Fundam undamentos entos de Perf Perforac oración ión Direcc Direc c ional
Ignacio Ignac io Gorgone Depa epartamen rtamento to de Diseñ Diseño o - M CA
Cont onteni enido do del Cur urso so •
Introducc ión a la Perforac Perforación ión Direc Direccc iona ionall
•
Cálc álculos ulos M atemátic atemáticos: os: Trigonometría, Trigonometría, etc
•
Fundam undamentos entos de Planific Planific ac ación ión Direcc Direc c ional, Trayec Trayectori torias. as.
•
Registros M agnétic agnéticos, os, Corr Correc eciones iones de Az A zimuth, Referenc Referencias, ias, etc
•
Herramientas Direccionales
•
Herramientas de MW M W D & LW D
•
Torqu orque e & Arrastre – Anticolisió Anticolisión n
•
Herr erramientas amientas de Nueva Generac Generación ión
•
Visita al taller de D& D& M 2 I nit ial s 11/21/2004
Cont onteni enido do del Cur urso so •
Introducc ión a la Perforac Perforación ión Direc Direccc iona ionall
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Cálc álculos ulos M atemátic atemáticos: os: Trigonometría, Trigonometría, etc
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Fundam undamentos entos de Planific Planific ac ación ión Direcc Direc c ional, Trayec Trayectori torias. as.
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Registros M agnétic agnéticos, os, Corr Correc eciones iones de Az A zimuth, Referenc Referencias, ias, etc
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Herramientas Direccionales
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Herramientas de MW M W D & LW D
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Torqu orque e & Arrastre – Anticolisió Anticolisión n
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Herr erramientas amientas de Nueva Generac Generación ión
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Visita al taller de D& D& M 2 I nit ial s 11/21/2004
Introdu Intr oducc c ión a la Perfor Perforac ación ión Direc ireccc ional •
Desa esarr rrollo ollo Histórico Históric o
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Definición de Perforación Direcc Direc c iona ionall
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Necesid Nec esidade adess de la Perfor Perforación ación Direcc ional
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Fundam undamentos entos M atemátic atemáticos os
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Sistemas de Coor oordenadas denadas
•
Cálc álculo ulo de Coord oordenadas enadas
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Perfiles Direcc Direc c ionale ionaless
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Planea laneacc ión de la Trayect rayectoria oria Direcc Direc c ional
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Ejemplos de Planifi Planificc ac ación ión
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Desarrollo Histórico -
Fi n e s d e l os os a ñ o s 20: 1ª aplic ac ación ión de registros registr os para pozos pozos petroleros petroler os utiliz utili zando el inclinóme incl inómetro tro de botella ácida.
-
A ñ o 1929: Inclinóme Inc linómetro tro direcc direc c ional con aguja aguja magné magnétic tica. a.
-
Lo s a ñ o s 30: Perforac ión del 1er 1er pozo pozo direcc direc c ional controlado. contr olado. (al comienzo, comienzo, c on propósitos no étic os, para cruzar c ruzar líneas de propiedad) en Huntint Huntinton on Beach, Beac h, Calif California. ornia.
-
A ñ o 1934: Se usó la perforación perforac ión direcc direc c ional para matar un pozo pozo descontrolado. Inicios Inic ios de la PD controlada cont rolada en Conroe, Conroe, Texas. Texas. 4 I nit ial s 11/21/2004
Eventos Signi Signifificc ati ativos: vos: < 1930:
Registro M agné agnétic ticoo de disparo
simple (Registro después de la perforación) Años 19 1960 60’s: ’s: M otor de Lodo Lodo.. (herramienta versátil versátil para inic iar desviación)
Año 1988 88:: Perfor ac ión Horizontal. (perforación para recobro mejorado)
Años 1990’s: Geo Steeri ng. (direcc (d irecciona ionamien miento to geo geológico lógico vs geo geométrico) métrico)
Años1970’s: Herramienta Dirigible. (“ Steering Tool” Tool” Registro con cable mientras se perfora)
Año 199 1999: Perfor Perforac ac ión Rotati Rotati va Dirigi ble
Año 1980: MWD.
Años 2000?: Telemetría de mejor cal idad
(telemetría con pulsos de lodo(telemetría lodo- sin cable de registros)
M ayor velocidad de transmisión de datos, Registr egistro o de Pozos Pozos M ulti ultilater laterales... ales..... .... ..
Años 1980 80’s: ’s: M otor Dir Dirigib igible. le. Años 1980’s: LWD. (Medición de datos con calidad de registro registro eléctrico) eléctr ico) 5 I nit ial s 11/21/2004
Eventos Importantes Desarrollo de M ediciones • •
1930 Magnetic Single Shot (después de la perforacion) 1970’s Herramientas Dirigibles – Registros con cable
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1980 MWD
•
(Telemetria de pulso de lodo
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1980’s LWD
•
1990’s GeoSteering (Trayectoria geologica vs 6 Initials geométrica) 11/21/2004
Desarrollo de Herramientas •
1960’s M otores de Fondo
•
1980’s M otores Dirigible
•
1988 Perforacion Horizontal
•
1990’s Perforacion Geosteering
•
1999 Sistemas Rotatorios Direccionales
Perforación Direccional
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Definición Perforac ión Direc cional Es el esfuerzo de ingeniería para desviar un agujero a lo largo de una trayectoria planeada hacia un objetivo a cierta profundidad en el subsuelo cuya ubicación está a una distancia lateral dada y en una dirección definida, a partir de la posición superficial. 8 Initials 11/21/2004
Aplicaciones De la Perforación Direccional
9 Initials 11/21/2004
Necesidad de perforar pozos dirigidos
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Desviaciones Laterales
Localizaciones Inaccesibles
Perforac ión de domos de sal
Control de fallas
Necesidad de perforar pozos dirigidos
Perforación de pozos de ali vio
11 I nit ial s 11/21/2004
Perforación Hori zontal
Pozos desde una misma locac ión
Pozos Multi-Laterales
Fundamentos M atemáticos
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Fundamentos M atemáticos
13 I nit ial s 11/21/2004
•
Resolución de Triángulos – Relación de ángulos
•
Teorema de Pitágoras
•
Trigonometría
•
Conversión de Grados a Decimales
Fundamentos M atemáticos Conversion de Grados a Decimales Los ángulos pueden ser representados en dos formas: 1.
Grados, M inutos y Segundos ( 67°26’40” )
2.
Grados Decimales (67.44°) 1 M inuto = 60 segundos (60” ) 1 Grado = 60 minutos (60’) 1 Grado = 3600 segundos (3600” )
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Conversión de ángulos Formula: Grado Decimal = Grados + M inutos/60 + Segundos/3600
Grados = Numero Entero (26.72) Grados = 26 Minutos = Porcion Decimal de 26.72 (0.72) x 60 Minutos = 0.72 x 60 = 43.2’ M inutos = 43’ Segundos = Porcion Decimal 43.2 (0.2) x 60 Segundos = 0.2 x 60 Segundos = 12” 15 I nit ial s 11/21/2004
Fundamentos de Diseño
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Sistemas de Coordenadas Coordenadas Geográficas
Latitud •Paralel os – Son líneas imaginarias •180 líneas de latitud paralelas al Ecuador • Ecuador es una linea equidistante 17 I nit ial s 11/21/2004
Longitud •M eridianos – Son líneas imaginarias • 360 líneas de longitud transversales • Cada una de ellas va del Polo Norte al Sur
Cada línea de Latitud & Longitud representa 1grado Cada grado es dividido en 60 minutos y Cada M inuto es dividido en 60 segundos
Sistema de Coordenadas
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Proyecciones de M apas Geográficos Los mapas geográficos son creados al proyectar la superfic ie curva de la Tierra sobre una superficie plana. El resultado de la proyecc ión sobre el mapa es un un sistema de grilla o de retícula sobre la superficie plana
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Proyecciones de M apas Geográficos Métodos
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Nivel de Referencia Geodésica (Datum) Especific a la geometría de un elipsoide Es un modelo matemático que define el tamaño y la forma de una superficie determinada de la Tierra. Con este modelo, se puede conocer la posición exacta de un punto sobre la tierra
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Sistemas de Coordenadas
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Sistemas de Coordenadas Proyección Universal Transversal de M ercator (UTM )
• Se deriva de la proyecc ión del elipsoide terrestre sobre un cilindro envolvente • El cilindro es transversal (rotado 90 grados) 23 I nit ial s 11/21/2004
• Sistema UTM : es dividido en 60 zonas • Cada zona tiene 6 grados de ancho • Cada zona cubre la distacia total desde el paralelo Norte 84º hasta el Sur 80º
Las zonas estan numeradas de 1 a 60
Sistemas de Coordenadas Distacia Este-Oeste (“ Este” ) •Distancia de una locación c on respecto a un punto de Referenc ia. •La línea de referenc ia esta 500 Km al Oeste del M eridiano Central •El “ Este” tiene un rango de: 200,000 metros a 800,000 metros
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Sistemas de Coordenadas Distacia Norte-Sur (“ Norte” ) Para el Hemisferio Norte: • Distancia de una locación con respecto al Ecuador. La distancia es medida positivamente desde 0,000,000 metros en el Ecuador La coordenada Norte del punto “ A” será: N: 6,391,520 m
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Sistemas de Coordenadas Distacia Norte-Sur (“ Norte” ) Para el Hemisferio Sur: • Distancia de una locación con respecto al Ecuador. El Ecuador tiene un valor de 10,000,000 m La coordenada Norte del punto “ C” sería: • 10,000,0000 m (Ecuador) – 5,000,100 m O sea,
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N: 4,999,900 m
Sistemas de Coordenadas
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Ejemplo de Reporte Direc cional Canon 10 Plan Proposal Report Date: November 13, 2004 Client: Pemex Exploracion y Produccion Field: Canon Field Structure / Slot: Canon 10 / Canon 10 Well: Canon 10 Borehole: Canon 10 UWI/API#: Survey Name / Date: Canon 10 Plan / November 12, 2004 Tort / AHD / DDI / ERD ratio: 40.000° / 1575.89 ft / 4.811 / 0.160 Grid Coordinate System: NAD27 UTM Zone 14N Location Lat/Long: N 26 8 28.039, W 98 28 19.018 Location Grid N/E Y/X: N 2891256.240 m, E 552784.190 m Grid Convergence Angle: +0.23265583° Grid Scale Factor: 0.99963440
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Survey / DLS Computation Method: Minimum Curvature / Lubinski Vertical Section Azimuth: 16.260° Vertical Section Origin: N 0.000 ft, E 0.000 ft TVD Reference Datum: RKB TVD Reference Elevation: 133.1 ft relative to MSL Sea Bed / Ground Level Elevation: 118.110 ft relative to MSL Magnetic Declination : 5.977° Total Field Strength: 46224.017 nT Magnetic Dip: 55.296° Declination Date: April 25, 2002 Magnetic Declination Model: BGGM2004 North Reference: True North Total Corr Mag North -> True North: +5.977° Local Coordinates Referenced To: Well Head
Coordenadas Legales & Locales • Coordenas Legal: Definido por una entidad gubernamental / estatal de la región • El propósito es de adaptar las coordenadas de un país o región a un sistema Global de Coordenadas (Datun Geodésic o)
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Coordenadas Legales & Locales • Todo DD utiliza un sistema local de coordenadas • Tiene su origen y referencia a partir de un sistema de coordenada legal • Vertical Reference Datum ( Posicionamiento Vertic al), Nivel del M ar (MSL), Elevacion del Terreno
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Cálculo de Coordenadas
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Azimuth o Dirección
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Azimuth de un punto referido al Cuadrante El plano geográfico o “ Vista en Planta” tiene 4 Cuadrantes: NE,SE,SW,NW • Para cada Cuadrante la dirección de una línea es medida por el ángulo que ella forma con el eje Norte – Sur • Los grados son escritos entre las letras de los cuadrantes para indicar la dirección. Ver figuras. 33 I nit ial s 11/21/2004
Coordenadas Rectangulares Indica las distancias Nor te-Sur & Este-Oest e de un punto ubicado en el plano geográfic o, con los ejes pasando por un punto origen dado tal como la localización superficial. En este ejemplo: Target: 2035 ft S & 1574 ft W de la locación surperficial (0,0). Sus coordenadas son: (-2035, -1574) 34 I nit ial s 11/21/2004
Coordenadas Polares Permiten localizar un punto en el plano geográfico indicando la distancia desde dicho punto hasta el origen y la direccion de la línea que los conecta. En este ejemplo: Target: 2,572.68 ft @ 217.6º azimuth
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Dirección expresada como Azimuth (0º a 360º) y en forma del Cuadrante rectangular (N,S xxº E,W)
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Planificación de la Trayectoria Direccional Qué se necesita? • Coordenadas de Superficie • TVD • Coordenadas de Fondo
Profundidad Vertical (TVD)?
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Planificación de la Trayectoria Direccional Vista de Planta o Proyección Horizontal • Es la proyecc ión de la trayectoria de un pozo sobre un plano horizontal que pasa por el fondo del pozo
Proyecc ión 3D de un pozo en el plano Horizontal
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Planificación de la Trayectoria Direccional Vista en Planta o Proyección Horizontal
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Planificación de la Trayectoria Direccional Vista en Planta o Proyección Horizontal
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Planificación de la Trayectoria Direccional Proyeccion Vertical: La trayectoria del pozo es proyectada sobre un plano vertical de referencia que pasa por el origen en la dirección del objetivo, llamdo Plano de la Secc ión Vertical • Seccion Vertical:
Seec. Vertical
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Es la distancia de la proyección de cada punto de la trayectoria sobre el plano vertical de referencia hasta el eje vertical que pasa por el origen
Planificación de la Trayectoria Direccional Proyecc ión Vertical: TVD = 7,800 ft VS = 3,800 ft
Vista en Planta:
Plano de Secc ión Vertical: 52 deg 42 I nit ial s 11/21/2004
Planificacion
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Perfiles Direccionales
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Perfiles Direccionales Pozo Desviado (Slant): Tipo “ J”
Zona Vertical: Inclinación = 0º Zona de construcción angular Zona tangente o de mantenimiento del ángulo
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Perfiles Direccionales Pozo de trayectoria Tipo “ S” Zona vertical: Inclinación = 0º Zona de construcción angular Zona tangente, sostenimiento del ángulo
Zona de caída angular
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Perfiles Direccionales Pozo con Perfil Horizontal
Zona vertical: Inclinacion = 0º Zona de construcción angular Zona tangente ó de ángulo constante Segunda zona de construcción angular hasta 90 grados
Zona Horizontal 47 I nit ial s 11/21/2004
Planificación Direccional
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Planificación – Definición de Términos 1.
KOP = Kick off Point = Punto de Inicio
2.
Build Up Rate = BUR = Tasa de construcción de ángulo
Radio de Costrucción
BUR = 180/ ? x 100/Rc BUR = 5729.6/Rc 3.
Target TVD = Profundidad Vertical del Objetivo
4.
Distancia del Target
5.
Dirección del Target
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Ejemplo de Planificación Direccional Cálculo manual para un pozo tipo “ J” 1. 2. 3. 4. 5.
KOP @ 6,925 pies BUR = 3° / 100 pies Target TVD = 10,500 pies Distancia del Target: 2,500 pies Dirección del Target: S 28° E
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1. 2. 3. 4. 5.
M ax ángulo del Pozo TVD fin (EOB) Contrucción M D del fin de Construcción MD del objetivo Dirección del plano de la Sección Vertical
Ejemplo de Planificación
Grafic ar la ubicación del Objetivo: Intersección del TVD y la distancia 51 I nit ial s 11/21/2004
Calcular y dibujar la linea de Rc (Rc = Radio de Curvatura) Formula: BUR
Ejemplo de Planificación
Dibujar la secc ion de construcción: Utilizar compas desde el punto O. Dibujar medio arco 52 I nit ial s 11/21/2004
Dibujar la linea tangente Desde el punto C (target) tangente al Arco dibujado.
Ejemplo de Planificación
M arc ar el punto EOB: Línea perpendic ular desde el punto tangente hasta O 53 I nit ial s 11/21/2004
M arcar la Máxima Inclinación Dibujar una línea vertical desde EOB.
Ejemplo de Planificación
Calcular la M axima Inclinación: usar fórmulas de Trigonometría 54 I nit ial s 11/21/2004
Se definen dos triángulos rectángulos de los cuales se pueden calcular los ángulos ß y a
Ejemplo de Planificación
Para calcular el ángulo a: Se deben conocer las distancias OD & DC 55 I nit ial s 11/21/2004
Para calcular el ángulo ß: Se debe conocer OC por Pitágoras
Ejemplo de Planificación
Se calc ula entonces la máxima inclinación ?: sabiendo que: ? + a + ß = 180 56 I nit ial s 11/21/2004
Se calcula la TVD del punto “ EOB” (ó B): Que es una linea rec ta dibujada desde la superficie hasta EOB
Ejemplo de Planificación
Calcular la distancia medida,M D hasta “ EOB” Formula: ? M D = (? Inc/BUR) x 100 57 I nit ial s 11/21/2004
Calcular la distancia al Target M D: Se nececita BC à Pitagoras
Ejemplo de Planificación Resultados: • M áximo ángulo de inclinación: 41.83° • TVD al final de la etapa de c onstrucción: 8185.51 pies • Profundidad M edida al fin de la etapa de construcción: 8304.33 pies • Profundidad Medida hasta el Objetivo (Target): 11,383.50 pies
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