores– Fallas – Locaciones remotas– Formaciones suaves (Evitar)– Programa de revestimiento– Arenas sobre/baja presión (Evitar)
Modelamiento de Trayectorias
• Tendencias de Giro “walk”• Anti-Colisión• Herramientas (MWD,
Gyro)• Modelos de Incertidumbre
– Elipse de incertidumbre – Traveling Cylinder
• Spider Plots
Planeación Avanzada
• Contempla colisión con pozos próximos
• La incertidumbre de posicionamiento es factor decisivo
Cálculos de Incertidumbre
Systematic Ellipse Error Surface
ISCWSA Error Surface Displaying ‘Bias’
Calculated Trajectory
‘Most Likely’ Trajectory
Survey Bias
Survey Station
Cilindro Viajero y Spider Plot
Traveling Cylinder Spider Plot
Torque y Arrastre
• Factor crítico en el diseño.• Consideraciones:
– Trayectoria del pozo– Configuración de la sarta– Dog-leg– Factores de fricción
• Uso de los Modelos T&D– Evaluar y optimizar trayectorias– Calcular fuerza normales (diseño de
casing)– Identificar profundidad alcanzable– Identificar los requerimientos de carga
del taladro– Identificar el diseño de sartas de
perforación
Torque y Arrastre
Análisis de Torque y Arrastre
Herramientas de Perforación Direccional
Herramientas de Perforación Direccional
• Dos tipos básicos:– Motores de Fondo– Ensamblajes Rotarios
• Técnicas Opcionales– Jetting– Whipstocks
• Adicionales– MWD (registros de desviación en tiempo real)– LWD (sensores de registros )
BHAs Rotarios
• Se usan para perforar secciones tangentes• Se usan cuando la tendencia de la formación es predecible para
construir o tumbar ángulo• Responde a cambios en el WOB
Diseño de BHA
• BHA (Bottom Hole Assembly).• Es otro factor clave en el diseño del pozo:
– Respuesta del BHA a cambios en los parámetros de operación o tendencias de formación
– Diámetro de los estabilizadores– Angulo del pozo– Angulo del motor de fondo– Distancias de los estabilizadores
Modelos de Diseño de BHA
• Existen varios modelos de BHA– Modelo de equilibrio:
modelo de “viga” estatica en donde todos los momentos y fuerzas en el hueco y el BHA estan en equilibrio (Lubinski).
– No consideran efectos de rotación
– Se deriva un valor por ensayo y error llamado FI (Formation Index) que interactúa con el BHA y la formación
– Es el mas usado y exacto
Motores de Perforación
• Los PDM son el método mas usado de control direccional.
• Son herramientas que usan el fluido como fuente de poder para hacer girar la broca sin que la sarta de perforación rote.
• la potencia del motor es generada por la combinación rotor/estator según el principio de Monieauinverso.
Configuración de Los PDM
Configuraciones Rotor / StatorRelaciones Rotor / Stator de Motores de Fondo
Componentes del PDM
Desempeño de los PDM
Motores Dirigibles
Rotor Jetting
Aplicaciones - PDM
Convencional Horizontal Horizontal
Turbinas
• También son accionadas por el fluido de perforación• Utiliza aletas de metal que dan resistencia a altas
temperaturas y ambientes hostiles• Mas rápidas que un PDM• Se utilizan generalmente con brocas impregnadas
(diamante natural)• Capacidad de ser dirigidas
Estabilizadores Ajustables
Perforación de Alcance Extendido
• Mejor conocida como ERD.
• Un pozo ERD es un pozo que alcanza una relación de desplazamiento horizontal de 2:1 respecto a su TVD o mas.
• Se han alcanzado relaciones de 5:1
• No necesariamente tiene que ser pozos horizontales
Perforación de Alcance Extendido
Perforación HorizontalMWD, LWD y Geo-Navegación
Ventajas de los Pozos Hz
• Las principales ventajas son:• Reducción de la conificación
de agua y gas debido a la reducción de la caída de presión a través del yacimiento
• Incremento de producción por incremento del área expuesta del yacimiento al pozo
• Reducción de la caída de presión en el pozo
• Una combinación de las dos anteriores puede producir una reducción en la producción de arena
• Aumento de recobro de reservas y un patrón mas eficiente de drenaje
Producción de Pozos Horizontales
• Consideraciones– Espesor vertical del
yacimiento– Relación de
permeabilidad Kh vs Kv– Efecto de las barreras
de permeabilidad vertical
– Estimación de la productividad
– Modelo de productividad
Reservas Recuperables
0
200
400
600
800
1000
1200
0 100 200 300 400 500 600
Espesor de Formación (ft)
N (M
Mst
b)
Iani=0.25
Iani=1
Iani=3
Iani=1Iani=0.25
Iani=3
VerticalHorizontalMultilateral
Selección de Aplicaciones Hz
Conectar fracturas naturales
Selección de Aplicaciones Hz
• Reducción de la conificación de agua y gas
Selección de Aplicaciones Hz
Incertidumbre Geológica y Posición horizontal
Selección de Aplicaciones Hz
Pozos altamente desviados Vs Pozos Horizontales
Actual Resistivity
Model Resistivity
Model and Actual GR
Well profile
Offset data
Actual & Model Neutron & Density
Well path Stratasteered to third & fourth target
Single fault
Selección de Aplicaciones Hz
Pozos verticales fracturados Vs Pozos Horizontales
Pozos Radio Largo
• Pozos con tasas de construcción desde 1 hasta 8°/100 pies.
• El motor que se usa para construir la curva se puede usar también para perforar la tangente.
• La curvatura del pozo no es suficiente para causar fatiga en el DP
Consideraciones de Diseño RL
• Se usan los DC para dar peso sobre la broca.
• No se debe rotar los DC en curvaturas altas
• Las herramientas de MWD/LWD son mas flexibles que los DC
• Si el ángulo es bajo, la sarta perforara en tensión.
• Minimizar DL no planeados en la sección de construcción.
Sección de Construcción y Tangente
• Se usan motores dirigidos diseñados con exceso de DL.
• Alternar intervalos de deslizamiento con rotación
• Seguir el perfil determinado
• Perforar tangente con motor preferiblemente
Pozos Radio Medio
• Los BHAs y la planeación con similares a pozos de Radio Largo
• Las curvas limitan la rotación de las herramientas• Estas limitaciones afectan el diseño del perfil• Perfiles con varias secciones. No es continuo
Diseño de Sarta Pozos de RM
• El WOB no proporciona peso a la broca• DC o HWDP en la sección vertical para empujar• Opciones de “pull down machines”• El análisis de T&D es critico en el diseño• Siempre con motores de fondo y MWD/LWD
Configuración del BHA
• El motor se diseña para no ser rotado
• Los estabilizadores son removidos
• Se usa un “Pad” o camisa excentrica
• Se puede usan un segundo codo.
• Es recomendable usar un Sensor ABI (At BitInclination) en el lateral
Pozos Radio Corto
• Curvaturas de 75 - 110°/30m.• Radios de 82 - 50 ft• Secciones horizontales de 650’
(198 m).• Equipo direccional incluye:
• Motores de construcción articulado.
• Motor lateral articulado• MWD articulado• Motor híbrido (alternativa)