Agenda 1. Introducción a la Perforación Direccional. q
Historia de Perforación Direccional. § §
q q
Definición de la Perforación Direccional. Características de la Perforación Direccional. §
q q q
Perfiles de Pozos.
Razones de la Perforación Direccional. Ventajas de la Perforación Direccional. Evolución de la perforación Direccional. §
1 Initials 11/13/2006
Antecedentes Históricos. Eventos significativos.
§
Desviación con Propulsión o Chorro. Ventajas y Desventajas de la propulsión.
Agenda 1. Introducción a la Perforación Direccional. q
Evolución de la perforación Direccional. § § § § § § § § § §
2 Initials 11/13/2006
Desviación con Propulsión o Chorro. Ventajas y Desventajas de la propulsión. Cuchara desviadora en Agujero Abierto. Cuchara Desviadora. Componentes Típicos de BHA con Cuchara. Dynadrill – Años 1960’s. Fines de los años 80: Motores Dirigibles. Motor de Desplazamiento Positivo PDM Componentes Básicos. Motores “PowerPak” de Schlumberger. Ventajas de la Perforación Direccional con PDM’s.
Agenda 1. Introducción a la Perforación Direccional. q
Evolución de la perforación Direccional. § § § § § § § § § §
3 Initials 11/13/2006
Ventajas y Desventajas de los PDM Direccionales. Perforación Direccional con PDM’s. Sarta Perforación Direccional con Motor. Perforando Direccionalmente con PDM’s. Herramienta Direccional Rotatoria (RSS) PowerDrive* de Schlumberger. Herramientas Direccionales Rotatorias (RSS). Sistemas Direccionales Rotatorios (RSS). Tipos de Herramientas Direccionales Rotatorias ofrecidas por Schlumberger. Ventajas de los Sistemas Direccionales Rotatorios. Perforación Direccional en la actualidad.
Historia de la Perforación Direccional Antecedentes Históricos Fines de los años 20:
1ª aplicación de registros para pozos petroleros utilizando el inclinómetro de botella ácida.
Año 1929:
Inclinómetro direccional con aguja magnética.
Años 30s:
Perforación del 1er pozo direccional controlado. (Inicialmente con propósitos no éticos, para cruzar líneas de propiedad).
Año 1934:
Se usó la perforación direccional para matar un pozo descontrolado. Esto marco el Inicio de la PD controlada.
4 Initials 11/13/2006
Historia de la Perforación Direccional Eventos Significativos: Antes 1950: Años 1960’s:
Registro Magnético de disparo simple. Registro después de la Perforación.
Perforación Horizontal. Perforación para recobro mejorado.
Motor de Lodo. Herramienta versátil para iniciar desviación.
Años1970’s:
Año 1988:
Años 1990’s:
Geo Steering. Direccionamiento geológico vs.
Herramienta Dirigible.
geométrico.
Registro mientras se perfora. Año 1980:
ØMWD. Telemetría con pulsos
Año 1999:
Perforación Rotativa Dirigible.
Años 2000:
Telemetría de mejor calidad, Mayor velocidad de transmisión de Datos, Pozos Multilaterales.
de lodo- sin cable de registros. ØMotor Dirigible. ØLWD. Medición de datos con calidad
de registro eléctrico. 5 Initials 11/13/2006
Definición de Perforación Direccional Perforación Direccional. Es un esfuerzo de ingeniería que consiste en desviar un hoyo en superficie en base a una trayectoria planificada a un objetivo determinado. El objetivo está ubicado a cierta profundidad y cuya ubicación posee una dirección y un desplazamiento con respecto a la vertical. 6 Initials 11/13/2006
Pozo Vertical convencional
Pozo Direccional
Características de la Perforación Direccional ü La perforación es mucho más que simplemente seleccionar la trayectoria
del pozo y un ángulo de agujero. Debe no solo ser geométricamente posible, debe cumplir con un riguroso plan de perforación que involucra un estudio multidisciplinario. ü El programa direccional puede alterar o afectar al revestidor, el programa
de cementación, la hidráulica, la centralización de la tubería y las técnicas de completación. ü La planeación y perforación direccional es un tópico extenso que requiere
del entendimiento de los componentes previos a su ejecución. 7 Initials 11/13/2006
Características de la Perforación Direccional Perfiles de Pozos
Pozo de Trayectoria Vertical (No direccional) No posee desviación de la vertical Han sido utilizados desde inicios de la perforación Petrolera
Pozo de Trayectoria Tipo S. Posee una sección vertical Una sección de construcción – Incrementa la Inc. Una sección Tangencial Una sección de disminución de la Inclinación. Se usa para aumentar eficiencia de producción. Pueden ser interceptados en caso de Reventón. En pozos multilaterales asegura espaciamientos entre pozos 8 Initials 11/13/2006
Características de la Perforación Direccional Perfiles de Pozos. Pozo de Trayectoria Tipo J Una sección vertical Una sección de incremento de Incl (Construcción) Una sección Tangencial hasta el objetivo final Usados debido a limitaciones de superficie Pozos Multilaterales Pozo de Trayectoria Horizontal. Una sección vertical Una sección de contrucción – Incrementa la Inc. Una sección Tangencial Una sección de contrucción – Incrementa la Inc. Una sección horizontal (90° o mas) Normalmente se usan para mejorar la producción debido a la amplia área de contacto con el reservorio. 9 Initials 11/13/2006
Características de la Perforación Direccional Perfiles de Pozos Pozos Multilaterales Son varios pozos que salen desde una misma locación de Superficie. Tienen como objetivo producir de varias formaciones Es económicamente mas viable que pozos horizontales con diferentes locaciones de superficie
Pozos de Largo alcance. Una sección vertical Una sección de construcción – Incrementa la Inc. Una sección Tangencial hasta el objetivo Para ser un pozo de largo alcance el desplazamiento Horizontal debe de ser mayor a los 16400 ft (5000 m) So pozos someros para evitar problemas de control de Presión, colapso de pozos y deben ser formaciones blandas 10 Initials 11/13/2006
Razones de la Perforación Direccional Reentrada
Locaciones inaccesibles
Entre las razones por las que se perforan pozos direccionales están: 1. Para acceder nuevos yacimientos desde pozos preexistentes (Reentrada).
Presencia de Domos de Sal
Control de Fallas
2. Para poder perforar en Locaciones inaccesibles. 3. Para aprovechar yacimientos ubicados cerca de Domos Salinos. 4. Para evitar perforar a través de posibles fallas que pudieran ocasionar peligros durante la perforación.
11 Initials 11/13/2006
Razones de la Perforación Direccional Pozos de Alivio
Plataforma
Región Marina
Entre las razones por las que se perforan pozos direccionales están: 5. Para aliviar pozos preexistente con altas presiones, los cuales no pueden ser controlados desde su propio cabezal. 6. Permite perforar en varios yacimientos desde una sola plataforma.
Mejorar Drenaje de Yacimiento
Pozos Multilaterales
7. Comprobado que pozos de sección horizontal permiten producir y drenar los yacimiento a mayor escala y de forma mas eficiente. 8. Pozos multilaterales. Mayor producción y menor costos. 12 Initials 11/13/2006
Ventajas de la Perforación Direccional Es una perforación controlada, a través del monitoreo continuo Plan vs. Trayectoria Actual es posible llevar un registro de los cambios del pozo y su posible impacto en la trayectoria final. Facilita el acceso a yacimientos que de no ser por la desviación de la vertical desde la superficie no sería posible llegar al objetivo. Permite perforar varios pozos desviados desde un mismo hoyo en superficie, lo que ha su vez genera menores gastos por preparación de locaciones, logística, tramites legales, mudanzas, etc.
13 Initials 11/13/2006
Ventajas de la Perforación Direccional Es una opción para el alivio de pozos ya preexistentes en el caso de que presenten altas presiones difíciles de controlar. Es posible producir varios yacimientos desde un mismo slot. En el caso de los pozos horizontales es mayor la superficie de producción que se logra en comparación con los antiguos pozos verticales.
14 Initials 11/13/2006
Evolución de la Perforación Direccional
15 Initials 11/13/2006
Desviación con Propulsión o Chorro ü ü ü
Tobera de la barrena
ü ü ü ü ü
16 Initials 11/13/2006
Inicialmente esta fue la manera como se comenzaron a perforar los primeros pozos desviados. Se usa en formaciones suaves. Una gran tobera de la barrena se orienta en la dirección deseada. Ensamblaje flexible con estabilizador cercano a la barrena. Erosiona la formación creando cavidades o “bolsillos”. Movimientos de la sarta arriba y abajo hasta que se logre construir el ángulo deseado. Se sigue incrementando con Herramienta de Fondo rotativa. Las correcciones de azimut son más difíciles con inclinación.
Desviación con Propulsión o Chorro
Paso 1 Paso 2 Orientando y Perforando erosionando con el Jet
17 Initials
Barrena con Jets
Paso 3 Re-Orientando y erosionando con el Jet
Ventajas y Desventajas de la propulsión Ventajas:
Desventajas:
ü Simple y económico.
ü Solo funciona en formaciones suaves.
ü Algunas
ü Solo
ocasiones es la única forma de construir el ángulo en formaciones suaves.
ü Control
de pata de perro por profundidad erosionada.
ü Facilidad
de
monitoreo
en
profundidad. ü La orientación es bastante sencilla. ü Mismo ensamble que el usado para
construir y rotar. 18 Initials
puede someras.
usarse
en
profundidades
ü Si no se monitorea de cerca, puede
producir patas de perro cortas e irregulares que necesitarán ser rimadas.
Cuchara Desviadora
Empacador Típico Estilo Cuchara
19 Initials
Cuchara desviadora en Agujero Abierto ü Se usa en formaciones medias a duras. ü Barrena y Estabilizador cercano a la barrena fijados con pin ü ü Sarta de Perforación
ü ü
Cuchara Desviadora 20 Initials 11/13/2006
ü
al desviador y llevados al fondo. Cara de la herramienta desviadora es orientada. El desviador se afianza en el fondo y se corta el pin sujetador colocando peso sobre la barrena. Se perfora un agujero piloto de tamaño más pequeño que el agujero principal. Sólo se perfora un tramo de tubería antes de sacar del agujero el ensamblaje de fondo. Se ensancha el agujero piloto y se repite el proceso.
Cuchara Desviadora
Viaje típico de tipo Cuchara
21 Initials
Componentes Típicos de BHA con Cuchara Paso 1
Agujero Típico BHA:
22 Initials
1.
Collares de Perforación
2.
No-Magnéticos
3.
UBHO
4.
Junta de TP
5.
Pin de Corte sub
6.
Estabilizador
7.
Barrena Piloto y Cuchara
Paso 2
Paso 3
Dynadrill – Años 1960’s 1:2 Configuración de lobulos
ü Primer Motor de Desplazamiento Positivo (PDM) comercial. ü Potencia hidráulica convertida a potencia dinámica para
Estator
ü ü ü
ü
23 Initials 11/13/2006
impulsar la barrena. La sarta se mantiene fija – sólo en modo deslizante. El acople curvo arriba del motor provee la fuerza lateral a la barrena. Empleado para desvío de la trayectoria del agujero – punto de quiebre desde la vertical, para perforar la trayectoria desviada, en corridas de corrección, etc. Muy eficiente si se le compara con otros aparatos contemporáneos de desviación (chorro, cuchara desviadora.)
Fines de los años 80: Motores Dirigibles ü El doblez más cerca de la barrena reduce la
ü
ü
ü
ü
24 Initials 11/13/2006
excentricidad de la barrena para una curvatura equivalente: Menor excentricidad de la barrena implica menor esfuerzo sobre los componentes. Es posible la rotación sin falla de los componentes del ensamblaje. Después del punto de desvío inicial, se perforan las secciones tangentes y se ajusta la trayectoria sin sacar el motor del agujero. El desplazamiento de la barrena y las tendencias de incremento y caída del ángulo no son siempre predecibles con la herramienta de fondo rotatoria. La eficiencia se logra con barrenas especiales para motor, secciones de potencia de lóbulos múltiples en el motor y registro MWD inalámbrico.
Motor de Desplazamiento Positivo PDM Componentes Básicos ü El Acople Superior conecta el Estator a la sarta de
Sección de Poder
perforación (también la válvula de descarga, la sección curvada). ü Sección de Potencia = conjunto Rotor/Estator. ü El eje de transmisión transforma la rotación
Doblez Ajustable
excéntrica en rotación concéntrica. ü Ensamblaje de Chumaceras. ü Acople de transmisión de la rotación a la barrena.
25 Initials 11/13/2006
Motores “PowerPak” de Schlumberger ü ü
ü
ü
80 modelos desde 2 1/8” OD hasta 11 ¼”OD. Secciones de potencia extendida en los modelos PowerPak “XP” & PowerPack “GT” Perforación de radio corto con los modelos PowerPak “XF” & PowerPac “XC” Chumaceras selladas lubricadas con aceite o lubricadas con lodo
26 Initials 11/13/2006
Ventajas de la Perforación Direccional con PDM’s • Potencia hidráulica convertida a Mecánica para impulsar la Barrena. • Versatilidad - componentes flexibles, sensores agregados, variedad de formaciones & condiciones. • Posibilidad de curvas de radio corto y radio medio. • Reducción en: –Peso de los componentes de la Herramienta de Fondo. –Rotación de la sarta. –Desgaste de la tubería de revestimiento. –Vibración de la sarta. • Cuestiones: . Tortuosidad en el agujero. . Vida de la barrena, adaptación de las barrenas al motor/formación . Perforación en modo deslizante (no rotacional). . Resistencia del Estator (longitud y respuesta del Ensamblaje de Fondo).
27 Initials 11/13/2006
Ventajas y Desventajas de los PDM Direccionales Ventajas:
Desventajas:
ü Perforan curvas suavizadas.
ü
El torque reactivo los hace difíciles de guiar.
ü La
severidad de la pata de perro es más predecible.
ü
En algunos casos hay limitaciones en la transmisión de peso a la barrena.
ü Pueden
ü
Los motores son costosos.
usarse en la mayoría de las formaciones. ü Son
compatibles con la mayoría de las herramientas de guía y perforan rápidamente. ü La
misma configuración puede usarse para construir curvas y rotar la sarta. 28 Initials
Sarta Perforación Direccional con Motor
Tubería Perforación
Sarta LWD Motor Barrena
29 Initials 11/13/2006
Este tipo de Sarta es ampliamente utilizado en la actualidad. Una sarta de perforación direccional puede estar Compuesta por diferentes elementos. El diseño dependerá básicamente del tipo o perfil de pozo, de la sección del pozo que va a ser perforada y del Tipo de formación que va a ser perforada entre otros aspectos relevantes. Las sartas de perforación pueden estar diseñadas para construir ángulo o para disminuir ángulo. Las que se diseñan utilizando motores de fondo generalmente pueden perforar trayectorias con diferentes requerimientos, utilizando estabilizadores ubicados estratégicamente que permitan cumplir el objetivo.
Perforando Direccionalmente con PDM’s ü ü ü ü
ü ü
30 Initials 11/13/2006
Se usa en formaciones de diferentes características. Es actualmente una técnica ampliamente utilizada en la Industria Petrolera. Utiliza un motor de fondo, alimentado con el lodo de perforación. El motor posee un doblez (el cual varia hasta 3.5 grados). Este doblez permite construir ángulo y desviar el pozo de la vertical. Permite realizar una perforación continúa. Los motores de Desplazamiento Positivo están diseñados en una amplia diversidad de diámetros.
Perforando Direccionalmente con PDM’s
31 Initials 11/13/2006
Herramienta Direccional Rotatoria (RSS) PowerDrive* de Schlumberger ü
Es una herramienta que permite cambiar la diercción y la inclinación del agujero con un control direccional total en 2 o 3 dimensiones con la sarta girando continuamente. A diferencia de los Motores PDM no se desliza.
ü
Se envian comandos mediante variación del gasto (Flujo de Lodo) desde la superficie para que la herramienta desvie a la dirección deseada Permite un aumento de ROP en un 30% aprox.
32 Initials 11/13/2006
Herramientas Direccionales Rotatorias (RSS) Zona rugosa
Zona no rugosa
Este tipo de herramientas pertenecen a una tecnología resiente y entre sus ventajas se encuentran: ü
Pozos de largo alcance
ü
Reducción de Tortuosidad
ü
Eficiencia
W y t c h F a r m ( P e t r o l e o s B r i t a n i c o s B P ) P o z o d e L a r g o A l c a n c e p e r f o r a d o c o n l a h e r r a m i e n t a d i r e c c i o n a lrotatoria P o w e r D r i v e Xtra d e S c h l u m b e r g e r 1 0 2 7 8 m e t r o s d e D e s p l a z a m i e n t o A l c a n z a d o
33 Initials 11/13/2006
Sistemas Direccionales Rotatorios (RSS) Controlador de Perforación en 3D
Sensores de Navegación y Estabilización
Generación de Poder Motor Eléctrico
34 Initials 11/13/2006
Junta Universal
Tipos de Herramientas Direccionales Rotatorias ofrecidas por Schlumberger • •
•
35 Initials 11/13/2006
PowerDrive* Xtra ü Sistema rotatorio en 3D Power V* ü Sistema rotatorio para mantener verticalidad de manera automatica PowerDrive Vortex* ü PowerDrive utilizada con un motor de fondo recto para aumentar las revoluciones por minuto a la barrena
Ventajas de los Sistemas Direccionales Rotatorios ü Resistencia al desgaste por formaciones abrasivas. ü Menor posibilidad de que se atore la tubería. ü Capacidad consistente para pata de perro. ü Tiempo reducido de comunicación con la herramienta del pozo. ü Trayectorias desviadas en agujero abierto. ü Operará en todas las durezas de la formación. ü Externamente muy similar a un motor. ü Sin partes externas fijas o en movimiento. Cuellos de botella anulares. ü Principio de desviación basado en la curvatura de la herramienta de fondo. ü Comandos al perforar. ü No hay dependencia del agujero para la desviación. ü Independiente de fuerzas externas. 36 Initials 11/13/2006
Perforación Direccional en la actualidad En los últimos años la evolución de la perforación direccional a dado paso a una serie de desarrollos tecnológicos de gran valor. La introducción de la planificación direccional a dado paso al desarrollo de herramientas de Medición de Estaciones que permiten conocer el posicionamiento de la trayectoria. Igualmente se han desarrollado herramientas de evaluación de formación, las cuales en conjunto permite actualmente realizar evaluaciones bastantes completas de los Campos Petrolíferos. 37 Initials 11/13/2006
