SMITH INTERNATIONAL, INC.Perforacin direccional y sartas de perforacin
Perforacin Direccional
Perforacin Direccional
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Definitivamente no es esto!
Perforacin Direccional
Es la ciencia de desviar un pozo:
en forma controlada a lo largo de una trayectoria pre-definida cuya localizacin esta a una distancia lateral y direccin dadas a partir de la vertical.
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Diagrama direccional tpico
Tipos de pozo
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Perfil de Pozo Desviado
Tres tipos de perfiles de pozo:
Tipo I (Construir y mantener) Tipo II (Construir, mantener y descender) Tipo III (Construccin continua)
Perfil de pozo Vertical
Caractersticas:
Pozo (casi) vertical. BHA simple.
Aplicaciones:
Todo tipo de aplicaciones. El tipo mas simple de pozo.
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Pozo vertical
Construir y mantener (Tipo I)
Caractersticas:
Punto de arranque somero KOP. Seccin de construccin. Seccin tangente.
Aplicaciones:
Pozos profundos con gran desplazamiento horizontal. Pozos de profundidad moderada con desplazamiento horizontal moderado que no requiere revestimiento intermedio.
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Construir y mantener
Acimut a Norte de Grilla Norte Verdadero: 0.39 Norte Magntico: 1.83 Campo Magntico Intensidad: 48202.3 nT Angulo DIP: 59.67 Fecha: 21-08-2009 Modelo: IGRF200510
Construir, mantener y descender (Tipo II)
Aplicaciones:
Mltiples zonas productoras. Reduce el Angulo final en el reservorio. Limitaciones en el rea designada o en el objetivo. Requerimientos de espaciamiento de pozo.
Desventajas:
Incremento de torque y arrastre. Riesgo de pegamiento lateral. Problemas para correr registros. Problemas de caeras.
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Construccin continua (Tipo III)
Aplicaciones:
Pozos de avalo. Reposicionamiento del fondo de pozo. Re-perforacin. Perforacin de domo de sal.
Desventajas:
Inicio de desviacin profundo. La formacin es mas dura as que la deflexin inicial puede ser mas difcil de obtener. Orientacin de toolface mas difcil Mayor torque reactivo. Mayor tiempo de viaje para cambio de BHA
Aplicaciones de la perforacin direccional
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Porque?
Porque perforar direccionalmente?
Desviacin ciega
Control de reventn
Aplicaciones
Locaciones sin acceso directo Domos Salinos
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Aplicaciones Perforacin horizontal
Mltiples
Aplicaciones
Capa de metano en carbn
Drenado gravitacional asistido por vapor (SAGD)
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SAGD
Magnetismo en cuplaCaera normal y su campo magntico.
Un patrn diseado de campo magntico creado en caera
El campo magntico mostrado dirige el campo hacia afuera del TR incrementado la distancia para lo que se llama passive ranging rango pasivo
SAGD
Se utiliza magnetizador para inducir magnetismo en TR
Vista de la mesa magnetizadora
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SAGD
Relacin de distancia a Campo magntico de TR (CMF casing magnetic field) CMF es regular a cierta distancia. La distancia se calcula del CMF. CMF incrementa = Los dos pozos convergen. CMF decrementa = Los dos pozos divergen.
Aplicaciones
Cruce de riosMulti-Laterales
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Servicios Direccionales
Servicios Direccionales Well Planning Well Planner recibe informacin del ingeniero de perforacin Detalla su plan del origen al objetivo Se aade programa de caera (tubera revestimiento) Se hacen los clculos de Torque y Arrastre Determinar el flujo disponible haciendo clculos hidrulicos Tipo de herramientas a utilizar El planear es muy importante
Como lo hacemos?
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Objetivos
Pozos direccionales/horizontales:
Se usa el arreglo direccional para llevar la broca hacia el objetivo.
Carreras de correccin:
Uso del arreglo direccional para corregir desviaciones grandes.
Vertical vs. Desviado
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Mtodos de deflexin
Mtodos para el arranque (KOP):
Herramienta de deflexin de Gilligan. Chorros. Jetting Whipstock. Motor de fondo y sustituto con ngulo. Motor de navegacin de fondo. Sistema de navegacin rotatorio.
Herramienta Gilligan BHA de construccin flexible. Tubular flexible insertado arriba del estabilizador de la broca. Son posibles tasas de construccin BUR de 6 a 11/100 depende de la flexibilidad de la tubera. Es vital el tomar registros a intervalos cortos para rastrear el BUR obtenido. Comn antes de los motores de navegacin como mtodo de realizar un desvo ciego.
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Chorros
Arreglos de chorroRequerimiento de deflexin Severidad del codo (DLS) Requerido 0.5 /100 BHA Sugerido
Mnimo
Jet bit + estabilizador + Porta mechas no magntico DC (s) & 5 x DC + DP de acero Jet bit + estabilizador + Porta mechas no magntico DC (s) & 3 x DC + DP de acero Jet bit + estabilizador + Porta mechas no magntico DC (s) + DP
Medio
2.5 /100 a 3 /100
Mximo
Hasta 5 /100
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Whipstock
La herramienta de deflexin cuchara se sita en el fondo. Se corta el pin de seguro. El molino (o broca) se deflexiona por el whipstock hacia la formacin. Se corta la ventana. Se recupera el molino y el whipstock. Se baja la broca para continuar la perforacin
Molino y Whipstock saliente
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Sustituto de desviacin/Motor recto
Sustituto encima del motor. El sustituto acta como pivote de la palanca. La broca se empuja hacia el costado al igual que hacia abajo. La fuerza lateral causa que la broca perfore una trayectoria curva. Se utiliza para iniciar la desviacin, para correcciones y desvos. No requiere estabilizacin por al menos 90 por encima del sustituto. No se puede rotar la sarta.
Limitaciones operacionales
No se debe rotar! La deflexin es muy grande.1.5 30
A 1.5 de codo 9.4 alejado de la vertical. A 3.0 de codo 18.8 alejado de la vertical Seno (codo ) =distancia/30
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Arreglo de motor de navegacin
El codo esta cerca de la broca. Se puede construir ngulo as como se puede perforar recto.
Para construir ngulo se mantiene la sarta estacionaria. Para perforar recto se rota la sarta.
Crea un pozo ensanchado.
Modos del motor de navegacin (SMA)
Modo orientado (Deslizar) :
No hay rotacin. Curvatura controlada. Direccin controlada.
Modo de rotacin:
El comportamiento es el mismo que con un arreglo rotacional. Pozo ligeramente ensanchado debido a la desviacin.
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Efectos del torque reactivo en el toolface
Torque reactivo
La broca rota hacia la derecha. La interaccin de la broca con la formacin, de la sarta con la formacin y rotor/estator hace que la sarta gire en sentido antihorario. Accin Se genera un torque en sentido horario en la broca. Reaccin Torque en sentido antihorario en la camisa del motor.
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Efectos del torque reactivo
Antes de las herramientas de MWD:
Se tomaba la orientacin con una foto (single shot). Se calculaba o estimaba el torque reactivo esperado basndose en datos histricos. Se aplicaba la correccin del torque en superficie. Y a cruzar los dedos!
El MWD transmite los datos a la superficie constantemente!
Tool Face
RFD
MWDEl Tool Face habilita al perforador direccional a: Apuntar el BHA en la direccin deseada Se puede construir, descender y/o girar el BHA
N
E S40E = Azimut del objetivo
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Presentacin de toolface magntico
N 90 Este270 (Oeste)
0 (Norte)
90 (Este)
mTF = 90El Tool Face magntico (mTF) esta en relacin al Norte Verdadero (o de grilla).
180 (Sur)
Tool Face gravitacional
Lado alto
Lado alto = 0 (hacia arriba)
90 (Derecha)270 (Izquierda) 90 (Derecha)
gTF = 90N
180 (hacia abajo)
El Tool Face gravitacional (gTF) esta en relacin al lado alto de la herramienta y no al norte.
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Como orientamos al objetivo?
Como se dobla la tubera?
Las tuberas son en realidad muy flexibles! No se requiere una tasa de construccin agresiva:
Usualmente 3 /100.
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Incremento de ngulo
Se debe usar una combinacin de rotacin y deslice para llegar al objetivo.
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Deslice/Rotacin
Deslice y luego rote Los clculos tienden a exagerar hacia abajo
Deslice
Rote
RealCalculado
Rotacin/deslice
Rote y luego deslice Los clculos tienden a ser someros
Rote
Calculado Deslice Real
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Rotacin/deslice/rotacin
Rote deslice - rote Los clculos coinciden
Rote
Deslice
RealRoteCalculado
Como sabemos donde estamos?
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Razones para tomar registros
Calcular la posicin del pozo. Cumplir con regulaciones locales y gubernamentales. Penetrar objetivos geolgicos. Minimizar el riesgo de colisin. Perforar un pozo de alivio.
Medidas de Survey
En todo tipo de pozo la preocupacin primaria es conocer la inclinacin y la tasa de cambio. Los mtodos de registro de pozo incluyen:
Herramientas de inclinacin: El pndulo interno y la seal de embolo solamente miden la inclinacin. Transmisin de datos por pulsos de presin u:Opcin de cinta perforada de papel Chad.
Foto single shot magntica y herramientas mltiples multi shot: Pelcula fotogrfica que incluye inclinacin, azimut y toolface. Reemplazada por versiones electrnicas de tiempo real y de memoria.
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Medida durante la perforacin (MWD):Telemetra de pulsos en el lodo. Recodificacin y procesamiento de tiempo real en superficie.
Single Shot y Multi-Shot giroscpicos:Pelcula fotogrfica de inclinacin, azimut y/o toolface. Reemplazado por versiones electrnicas de tiempo real y memoria. Era el mtodo mas preciso disponible!
Single Shot giroscpico y magntico
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Componentes del Single Shot
Basado en lecturas de comps magntico. Versiones de Single-shot y multi-shot. Contiene:
Reloj instrumental. Seccin de batera. Seccin de cmara. Unidad de comps/Angulo.
Herramientas giroscpicas El sistema giroscpico no es afectado por la interferencia magntica.
Se lo usa principalmente para registros dentro del revestimiento o cuando se intenta desviar un pozo que tiene alta interferencia magntica.
Dos tipos principales:
Giroscopio libre. Free gyro (pelcula) Giroscopio de tasa. Rate gyro (completamente electrnico)
Principio del giroscopio:
Masa de giro balanceada. (Libre de girar en un o mas ejes). Resistente a fuerzas externas. Mantiene el curso a lo largo del intervalo registrado.
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Girscopo de bsqueda de Norte
Automticamente busca el Norte Geogrfico por la medicin de rotacin de la tierra (15/hr). Requiere solamente la posicin de la cabeza de pozo, en coordenadas UTM o latitud y longitud. Contiene un sistema de almacenamiento tipo Flash RAM. Provee actualizacin de los datos en tiempo real a travs de cable wire line.
Courtesy of Gyrodata
MWD Direccional/Gama
MWD Direccional/Gama
Pulser (Mud Operated Pulser) Hacia el fondo MOP TCM (Telemetry control module) Telemetry Control Module Batera (BMS) Batera HDAS (Direccional) UGS o espaciador UGS (Gama) Sensor direccional digital de alta definicin DatalinkSensor Gama /Espaciador Datalink Real-time LWD
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MWD Direccional/Gama recuperable
MWD Recuperable
Punta de pesca Batera Hacia el fondo Sensor direccional de alta velocidad Sensor Gama Modulo de control de telemetra Pulser (Tracker) Encaje Muleshoe
Punta de pesca Batera (BMS) HDAS (Direccional) UGS (Gama) TCM (Modulo de control de telemetra) Pulser (Tracker) Encaje Muleshoe
Que correcciones son necesarias?
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Porque se corrigen los registros brutos?
Las herramientas de registro magnticas requieren porta mechas DC no magnticos:
Magntico es un termino genrico que incluye a los mtodos que miden el azimut magntico. Los instrumentos deben ser aislados de la influencia magntica en la sarta de perforacin. Debe existir una distancia suficiente de porta mechas no magnticos para aislar las herramientas.
Magnetismo en el BHA
La longitud de NMDC requerida en el BHA depende de:
Proporcin de fierro arriba y debajo de NMDC. Direccin e inclinacin del pozo.
El error del comps se incrementa hacia el Este u Oeste en relacin de incremento de la inclinacinEfecto magntico dipolo
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Diagrama de espaciamiento para NMDC
Diagrama de espaciamiento para NMDC
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Diagrama de espaciamiento para NMDC
Diagrama de espaciamiento para NMDC
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Calculo automtico
Pathcalc es un programa de control de calidad y reporte de registros. Calcula el espaciamiento optimo para cada carrera de broca.
Calculo automtico
Calcula el espaciamiento correcto dependiendo de la inclinacin y azimut del pozo a ser perforado
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Correccin magntica
Un comps apunta hacia el Polo Norte Magntico, el que a su vez se mueve con el tiempo. La correccin por declinacin magntica se aplica entonces para referenciar la posicin de la localizacin con respecto al Polo Norte Geogrfico (fijo)
Correccin total
TN MN-10
MA
GN+6 -4
Tambin se llama Declinacin Local o Declinacin de Cuadricula o Grilla(Grid) Los registros corregidos se corrigen del Norte Magntico al Norte de Cuadricula o Grilla (Grid)
Declinacin Magntica - Convergencia (Grid) = Correccin Total
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Como calculamos los registros?
BULLETIN ON DIRECTIONAL DRILLING SURVEY CALCULATION METHODS AND TERMINOLOGY API Bulletin D20 First Edition December 31, 1985
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Mtodos de calculo de registros
Los mtodos usados para calcular la informacin de registros son:
Tangencial (El menos preciso!) Tangencial balanceado Angulo promedio Radio de Curvatura Curvatura Minima
El estndar de la industria para calculo de registros de direccin es: Curvatura Minima.
Ejemplo de reporte de registros
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Calculo de ngulo promedio
P1
Curso asumido = h1
h1Curso Real = arc P1-P2
P2
Promedia la inclinacin y el azimut en 2 estaciones de registro. Este se toma como la trayectoria asumida, con una longitud igual a la longitud del curso entre dos estaciones.
Calculo de Radio de Curvatura
El pozo forma un arco esfrico suave entre puntos de registro y pasa a travs de los ngulos medidos en ambos extremos (tangente en ambos I y A en ambos puntos 1 y 2.
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Calculo de curvatura minima
Este mtodo asume que el pozo sigue el arco de circulo mas suave posible entre dos estaciones de registro. Este es esencialmente el mtodo tangencial balanceado, con cada resultado multiplicado por un factor de relacin. Este factor de relacin representa la curvatura del agujero p.e. tambin se llama pata de perro dog leg.
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Preguntas y respuestas
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