Planeación de Pozos Direccionales
Introducción a la Planificación La planificación de un pozo direccional se realiza como un paso previo a la perforación del mismo. Es responsabilidad del Diseñador Direccional, quien generalmente trabaja en conjunto con el Ingeniero de Perforación, Geólogos y Direccionales del proyecto. Normalmente, la compañía operadora suministra las coordenadas las coordenadas de superficie y superficie y una o más coordenadas de fondo (Objetivos) que se utilizan para iniciar el plan.
Introducción a la Planificación
El plan del pozo generado a partir de las coordenadas suministradas debe ser lo más eficiente desde el punto de vista geológico y desde el punto de vista direccional, cumpliendo a cabalidad con las especificaciones del cliente o proporcionando un plan lo suficientemente aproximado a los requerimientos iniciales con las observaciones y/o recomendaciones de ser necesario.
Introducción a la Planificación
Terminología de Planificación •
•
Para planificar un pozo es necesa cesarrio manejar ciertos términos “Direccionales”, lo los cuales representan o definen ciertas características del plan. Conocer estos términos permitirá tener un mayor y mejor entendimiento nto de la estru tructu ctura de un Poz Pozo Direccional. Muchos de estos términos son conceptos completos que se interrelacionan. Son la clave para simplificar la descripción del plan y poder llevar a cabo una metodología de diseño del pozo.
Terminología de Planificación (Partes del Pozo) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.
Locac Locació ión n de Supe Superfi rficie cie.. Punt Punto o de Desvi Desviaci ación ón (Kick (Kick off). off). Perfi Perfill del del Poz Pozo. Area Area del (los) (los) Objet Objetiv ivo(s o(s). ). Incl Inclin inac ació ión. n. Direcc recciión. ón. Profu Profund ndid idad ad Medi Medida da (MD). (MD). Profundi Profundidad dad Vertical Vertical Verdade Verdadera ra (TVD). (TVD). Despl Desplaz azami amient ento o Horiz Horizon ontal tal.. Sección Sección Vertical Vertical.. Tasa de Construcción Construcción (BUR). Tasa de Giro (TUR). Pata Pata de Perro Perro (Dogleg (Dogleg). ). Severidad Severidad de Pata de Perro Perro (Dogleg (Dogleg Severity Severity). ). Frontera Fronterass o Bordes. Bordes.
Terminología de Planificación • Locación
de Superficie.
•
Es el punto de partida del Pozo. Las coordenadas de la locación de superficie representan la posi posici ción ón geog geográ ráfifica ca en donde inicia la perforación.
Terminología de Planificación •
Punto de Desviación.
Es el punt punto o de de desv svia iaci ción ón del pozo a una dirección específica, una inclinación dada y a una tasa de construcc rucciión dete determ rmin inad ada. a. La sele selecc cció ión n del del punto de desviación se realiza considerando: La tray trayec ecto tori ria a geom geomé étric trica a del del pozo. Las características geológica de la formación. • La tasa de construcción no es más que el incremento de la inclinación del pozo medida en un intervalo de 30 m. •
Punto de Desviación
Terminología de Planificación • •
•
• •
Perfil del Pozo. Defin finido ido como la trayector ctoriia del del pozo desde sde la locación de superfic ficie hasta la profundidad final. Norm Normal alm mente ente es dise diseña ñado do para para min minimiz imizar ar pat patas de perro, torque y arraste de la sarta de perforación. La pa pata ta de pe perr rro o esta definida como el cambio en dirección y/o inclinación ión del pozo medida ida cada cada 30 metros. Se expresa en grados/long. La PP es directamen directamente te proporciona proporcionall al torque torque y a el arrastre de la sarta de perforación. El objeti jetivvo de minim inimiizar el tor torque y arr arrastr stre es prevenir daños por deflexión excesiva de la sarta y evitar que exista riesgo de pega.
Terminología de Objetivo:
Planificación
Un área definida a una determinada profundidad vertical y coordenadas, la cual debe ser interceptada por la trayectoria del pozo. El tamaño del objetivo es el margen de tolerancia que tiene el área considerada ―Objetivo‖. ―Objetivo‖. Esta área debe ser debidamente definida en el plan, pues de ella depende en gran medida el éxito del pozo.
Objetivo
Terminología de Planificación Inclinación: En cualquier punto deter determi mina nado do de la tray trayec ecto toria ria del del pozo pozo,, la incl inclin inac ació iónn es el ángulo con respecto a la vertical.
Dirección:
Terminología de Planificación
En cualquier pun t o determinado de la trayectoria del pozo, la dirección es el ángulo con respecto al norte. Si el pozo que se está perf perfor oran ando do esta esta dirig dirigid idoo al nort nortee franco su Dir: 0 grados. Si va dirigido al Este Franco su Dir: 90 grados.
Terminología de Planificación Profundidad Medida (MD): Es la longitud real de la trayectoria del Pozo, no requiere proyección. Es medida con sensores de supe superf rfic icie ie loca localiliza zado doss en el área de perforación. Este tipo de sensor utiliza un cable que al dese desenr nrol olla larr perm permititee tene tener r una una re rela laci ción ón de la dist distan anci ciaa que se ha perforado.
Terminología de Planificación Profundidad Vertical Verdadera (TVD): (T VD): Es la profundidad del Pozo proyectado en el Plano Vertical. Vertical. Cuan Cuando do la incl inclin inac ació iónn del del pozo es igual a cero: El TVD = MD.
Terminología de Planificación Objetivo Longitud
P
Desplazamiento Horizontal: Esta definido como la distancia entre la locación de superficie y la profundidad final o en un survey dete determ rmin inad adoo pr proy oyec ecta tada da en el plano horizontal.
d u t u t a L
Vista de Planta
Punto de Referencia en la Superficie
Terminología de Planificación Objetivo
Sección Vertical: Longitud
La sección vertical es la proyección del desplazamie desplazamiento nto horizontal horizontal en el plano de proyección vertical. El plano de proyección vertica ical esta definido por la dirección del pozo. Normalmente al objetivo a la PT. Si un punto de medición cae exactamente sobre el plano vertical de proyección entonces ambos DH y SV son iguales.
P
d u t u t a L
Plano de la Proyección Vertical Punto de Referencia en la Superficie
Terminología erminología de Planificación Planificación Tasa de Construcción (BUR)
Esta definida como la Tasa de Cambio en la Inclinación. El Cálculo se realiza de la siguiente manera: BUR = Cambio de la Inclinación / Longitud de Pozo. BUR =
I / CL
La unidad de medida para BUR es Grados / Longitud.
Terminología erminología de Planificación Planificación Tasa de Construcción (BUR) • Ejemplo: Estación de Medición 1 = 22º Inclinación., • Estación de Medición 2= 29º Inclinación. • • Longitud: 63 pies.
•
BUR = (I2 - 11)/CL x 100 = (29 - 22) / 63 x 100 = 11.1º / 100’
BUR tiene valores positivos cuando se construye ángulo, es decir cuando el valor de la inclinación va en aumento. BUR tiene valore valoress negat negativo ivoss cuando cuando se tumba tumba ángulo, ángulo, es decir decir cuando el valor de la inclinación va en disminución. Cuando no existe existe cambion cambion en la Dirección Dirección el BUR tiene tiene el mismo mismo valor que la Pata de Perro.
Terminología erminología de Planificaci Planificación ón Tasa de Giro (TUR)
Esta definida con la Tasa de Cambio en la Dirección Dirección (Azimuth). El cálculo de su valor se realiza de la siguiente manera: TR = Cambio Cambio de Dirección / Longitud del Pozo.
TUR =
A / CL
La unidad de medida para BUR es Grados / Longitud.
Terminología erminología de Planificación Planificación Rata de Giro (TUR) • Ejemplo: • Estación de Medición 1 =
324º Az, • Estación de Medición 2 = 333º Az, • Longitud: 60 pies. •
TR = (A2 - A1)/CL x 100 = (333 - 324) / 60 x 100 = 15º / 100’
TR puede tener valores positivos (Dirección de las manecillas del Relo Reloj). j). O nega negatitive ve pued puede e tene tenerr valo valore ress nega negatitivo vos( s(Di Dire recc cció ión n contraria a las manecillas del Reloj). Cuando el pozo es horizontal TUR tiene la misma magnitud que
Terminología erminología de Planificación Planificación Pata de Perro (Dogleg)
Esta definida como la medición de la desviación de pozo. pozo. Es una una meció eción n uni uniform forme e ind indepen ependi die ente ntemente ente de la inclinación y la dirección del pozo.
•
Pata de Perro tiene sólo valores Positivos
•
Pata de Perro = cos-1[sin I1 sin I2 cos(D2 - D1) + cos I1 cos I2 ]
•
Donde : I y D en la ecuación representan representa n la Inclinación y Dirección respectivamente.
Terminología erminología de Planificación Planificación Severidad de la Pata de Perro (Dogleg) Se define como la tasa de cambio de la Pata de Perro expresada por unidad de longitud. Es una medición uniforme independientemente de la inclinación y la dirección. T iene valores valores positivos solamente. Tiene
•
Severidad de la Pata de Perro = Pata de Perro / Longitud Medida
• Ejemplo: • •
Pata de Perro = 10°, Longitud = 31 pies, UM = °/100’ Pata de Perro = 10 / 31 x 100 = 32.26° /100’
Terminología de Planificación Líneas de Fronteras o Bordes: En muchos casos, la localización de un pozo es descrita respecto a líneas de frontera o bordes. Frecue Frecuente ntemen mente, te, compañ compañías ías petrole petroleras ras tienen tienen conces concesion iones es sobre sobre tierras, las cuales están determinadas por líneas de fronteras que sirven como referencia para marcar el área.
Posicionamiento de Pozos y Sistemas de Coordenadas Para iniciar con la planifi planificación cación de un pozo es es necesario tener por lo menos la locación de superficie superficie y los objetivo objetivos. s. Estos Estos parámet parámetros ros vienen vienen expresados en Coordenadas. Por lo tanto, antes de continuar con planificación de pozos direccionales inpr inpres esci cind ndib ible le desc descri ribi birr el posi posici cion onam amie ient nto o y sistemas de coordenadas que se utilizan hoy día.
la es los los en
Posicionamiento de Pozos y Sistemas de Coordenadas Desde tiempos muy remotos el hombre se ha visto en la necesidad de describir su localización de una manera u otra. Las regulaciones gubernamentales, la necesidad de intercambiar información relevante, la obligac gación de loca ocalizar zar un pozo ozo det determi rminado por por motivos de seguridad y otras razones de igual import ortanc ancia requi quieren ren del del emp empleo de un siste stema universal de coordenas por parte de la empresas operadoras y sus contratistas.
Posicionamiento de Pozos y Sistemas de Coordenadas Para planificar un pozo, la locación de superficie y los objetivos deben ser definidos con coordenadas en un mapa. Un mapa es una proyección plana del globo terrestre. Un sistema de Rejilla es una proyección superpuesta sobre el mapa. El sistema de Rejilla permite a cualquier locación de la tierra ser expresada en coordenadas cartesianas. Las coordenadas son las distancias medidas desde dos líneas que se interceptan en el sistema de Rejilla, las cuales definen el origen de este sistema.
Posicionamiento de Pozos y Sistema de Coordenadas
Las coordenadas del punto A son: Latitud 6 grados 40 minutos y 30 segundos Norte (6° 40' 30 ” N) N) y long longititud ud 17 grad grados os 58 minu minuto toss y 45 segundos Este (17° 58' 45 ” E).
Tipos de Sistemas de Coordenas Existen varios tipos de Sistemas de Coordenadas. Cada uno genera un par de coordenada único para cualquier locación sobre un mapa. Son los siguientes: 1. Coordenadas Geográficas. 2. Coordenadas UTM (Universal Transverse Mercator). 3. Coordenadas Lambert. 4. Coordenadas Legales. 5. Coordenadas Locales.
Tipos de Sistemas de Coordenas 1. Coordenadas Geográficas. Para localizar su posición los antiguos Griegos así como como los Egipc Egipcio ioss asign asignar aron on líneas líneas imagin imaginar aria iass de Latitud y Longitud. Longitud. Estas líneas se interceptan formando formando una red entre entre ellas. ellas. Las líneas de Latitud corren en círculos alrededor de la tierra y son paralelos al Ecuador, también llamadas Paralelos. Las líneas de Longitud corren en círculos alrededor de la tierra y van del polo norte al polo sur, también llamados Meridianos.
Sistema de Coordenadas Geográficas
• Son Líneas Imaginarias - Paralelos • 180 líneas sin contar el Ecuador • Ecuador es una línea equidistante
• Son Líneas Imaginarias - Meridiano • 360 líneas de longitud • Cada una de ellas van del Polo Norte al Sur
Cada línea de Lat & Long representa 1deg: Cada grado es dividido en 60 min y cada Minuto es dividido en 60 seg
Coordenadas Geográficas Cual es el problema con la Coordenas Coordenas Geográficas Geográficas para los operadores direccionales? Las coordenadas geográficas no son precisas porque la dis isttancia de los grados dos de latitud y lon longitu itud varían dependiendo de nuestra posición en la tierra (Recordemos que la tierra no es una esfera perfecta). Como resultado, la distancia relativa entre puntos diferentes de un pozo y entre diferentes pozos no puede ser medida con exactitud. Otros mecanismos diferentes al sistema de coor coorde dena nada da geog geográ ráfic fico o fuero fueron n nece necesa sario rioss para para loca localiz lizar ar puntos en el espacio con una precisión razonable. Para resolver este problema se crearon los Ma Mapas de Proyección.
Mapas de Proyección Un mapa es el resultado de proyectar la superficie curva de la tierra en una superficie plana. La proyección es una proceso matemático complejo. El mapa proyectad tado se puede defin finir como un Sistema de Rejilla en Rejilla en una superficie plana. Imaginemos un pedazo de papel cubriendo el globo terrestre. Una fuente de luz en el centro del globo. La luz proyecta las líneas de latitud y longitud sobre el papel formando un patrón de Rejilla.
Mapas de Proyección
El centro representa el Polo Norte Proyectado en el centro del mapa.
Tipos de Proyecciones de Mapas Toda proyección sobre mapas produce una distorsión en la distancia, distancia, la dirección, dirección, la escala escala y porción porción de área área de la tier tierra ra.. La dis disttorsi orsión ón es es ine inevvitab itable le por por la sim simpl ple e raz razón ón de que la tierra es curva y un mapa es plano. Algunas áreas de la tierra parecen más grandes o más pequeñas de lo que actualmente son relativo a otras áreas. Con el objetiv ivo o de minim inimiizar la distorsión se han desarrollado diferentes métodos de proyección. Cada uno, reduce la distorsión en algunos lugares de la tierra pero la aumenta en otros.
Tipos de Proyecciones de Mapas 1. Cilín Cilíndri drica ca..
2. Cóni Cónica ca 3. Pl Plaana. na.
Tipos de Proyecciones de Mapas A. Proyección Cilíndrica Cilínd rica de Mapas. Este método proyecta la superficie de la tierra en un cilindro. El sistema de Rejilla en este caso esta compuesto por por meri meridi dian anos os y para parale lelo los. s. Los Los meri meridi dian anos os está están n separados equidistantes a diferencia de los paralelos. La escala es precisa a lo largo de las líneas centrales centrales (El Ecuador y Greenwich). La distorsión aumenta hacia las áreas que tienen 90 grados desde la posición central.
Tipos de Proyecciones de Mapas Proyección Mapas.
Cilíndrica
1. Línea Central Ecuador 2. Línea Central Greenwich
de
Tipos de Proyecciones de Mapas B. Proyección Cónica de Mapas. Este método método proyect proyecta a la superficie superficie de la tierra tierra sobr sobre e un cono cono.. La distorsión disminuye en este caso a lo largo de las líneas de de lat latitud. En Entre el Ec Ecuador y el el Polo Polo Norte Norte o el Ecuado Ecuadorr y el Polo Sur. Sur. Fuera de estas áreas la distorsión aumenta.
Tipos de Proyecciones de Mapas Proyección Cónica de Mapas.
Tipos de Sistemas de Coordenas
C. Proyección Proyección Plana de Mapas. Mapas.
Este método método de proyección proyección se denomina denomina también también proyección de Dirección (Azimuth). Se proyecta proyecta la superfici superficie e de la tierra en un plano plano tangente a ella. Este tipo de proyección proyección es veraz veraz solo en el centro centro de la proyección. La distorsión aumenta a medida que se aleja del centro del mapa.
Tipos de Sistemas de Coordenas Proyección Plana de Mapas.
Globo Terrestre errest re
Proyección
Sistemas de Coordenadas Anteriormente pudimos observar que el sistema de coordenadas geográficas no es muy confiable, debido a los errores como resultado de la ubicación en la tierra. Los tres tres tipos tipos de proyec proyecció ción n de mapas pres present entan an distorsión para algúnas áreas del globo terrestre. Como resultado y debido a la necesidad de un método más confiable y con un margen de error menor, se introdujo otro concepto denominado Datum Geodético.
Datum Geodético Un Datum Geodético se puede definir como un modelo mátemático que expresa el tamaño y la forma de una determinada localización o punto sobre la tierra. Este método considera la forma de la tierra y utiliza un modelo matemático basado en la geometría de una elipse para realizar sus cálculos. Con este modelo la posición geográfica exacta de un punto de la tierra puede ser determinado con precisión.
Datum Geodético La Geometría de la Elipsoide: Polo Norte
Eje semi-Menor semi-Menor = Radio Polar =b
Eje semi-Mayor semi-Mayor = Radio Ecuatorial =a
__ _
a Proyección Plana = f= a-b
Es un mode modelo lo mate matemá mátiticco que define el tamaño y la forma de una superficie determinada de la Tierra. Con este modelo, se puede cono conoce cerr la posi posici ción ón exac exacta ta de un punto sobre la tierra.
Datum Geodético Determinando las Coordenadas Geográficas: Polo Norte
Punto P
Latitud al Punto P Longitud al Punto P
Para determinar las coordenadas geográficas en un área específica de la tierra, se toma un punto inicial (Punto de Origen) con una latitud, longitud y elev elevac ació iónn (Dat (Datum um). ). Lueg uego se calculan diferentes puntos alrededor de esta área utilizando el origen como referencia.
Parámetros de un Datum Geodético Al aplicar este método se debe considerar cons iderar lo siguiente: s iguiente: 1. Un modelo modelo de elipsoide elipsoide para la tierra tierra definido. definido. 2. Orientación de la elipsoide en la superficie de la tierra. 3. Una unidad de longitud. 4. Un nombre oficial. 5. Una(s) región (es) de la superficie terrestre para la cual se va a definir definir el datum. datum. * La elipsoide de ref referenci cia a debe tener una sup superfic ficie que que matemáticamente se acopla muy bien al área real, la cual está lo más cerca del nivel del mar.
Tabla de Datum Geodético Los siguientes son los datum geodéticos más comú comúne ness utili tiliza zado doss hoy hoy en dife difere rent ntes es luga lugare ress del del mundo: Datum Geodético
Punto de Origen
Elipsoide
Eje Semi-Mayor
Sistema de Coordenadas UTM Común múnmente usado en la Industria petroler lera, este
sistema es derivado del del método de proyección proyección de mapas cilíndrico.
Este sistema es el resultado de usar la proyección de mapas colocando un cilindro rotado o transversal (90°). Esto implica que el cilindro es tangente al globo terrestre a lo larg largo o de un merid eridia iano no cent centra rall espe especí cífifico co.. Com Como resultado el eje del cilindro es paralelo al Ecuador.
Es muy preciso en el meridiano central. Este sistema es usado para áreas que tienen extensiones amplias en su eje norte-sur y extensiones cortas de su eje Este-oeste.
Sistema de Coordenadas UTM Universal Tranverse Mercator
proye ccion Cilíndrica • Deriva de una proyeccion • El cilindro es rotado 90 deg
• Sistema UTM: es dividido en 60 zonas • Cada zona es 6 deg ancho • Las zonas cubre la distacia total desde Norte 84 hasta el Sur 80 deg
Las zonas están numeradas de 1 a 60
Sistema de Coordenadas UTM Zonas UTM. Están stán divi dividdida idas en 60 zonas iguales con líneas que van desde el Norte al Sur. Las zonas están numeradas del 1 al 60 consecutivamente desde Oeste a Este. La zona 1 esta ubicada al meridiano 180°.
Sistema de Coordenadas UTM
Zonas UTM.
Cada zona tiene su propio meridiano central, el cual es su línea ínea de refe eferen rencia Nor Norte-Su -Sur. Exi Existe una una proyección cilíndrica para cada zona con el cilindro tangente al meridiano central de cada zona específica. Como resultado, cada zona tiene 6° de ancho. El globo tiene por lo tanto 60 proyecciones (6° x 60 = 360°). Este tipo de proyección es muy distorsionada para ser usada en los polos.
Sistema de Coordenadas UTM Meridianos Centrales de las Zonas UTM. El
Origen de cada zona UTM es la intersección entre el centro del meridiano de esa zona y el Ecuador. En cada zona la distorsión aumenta al alejarse del centro de la zona sin importar la l a dirección. Las coordenadas UTM son definidas por: La zona UTM, La coordenada Este-Oeste y la coordenada Norte-Sur.
Meridiano Central de las Zonas UTM
Zona UTM
Sistema de Coordenadas UTM Coordenada Este
Para el sistema UTM la coordenada Este-Oeste se denomina “Coordenada Este ” (Eas (Eastiting ng). ). Esta Esta definida como la distancia de la locación medida desde una línea de referencia artificial. Esta línea de referencia es paralela a la zon zona cen central del meridiano y esta ubicada a 500,000 metros de ésta.
Los
“Coordenada ada Este” Este” van desde rangos de la “Coorden 200,000 metros a 800,000 metros, con el meridiano central igual a 500,000 metros.
Sistema de Coordenadas UTM Coordenada Este (UTM). locació ciónn A es la Zona Zona 13. 13. La loca Esta ubicada a 704,250 metros al Este de la línea de referencia. También se encuentra al Este del Meridiano Central. La Coord rdeenad nada Este par araa la loca locaci cióón A es 704,250 E. La locación B esta también ubicada en la Zona
13. Esta localizada a 400,00 metros al Este de la línea de referencia lo cual la sitúa al Oeste del Merid Meridian ianoo Centra Central.l. Igualm Igualmen ente te la Coorde Coordenad nadaa Este de de la locación locación B es es 400000 E. E.
Sistema de Coordenadas UTM Coordenada Norte.
Las coordenadas Norte-Sur se denomina “Coorden “Coordenada ada Norte” Norte”. Es la distancia de una locación medida desde el Ecuador. Para locaciones en el Hemisferio Norte, la “Coord “Coordena enada da Norte” Norte” es es igual a la distancia medida positivamnete desde 0 metros (Línea Ecuatorial).
Sistema de Coordenadas UTM Coordenada Norte (UTM). La
locación A esta ubicada en la zona 13. La Coordenada Norte de la locación A es 6391520 N. La
locación B también esta ubicada en la zona 13. La Coordenada Norte de la locación A es 5005000 N.
Sistema de Coordenadas UTM
Para evit Para evitar ar valo valore ress nega negatitivo voss al calc calcul ular ar la ―Coordenada Norte‖ de Norte‖ de una locación ubicada en el Hemisferio Sur, se le asigna al Ecuador un valor de 10,000,000 m. Como resultado, cuando una locación esta al sur del Ecuador, ―La Coordenada ―La Coordenada Norte‖ Norte‖ se se calcula restando restando de 10,000,0 10,000,000 00 la distancia distancia de la locación locación al Ecuador. locaciónn C esta esta a 5,000 5,000,10 ,1000 metro metross al sur La locació del del Ecua Ecuado dorr. Como Como re resu sultltad adoo la ―Coordenada Norte‖ de de C es 4999900 N (10,000,000 — 5,000,100 = 4,999,900).
Sistema de Coordenadas Lambert Este sistem tema esta derivado del Método Cón Cónico de proyección proyección en una superficie plana de la tierra. Funciona bien cuan uando la forma rma del del área proy royectada no esta deformada. Las líneas de Latitud (Paralelos) son arcos de círculos concéntricos concéntricos que no están igualmente igualmente espaciados. espaciados. neas de Long Longiitud (Mer (Meriidiano anos) est están a radios ios Las líneas equidistantes de los arcos circulares que representan las líneas de latitud. Los meridianos están representados por líneas rectas que se unen en un punto común en los límites del mapa.
Sistema de Coordenadas Lambert La
escala funciona bien dentro de dos líneas stadards de latitud o una de las dos. El polo en el mismo hemisferio que el Paralelo Standard es un punto, el otro polo representa el infinito. A diferencia del Sistema de coordenadas UTM, el Sistema Lambert es usado en países o regiones en donde predominan las distancias Este-Oeste. Se ha usado en EUA con error max: 5%.
Sistema de Coordenadas Locales Para
planificar y perforar un pozo, siempre se emplean coordenadas Locales. Las coordenadas Locales se derivan de un sistema Local, el cual a su vez tiene relación con un sistema legal de coordenadas y también consta de un Datum Geodético. Los ejes de un sistema local de coordenadas están orientados paralelamente al los ejes correspondientes del sistema legal de coordenadas.
Sistema de Coordenadas Locales
Las coordenadas coordenadas Locales Locales son derivadas derivadas del origen origen del del punto de referencia dentro del sistema legal de coordenadas correspondiente. El punto de referencia tiene tiene coordenadas coordenadas en el sistema legal. El sistema local tiene coordenadas de origen: 0,0. Para medir la profundidad del pozo un Datum Geodético adicional adicional debe ser definido. Este Datum se denomina ―Datum Vertical de Referencia‖ de Referencia‖.. Ejempl Ejemplos os comunes comunes para ―Datum Vertical de Referencia‖ Referencia‖ son: ―Nivel del ―Nivel del Terreno‖, Terreno‖, ―Nivel Medio ―Nivel Medio del Mar‖, del Mar‖, etc. etc.
Sistema de Coordenadas Locales Locación de Superficie (Punto de Origen)
Objetivo Final
Coordenada de Superficie Coordenada Punto de Origen
Resumen de Sistemas de Cordenadas 1. Para localizar un punto sobre la tierra es necesario un sistema de coordenadas. 2. Existen cinco sistemas de coordenadas: Coor Coorde dena nada dass Geog Geográ ráfifica cas, s, coor coorde dena nada dass UTM, UTM, Coorde Coordenad nadas as Lambe Lambert, rt, Coorde Coordenad nadas as Legal Legales es y Coordenadas Locales. 3. Existen ten tres métodos para proyecta ctar el glob lobo terrestre sobre una superficie plana los cuales presentan cierto nivel de distorsión.
Resumen de Sistemas de Cordenadas 4. El uso del Datum Datum Geodét Geodético ico ha propo proporci rciona onado do una mayor exactitud cuando se debe localizar un punto en alguna región de la tierra. 5. El sistema de coordenadas UTM es ampliamente utilizado en zonas con extensión Norte-Sur predominante. 6. El sistema de coordenadas Lambert es ampliamente utilizado en zonas con extensión Este-Oeste predominante.
Resumen de Sistemas de Coordenadas 7. El sistema legal de Coordenadas es aquel adquirido por un país o región que permite tener un con contro trol, mayor prec preciisi sión ón y hom homogene geneid idad ad sobre los sistemas de coordenadas utilizados en el área. 8. El si sisstem tema local de coordenadas es como un sistema legal pero para una zona. Depende del sistema legal de coordenadas.
Planificación de Pozos Planificar un pozo es un paso muy importante en cualquier proyecto de perforación. Cada pozo direccional es único, con características y rasgos particulares. Los objetivos específicos del pozo marcan las pautas para su planificación.
Planificación de Pozos Perforar un pozo direccional se puede definir como unir dos puntos en el espacio (Locación de sup superficie y el objetivo fin final) pero tomando en cuenta que entre estos dos puntos existen otros objetivos que cumplir. El diseño de la traye ayecto ctoria se debe hacer tomando en cuenta consideraciones operacionales que nos permitan obtener el mayor rendimiento y seguridad a la hora de llevar a cabo nuestro plan.
Planificación de Pozos Direccionales En la actualidad, se utilizan computadoras que contienen programas de Perforación Direccional. Estos son utilizados para realizar de manera efectiva varias iteraciones con el objetiv ivo o de sele selecc ccio iona narr la mejor mejor tray trayec ecto tori ria a posible para los datos específicos que fueron suministrados.
Planificación de Pozos Direccionales Es imprescindible que el planificador entienda el contenido de lo que se está cálculando. Es muy arriesgado aceptar resultados de programas sin analizarlos. Es un proceso que requiere práctica y los menos experimentados reg regular ularme ment nte e vuelv uelven en a util utiliizar los los medios de cálculo originales, usados años atras con el objetivo de agilizar la comprensión de los diferentes resultados que se pueden obtener.
Requerimientos para Planificación de Pozos mación 1. Informac
del poz pozo que va a ser planifi ificado ado: coor coorden denad adas as de super superfifici cie e y fond fondo, o, requ requer erim imie ient nto o geológicos y direccionales. Debe existir un número mínimo de incognitas conocidas que permitan resolver el plan, técnicamente planificar un pozo es comparable a resolver una ecuación.
Debe existi existirr una acuer acuerdo do o cierta cierta flexibi flexibililidad dad entre entre 2. Debe las partes involucradas (Tarea multidisciplinaria) que permita satisfacer un plan que cumpla con los objetivos requeridos, tanto geológicos como
Requerimientos para Planificación de Pozos 3. Actu Actual alme ment nte e el uso uso de prog progra rama mass elec electr trón ónic icos os es casi imprescindible para la planificación de pozos. 4. El prog progra rama ma elec electr trón ónic ico o debe debe ser ser comp comple leto to.. Es necesario realizar: el plan, Análisis de Anticolisión, Análisis de Torque y Arrastre, Análisis de hidraúlica, etc.
Requerimientos para Planificación de Pozos 5.
Deben existir existir una una reglam reglamentaci entación ón que que puede puede o no tener cognotaciones legales (Exigidas por la leyes del país) o simplemente regidas por el reglamento interno de la operadora, cuya finalidad es tratar de perforar bajo ciertas normas de calidad y control. Estas normas son adoptadas a la hora de planificar los pozos y normalmente tienen un control de calidad antes de ser aprobadas.
Pasos para Ejecutar la Planificación 1. Definir Definir la locación locación de Superficie. Superficie. 2. Defi Defini nirr Forma orma y Tama Tamaño ño de obje objetitivvos (Pri (Prima mari rios os y secundarios) 3. Perfil de la la Tray Trayectori ectoria a (No obligatorio obligatorio). ). 4. Requerimien Requerimientos tos y limitacio limitaciones nes de los departamen departamentos tos de: Geología, explo ploración (En el caso de pozos zos exploratorios) y Perforación. 5. Análisis Análisis de riesgo de colisión. colisión. 6. Generar Generar el reporte reporte del plan, plan, los plano planoss del pozo pozo y de anti anti-c -co olisi lisión ón nece necesa sari rios os par para la vis isua ualiliza zaci ción ón en taladro.
Planificación de Pozos Direccionales Locación de Superficie
TVD
Punto de Desviación Objetivo 1
Profundidad Final Objetivo 2
Pasos para Ejecutar la Planificación Localización de Superficie: La localización de superficie no es más que el punto de origen del pozo. Debe de ser suministrada por la empresa operadora con sus coordenadas correspondientes. Estas coordenadas normalmente corresponden con las del sistema de coordenadas local adoptado por el proyecto, pero de no ser así deben ser previamente transformadas antes de comenzar la planificación. En pozos multilaterales o plataformas de perforación el punto de origen no neces cesariamente es la locación ión de superficie del pozo, muchas veces se refiere a la estructura en la cual se encuentran varios pozos o grupos de pozos.
Pasos para Ejecutar la Planificación
Definición de objetivos:
Los Los obje objetitivo voss son son punt puntos os defi defini nido doss con con coor coorde dena nada dass y profundidades verdaderas. Son el resultado de previos estudios multidisciplinarios y tienen como finalidad cumplir con el propósito esperado del pozo. Cada objetivo normalmente tiene una tolerancia definida por una forma específica (Ejem: una circunsferencia de radio: 20 ft). Estas tolerancias hacen más flexible la planificación del pozo de manera que la trayectoria definitiva sea el resultado de algo viable para todas las partes involucradas.
Pasos para Ejecutar la Planificación Perfil de la Tr Trayectoria: ayectoria: El perfil de la trayectoria puede ser perfectamente definido previamente antes de la planificación de un pozo, aunque puede también ser determinado por la ubicación de los objetivos de la trayectoria. El tipo de perfil de la trayectoria seleccionado va a depender de los objetivos geológicos y también del tipo de mecanismo de producción (balancines, bombas electrosumergibles, hidráulicos) que va a utilizar el pozo en caso de que su presión lo requiera.
Perfíl de la Trayectoria
Reentrada
Locaciones inaccesibles
Presencia de Domos de Sal
Control de Fallas
Pasos para Ejecutar la Planificación Geología, Exploración / Perforación. Estas áreas son vitales en la planificación y perforación del pozo. Tener buena comunicación, saber sus prioridades, restricciones y expectativas acerca de la trayectoria del pozo es vital para lograr un plan que sea satisfactorio satis factorio para todas las partes.
Pasos para Ejecutar la Planificación Análisis de Riesgo de Colisión. Consiste en realizar un estudio que comprende el análisis del plan actual de pozo en comparación con todos los pozos perforados o planificados (aprobados para ser perforados) que lo rodean. El análisis es llevado a cabo desde diferentes perspectivas y con diferentes modelos matemáticos. Esta tarea permite calcular el riesgo de colisión con pozos vecinos y modificar la trayectoria en caso de ser necesario.
Pasos para Ejecutar la Planificación Análisis de Riesgo de Colisión. Colisión. Para realizar análisis de anticolisión se usa un programa computarizado que comprende modelos matemá temátticos que que per permit miten hac hacer iterac racione ones de manera más rápida y eficiente. Estos cálculos deben ser analizados para determinar si es viable o no perforar el pozo desde el punto de vista del riesgo de colisión. Para este tipo de análisis generalmente existen criterios con márgenes de seguridad bastante conservadores que permiten tomar decisiones con el
Plano de Araña
Se emplea para visualizar el el pla plan de pozo pozo y los pozos vecinos. Este
plano se obtiene una vez que se hace el Análisis Global.
No es una una her herra ram mient ientaa de monitoreo de Anti-colisión.
Método de Análisis de Proximidad El
método de Anti-colisión Global es el preliminar. Nos delimita el área dentro cual vamos a realizar nuestro análisis.
El El
método todo 3D Distan tancia Mínima nima y Plan lano Norma ormall tienen principi ipios diferent entes de aná análisis. Estos métodos sí comparan nuestro plan con la trayectoria total de los pozos vecinos.
Cada
uno, tanto el 3D Distancia Mínima como el Plano Normal tienen sus ventajas y desventajas, aunq aunque ue junt juntos os prop propor orci cion onan an un anál anális isis is bast bastan ante te
Reporte de Anti-Colisión
Esquema Básico de Planificación
1. Coordenadas Superficie 2. Coordenadas y TVD Primarios-Secundarios 3. Toda Información Geológica posible o Pozos de Exploración Previos. Pr evios. 4. Pautas o normas para la Planificación.
Base de Datos Confiable. Software Planificación / Anticolisión.
Un Perfil de Trayectoria
Reporte de Estaciones de Medición Plan Pozo Reynosa 1
Planos de un Pozo
Métodos de Cálculo de Estaciones de Medición
Para ara pla planifi nifica carr un pozo ozo tamb tambié ién n es indi indisp spen ensa sabl ble e el conocimiento de los métodos de cálculo de estaciones de medición.
Las
estaciones de medición son inicialmente planificadas, es decir, el plan direccional del pozo no es mas que una list lista a de esta estaci cio ones de medic edició ión. n. Este ste pla plan debe debe ser seguido a cabalidad durante la perforación, de forma tal que el direccional pueda comparar el plan del pozo y la trayectoria real.
Métodos de Cálculo de Estaciones de Medición
Una estaci ció ón de medición se obt obtiene al utiliz lizar una una herramienta de medición (Gyro, MWD) que proporciona tres tres medid medidas as fund fundam ament entale ales: s: Prof Profund undid idad ad Medi Medida da del del pozo, Inclinación y Dirección. De estás mediciones se prodrán calcular otros parámetros del pozo, ejemplo: TVD Sección vertical, desplazamiento, patas de perro, etc.
Para
realizar el cálculo de estaciones de medición se pueden emplear varios modelos mateméticos, que han sido desarrollados con el objetivo de calcular la posición exacta de un punto en el espacio.
Métodos de Cálculo de Estación de Medición Exis Existe ten n vari varios os méto método doss para para real realiz izar ar el cálc cálcul ulo o de Estaciones de Medición pero son los siguiente los más utilizados en la Industria: 1. Método Método tangen tangencia cial.l. 2. Ángulo Ángulo Promed Promedio. io. 3. Radio Radio de Curva Curvatur tura. a. 4. Mínim Mínima a Curva Curvatur tura. a. Estos métodos son utilizados durante la planificación del pozo y también durante la perforación cuando se toman las estaciones de medición.
Posicionamiento de un Pozo
Estaciones de Medición: Profundidad – Profundidad – Sensor Sensor en Superficie Inclinación – Inclinación – Herramienta Herramienta de Fondo Dirección – Dirección – Herramienta Herramienta de Fondo
Reporte de Estaciones de Medición
Métodos Tangencial El
método tangencial es el más antiguo, menos usado y más impreciso. ste méto étodo util utiliiza solo solo los los valor alore es de incl inclin inac ació ión n y Este dirección de la última estación de surveys para realizar el cálculo, como resultado, se asume que la trayectoria del pozo es tangencial a estos ángulos. Es un método muy poco realista pues se descarta la curvatura que pueda tener el pozo. Nunca debe de ser usado en cálculos oficiales.
Método Tangencial Utiliza solo la inclinación y la dirección del último monitoreo. •
TVD = MD x cos*(inclinaci cos*(inclinación) ón)
•
Desplazamiento = MD x sen*(Inclinación)
•
Norte = Desplazamiento x cos*(Azimuth)
•
Este = Desplazamiento x sen*(Azimuth)
Método del Ángulo Promedio
Este método odo de cálculo ulo simpl mplement mente e promed media los los ángulos de inclinación y dirección de dos estaciones de medición.
El
resultado es la trayectoria del pozo, con una longitud igual a la curva entre ambos puntos de medición actual.
Asum Asumie ien ndo que la dis ista tanc ncia ia entre ntre las las esta estaci cion ones es de medición no es muy grande en relación a la curvatura de la tray trayec ecto tori ria, a, est este méto método do es bast bastan ante te apro aproxi xima mado do,, simple y rápido para hacer cálculos manuales.
Método del Ángulo Promedio Angulo Promedio
Norte Est. Medición 2
TrayectoriaWELL Actual ACTUAL del Pozo PATH
Trayectoria de Pozo Asumida ASSUMED WELL PATH Este N
Error de
LATITUDE Latitud ERROR
Error Desplazam Desplazam.. Horizontal
TVD
Desplazamiento Est. Medición 1 Error Ve Vertical rtical
Radio de Curvatura Este
método superpone dos estaciones de surveys en la superficie de un cilindro.
Por
lo tanto el pozo puede se curvado tanto en el plano horizontal como en el plano vertical.
A
diferencia del método anterior (Ángulo promedio) este método es más confiable mientras más distantes están las estaciones de surveys y con mayor rata de curvatura.
Método de Radio de Curvatura
Est. de Medición 1
Est. de Medición 2
La trayectoria del pozo se asume como una curva suav suaviz izad ada a la cual cual pued puede e ser ser ajustada a la superficie de un cilindro. El El pozo está curvado a un radio específic fico en amb ambos planos: El vertical y el horizontal. Es Este mét método es preciso en intervalos de monitoreo largos y es capaz de manejar mayores cambios.
Mínima Curvatura Ajusta
la trayectoria del pozo a la supe superf rfiicie cie de una una esfe sfera de un radio particular usando un método similar al del radio de curvatura, pero empleando un factor definido por la curvatura de la sección del agujero. Esta curvatura es conocida como “Pata de Perro”.
Este
método es el más preciso y el estándar usado en la industria.
Precisión Relativa de los Diferentes Métodos
Asumie Asumiendo ndo un pozo pozo teór teórico ico al Norte, Norte, de 0 a 2000 2000 pies pies MD, MD, con con una velo elocid cidad de con constr strucci ucció ón de 3/10 /100 pie pies, y estac staciione ones de monitoreo cada 100 pies, podemos calcular la precisión relativa de los métodos variados. Comparado con la actual TVD de 1653.99 pies y un desplazamiento al Norte de 954.93 pies, encontramos lo siguiente: Error en TVD (pies)
Métodos de Cálculo
Error en Desplazamiento (pies)
Tangencial
-25.38
+43.09
Angulo Promedio
+0.19
+0.11
Radio de Curvatura
0.00 0. 0.00
0.00 0.00
Curvatura Mínima
