Capítulo I

EL PROBLEMA Y SU DELIMITACIÓN

Las perforaciones laterales son perforaciones direccionales controladas que

se ocupan de la desviación de un hoyo a lo largo de un rumbo planificado, hacia

un objetivo subterráneo localizado por lo que es posible llegar al yacimiento de

forma perpendicular para obtener así la mayor recuperación de hidrocarburos

posibles de los pozos marginales, aumentando el caudal de producción sin

necesidad de estimulaciones adicionales.

Muchas son las ventajas que ofrece la perforación lateral frente a pozos

marginales, por lo que se hace cuestionable la falta de aplicación de esta

perforación en los pozos de esta categoría existentes en Venezuela, por lo que el

estudio que se efectuara en este proyecto se orientara en analizar a causa de que

no se aplica este tipo de perforaciones en nuestros campos petroleros.

Perforación lateral hidráulica aplicada en pozos marginados

OBJETIVOS

Objetivo General (POSIBLES)

*Estudiar la factibilidad de perforación lateral para los pozos marginados del

campo (…) en Venezuela

*Analizar los procesos que se realizan para las perforaciones laterales hidráulica.

*Conocer los procesos que se emplean en las perforaciones laterales

Objetivos Específicos

*Comparar las ventajas que presenta la perforación lateral a los pozos marginales

con respecto los métodos de levantamiento artificial aplicables en el campo (..)

*Ilustrar el proceso que se lleva a cabo en las perforaciones laterales.

*Estudiar los posibles daños a la formación que causa la perforación lateral.

* Detallar los equipos de subsuelo empleados en las perforaciones laterales.

Objetivos que cumplen las perforaciones laterales

Incrementar la tasa de producción de pozos marginales (muertos)

Disminución del daño de formación

Eliminación de barreras de permeabilidad

Mejoramiento del radio efectivo de drenaje

Perforación lateral hidráulica vs Convencional

Equipos de subsuelo empleados en las perforaciones laterales

Instalación del zapato deflector y tubería de trabajo

Instalación del motor y unidad articulada

Instalación de la manguera de Kevler

Desarrollo de la perforación hidráulica

Profundidad perforada

Terminación de la perforación

Iniciando otra perforación al mismo nivel

2da perforación

2da perforación lateral

2da perforación lateral

Aplicación en el mundo

Conclusiones

Esta nueva tecnología permite incrementar el caudal de producción y por

consiguiente las reservas recuperables de pozos marginales.

Es aplicable en reservorios de pequeños espesores.

Tiene una mayor efectividad en pozos viejos y de baja productividad.

No se requiere de grandes y costosos equipos de servicio de pozo.

No se requiere de equipo adicional para la perforación de la tubería de

revestimiento.

No se requiere de estimulación adicional.

La operación tiene una duración promedio de dos días por pozo.

No se requiere de la toma de registros especializados.

No se tiene que cambiar la configuración mecánica del pozo.

Posibles delimitaciones para el anteproyecto del trabajo de grado

Estudio de Perforación lateral hidráulica aplicada en pozos marginales (muertos)

en

Capítulo II

Marco teórico

Antecedentes

.

.

Bases teóricas

En el pasado, la perforación direccional se utilizó para solucionar problemas

relacionados con herramientas o equipos dejadas dentro del hoyo, mantener la

verticalidad del pozo o para la perforación de un pozo de alivio para contrarrestar

la presión de fondo en un reventón.

En la actualidad, la perforación de pozos de hidrocarburos ha logrado grandes

progresos:

1. Desarrollado nuevas técnicas (muy avanzadas).

2. Diseñado y mejorado herramientas y taladros especiales.

La perforación direccional controlada es la ciencia que se ocupa de la desviación

de un hoyo a lo largo de un rumbo planificado, hacia un objetivo subterráneo

localizado a una distancia horizontal dada desde un punto directamente debajo del

centro de la mesa rotatoria de un taladro de perforación.

No es fácil mantener el hoyo en rigurosa verticalidad desde la superficie hasta la

profundidad final, mientras más profundo esté el yacimiento petrolífero, más

control exigirá la trayectoria de la mecha para mantener el hoyo recto. Esta

verticalidad se ve afectada por factores mecánicos y geológicos.

Perforación vertical.

De las experiencias derivadas de la desviación fortuita del hoyo durante la

perforación rotatoria normal, nació, progresó y se perfeccionó la tecnología de

controlar intencionalmente el grado de inclinación, el rumbo y el desplazamiento

lateral para llegar al objetivo seleccionado. Durante el proceso de desviación se

realiza la verificación y el control de la trayectoria del hoyo mediante la utilización

de instrumentos y/o registros directos electrónicos que al instante relacionan el

comportamiento de cada uno de los factores que influyen y permiten la desviación

del hoyo.

La perforación direccional es el proceso de direccionar el pozo a lo largo de una

trayectoria a un objetivo predeterminado. El control de la desviación es el proceso

de mantener el pozo con unos límites preestablecidos relacionados al ángulo de

inclinación y azimuth.

Perforación direccional

Perforar en localizaciones inaccesibles: son aquellas áreas donde se encuentra

algún tipo de instalación, edificación, comunidades, zonas urbanas o por

condiciones naturales (lagunas, ríos, montañas, etc). Ejemplo: Costa Oriental del

Lago.

Causas que originan la perforación direccional

· Evitar perforar domos de sal: cuando el yacimiento a explotar se encuentra

entrampado baja la fachada de un domo salino y por razones operacionales no se

desee atravesar.

· Perforar múltiples pozos desde una misma plataforma o macolla: desde una

misma plataforma o macolla se pueden perforar varios pozos y reducir costos

operacionales y de instalaciones de facilidades de producción. Ejemplos:

perforaciones costa afuera y en macollas en la Faja Petrolífera del Orinoco.

· Perforar pozos de alivio: es aquel pozo perforado para controlar un pozo en

reventón y las operaciones para clausurar el pozo desde superficie se hacen muy

difíciles. La idea es contrarrestar las presiones que ocasionaron el reventón.

· Desviación de un hoyo perforado originalmente (Side Track): es el caso de un

pozo, en proceso de perforación, que no marcha según la trayectoria programada,

bien sea por problemas de operaciones o fenómenos inherentes a las formaciones

atravesadas. Ejemplo: no pudo recuperar pez en el hoyo, etc.

· Realizar control de desviación: ocurre esencialmente en pozos verticales en lo

que se atraviesan fallas, la cuales ocasionan una desviación natural de la

trayectoria.

· Desarrollo múltiple del yacimiento: cuando se desea drenar más rápidamente el

yacimiento y aprovechar más eficazmente el espesor de los yacimientos. Ejemplo:

pozos horizontales y multilaterales.

· Razones Económicas: perforar en el continente es más barato que perforar costa

afuera.

Conceptos básicos de la perforación direccional.

· Profundidad Medida (MD): es la distancia o longitud del hoyo. Representa la

distancia de la trayectoria del pozo o la medición de la tubería en el hoyo.

· Profundidad Vertical Verdadera (“True Vertical Depth”): es la proyección de

la profundidad medida en la vertical. Representa la distancia vertical de cualquier

punto del hoyo al sistema de referencia.

· Desvío: es la distancia horizontal de cualquier punto del hoyo al eje vertical de

referencia, también se le conoce como desplazamiento o desviación horizontal.

· Punto de arranque (“Kickoff Point, KOP”): es la profundidad del hoyo en la

cual se coloca la herramienta de deflexión inicial y se comienza el desvío.

· Ángulo de inclinación: es el ángulo formado del pozo con respecto a la vertical.

· Tasa de incremento o disminución de ángulo: es la cantidad de grados por

unidad de longitud necesarios para incrementar o disminuir el ángulo.

· Dirección u orientación: ángulo fuera del Norte o Sur (hacia el Este u Oeste),

que muestra la orientación y el desplazamiento.

· Azimuth: ángulo desde el Norte, en dirección de las agujas del reloj, de la

desviación del hoyo.

· Sección aumentada: sección del hoyo, después del KOP, donde el ángulo de

inclinación aumenta.

· Sección tangencial: sección del hoyo donde el ángulo de inclinación y dirección

permanecen constante.

· Sección de descenso: sección del hoyo donde el ángulo de inclinación

disminuye.

· Giro: es el movimiento necesario desde la superficie para obtener un cambio de

dirección u orientación.

· Registro: es la medición por medio de instrumentos, del ángulo de inclinación y

dirección en cierto punto del hoyo.

· Coordenadas: son las distancias en las direcciones N-S y E-O de un punto

dado.

· Rumbo: es la intersección entre el estrato y un plano horizontal, medido desde el

plano N-S.

· Buzamiento: es el ángulo entre el plano de estratificación de la formación y el

plano horizontal, medido en un plano perpendicular al rumbo.

· “Pata de Perro”: cualquier cambio severo de ángulo y trayectoria del pozo.

· Severidad de “Pata de Perro”: es la tasa de cambio del ángulo entre dos

secciones, expresado en grados por unidad de longitud. Objetivo (Target): es un

punto fijo del subsuelo que corresponde a la formación que debe ser penetrada

por el pozo.

Causas que originan la perforación direccional

Existen varias razones que hacen que se programen pozos direccionales, estas

pueden ser planificadas previamente o por presentarse problemas en las

operaciones que ameriten un cambio de programa en la perforación. Las más

comunes son las siguientes

1. Localizaciones inaccesibles: Son aquellas áreas a perforar donde se encuentra

algún tipo de instalación o edificación (parque, edificio), o donde el terreno por

condiciones naturales (lagunas, ríos, montañas) hacen difícil su acceso.

2. Domo de sal: donde los yacimientos a desarrollar están bajo la fachada de un

levantamiento de sal por razones operacionales no se desee atravesar el domo.

3. Formaciones con fallas: donde el yacimiento esta dividido por varias fallas que

se originan durante la compactación del mismo.

4. Múltiple pozo con una misma plataforma: desde la plataforma se pueden

perforar varios pozos para reducir el costo de la construcción de plataformas

individuales y minimizar los costos por instalación de facilidades de producción.

5. Pozo de alivio: es aquel que se perfora para controlar un pozo en erupción.

Mediante el pozo se contrarresta las presiones que ocasionaron el reventón

6. Desarrollo múltiple de un yacimiento: cuando se requiere drenar el yacimiento lo

mas rápido posible o para establecer los limites de contacto gas/petróleo o

petróleo/agua

Dispositivos y Técnicas de Relevamiento

Los Relevamientos direccionales proporcionan al menos tres datos

fundamentales:

.Profundidad (es la profundidad en el pozo direccional, que se hace con la

medición de la sarta, mide la longitud del hoyo)

.Inclinación (es el ángulo fuera de la vertical, también se llama ángulo de

desviación)

.Azimut (Angulo fuera del norte del hoyo a través del este que se mide con

compas magnético, con base en la escala completa del círculo de 360º)

Técnicas de Relevamiento desde instrumentos magnéticos hasta sofisticados

giroscopios

.Relevamientos Magnéticos: muestra la inclinación y dirección del pozo en uno o

varios puntos; utilizando un inclinómetro y una brújula, un cronómetro y una

cámara.

.Relevamientos Giroscópicos: muestra mayor precisión. Utilizan una masa

giratoria que apunta hacia una dirección conocida. El giroscopio mantiene su

orientación para medir la inclinación y la dirección en estaciones específicas del

relevamiento.

Herramientas a utilizar en la perforación direccional

Existen en el mercado una gran variedad de herramientas que son útiles en la

perforación direccional

Mechas: son de tamaño convencional con uno o dos chorros de mayor diámetro

que el tercero, o dos chorros ciegos y uno especial, a través del cual sale el fluido

de perforación a altas velocidades, también puede ser utilizada una mecha bicono

con un chorro sobresaliente

La fuerza hidráulica generada erosiona una cavidad en la formación, lo que

permite a la mecha dirigirse en esta dirección. Este es un método utilizado

normalmente en formaciones blandas y semiblandas

La perforación se realiza en forma alternada, es decir, se erosiona una sección del

hoyo y luego se continúa con la perforación rotatoria

Cucharas deflectoras (guiasonda): son piezas de acero en forma de cuchara con

la punta cincelada

Cuchara removible: se usa para iniciar el cambio de inclinación y rumbo del pozo,

para perforar al lado de tapones de cemento o para enderezar pozos desviadores.

Consta de una larga cuña invertida de acero, cóncava en un lado para sostener y

guiar la sarta de perforación. Posee una punta de cincel en el extremo para evitar

el giro de la herramienta y de un tubo portamecha en el tope para rescatar la

herramienta

Estabilizador: un cuerpo estabilizador es sustentado giratoriamente por el sub

estabilizador, donde el cuerpo estabilizador permanece sustancialmente

estacionario en relación con el pozo de sondeo a medida que gira la sarta de

perforación. Al menos una pala estabilizadora es sustentada por el cuerpo

estabilizador, siendo la pala estabilizadora extensible radialmente desde el

estabilizador para encajarse con la pared lateral del pozo de sondeo. Cada pala

estabilizadora es extensible y retirable desde el cuerpo estabilizador

independientemente de las demás. Cada una de las palas va guiada por ranuras

de fondo inclinado y desplazada a lo largo del fondo por un motor eléctrico. Los

motores son alimentados por baterías que se cargan por acoplamiento inductivo

con bobinas de carga sustentadas por el sub estabilizador. El movimiento de las

palas se controla por telemetría desde la superficie o por un sistema mwd

(mediciones durante la perforación).

Ground Research

Los métodos de exploración geofísica representan una gran herramienta de

investigación del subsuelo. Son técnicas no invasivas y no destructivas que

permiten la caracterización del terreno reduciendo los riesgos geológicos y los

asociados a la propia excavación. Son de gran utilidad tanto para la localización

de los servicios como en la caracterización litológica del terreno.

Georadar El GPR (Ground Penetrating Radar) es un método de prospección

geofísica basado en la emisión de ondas electromagnéticas al subsuelo por medio

de una antena transmisora. La presencia de heterogeneidades en las propiedades

eléctricas del terreno provoca que parte de la energía sea reflejada a la superficie

y parte se transmita a profundidades superiores. El resultado es un perfil continuo

de alta resolución similar a los obtenidos en sísmica de reflexión.

Sus principales ventajas son la rapidez de toma de datos y la elevada resolución

obtenida en el subsuelo superficial.

Aplicaciones · Localización de objetos artificiales y servicios (conducciones de

distintas clases, cementaciones, galerías, ruinas, etc.).· Localización de objetos

naturales (bloques rocosos, planos de desliz, etc.).· Localización del substrato

rocoso bajo un relleno o material no cohesivo.· Reconocimiento de

discontinuidades litológicas.· Hidrogeología: permite conocer la situación del nivel

freático.· Fracturación y alteración de rocas.· Alteraciones en hormigón y asfalto.·

Localización de cavidades y fracturas no visibles

Tomografía eléctrica La Tomografía Eléctrica o imágenes de resistividad es un

método de prospección geofísica que consiste en la inyección de pulsaciones de

corriente eléctrica continua al terreno a través de una serie de electrodos. A partir

del valor de corriente inyectado y el voltaje mesurado se obtiene una resistividad

aparente del subsuelo. El resultado final será una sección de resistividades

aparente a distintos niveles de profundidad. Los contrastos de esta propiedad física

nos determinaran la detección y resolución del método.

Aplicaciones ·Estudios geológicos. Potencias estratigráficas, localización del

basamento rocoso, continuidades laterales, etc.· Investigaciones geotécnicas.·

Investigaciones relacionadas con el área de la construcción.· Detección de

cavidades y zonas de fractura.· Hidrogeología. Exploración de aguas

subterráneas.· Estudios medioambientales. Cartografía de focos contaminantes.·

Imágenes de tomografía de sondeo a sondeo y de sondeo a superficie.·

Investigaciones destinadas a perforaciones horizontales, tuneladoras, etc.·

Estudios arqueológicos.· Exploración de medios marinos. Posibilidad de obtener

imágenes del subsuelo marino

Detalle de operación

Antes de nada, deberán llevarse a cabo sondeos al igual que un estudio

geotécnico completo, con el propósito de que podamos evaluar todas las

dificultades posibles y determinar la trayectoria de la perforación. En terrenos

blandos se utiliza el sistema de lanza, equipada con un puntero protegido por

puntas de vidia que erosiona el terreno. En terrenos especialmente blandos la

erosión es realizada directamente por el fluido de perforación. Se emplean

distintos punteros con distintas formas, distintas geometrías y refuerzos en punta,

para adaptarse a las necesidades de cada terreno. En terrenos duros el sistema

para obras que requieren de grandes esfuerzos en la punta de perforación, ya que

da mayor potencia en el extremo del varillaje. Dicha potencia es transmitida a

través del mismo fluido de perforación el cual, accionando un motor hidráulico,

permite dar fuerza de rotación al cabezal del que está provisto. El cabezal de

perforación (bit) es especial para cada tipo de roca, perforando el terreno de forma

progresiva y evitando el martilleo. El sistema es simple.

Luego del estudio geológico y definidas la dirección y profundidades de la

perforación se inicia ésta con el Ensanche proceso consiste en el desmontaje del

cabezal de perforación, utilizado para los trabajos de direccionamiento de la

perforación piloto, y en la conexión de un escariador para proceder al ensanche

del microtúnel hasta el diámetro requerido para la introducción del tubo de

servicio.El ensanche del microtúnel se realiza progresivamente, es decir, no se

pasa del diámetro de perforación piloto directamente al diámetro final, sino que se

ejecutan unos ensanches intermedios. Soldadura El producto a instalar puede ser

acero o polietileno, adaptando el proceso de perforación a los radios de giro

admisibles según el material, para minimizar las tensiones residuales. En ambos

casos, paralelamente al proceso de perforación, se procede a la preparación y

soldadura de la tubería. Ésta se prepara en toda su longitud, y se alinea para

permitir la introducción en la perforación.

Ésta se conecta inmediatamente detrás del escariador (ensanchador), como si se

tratara del último de los ensanches de forma que, al tirar desde la máquina de

perforación, el ensanchador agranda o limpia el túnel abierto previamente y,

simultáneamente, se instala el tubo de servicio. Una vez la tubería sale a la cata

de entrada, ésta queda instalada dentro del túnel, según el trazo seguido para la

perforación piloto, sin tensiones ni deformaciones. Terminada la introducción de la

tubería, se procede a la retirada de todo el equipo de perforación y a la

elaboración de los informes definitivos. Al concluir la obra se entrega un informe

completo, con fotografías de la obra, una planta y un perfil del trazo final de la

instalación del tubo de servicio

CAPÍTULO III

MARCO METODOLÓGICO

Tipo de Investigación y Diseño

La investigación está orientada hacia una investigación explicativa, RENa

Copyright (2008) la define como “Es aquella que tiene relación causal, no sólo

persigue describir o acercarse a un problema, sino que intenta encontrar las

causas del mismo. Puede valerse de diseños experimentales y no experimentales”

El diseño de la investigación es de tipo explicativa

Población y Muestra

“Una población está determinada por sus características definitorias. Por lo

tanto, el conjunto de elementos que posea esta característica se denomina

población o universo. Población es la totalidad del fenómeno a estudiar, donde las

unidades de población poseen una característica común, la que se estudia y da

origen a los datos de la investigación”

“Una muestra es un conjunto de unidades, una porción del total, que representa la

conducta del universo en su conjunto. Una muestra, en un sentido amplio, no es

más que eso, una parte del todo que se llama universo o población y que sirve

para representarlo. Cuando un investigador realiza en ciencias sociales un

experimento, una encuesta o cualquier tipo de estudio, trata de obtener

conclusiones generales acerca de una población determinada. Para el estudio de

ese grupo, tomará un sector, al que se conoce como muestra.”

Bibliografía

http://industria-petrolera.lacomunidadpetrolera.com/2009/01/perforacin-vertical-

horizontal-y.html

http://www.ingenieriadepetroleo.com/2009/12/perforacion-lateral-hidraulica.html

http://www.monografias.com/trabajos67/perforacion-horizontal-dirigida/perforacion-

horizontal-dirigida.shtml

http://www.soberania.org/Articulos/articulo_2305.htm

http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/metodologia/Tema4.html