AGENDA 2. Fu Fund ndam amen ento toss de de la Pe Perfrfor orac ació iónn Di Dire recc ccio iona nal.l.
Introducción. Objetivo. La Geología. Antece Ant eceden dentes tes Geo Geológ lógico icos. s. Ciclo Ci clo Sed Sedim iment entari ario. o. Rocas Roc as Sed Sedim iment entari arias. as. Clasi Cl asific ficaci ación ón Roc Rocas as Sed Sedim iment entari arias. as. 1 Initials 11/13/2006
AGENDA 2. Fu Fund ndam amen ento toss de la Pe Perfrfor orac ació iónn Di Dire recc ccio iona nal.l.
Sedime Sedi ment ntos os Te Terr rran aneo eoss (c (clá lást stic icos os).). Sedimentos Sedim entos Piroc Piroclásti lásticos. cos. Carbonatos Carbo natos y Clas Clasific ificació ación. n. Evaporitas. Rocas Roc as Car Carbon bonada adas. s. Algebra. Trigonometría.
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AGENDA 2. Fu Fund ndam amen ento toss de la Pe Perfrfor orac ació iónn Di Dire recc ccio iona nal.l.
Sedime Sedi ment ntos os Te Terr rran aneo eoss (c (clá lást stic icos os).). Sedimentos Sedim entos Piroc Piroclásti lásticos. cos. Carbonatos Carbo natos y Clas Clasific ificació ación. n. Evaporitas. Rocas Roc as Car Carbon bonada adas. s. Algebra. Trigonometría.
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Introducción Es esencial un conocimiento básico bastante sólido en las áreas de geología, algebra y trigonometría para poder comprender los procedimientos y las técnicas de perforación direccional. La geología es una ciencia basada en la historia de la tierra, combinada con conocimientos de la matemática, conforma la base fundamental de la disciplina necesaria para llevar a cabo satisfactoriamente este complejo campo de la perforación, combinada con ecuaciones algebraicas y trigonométricas que permiten la planificación de un pozo. 3 Initials 11/13/2006
Objetivo El objetivo de conocer estas disciplinas es: 1. Te Tene nerr con conoc ocim imie ient ntoo de de la lass cua cuatrtroo cla clase sess de de ma mate teririal al se sedi dim men enta taririoo y como están catalogados dependiendo de su tamaño relativo. 2. De Desc scriribi birr los los co conc ncep epto toss bás básic icos os de de la la geol geolog ogía ía est estru ruct ctur ural al y co como mo sus sus elementos están relacionados con la exploración y producción de petróleo. 3. Se Serr cap capac aces es de ob obse serv rvar ar y exp explilica carr ecu ecuac acio ione ness bás básic icas as de alg lgeb ebra ra y trigonometría para: Describir círculos, línea recta , ángulos entre líneas y círculos círculos combin combinados ados y cuadrantes cuadrantes trigon trigonométri ométricos cos (Seno, (Seno, coseno y tangente y resolver ecuaciones utilizando estos cuadrantes). 4 Initials 11/13/2006
La Geología Es la ciencia que tiene por objeto la descripción de los materiales que forman el globo terrestre, el estudio de las transformaciones que ha sufrido la tierra en el transcurso de los tiempos y el estudio de los fósiles. Información geológica es adquirida por la observación de las rocas y su relación entre ellas y como se formaron en las capas de la tierra. Eventos cronológicos pueden ser reconstruidos con el objetivo de comprender la formación de las rocas y en el caso particular de la geología petrolera, ser capaz de predecir en donde puede haber acumulaciones petrolíferas. 5 Initials 11/13/2006
La Geología La roca es una sustancia natural compuesta por un minal o grupo de minerales que han generado la formación de rocas y en muchos casos la acumulación de hidrocarburos. Un estudio de este fenómeno ha sido promovido para colaborar con los perforadores direccionales a entender la estructura geológica. Un conocimiento básico de la Geología es hoy en día indispensable para aquella persona relacionada con la industria del gas y el petróleo. 6 Initials 11/13/2006
Antecedentes Geológicos 1. Se cree que la tierra se formó hace unos 4 o 5 billones de años. La primera etapa la tierra paso por muchos procesos inducidos por la compresión gravitacional o la disipación de la energía debido a elementos radioactivos. 2. En esta etapa los componentes de la tierra se separaron para producir: Núcleo de 4400 millas de diámetro, un Manto de aprox. 1800 millas de espesor y una Corteza del material mas ligero alrededor de 10 a 30 millas de espesor. Paralelamente, una gran de vapor de agua y gases fueron explusados de la tierra, lo cual creo la primera atmósfera. 7 Initials 11/13/2006
Antecedentes Geológicos 3. Una segunda etapa es considerada cuando la tierra comenzó a enfriarse y la atmósfera comenzaba a desarrollarse (las primeras lluvias comenzaron a caer). Las lluvias al caer por valles y montañas iniciaron los procesos de erosión de la superficie de la tierra, removiendo partículas de rocas y por consiguiente la acumulación de sedimentos depositados en las capas inferiores comenzaron a liberarse. 4. También se dio la actividad tectónica como resultado del ajuste interno de la tierra. Esto generó la formación de horst y gravens llenos de depósitos sedimentarios (Corroborado por el mar Rojo entre Asia y Africa). 8 Initials 11/13/2006
Antecedentes Geológicos 5. La vida oceánica comenzó en la era precambrica y probabablemente se esparció en la superficie terrestre unos 350 años atras. 6. Fósiles preservados en depósitos attest a la evolución progresiva de la fauna y la flora y dio como resultado la suceva división de las rocas en eras y subdivisiones dentro de estas eras o lo que se conoce como: Cenozoico, Mesozóico, paleozóico y precambrico (Los cuales a su vez estan sub divididos en períodos y épocas. 9 Initials 11/13/2006
Ciclo Sedimentario 2
Uplifth (Levantamiento)
Efectos Metereológicos
1
Ciclo Sedimentario
Deposición
3
Erosión
5
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4
Transportación
Rocas Sedimentarias
Con el objetivo de diferenciar entre varios tipos de rocas, muchas clasificaciones son realizadas. Existen tres clasificaciones básicas. Estas clasificaciones son basadas en: El tamaño del grano y otras en fundamentos mineralógicos o el proceso sedimentario que ha formado la roca. En la locación de perforación normalmente se clasifica el tipo de formación (Roca) de una manera descriptiva y se dejan los factores ambientales que dieron lugar a esta de lado, lo cual simplifica el análisis.
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Clasificación Rocas Sedimentarias La Claficación de las Rocas Sedimentarias puede ser dividida de la siguiente manera: 1. 2. 3. 4. 5. 12 Initials 11/13/2006
Sedimentos Terraneos (Clásticos) Sedimentos Piroclásticos Carbonatos Evaporitas Evaporitas
Clasificación Rocas Sedimentarias Sedimentos Terraneos (Clásticos) Derivados de la tierra y representados por minerales de arcilla formados principalmente por la fragmentación de rocas silicas. Han sido clasificadas de la siguiente manera por el tamaño de su grano:
Arcillas (Partículas con Diámetro menor a 0.004 mm)
Silicas (Partículas con Diámetro entre 0.004 a 0.06 mm)
Arenas (Partículas con Diámetro entre 0.06 mm a 2 mm)
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Ruditas (Fragmentos Rugosos de Roca).
Clasificación Rocas Sedimentarias Sedimentos Piroclásticos Derivados como resultado de la erupción volcánica y expulsión volcánica liberada al ambiente. Deben de ser químicamente afectados o fisicamente trabajadas para llegar a parecer depósitos terraneos. Esto debido a que deben de tener minerología similar y sus tamaños de granos son comparables. Cenizas volcánicas pueden entrar en la clasificación de arcillas o arenas . 14 Initials 11/13/2006
Clasificación Rocas Sedimentarias Carbonatos Este gran grupo es totalmente diferente de las rocas terraneas y el piroclásticas. En estos grupos antes descritos, la minorología de los depósitos es arduamente controlada por el proceso metereológico y erosión de la roca madre en el área de la fuente de sedimento. En las rocas carbonatos, sin embargo, es el ambiente deposicional en el basamento que ejerce el principal control en la mineralogía y el tipo de sedimentos. En tal sentido los carbonatos tienen una afinidad más cercana a las evaporitas y rocas carbonadas. La actividad biológica alrededor del área de deposición es de suma importancia en la generación de las partículas básicas de los sedimentos de carbono. 15 Initials 11/13/2006
Rocas Sedimentarias Los siguientes cuatro grupos son carbonatos (Limolitas):
Chalk. Esta es una limolita blanca y suave compuesta de restos orgánicos tests (or skeletons) de un solo tipo de micro-organismo. Marl. Esta es una arcilla (clay) calcarea – Una mezcla intermedia entre arcilla (clay) terraneo y micrita (micrite).
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Rocas Sedimentarias Los siguientes grupos son carbonatos (Limolitas):
Limolita Bituminosa. Esta es una micrita (micrites) que contienen mucha materia orgánica o materia carbonada carbonaceous, mas que todo en forma de hidrocarburo tarry y normalmente se le conoce como bitumen.described as bitumen. Dolomitas. Este término es aplicado a las limolitas cuyo carbono de calcio ha sido reemplazado por completo por el mineral denominado Dolomita.
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Rocas Sedimentarias Evaporitas Estos sedimentos, que incluyen sales minerales como la anhidrita, gypsum y rocas salinas, se cree que se forman por la precipitación de la concentración de agua en sal debido a un proceso de evaporación. Estas son importantes como depósitos mineralógicos que algunas veces ocurren en gruesas y relativamente puras mono-mineralógicas secuencias. Representan un importante rol en la Geología Petrolera, siendo excelentes rocas para reservorios de gas y petróleo. Existen también secuencias salinas deformadas muy plásticas y gruesas que fluyen para producir domos de sal. Los movimientos de sal frecuentemente producen trampas para hidrocarburos. 18 Initials 11/13/2006
Rocas Sedimentarias Rocas de Carbonadas: Pequeñas trazas de material orgánico están presentes en la mayor parte de depósitos sedimentarios, con la notable excepción de las capas rojas del desierto, en la cual ha sido totalmente destruida por la oxidación. Sin embargo, en ciertos (muy reducidos) ambientes anaeróbicos (Libre de oxígeno) puede formar una proporción apreciable de sedimentos.
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Rocas Sedimentarias Tipos de Rocas Carbonadas.
Carbón. Se forma por la acción de una bacteria producto del calentamiento del oxigeno sobre decadente materia vegetal o humano en un ambiente reducido. Compactación profunda es un agente importante para reducir la volatilidad de la roca. Limolita Bituminosa. Nuevamente este término tiene una denotación mas económica que geológica siendo el carbono equivalente a arcilla terránea petrolífera. Se forman en lagunas y en arrecifes.
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Rocas Sedimentarias Tipos de Rocas Carbonadas.
Arcilla petrolifera. Tiene una denotación mas económica que geológica. Se refiere realmente a sedimentos con un contenido orgánico de al menos 5%, que realmente es mayor (20 a 50%). Estos deben ser suficientemente ricos en materia orgánica.
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Geometría y Trigonometría El nivel matemático requerido para poder resolver y entender la perforación direccional es básico. Sin embargo, es necesario una mínima capacidad de comprensión del algebra. Con el objetivo de entender como se planifica un pozo direccional también es necesario comprender conceptos básicos de Trigonometría. Al realizar en el taladro proyecciones, re-planificación de pozos, etc, normalmente será necesario realizar cálculos rápidos para corroborar lo que estamos haciendo. 22 Initials 11/13/2006
Geometría y Trigonometría Este tipo de cálculos son actualmente realizados por computadora, pero siempre será útil hacer una confirmación mediante cálculos manuales que nos den una aproximación si lo que obtuvimos es correcto o no. A continuación, se presentará un sumario de los procedimientos y conceptos básicos tanto matemáticos como trigonométricos que debemos manejar si deseamos llevar a cabo algún calculo direccional. 23 Initials 11/13/2006
Geometría Ángulos Suplementarios. Define que la suma de los ángulos en un lado de una línea recta suman 180°.
α
α + β = 180 °
β Línea Recta
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1 grado (°) = 60 minutos (') 1 minuto (') = 60 segundos (")
Geometría La suma de los ángulos alrededor de un punto suman 360°. α
α + β + Φ + θ = 360 °
β Línea Recta
θ
Φ
Ángulos Opuestos son iguales en magnitud. α=Φ
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y β = θ
Geometría Líneas Paralelas Cortadas por una misma línea.
Línea Recta
θ
α = α’ , β = β’, Φ = Φ’, θ = θ’
También se cumple que:
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Φ β’
α’
Línea Recta
θ’
α = Φ’, β = θ’ , Φ = α’ , θ = β’
β
α
Φ’
Geometría Ángulos Internos de un Triángulo. Todos los ángulos internos de un triángulo suman 180°. β + α + Φ’ = 180°.
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B α
A
β
Φ
C
Geometría Ángulos de un Triángulo. Todos los ángulos internos de un triángulo suman 180°. B β + α + Φ’ = 180°.
θ
α
También se cumple que: β + Φ’ = θ.
La magnitud de ángulos opuestos es igual: α=B 28 Initials 11/13/2006
A
β
Φ
C
Geometría Triángulos Similares. Triángulos en los cuales los tres ángulos son iguales se consideran Triángulos Similares.
B α
B’’
AB BC AC = AB’ BC’ = AC’ AB AB’ AB’’ = = AC AC’’ AC’’ 29 Initials 11/13/2006
B’
A
B’’ Φ
β
C’
C’’
C’’’
C
Componentes del Triángulo En un triángulo rectángulo el lado opuesto a XY se denomina hipotenusa. También de un triángulo se pueden derivar las siguientes ecuaciones:
Y y
Seno x = Cateto Opuesto = YZ Hipotenusa XY Coseno x = Cateto Adyacente = YZ Hipotenusa XY Tangente x = Cateto Opuesto = YZ Cateto Adyacente XY 30 Initials 11/13/2006
X
x
Z
Trigonometría Igualmente se derivan las siguientes ecuaciones: Tangente =
Seno = Cateto Opuesto Coseno Cateto Adyacente
Cosencante = Secante = Cotangente = 31 Initials 11/13/2006
Y
1 Seno 1 Coseno
1 Tangente
y
X
x
Z
Teorema de Pitágoras “La suma del cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma al cuadrado de los otros dos lados del triángulo" c 2 = a2 + b2
*A través del Teorema de Pitágoras es como se calcula el Desplazamiento Horizontal y el Closure de las coordenadas rectangulares en un Plan. 32 Initials 11/13/2006
c
a
b
Trigonometría Propiedades de los Triángulos. A,B y C son loos ángulo internos de un triángulo. A,b y c son los lados o catetos del triángulo, y son opuestos a los ángulos respectivos, de acuerdo a la nomenclatura. Para cualquier triángulo se cumple la siguiente regla del Seno: a Seno A
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=
b Seno B
=
c Sen C
A c
b C
B a
Generalidades
En cualquier triángulo, cualquiera de sus lados debe ser mas pequeño que la suma de los otros dos lados del triángulo y mas grande que la diferencia de ambos lados restantes. De no cumplirse esta regla no existe tal triángulo. Si dos triángulos similares (Poseen tres ángulos internos idénticos). Sí adicionalmente los triángulos tienen un lado o cateto igual, entonces ambos triángulos son idénticos.
La distancia mas corta entre dos puntos es una línea recta.
La distancia mas corta desde un punto a una línea es una perpendicular.
El área de un triángulo = base de triángulo x Altura del triángulo / 2.
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Generalidades
Los segmentos de paralelas cortados por otras paralelas son iguales. AB = CD
y
AC = BD 1
4
3 B D
A C
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2
Generalidades
Descripción del circulo. Perímetro: Es el arco que conforma el circulo. Perímetro= 2 x π x Radio del Circulo (R) Área del Circulo= π x R2
Tangente: La línea TE es tangente al circulo debido a que lo toca en un solo punto. El punto tangencial E.
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T
E R
Generalidades
Radianes. En el Sistema Radian de medida, los ángulos son expresados en radianes en lugar de grados. Un Radian se define como el ángulo en el centro del circulo cuando la longitud del arco es igual a 1. Por lo tanto: 2π Radians = 360° 1 Radian = 360 °/ 2π 1 Radian = 57,295 °
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90 °
π/2 Radians
180 ° 270 ° 360 °
π Radians
3π/2 Radians 2π Radian
Generalidades
Las funciones trigonometricas pueden ser derivadas de una circunferencia. Considerando este circulo con radio = 1. En el triangulo OSC: Seno α = SC / OS Coseno α = OC / OS
T S
R ά
En el triángulo OTB: Tangente α = TB / OB Como OS = OB = Radio = 1. Por tanto: Seno α = SC, Coseno α = OC Tang α = TB Seno2 + Coseno2 = 1.
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O
o n e S
Coseno C
B
Generalidades
Los signos de las Funciones Trigonométricas y el cuadrante. y
De 0° a 90 ° Las funciones Sen, Cosen y Tang son positivas. De 90° a 180 ° Solamente la función del Seno es positivo. De 180° a 270 ° Solamente la función de Tang. es positiva. De 270° a 360 ° Solamente la función de Coseno es positiva.
90° Todos
Seno
1 = R
180°
Coseno
O Tangente
Coseno
Esta regla se puede ver reflejada en un plan direccional cuando la Sección Vertical es negativa en el calculo de una estación de medición. Ocurre cuando la diferencia entre la dirección promedio y la dirección del objetivo final son mayores de 90°. 39 Initials 11/13/2006
270°
0°/360°
x
Generalidades
Proyección de Líneas. La proyección del segmento AB sobre la línea X es la distancia entre las perpendiculares de A y B sobre X. Los distancia A’ y B’ es la proyección de la línea AB sobre la línea OX. La proyección de una línea sobre otra línea es igual a la longitud de la línea multiplicado por el Coseno del ángulo formado entre ambas líneas.
A’B’= AB x Cos α 40 Initials 11/13/2006
B
A
ά
C
α
O
A’
B’
X
Generalidades Proyección de Líneas en dirección perpendicular. En la figura: AC es paralela a OX. OX y OY son los ejes donde se proyectarán la línea AB. AxBx = Proyección de AB sobre el eje X AyBy = Proyección de AB sobre el eje Y
Y
El triángulo ABC:
Ay
AxBx = AB x Cos α
AyBy = AB x Sen α
Como regla se puede decir que: La proyección de una línea sobre dos ejes perpendiculares son iguales a la longitud de la línea multiplicado por el coseno y el seno, respectivamente, del ángulo formado con alguno de los ejes. 41 Initials 11/13/2006
B
By
O
α
A
Ax
C
Bx
X
Generalidades
Radio de Curvatura: En la figura Rc es el radio de curvatura de una sección de construcción de un pozo. Si se conoce la rata de construcción (BUR), se puede calcular el valor de Rc. Si los valores de inclinación (I1 e I2) al comienzo y fin del arco son conocidos, se puede calcular también el incremento para el desplazamiento horizontal (HD), Profundidad Verdadera (TVD) y Profundidad Medida (PM). 42 Initials 11/13/2006
HD2 HD1 ∆HD
I 2
TVD2 TVD1 ∆TVD
c R
I 1
