Fun und dam amen enttos de Perfor Perforac ación ión Direcc Direccional
Ignacio Gorgone Depa epartam rtament ento o de Diseño Diseño - M CA
Conten Con teniido del Cu Curs rso o • Int ntrod roducc ucción ión a la Perfora Perforacción Direc Direcccion ional al • Cálculos Matemáticos: Trigonometría, etc • Fu Fund ndam ament entos os de Planific Planificac ación ión Direcc Direccional, Trayec Trayecto torias. rias. • Registros Magnéticos, Correciones de Azimuth, Referencias, etc • Herramientas Direccionales • Herram Herramient ientas as de MW M WD & LWD • T To orque & Ar Arrrast strre – An Anttico icolilisi sió ón • Herram Herramientas ientas de Nuev N ueva a Generación Generación • Visita al taller de D&M 2 Initials 11/21/2004
Conten Con teniido del Cu Curs rso o • Int ntrod roducc ucción ión a la Perfora Perforacción Direc Direcccion ional al • Cálculos Matemáticos: Trigonometría, etc • Fu Fund ndam ament entos os de Planific Planificac ación ión Direcc Direccional, Trayec Trayecto torias. rias. • Registros Magnéticos, Correciones de Azimuth, Referencias, etc • Herramientas Direccionales • Herram Herramient ientas as de MW M WD & LWD • T To orque & Ar Arrrast strre – An Anttico icolilisi sió ón • Herram Herramientas ientas de Nuev N ueva a Generación Generación • Visita al taller de D&M 2 Initials 11/21/2004
Introd rodu ucción a la Perforaci Perforación ón Direc irecccion ional al • Desarrollo Histórico • Definición de Perforación Direccional • Nec Necesida esidade dess de la Perfora Perforacción Direcc Direcciona ionall • Fun Fundam damentos entos M atem atemátic áticos os • Sistemas de Coordenadas • Cálculo de Coordenadas • Perfiles Direccionales • Planeación de la Trayectoria Direccional • Ejemplos de Planificación 3 Initials 11/21/2004
Desarroll esarrollo o His Histtóric órico o -
Fines de de lo loss años 20 20: 1ª aplicación de registros para pozos petroleros utilizando el inclinómetro de botella ácida.
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Año 1929: Incli nclinóm nómetro etro direccional direcc ional con c on aguja aguja magn agnética. ética.
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Los años 30: Perforac erforación ión del del 1er 1er pozo pozo direccional direcc ional cont controlado. rolado. (al com comienz ienzo, o, con con propósitos propósitos no éticos, éticos, para cruz cruzar ar líneas líneas de propiedad) en Huntinton Huntinton Beach, Beach, California. California.
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Año 1934: Se usó la perforación perforación direcc direccional para matar matar un pozo pozo desc descont ontrolado. rolado. Inici nicios os de la PD P D controlada en en Conroe, Conroe, Tex Texas. as. 4 Initials 11/21/2004
Even Ev enttos Sign S ignif ific icat ativos: ivos: <1930:
Registro Reg istro Magn M agnético ético de disparo
simple (Registro después de la perforación) Años 19 1960’s: M otor de Lodo Lodo.. (herramienta (herram ienta versátil versátil para iniciar iniciar desv desviac iación) ión)
Año 19 1988: P erfora erforacción Horizontal. Horizontal. (perforac (pe rforación ión para recobro recobro mejorado)
Años 1990’s ’s:: Geo Steering. (direccionam (direcc ionamiento iento geológ geológic ico o vs geométrico)
Años1970’s: Herram Herramienta ienta Dirigible. Diri gible. (“Steering Tool” Registro con c on cable mientras mientras se perfora)
Año 1999: Perforac P erforación ión Rotativa Dirigible
Año 1980: MWD.
Años 2000?: Te Telem lemet etría ría de mejo ejorr calid calidad ad
(telemetría (telem etría con pulsos pulsos de lodolodo- sin cable cable de de registros)
Mayor velocidad de transmisión de datos, Registro Reg istro de Pozo P ozoss M ultilaterales... ultilaterales...... .....
Años 19 1980’s: M otor Dirigi Dirigible. ble. Años 1980’s: LWD. (Medición de datos con calidad de registro eléctrico) 5 Initials 11/21/2004
Eventos Importantes Desarrollo de Mediciones • 1930 Magnetic Single Shot (después de la perforacion) • 1970’s Herramientas Dirigibles – Registros con cable • 1980 MWD • (Telemetria de pulso de lodo • 1980’s LWD • 1990’s GeoSteering (Trayectoria geologica vs 6 Initials geométrica) 11/21/2004
Desarrollo de Herramientas • 1960’s Motores de Fondo • 1980’s Motores Dirigible • 1988 Perforacion Horizontal • 1990’s Perforacion Geosteering • 1999 Sistemas Rotatorios Direccionales
Perforación Direccional
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Definición Perforación Direccional 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
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Necesidad de perforar pozos dirigidos
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Desviaciones Laterales
Localizaciones Inaccesibles
Perforación de domos de sal
Control de fallas
Necesidad de perforar pozos dirigidos
Perforaciónde pozos de alivio
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PerforaciónHorizontal
Pozos desde una misma locación
PozosMulti-Laterales
Fundamentos Matemáticos
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Fundamentos Matemáticos
• Resolución de Triángulos – Relación de ángulos • Teorema de Pitágoras • Trigonometría • Conversión de Grados a Decimales
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Fundamentos Matemáticos Conversion de Grados a Decimales Los ángulos pueden ser representados en dos formas: 1.
Grados, Minutos y Segundos ( 67°26’40”)
2.
Grados Decimales (67.44°) 1 Minuto = 60 segundos (60”) 1 Grado = 60 minutos (60’) 1 Grado = 3600 segundos (3600”)
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Conversión de ángulos Formula: Grado Decimal =Grados +Minutos/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’ Minutos =43’ Segundos =Porcion Decimal 43.2 (0.2) x 60 Segundos =0.2 x 60 Segundos =12” 15 Initials 11/21/2004
Fundamentos de Diseño
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Sistemas de Coordenadas Coordenadas Geográficas
Latitud •Paralelos – Son líneas imaginarias •180 líneas de latitud paralelas al Ecuador •Ecuador es una linea equidistante 17 Initials 11/21/2004
Longitud •Meridianos – 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 Minuto es dividido en 60 segundos
Sistema de Coordenadas
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Proyecciones de Mapas Geográficos Los mapas geográficos son creados al proyectar la superficie curva de la Tierra sobre una superficie plana. El resultado de la proyección sobre el mapa es un un sistema de grilla o de retícula sobre la superficie plana
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Proyecciones de Mapas Geográficos Métodos
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Nivel de Referencia Geodésica (Datum) Especifica 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 Mercator (UTM)
•Se deriva de la proyección del elipsoide terrestre sobre un cilindro envolvente •El cilindro es transversal (rotado 90 grados) 23 Initials 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 con respecto a un punto de Referencia. •La línea de referencia esta 500 Km al Oeste del Meridiano 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 Direccional 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 Geodésico)
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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 Vertical), Nivel del Mar (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 Initials 11/21/2004
Coordenadas Rectangulares Indica las distancias Norte-Sur & Este-Oeste de un punto ubicado en el plano geográfico, 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 Initials 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 proyección de la trayectoria de un pozo sobre un plano horizontal que pasa por el fondo del pozo
Proyección 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 Sección 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 Proyección Vertical: TVD =7,800 ft VS =3,800 ft
Vista en Planta:
Plano de Sección Vertical: 52 deg 42 Initials 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 Initials 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.
Max ángulo del Pozo TVD fin (EOB) Contrucción MD del fin de Construcción MD del objetivo Dirección del plano de la Sección Vertical
Ejemplo de Planificación
Graficar la ubicación del Objetivo: Intersección del TVD y la distancia 51 Initials 11/21/2004
Calcular y dibujar la linea de Rc (Rc =Radio de Curvatura) Formula: BUR
Ejemplo de Planificación
Dibujar la seccion de construcción: Utilizar compas desde el punto O. Dibujar medio arco 52 Initials 11/21/2004
Dibujar la linea tangente Desde el punto C (target) tangente al Arco dibujado.
Ejemplo de Planificación
Marcar el punto EOB: Línea perpendicular desde el punto tangente hasta O 53 Initials 11/21/2004
Marcar la Máxima Inclinación Dibujar una línea vertical desde EOB.
Ejemplo de Planificación
Calcular la Maxima Inclinación: usar fórmulas de Trigonometría 54 Initials 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 Initials 11/21/2004
Para calcular el ángulo ß: Se debe conocer OC por Pitágoras
Ejemplo de Planificación
Se calcula entonces la máxima inclinación ?: sabiendo que: ? +a +ß =180 56 Initials 11/21/2004
Se calcula la TVD del punto “EOB”(ó B): Que es una linea recta dibujada desde la superficie hasta EOB
Ejemplo de Planificación
Calcular la distancia medida,MD hasta “EOB” Formula: ? MD =(? Inc/BUR) x 100 57 Initials 11/21/2004
Calcular la distancia al Target MD: Se nececita BC à Pitagoras
Ejemplo de Planificación Resultados: •Máximo ángulo de inclinación: 41.83° •TVD al final de la etapa de construcción: 8185.51 pies •Profundidad Medida al fin de la etapa de construcción: 8304.33 pies •Profundidad Medida hasta el Objetivo (Target): 11,383.50 pies
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