perforacion direccional basica
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Todo sobre la perforacion direccionalTRANSCRIPT
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Perforación Direccional Básica
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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.
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Tipos de Pozos Direccionales
• Slant (Inclinados)• Build and Hold (Construir y
Mantener)• S-Curve (Tipo S)• Extended Reach (Rango
Extendido)• Horizontal
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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.• Sensor de Inclinación en la broca.
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Aplicaciones de Perforación Direccional
• Pozos múltiples desde una estructuras offshore.• Pozos de Alivio.• Control de pozos verticales.
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Aplicaciones de Perforación Direccional
• Sidetracking
• Locaciones Inaccesibles
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Aplicaciones de Perforación Direccional
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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.
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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.
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Limitaciones de la Perforación Direccional
• Severidades (Doglegs)• Torque Reactivo• Arrastre• Hidráulica• Limpieza del Agujero• Peso sobre la broca• Estabilidad del agujero
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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
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Operaciones Whipstock
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Chorros a Presión (Jetting)
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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.
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Peso sobre la broca
• Incrementando el Peso sobre la broca,incrementa la tendencia de desviación
…. y vice-versa
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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.
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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”.
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Fuerzas Estabilizadoras
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Ensambles para construir (Fulcrum)
• Al colocar dos estabilizadores se incrementa el control de fuerza lateral y alivia otros problemas.
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Ensambles para construir (Fulcrum)
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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
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Ensambles para caer (Péndulo)
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Ensambles para mantener (Empacado)
• Diseñado para minimizar fuerzas laterales y disminuir sensitividad de cargas axiales.
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Aplicaciones de Ensambles Controlables
• Pozos Verticales• Perforación Direccional / Sidetracking• Perforación Horizontal.• Pozos de Re – entrada.• Pozos DebajoBalance / Perforación con aire.• Cruces de ríos.
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Ensambles Navegables
• Construir.
• Disminuir.
• Mantener.
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Motores de Fondo
Motor de desplazamiento positivo
Motor de turbinas
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Commander TM Motores PDM
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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.
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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.
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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.
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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.
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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)
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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.
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Dump Sub
• Permite el llenado y drenado de la tubería.• Operación
- Bomba Apagada – Abierta.- Bomba Encendida – Cerrada.
• Descarga.• Conexiones.
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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.
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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.
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Ensamble de Control
• Convierte rotación excéntrica del rotor en rotación concéntrica.
Junta de velocidad constante
Tubo FlexibleJunta Universal
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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
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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.
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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.
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Motor Dimensional Data
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Especificaciones del motor
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Tazas de construcción estimadas
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Gráficos de desempeño
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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.
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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.
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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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Restricciones Operativas
• 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.
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Problemas en perforación direccional
• Aumentos de presión.• Decremento de presión.• Perdida de taza de penetración.
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Incremento de presión
• Motor represionado (Stalled) • Motor o Broca taponada.• Pozo de bajo calibre (Undergauge -tight Hole)
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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).
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Perdida de la Taza de penetración.
• Broca gastada o embolada.• Estator gastado (Motor débil).• Motor represionado (Stalled).• Cambio de formación.• Estabilizador o tubería colgada.
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Rotary Steerable
• Revolution RSS – Smart Stabilizer
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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.
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“Push the Bit” versus “Point the Bit”
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Planeamiento de un pozo direccional
• Geología• Producción y completación.• Restricciones de perforación.
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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.
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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.
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Restricciones de perforación
• Selección de la locación de superficie y diseño de pozo.• Conocimiento previo de área perforada e identificación de
áreas problemáticas.
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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.
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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.
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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.
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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.