FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA
UNIDAD ACADEMICA SANTA CRUZ Facultad de Ciencia y Tecnología Ingeniería en Gas y Petróleos
SEPTIMO SEMESTRE
SYLLABUS DE LA ASIGNATURA PERFORACION III
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UDABOL UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA Acreditada como PLENA mediante R.M. 288/01
VISION DE LA UNIVERSIDAD Ser la Universidad líder en calidad educativa. MISION DE LA UNIVERSIDAD Desarrollar la Educación Superior Universitaria con calidad y competitividad al servicio de la sociedad.
Estimado (a) estudiante: El Syllabus que ponemos en tus manos es el fruto del trabajo intelectual de tus docentes, quienes han puesto sus mejores empeños en la planificación de los procesos de enseñanza para brindarte una educación de la más alta calidad. Este documento te servirá de guía para que organices mejor tus procesos de aprendizaje y los hagas mucho más productivos. Esperamos que sepas apreciarlo y cuidarlo.
Aprobado por:
Fecha: Junio de 2010 SELLO Y FIRMA JEFATURA DE CARRERA
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SYLLABUS Asignatura: Código: Requisito: Carga Horaria: Horas Teóricas Horas Practicas Créditos:
PERFORACION III PET-201 80 horas 80 horas 0 horas 8
OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA.
Este es un curso que tiene como objetivo general, hacer conocer al estudiante, que la evolución de la Perforación está en constante movimiento y por ende es obligado la aplicación actualizada e innovada de metodologías y parámetros que rigen en la construcción de pozos direccionales y el uso de las herramientas especiales para tal efecto. Como objetivo específico, es de conocer las características formacionales del subsuelo y de tener habilidades de manejo de formulas matemáticas relacionadas a la columna de Perforación que permitan la comprensión de su incidencia en la dirección que tomará el pozo. También se da a conocer otras técnicas de perforación como la perforación multilateral, perforación radial y perforación de bajo balance. En base a todos estos conocimientos, el alumno está preparado para que diseñe la construcción del pozo o supervise la perforación de los mismos, en procura de un desempeño eficiente y conseguir buenos resultados del proyecto. Para lograr un buen aprovechamiento del alumno, se fortalecerá con el aprendizaje cooperativo, mediante el trabajo grupal para la respuestas a problemas cotidianos en el contexto de la perforación de pozos direccionales y se tenga una idea clara de todo lo que se avanzó, al finalizar la materia.
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PROGRAMA ANALITICO DE LA ASIGNATURA
UNIDAD 1 TOP DRIVE 1.1 Aspectos Fundamentales 1.2 Objetivos del uso del Top drive 1.3 Componentes del Top Drive UNIDAD 2 PERFORACION DIRECCIONAL 2.1 Historia de la Perforación Direccional 2.2 Concepto Básico de Perforación Direccional 2.3 Aplicaciones de la Perforación Direccional 2.4 Definiciones y Conceptos básicos de referencia en perforación direccional UNIDAD 3 PLANEAMIENTO DEL PROYECTO DIRECCIONAL 3.1 Introducción 3.2 Parámetros del esquema de un pozo • Punto de Arranque-KOP • Régimen de Construcción-BUR y Régimen de Caída-DOR • Angulo de la tangente o inclinación-Drift 3.3 Perfiles de Pozo • Pozo Tipo J- Construir y Mantener (Build and Hola-Type Slant) • Pozo Tipo S- En forma de S (S-Shaped) • Pozo tipo KOP Profundo y Construir (Deep Kick off and Build) • Pozos Horizontales 3.4 Calculo de la Trayectoria • Pozo tipo J-R < Desplazamiento total del Objetivo • Pozo tipo J-R > Desplazamiento total del Objetivo • Pozo tipo S-(R1+R2)Desplazamiento Total del Objetivo 3.5 Herramienta de Perforación y Deflexión • Herramientas del BHA-Arreglo de fondo de Pozo • Métodos de Deflexión y Herramientas Desviadoras UNIDAD IV MOTORES DE FONDO 4.1 Introducción 4.2 Método de Perforación Direccional • Rotario-Rotary • Deslizamiento-Sliding 4.3 Tipos de Motores de Fondo 4.4 Motores de Desplazamiento Positivo-PDM’s 4.5 Turbinas de Fondo
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UNIDAD V MEDICION DE LA TRAYECTORIA DIRECCIONAL 5.1 Parámetros para la medición del pozo • Medición de la profundidad medida • Inclinación del pozo • Azimut(dirección) del pozo (corregido al norte de relevancia) 5.2 Métodos de cálculo de la trayectoria direccional • Método Tangencial • Método del Angulo Promedio • Método de Radio Curvatura • Método de Mínima Curvatura • Severidad de la pata de perro (Dog Leg) 5.3 Dispositivos para la medición de la trayectoria direccional • Introducción • Historia • Herramientas de inclinación • Herramientas Magnéticas para la inclinación y el azimuth - Registro Magnético Simple (MMS): Fotomecánico o electrónico - Registro Magnético Multiple (EMS): Fotomecánico o electrónico • Giroscopio-Herramientas No Mangnéticas • Medición mientras se perfora-MWD • Registro mientras se perfora-LWD UNIDAD VI PERFORACION HORIZONTAL 6.1 Introducción 6.2 Historia de la perforación horizontal 6.3 Objetivos de la perforación horizontal 6.4 Tipos de pozos Horizontales - Pozos de Radio Largo - Pozos de Radio Medio - Pozos de Radio Corto 6.5 Pozo Horizontal de Curva simple 6.6 Pozo Horizontal de Curva doble UNIDAD VII PERFORACION MULTILATERAL 7.1 Definición 7.2 Historia de la perforación Multilateral 7.3 Tiposde pozos Multilaterales 7.4 Métodos de arranque - Agujero abierto - Agujero entubado (con revestimiento) - Cañería Compuesta
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UNIDAD VIII PERFORACION RADIAL 8.1 Introducción 8.2 Conocimiento de la técnica 8.2 Ventajas y Desventajas 8.4 Concluciones UNIDAD IX PERFORACION BAJO BALANCE 9.1 Introducción 9.2 Tipos de fluidos de Perforación - Fluido Líquido de Perforación - Fluido Gaseoso de Perforación (Aire seco, Nitrogeno y Gas Natural) - Niebla de Perforación - Espuma de Perforación (Estable y Rígida) - Fluidos de Perforación Aireados 9.3 Técnicas Usadas - Inyección de Gas a través de la tubería Vertical - Inyección de Gas a través de un arreglo parásito 9.4 Equipo en superficie - Suministrador de gas - Compresores y Potenciadotes (Booster) - Lineas de Flujo de Entrada - Cabezales Rotarios de la BOP’s - Lineas de Flujo de Salida - Sistema de Separación - Medición en Superficie. UNIDAD X WELL CONTROL (CONTROL DE POZO) 10.1 Técnicas de uso 10.2 Presiones de poros y Fractura - Exponente “dc” - Parámetros de presiones anormales * Detección de gases (conexión, fondo, viaje) - Predicción de presiones de poro y fractura durante la perforación. 10.3 Métodos de control 10.4 Método de perforación 10.5 Método de esperar y pesar 10.6 Método concurrente 10.7 Problemas mas comunes
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ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS DE ENSEÑANZA Los métodos de enseñanza que se utilizarán para el desarrollo del presente curso serán: El Expositivo, el Demostrativo y Experimental. Los principales procedimientos de enseñanza de la asignatura son los siguientes: PROCEDIMIENTOS CONCEPTOS TECNICAS E EFECTOS ESPERADOS DE ENSEÑANZA INSTRUMENTOS EN EL ESTUDIANTE Socialización de Establece el conocimiento Conocer la finalidad y objetivos del alumno de las alcance de la asignatura. competencias asignadas a la El alumno sabe que se materia y su utilidad en el espera de él así al perfil profesional. Generar terminar el curso. expectativas apropiadas en Elabora una visión global los estudiantes. y contextual. Socialización del Síntesis de los conceptos Facilita el recuerdo y la resumen. clave, principios, términos y compresión del contenido argumento central de la que se aprenderá. asignatura. Organizador previo Información de tipo Hace más accesible y introductoria y contextual. familiar el contenido de Tiende un puente cognitivo la asignatura. entre la información nueva y la previa. Practicas Con el fin de fijar conceptos Hacer que tome cierta de índole operativo, se le rutina los diferentes asignara una serie de cálculos inherentes a la problemas a resolver acordes dirección del pozo. a la asignatura. Investigación Dado que la asignatura trata Concienciar el un tema complejo, es dinamismo con que menester estar cambia las diferentes constantemente informado, metodologías de actualizado que contribuyen Perforación y apoyo de a la investigación. Software, que deberán despertar el afán de investigación.. Simbología Grafica, Representación grafica, Realiza una codificación Glosario. términos técnicos de visual de instrumentos instrumentos, acciones profesionales , como la operacionales, utilizados en traducción de términos la administración de técnicos o glosario. operaciones.
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RECURSOS DIDÁCTICOS Para el desarrollo del curso se utilizará material bibliográfico, resúmenes de trabajos específicos, presentaciones en Multimedia, pizarra, marcadores y libro base. EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA *
EVALUACIÓN DIAGNOSTICA
Propósito: Obtener información válida y suficiente acerca de la situación inicial de los participantes provenientes del Curso anterior. Momento: Se realizará en la primera clase del semestre, al iniciar las actividades académicas. Medios: Se utilizarán Pruebas objetivas, con escalas de medición para medir los aspectos cognoscitivos principalmente. Uso de los resultados: De esta manera, tener un diagnóstico que permita realizar ajustes a la planificación previa de las clases en el transcurso del semestre. • PROCESUAL O FORMATIVA A lo largo del semestre se realizarán exposiciones, repasos cortos y otras actividades de aulas.Cada uno se tomará como evaluación procesual calificándola entre 0 y 50 puntos. •
DE RESULTADOS DE LOS PROCESOS DE APRENDIZAJE O SUMATIVA (examen parcial o final)
Durante el semestre se tomarán 2 exámenes parciales teóricoprácticos y un examen final con las mismas características. Cada examen, tanto parcial como final, se evaluará entre 0 y 50 puntos. EVALUACIÓN ACUMULATIVA O SUMATIVA. Propósito: Obtener información para decisiones conducentes a la evaluación final o total. Momento: A la finalización de cada nivel programado. Medios: Escalas de observación y pruebas objetivas: teórico-prácticas. Uso de resultados: Transformación de los resultados (puntajes) en notas y certificación para la promoción de la asignatura Ponderación de Calificación: De acuerdo a reglamento y asignatura.
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BIBLIOGRAFIA “APPLIED DRILLING ENGINEERING”
A. T. Bourgoyne Jr., K. K. Millheim, M. E. Chenevert and F. S. Young Jr. SPE. Textbook
“WELL DESIGN: DRILLING AND PRODUCTION”
CRAFT, HOLDEN, and GRAVES
“FORMULAS AND CALCULATIONS FOR DRILLING, PRODUCTION AND WORKOVER”
NORTON J. LAPEYROUSE.
“DRILLING ENGINEERS NOTEBOOK”
SHELL INTERNATIONAL PETROLEUM MAATSCHAPPIJ B. J.
Editado por. PRENTICE-HALL, INC.
Gulf Publishing Company- Houston
DIRECCIONES EN INTERNET www.spe.org.com www.worldoil.com www.natoil.com www.tenaris.com www.bakerhughes.com www.tescocorp.com www.gulfpp.com www.otcnet.org.com www.slb.com www.petronworld.comm www.lgc.com
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DISTRIBUCION DE TIEMPO POR ACTIVIDADES Primera Etapa: Iniciación -
Primera semana: Actividades propedéuticas y diagnosticas, estudio y planificación curricular semestral.
Segunda Etapa: Ejecución -
Segunda a Decimoctava semana: Desarrollo y ejecución de las unidades de estudio programados, actividades que se realizaran en aula y extra clase a través de la elaboración sistemática de los perfiles y proyectos planificados.
-
Evaluación continua-formativa del proceso de Enseñanza y Aprendizaje.
-
Información de retorno para retroalimentar y fijar los conocimientos del desarrollo proximal hacia el desarrollo potencial en base a un aprendizaje significativo.
Tercera etapa : Finalización
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Decimonovena semana a vigésima semana
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Actividades de reajuste y complementaciones
-
Evaluación acumulada o sumativa.
-
Promoción de acuerdo al resultado de pruebas.
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CAPITULO
1
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Historia y Aplicación de Perforación Direccional Definición La perforación direccional es la ciencia que estudia la desviación de un pozo a lo largo de una trayectoria prevista para llegar a un objetivo planificado, cuya ubicación es una distancia dada lateral y a cierta dirección del plano vertical En un principio, la perforación direccional fue usada principalmente como una operación correctiva, o para desviar alrededor de las herramientas atascada, para devolver el pozo de perforación a la vertical, o en la perforación de pozos de alivio para ahogar pozos en descontrol. La primera aplicación de medición en pozos de petróleo ocurrió en el campo de Seminole de Oklahoma durante finales de los años 1929. Un geólogo de subsuelo encontró sumamente difícil de desarrollar mapas geológicos sobre las arenas petroleras u otras capas profundas. Y sugerio el empleo de un instrumento de medicion direccional y entonces se vio que todos los pozos eran torcidos. El empleo de estos instrumentos de inclinación y los resultados obtenidos mostró que en la mayor parte de los pozos inspeccionados, las mediciones de sarta de perforación tenían muy poca relación a la profundidad vertical verdadera alcanzada, y que la mayoría de los pozos eran "torcidos". Algunos pozos fueron inclinados tanto como 38 grados de la vertical. La perforación direccional fue empleada para enderezar dichos pozos torcidos. A principios de los años 1930 el primer pozo direccional controlado fue perforado en la Playa Huntington, California. El pozo fue perforado de una posición terrestre hacia arenas petroleras off-shore usando whipstoks. Una temprana versión del instrumento de simple tiro solo fue usada para orientar el whipstock. Evolución de la tecnología de perforación direccional A principios de los años 1980 las herramienta electrónicas: MWD( mediciones durante la perforación) y LWD (registros durante la perforación) comenzaron a ganar la aceptación extendida como una herramienta de estudio exacta y rentable. Las mediciones ejecutadas por estos instrumentos son varias, y aunque sean importantes para el perforador, existe otro factor que es aun más importante para los ingenieros de lodo. Se trata del hecho que los instrumentos de MWD y LWD transmiten sus resultados a la superficie generando ondas pulsatorias en la columna de lodo de
perforación ubicada dentro de la columna de perforación. Por ese motivo, las condiciones del lodo (densidad, viscosidad, arrastre de gas, etc.) serán especialmente importantes en los equipos de perforación que están usando instrumentos de MWD y LWD. Además de esto, se ha desarrollado, una nueva generación de MWD con adiciones de gamma ray y resistividad, dándole al MWD la capacidad de evaluar formaciones en tiempo real. Aplicación de Perforación Direccional 1.- Sidetracking sidetracking fue la técnica de perforación direccional original. Al principio, los sidetracking eran "ciegos". El objetivo era simplemente pasar un atascamiento. Sidetrack Orientado son lo más comunes. Ellos son realizados cuando, por ejemplo, hay cambios inesperados de la configuración geológica. 2. Ubicaciones Inaccesibles Los objetivos localizados bajo una ciudad, o un río hacen necesario de localizar el equipo de perforación a cierta distancia. Un pozo direccional es perforado para alcanzar dichos objetivos. 4. Perforación de Domo de Sal Los domos de sal han sido encontrados formando trampas naturales de petróleo, que se acumula en estratos de sal. Hay problemas de perforación severos asociados con la perforación de un pozo a través de formaciones de sal. Estos en algo pueden ser aliviados usando un lodo saturado por sal. Otra solución es de perforar un pozo direccional para alcanzar el reservorio (ver figura ), así evitar el problema de perforar a través de la sal. 5. Control de Falla Para no perforar un pozo vertical y evitar traspasar una falla geológica con un plano altamente inclinado, es que se perfora un pozo direccional 6. Perforación en costa Los reservorios localizados debajo de grandes cuerpos de agua, los cuales deberían ser perforados en el océano, son perforados desde la costa gracias a la perforación direccional. Esto ahorra una gran cantidad de dinero, pues el equipo de perforación en tierra es más barato que el equipo marítimo. 7. Perforación múltiple en el mar La perforación direccional desde una plataforma marítima para perforación múltiple es el modo más económico de desarrollar campos petroleros en el mar. En tierra, un
método similar es usado donde hay restricciones espaciales por ejemplo en la selva, en el pantano. Aquí, el equipo de perforación es deslizado y los pozos son perforados en grupos. 8. perforación de arenas múltiples a partir de un solo Pozo En esta aplicación, un pozo es perforado direccionalmente para cruzar varios reservorios petrolíferos
que están inclinados. Esto permite la completación del pozo usando
múltiple sistema de completación. El pozo debería entrar en los objetivos en un ángulo específico para asegurar la penetración máxima de los reservorios 9. Pozo de alivio El objetivo de un pozo de alivio direccional es interceptar el borde de pozo que esta en descontrol y permitir matar el pozo. Para localizar e interceptar el pozo descontrolado en una cierta profundidad, un pozo direccional debe ser cuidadosamente planificado, para ser perforado con gran precisión. 10. Pozos horizontales La producción reducida en un campo puede ser debido a muchos factores, incluyendo la conificacion de agua y gas, o formaciones con permeabilidad buena pero vertical. Los ingenieros entonces pueden planificar y perforar un pozo horizontal de drenaje. Esto es un tipo especial de pozo direccional. Los pozos direccionales son divididos en diseños de: radio corto, medio y largo, basados en los caudales usados en las pruebas de restitución.
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Sumario Introducción Presión hidrostática Gradiente de sobrecarga Presiones de formación: normal, sub-normal, anormal Origen de presiones anormales Técnicas para la detección de presiones anormales Gradiente de fractura
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LA PREDICCION EXACTA DE LA PRESION DE FORMACION Y LA PRESION DE FRACTURA (GRADIENTE DE FRACTURA), ES FUNDAMENTAL PARA LA PERFORACION DE POZOS PROFUNDOS, ESPECIALMENTE CUANDO SE TRATA DE POZOS CON PRESIONES DE PORO ALTAS
LA DETECCION ANTICIPADA DE LAS PRESIONES DE FORMACION REDUCE COSTOS Y DETERMINA LA ZONA A SER PROTEJIDA
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ACTUALMENTE LOS RESERVORIOS IMPORTANTES SE ENCUENTRAN A PROFUNDIDADES MAYORES A LOS 5000 M POZOS MAS PROFUNDOS EN BOLIVIA : EL DORADO 6700 m ITAGUAZURENDA 5300 m ESPINO 1 5224 m EQUIPOS DE PERFORACION DE MAYOR CAPACIDAD CON TOP DRIVE BOMBAS DE MAYOR CAPACIDAD
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PRESION HIDROSTATICA
F1 = pA
D=0
F1
D
F2 = (p+ (dp/dD)xΔD)xA
dD
Fwv
F3
Fwv = 0.052*δ
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F2
F3 = FWVxAxΔD
Fwv = psi*ppg
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0.052 : Gradiente de presión por una libra de fluido PH = MW*0.052*D
MW = Densidad lodo (lpg) 0.052 = Gradiente (psi/ft) D = Profundidad TVD (pies)
1 ft3 contiene 7.48 gal y 144 pulg2 en 1 ft2 Entonces: lb/gal*7.48 gal/ft3*(1/144ft2/pul2) = psi/ft 7.48 ----- = psi/ft/lb/gal = 0.0519 1.44
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DENSIDAD EQUIVALENTE DE CIRCULACION La Presión total en el fondo del pozo durante la circulación L*YP Ppa = ----------A*(DI-DE)
+
PV*L*V -----------B*(DI-DE)2
Pérdida de presión en el anular, según el modelo de Bingham Donde:
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Ppa L YP DI DE PV V A B
= Perdida de presión en el anular = Longitud medidad de la sección = Punto cedente = Diámetro inetrno de pozo o de revestimeinto = Diámetro externo de porta mecha o tubería = Viscosidad plástica = Velocidad anular = 225 para tubería y 200 para anular = 90000 para tubería, 60000 para anular
7
24.51*GPM V = --------------------- ft/min (DI2-DE2)
Σ Ppa ECD =M W + --- -------0.052*D
Donde: ECD = Densidad Equivalente de Circulación (lpg) Σppa = Pérdida total de presión en el anular (psi) W = Densidad de lodo (lb/gal) D = Profundidad vertical (pies)
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GRADIENTE DE SOBRECARGA S S=p+m m
S = Sobrecarga (psi/ft) p = Presión poral (psi/ft) m = esfuerzo de matriz (psi/ft)
p Según Ben Eaton: S = 1 (psi/ft) Entonces: S 1 19.2 30/07/2010
= p + m = 0.465 + 0.535 psi/ft = 8.9
+ 10.3 lbs/gal 9
CONCEPTOS GENERALES PRESION DE FORMACION NORMAL Si la presión de poro de la formación se mantiene igual a la presión hidrostática teórica, a una determinada profundidad vertical, se dice que es NORMAL = 0.465 psi/ft
Vale decir sin ninguna influencia externa. Los unicos contribuyentes serán: densidad del fluido, la gravedad y la altura de la columna del fluido ( Profundidad en pies)
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PRESION DE FORMACION SUBNORMAL Si la presión de poro de la formación es menor a la normal
Es decir menor a 0.465 psi/ft (para AGUA SALADA) O MENOR A 0.433 psi/ft (para AGUA DULCE)
PRESION DE FORMACION ANORMAL Si la presión de poro de la formación es mayor a la normal
Es decir mayor a 0.465 psi/ft (para AGUA SALADA) O MAYOR A 0.433 30/07/2010
psi/ft (para AGUA DULCE) 11
Tendencias
Tendencia normal continente = 0.433 psi/ft = 8.33 lpg
0
Profundidad (ft)
5000
10000
Sub normal < a 0.433 psi/ft < a 8.33 lpg 15000
Anormal > a 0.433 psi/ft > a 8.33 lpg
20000
25000 0
2000
4000
6000
8000
10000
Presión (psi)
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UNA COLUMNA DE AGUA SALADA CON 80000 – 100000 PPM DE CLORUROS, EJERCE UNA PRESIÓN HIDROSTATICA NORMAL DE 0.465 PSI/FT
UNA COLUMNA DE AGUA DULCE CON SALINIDAD MENOR A 80000 PPM DE CLORUROS EJERCE UNA PRESION HIDROSTATICA NORMAL DE 0.433 PSI/FT
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DESARROLLO Y DETECCION DE PRESIONES ANORMALES
FUERZA
Ladrillos
En la tierra la FUERZA total ejercida sobre una roca o formación es lasuma del peso de las capas suprayacentes a la formación
A esta fuerza se la llama: Base
SOBRECARGA, FUERZA LITOESTÁTICA
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Fuerza
Superficie lisa
Movimiento del objeto por intermedio de una fuerza, si no hay resistencia opuesta
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Fuerza
Fuerza
Superficie lisa
Cuerpo en equilibrio por la acción de 2 fuerzas opuestas de igual dimensión
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Sobrecarga
Formación
1. 2.
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Resistencia de la roca a la compresión Y del fluido en el espacio poroso de la roca
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Sobrecarga Fuerza
Espacio poral
p p
Esponjas húmedas
Esfuerzo de la matriz
S=p+m Agua desalojada Base
La esponja basal pierde el contenido del agua por la fuerza de SOBRECARGA
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SOBRECARGA Fuerza p p
S=p+m
Esponjas
Esfuerzo de La matriz Base
Base
Agua dentro de la bolsa de celofan ayuda a soportar el peso de las esponjas suprayacentes
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Se considera presión NORMAL cuando los fluidos que son liberados de la formación han encontrado canales, fisuras o ductos naturales para su escape.
Si los fluidos quedan atrapados y no pueden ser liberados de la matriz, entonces se generan las presiones anormales en los espacios porales
CUANDO EL FLUIDO DE LA FORMACION QUE TRATA DE SALIR, QUEDA ATRAPADA (ENTRAMPADA), POR INFLUENCIA DE ROCAS IMPERMEABLES, SE DESARROLLAN LAS PRESIONES ANORMALES POR QUE EL AGUA SOPORTA MAYOR PORCION DE SOBRECARGA DE LA NORMAL
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CAUSAS DE LAS PRESIONES ANORMALES
1. Movimientos tectónicos 2. Deposición rápida 3. Estructura del reservorio 4. Represurización de reservorios superficiales 5. Paleo-presiones - solevantamientos 6. Diagénesis de las arcillas 6. Domos salinos y deposiciones salinas
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MOVIMIENTOS TECTONICOS
Pelitas
Cuerpo arenoso
Pelitas Cuerpo arenoso
Cuerpo arenoso antes del tectonismo Intrusión de pelita en la arena por tectonismo
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ESTRUCTURA DEL RESERVORIO Pozo A
13000
Pozo B Pozo C
A: GPP = 0.537 psi/ft B: GPP = 0.498 psi/ft C: GPP = 0.465 psi/ft
14000 15000
Presión de poro en el cuerpo arenoso = 6975 psi
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DIAGENESIS DE LAS ARCILLAS
Pelitas
Lente arenoso con presión normal
Pelitas impermeables
Migración de agua al cuerpo arenoso
Pelitas por debajo de la diagenesis
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REPRESURIZACION DE RESERVORIO SUPERFICIALES
Comunicación de 2 formaciones: 1 con presión normal y otra con alta presión,consecuentemente, la formación superficial incrementará su presión por influencia de la otra formación
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PALEOPRESIONES - SOLEVANTAMIENTO
Cuerpo arenoso Cuerpo arenoso
POR FENOMENOS DE SOLEVANTAMIENTO, EL CUERPO ARENOSO CAMBIA DE POSICION, CAMBIANDO SU PRESION ORIGINAL
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EFECTOS DE EROSION DE LA FORMACION Pozo A Pozo B
Cuerpo arenoso
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TECNICAS DE DETECCION DE PRESIONES 1.
Durante la perforacion
•La velocidad de penetración
W R = a*N*(------ )d D
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R = Velocidad de penetracion (ft/hr) a = Coeficiente de o factor de roca N = Velocidad de rotacion (RPM) W = Peso sobre el trepano en Lbs D = Diametro del hueco d = Grado de perforabilidad
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Exponente “d” corregido VDP (ft/hr) lg -------------60*N d = --------------------PST*12 lg -----------106*D
MWn dc = ------------- x d MWu
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d VDP N PST D
= exponente = Velocidad de penetracion (ft/hr) = Velocidad de rotacion (RPM) = Peso sobre el trepaano (Lbs) = Diametro del hueco (pulg)
dc = Exponente d corregido MWn = Densidad normal (lpg) Mwu = Densidad de lodo en uso d = Exponente
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REGISTRO DE GAS Gas de base Gas de conexión Gas de maniobra Gas de fondo Registro de arrastres y resistencias Registro de derrumbe Registro de temperatura de salida
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DESPUES DE LA PERFORACION Densidad de lutita Registros eléctricos Inducción Sonico Conductividad
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GRADIENTE DE FRACTURA
La formula empírica, desarrollada para la Costa del Golfo, es aplicable solamente para zonas geológica y tectónicamente similares
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PRUEBA DE ADMISION TEORICO 3000
C
2500
Final bombeo
2000
Presion (psi)
D
B
Desfogue
1500
1000
500
A
0
0
1
1 2
5
3
4
2 10
Presión total en B B =st + sH + p Presión total en C C = B + Podrida de presión por fractura C = Presión de propagación 3 4 total en D Presión D=B 15
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Volumen (Bbls) - Tiempo (min)
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LINEA “A - B” Representa en si las propiedades plásticas de las rocas sedimentarias El incremento de la presión es directamente proporcional al volumen de lodo bombeado
EN EL PUNTO B: La presión es = p + σt + σH P = presion poral (psi) σt = Esfuerzo tectonico horizontal superpuesto σH = Componente del esfuerzo horizontal
Del punto B al C
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Para fracturar una formacion hidraúlicamente es necesario sobrepasar el ESFUERZO COMPRESIONAL MINIMO σ3, definido como una función de la sobrecarga efectiva
La presión de fractura tiene 2 componentes Presión de inicio B y de propagación C
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Esfuerzos en un cuerpo σ1 = compresivo principal máximo din/cm2
σ1
σ2 = compresivo principal intermedio
σ2 σ3
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σ3 = compresivo principal mínimo
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El gradiente de fractura se expresan en: psi/ft o lpg
Dependen de las siguientes variables: 1. Profundidad de la formación de interés 2. Presión poral de la profundidad de interés 3. Tipo de roca a la profundidad de interés
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COEFICIENTE DE POISSON Definiciones 1. Según SOWERS G. & SOWERS F. Relación de las deformaciones laterales
μ = Σx / Σy
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2. Según KUMAR J. La fracción de la tensión transversal con relación a la tensión axial, inducida por una deformación axial inconfinada
μ = Σx / Σz
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3. Según DAINES S. R.
Relación del módulo de elasticidad y el módulo de la rigidez Mód. Elasticidad μ = --------------2(Mód. Rigidez)
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- 1
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Fórmulas para calcular GRADIENTE DE FRACTURA Según HUBERT & WILLIS μ GF = (S - Pp) (-------) + Pp 1- μ GF μ S Pp
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= = = =
Gradiente de Fractura Coeficiente de Poisson Gradiente de Sobrecarga Presión de poro
psi/ft psi/ft psi/ft
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Si se acepta 1/3 para la Rel. de Poisson y S = 1 psi/ft entonces:
GF = 1/3 (1 + 2Pp)
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Según MATTHEWS & KELLY GF = Ki (σ) + Pp σ = Esfuerzo de la matriz σ Di = --------- x D 0.535 Ki se encuentra con Di calculado
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Según BEN A. EATON
μ GF = (S - Pp) (------) + Pp 1-μ μ = coeficiente de Poisson
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COMPORTAMIENTO DE PARAMETROS CON RESPECTO A LA COMPACTACION
Den Lutita Resistividad Conductividad Sonico
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Normal Incrementa Incrementa Decrece Decrece
Anormal Decrece Decrece Incrementa Incrementa
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Variacion esquematica Porsidad de lutita con la profundidad en zonas Normal y Anormal
Com pactacion 0
1000
2000 Profundidad (m )
DENSIDAD DE LA LUTITA HACIA LA PROFUNDIDAD INCREMENTA
Zona de compactacion normal
3000
4000
Zona de transcicion
Zona de Presion anormal
5000
6000
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Porosidad
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Tendencia de la Resistividad
Resistividad 0
1000
Zona normal 2000 Profundidad
LA RESISTIVIDAD DE LAS ROCAS ARCILLOSAS (PELITAS) INCREMENTA CON LA PROFUNDIDAD
3000
Zona de transcicion 4000
Z o 5000 n a
Zona de presion anormal
6000 d e
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Tendencia del Sonico Tiempo de resonancia ms/ft 0
TIEMPO DE TRANSITO (PROPAGACION) DE UNA ONDA SONORA DECRECE CON LA PROFUNDIDAD
20
40
60
80
0 1000
Profundidad
2000
Zona de presion normal
3000 Zona de transciicon
4000 5000
Zona de presion aanormal
6000
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TENDENCIA DEL EXP. dc 0
EL EXPONENTE dc HACIA LA PROFUNDIDAD INCREMENTA
1000
Zona de Compactacion normal
Profundidad (m)
2000
3000
Zona de transcicion
4000
5000
Zona de presion anormal; 6000 0.5
1
1.5
2
2.5
Exponente dc
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FORMULAS IMPORTANTES
PH = MW*0.052*D
Σpsi S = -------------------D
PH = Presión hidrostatica (psi) MW = Densidad de lodo (lpg) D = Profundidad (pies) 0.052 Factor de conversion (lpg / psi S = Gradiente de Sobrecraga (psi/ft) Σpsi = Suma de presiones intervalo (psi) D = Profundidad (pies)
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GPP = S – {(S-GN)*(dco/dcn)1.2}
GPP = S – {(S-GN)*(Ro/Rn)1.2}
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GPP= Gradiente de presion poral (psi/ft) S = Gradiente de Sobrecarga (psi/ft) GN = Gradiente normal Agua dulce 0.433 (psi/ft) Agua salada 0.465 (psi/ft) dco= Exponente dc Observado dcn= Exponente dc Normal
GPP= Gradiente de presion poral (psi/ft) S = Gradiente de Sobrecarga (psi/ft) GN = Gradiente normal Agua dulce 0.433 (psi/ft) Agua salada 0.465 (psi/ft) Ro= Resistividad Observado (ohm-m) Rn= Resistividad Normal (ohm-m)
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GPP = S – {(S-GN)*(Cn/Co)1.2}
GPP = S – {(S-GN)*(Δtn/ΔTo)3}
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GPP= Gradiente de presion poral (psi/ft) S = Gradiente de Sobrecarga (psi/ft) GN = Gradiente normal Agua dulce 0.433 (psi/ft) Agua salada 0.465 (psi/ft) Co= Conductividad Observado (mmhos/m) Cn= Conductividad Normal (mmhos/m)
GPP= Gradiente de presion poral (psi/ft) S = Gradiente de Sobrecarga (psi/ft) GN = Gradiente normal Agua dulce 0.433 (psi/ft) Agua salada 0.465 (psi/ft) Δto= Tiempo de transito Observado (mseg/ft) Δtn= Tiempo de transito Normal (mseg/ft)
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CAPITULO III PLANIFICACION DE POZOS DIRECCIONALES Razones para Tomar Registros Direccionales Se toman registros para: • Permitir los cálculos de las coordenadas del pozo a diferentes profundidades, especificando con precisión la trayectoria del pozo y la posición actual. • Medir la inclinación y la dirección en el fondo del pozo y determinar por tanto hacia donde se dirige el pozo. • Determinar la orientación del toolface de las herramientas de deflexión o de los sistemas dirigibles. • Localizar “patas de perro” (dog leg) y permitir calcular los valores de la severidad del dog leg. Se Necesita Saber el Curso Preciso de un Pozo para: • Conseguir el objetivo de las áreas geológicas. • Evitar colisiones con otros pozos, especialmente al perforar desde una plataforma. • Definir el objetivo de un pozo de alivio en el caso de un reventón. • Dar una mejor definición de los datos geológicos y de reservorio para optimizar la producción. • Cumplir con los requisitos legales localmente. Qué Miden los Instrumentos de Registros Direccionales? La mayoría de las herramientas de registros miden la inclinación y la dirección del pozo a una profundidad determinada. La medición de la “Dirección” de un pozo se puede expresar en varios formatos. Los dos más usados en perforación y registros direccionales son: 1. Cuadrante 2. Azimuth Por ejemplo, el método del Cuadrante expresa la dirección de la siguiente forma:
Point A = N 47.73° E Point B = S 45.69° E Point C = S 71.92° W Point D = N 46.60° W Esta es la manera como se leería una brújula magnética estándar. Y el método del Azimuth expresa las direcciones como: Point A = 47.73° AZM Point B = 134.31° AZM Point C = 251.92° AZM Point D = 313.49° AZM Este método toma la dirección y la expresa como si se tomara una circunferencia y se mide de 0° -360°, medida en el sentido de las agujas del reloj desde el Norte como referencia.
El azimuth es más lógico y fácilmente manejable en los cálculos; por lo tanto, es el método recomendado. Para necesidades específicas se encuentra disponible el método del cuadrante
La figura de abajo muestra como se convierte del metodo del cuadrante a metodo de azimuth en cada cuadrante
CONVERSION METODO AZIMUT A METODO CUADRANTE En la figura de abajo, se tiene la direccion del punto H 115,20° AZM. Este se encuentra en el cuadrante SE, de acuerdo a la regla de conversión para el cuadrante SE, el calculo es como sigue: 180 - 115.20 = 64.80 direccion del cuadrante = S 64.80° E
DEFINICIONES • La inclinación de un pozo es el angulo entre la linea vertical y la trayectoria del pozo en ese punto • El azimuth de un pozo en un punto dado es la dirección del pozo medido en un plano horizontal, (0°-360°) en el sentido de las agujas del reloj tomado como referencia el Norte. Estos dos componentes, junto con la profundidad, se usan para calcular las coordenadas de la trayectoria del pozo. Conceptos y Términos en registros Direccionales Generando Coordenadas y mapas de la tierra Latitud y Longitud Como la tierra es una esfera, no tiene comienzo, fin o bordes. Hay dos puntos de referencia: los polos. La tierra es una esfera. Bien, realmente esto es un esferoide aplastado en los polos (una esfera aplastada). Los radios de la tierra en el Polo Norte es aproximadamente 13 millas más corto que el radio en el Ecuador. Si la tierra fuera tamaño de una pelota de billar, el ojo humano No podría decir la diferencia; pero, cuando esto viene modelado Al-del tamaño y la forma de la frontera de un país o un yacimiento petrolífero estas 13 millas causa muchos problemas para el geodesist (un científico que estudia la forma de la tierra). Los mapas y dibujos usados en la perforación direccional son planos. Aplicación de Perforación Direccional Las líneas de longitud, son líneas que pasan por los polos Norte y Sur y se llaman meridianos. Ellas miden la distancia hacia el este o el oeste del meridiano principal, que fue establecido cerca de Greenwich, Inglaterra. Universalmente, se acepta como la línea 0°. La longitud se mide 0° a 180° este y 0° a 180° oeste del Meridiano de Greenwich. Por esta razón nos podemos referir al “Hemisferio Oriental” y al “Hemisferio Occidental”. Las líneas de latitud son líneas que rodean la tierra y son paralelas al Ecuador. Son llamadas paralelos y miden la distancia al norte o al sur del ecuador. Están equiespaciadas en grados, no en millas o kilómetros. Un grado de latitud es, aproximadamente, igual a 70 millas ó 112 kilómetros. La mayoría de los globos terráqueos muestran solamente paralelos y meridianos cada 15°. Como la tierra es achatada en los polos hay una pequeña diferencia en la longitud de un grado. Los círculos son numerados de 0 en el ecuador a 90 Norte y Sur en los polos respectivos. Cada grado es subdividido en 60 minutos y cada minuto en 60 segundos de arco. Sistema UTM (Mercator Universal Transversal) Coordenadas UTM son comúnmente usadas en todos los campos petroleros, ellos son derivados de una proyección de mapa cilíndrico, con el cilindro rotado 90° esto significa que el cilindro es tangente al globo a lo largo del meridiano central, como resultado, los ejes de el cilindro corren paralelos al ecuador las áreas cercanas al meridiano central son escalas verdaderas, por esta razón, los sistemas UTM son usados para áreas que tienen una relativa extensión larga en el norte y sud y extensión corta en el este – oeste Las proyecciones UTM es dividida en 60 zonas iguales de norte – sur, cada zona tiene su propio meridiano, la cual es su linea de referencia norte – sur, hay una proyeccion cilindrica para cada zona con el cilindro tangente al meridiano central de la zona especifica, sin embargo cada zona tiene 6° de ancho, y el globo es hecho de 60 proyecciones (6° x 60 = 360° ), las zonas cubren el total de distancia norte – sur entre
84° norte y 80° sur, la proyeccion UTM es distorsionada para ser usada en las regiones polares. Las zonas son numeradas de 1 al 60, la zona 1 esta a 180° del meridiano, las zonas son numeradas consecutivamente de oeste a este como se muestra en la figura. Proyección de mapa LAMBERT (Proyección Cónica) PROYECCION CONICA. Se hace un mapa Conformal Cónico Lambert, proyectando el globo sobre un cono. Las líneas de latitud donde se tocan el globo y el cono se muestran más oscuras que el resto; se llaman paralelos estándar. La palabra “conformal” quiere decir que este mapa representa con precisión la forma de áreas pequeñas. Los mapas cónicos se usan para mostrar las partes del globo que van este u oeste en las latitudes medias. Los Estados Unidos pudieran ser un ejemplo. Coordenadas Cartesianas utilizan la idea de asociar puntos con números. Al trabajar con reglas graduadas, los números se asocian con puntos sobre la escala. Los mapas asocian puntos sobre el mapa con pares de números sobre los lados del mapa. Una asociación Guía De entre un punto sobre una línea y un valor numérico es una LINEA NUMERO. El número asociado con un punto sobre una línea número es la COORDENADA del punto. El punto es el GRAFICO de ese número. La línea número es un eje donde el punto 0 es el ORIGEN. Cada número real se puede asociar con exactamente un punto sobre la línea número. Coordenadas Rectangulares En 1637 René Descartes, matemático y filósofo francés, desarrolló un método que asocia puntos sobre un plano con pares de números. Dibujando dos líneas número o ejes, perpendiculares en el punto 0 u origen, se forma un sistema de COORDENADAS RECTANGULARES. Un punto sobre este plano de coordenada se asocia con un par de números conocido como PAR ORDENADO. El primer número en el par corresponde a la proyección horizontal del punto sobre la horizontal EJE X. El segundo corresponde a la proyección sobre la vertical o EJE Y. Los puntos P y Q están asociados con los pares ordenados (1,2) y (2,-3) respectivamente. Tales pares ordenados se llaman COORDENADAS RECTANGULARES. Este sistema de coordenadas rectangulares ha sido adaptado a la industria de la perforación direccional para varios propósitos. La aplicación más sencilla para entender es la determinación del fondo del pozo con respecto a la boca del pozo. En esta instancia, se construye un sistema de coordenadas rectangulares usando el eje Norte-Sur como eje Y y el eje Este-Oeste como eje X. Esto elimina la necesidad de números negativos; sin embargo, éstos pueden usarse para representar Sur u Oeste. Los pares ordenados todavía se usan para definir un punto sobre el gráfico. La coordenada Norte o Sur se da primero y luego la coordenada Este u Oeste. Cada coordenada debe tener también una dirección. Por ejemplo, los puntos R y S son S2 O4 y N3 E3, respectivamente. Este es la forma como el fondo del pozo se dibuja sobre la planta horizontal de una propuesta de pozo direccional. Es importante notar que cada punto se representa por un par de números. Si el punto está cinco unidades al norte del origen, sus coordenadas son N5 E0, no N5 O0. El perforador direccional puede identificar la posicion de una locacion usando coordenadas rectanculares. Las Coordenadas Rectangulares indican las distancias de
una locacion a otra, norte – sur y el este-oeste. Las distancias pueden ser en pies o metros. En la figura, el objetivo es 2,035 ft sur and 1,574 ft oeste de la superficie de la locacion, en coordenadas rectangulares. Note que las coordenas norte-sur estan escritas primero, seguido de las coordenadas este-oeste.
Calculos de Coordenadas Rectangulares Las coordenadas Rectangulares pueden ser calculadas por sustraccion de la grilla coordenas de una locacion de otra. En la tabla Coordenadas UTM de la superficie de la locacion son sustraidas de las coordenadas UTM del objetivo para calcular las coordenadas rectangular del objetivo. Estas coordenadas estan en metros
Un valor negativo en la coordenada rectancular norte-sur indica sur, un valor negativo en la coordenada rectangular este-oeste indica oeste. En la figura la coordenada rectangular del objetivo ha sido convertido de metro a pies (1 metro = 3.2808 pies). 620.22 meters x 3.2808 = 2035 feet (2034.81 redondeando) 479.76 meters x 3.2808 = 1574 feet (1573.99 redondeando
Geometría Coordenadas Polares Para algunas aplicaciones, es más conveniente utilizar el sistema de Coordenadas POLARES. En la industria de la perforación direccional, este sistema define los registros direccionales de un punto como una distancia y una dirección a partir de un origen ( o POLO). Aunque no se muestren puntos sobre un gráfico en coordenadas polares, se usan coordenadas polares para representar una locación. Cuando se calcula el desplazamiento del fondo del pozo, es en forma de coordenadas polares. El siguiente es un sistema de coordenadas polares adaptado para la industria direccional. En la figura , las coordenadas rectangular para el pozo son S 2035 ft W 1574 ft, la distancia polar es 2572.68 ft. La direccion del compass cuadrante (^α) es calculada usandos coordenadas rectangular como sigue: tan α = E/W / N/S tan α = 1574 / 2035 tan α = 0.77 (redondeando a dos decimales) α = tan-1(0.77) α = 37.60° (redondeando a dos decimales) La direccion del compass cuadrante S 37.60° W igual 217.60° AZM (180 + 37.60). por lo tanto, la coordenada polar del objetivo es = 2572.68 ft @ 217.60° AZM.
Convertir Coordenadas Polar a Coordenadas rectangular El perforador direccional necesita poder convertir coordenadas polares a coordenadas rectangulares . para esto se sigue los siguientes pasos: 1Action: Converttir direccion azimut direction a metodo del cuadrante 2Action: Calcular las coordenadas rectanculares usando funciones de seno y coseno El ejemplo muestra la conversion de coordenadas polar a coordenadas rectangular. Coordenadas Polar = 3638.56 ft @ 326.18° AZM Polar coordinates = 3638.56 ft @ 326.18° AZM 1. AZM → Metodo cuadrante ^β = 326.18° ^α = 360 - ^β ^α = 360 - 326.18
^α = 33.82° Metodo cuadrante = N 33.82° W 2. Calculate N/S distance cos α = N/S / hypotenuse cos 33.82° = b / 3638.56 0.83 = b / 3638.56 (rounded to two decimals) b = 3020.00 (rounded to two decimals) 3. Calculate E/W distance sin α = E/W / hypotenuse sin 33.82° = c / 3638.56 0.57 = c / 3638.56 (redondeado a dos decimales) c = 2073.98 (redondeado a dos decimales) Rectangular Coordinates = N 3020.00 ft W 2073.98 ft
CAPITULO III PLANIFICACION DE POZOS DIRECCIONALES CONTINUACION… Referencias en los Registros Direccionales de Pozos Todos los sistemas de registros direccionales miden la inclinación y el azimuth a ciertas profundidades (profundidades medidas “a lo largo del pozo”). Estas medidas se deben llevar a sistemas fijos de referencia para que la ruta del pozo se pueda calcular y registrar. Los sistemas de referencia usados son: • Referencias de profundidad • Referencias de inclinación • Referencias de azimuth Referencias de Profundidad Hay dos clases de profundidades: • La profundidad medida (MD) o “a lo largo del pozo” es la distancia medida a lo largo de la trayectoria del pozo desde el punto de referencia en la superficie hasta el punto del registros direccionales. Esta profundidad siempre se mide de alguna manera, es decir, por conteo de tubería o el contador de profundidad del wireline. • La Profundidad Vertical Verdadera (True Vertical Depth, TVD) es la distancia vertical desde el nivel de referencia de profundidad hasta un punto en la trayectoria del pozo. Normalmente, es un valor calculado. En la mayoría de las operaciones de perforación la elevación de la Mesa Rotatoria (Rotary Table, RT) se usa como la referencia de profundidad medida Referencias de Inclinación La inclinación de un pozo es el ángulo (en grados) entre la vertical local y la tangente al eje del pozo del pozo en un punto particular. La convención establece que 0° es vertical y 90° es horizontal. La referencia vertical es la dirección del vector local de gravedad como lo indicaría, por ejemplo, una plomada. Referencias de Azimuth En registros direccionales hay tres sistemas de referencias de azimuth: • Norte Magnético (MN) • Norte (Geográfico) Verdadero (TN) • Norte Cuadrícula o Norte de Mapa (GN) Todas las herramientas de “tipo magnético” dan una lectura de azimuth referida al Norte Magnético. Sin embargo, el Norte Magnético cambia constantemente: por lo tanto, los cálculos de coordenadas finales siempre están referidos al Norte Verdadero o al Norte Cuadrícula o Norte de Mapa para obtener una referencia estable. Norte magnetico (MN) La tierra es rodeada por un campo magnético. El Norte magnético es el punto donde las líneas del campo magnético de la tierra se sumergen verticalmente en la tierra a un angulo de 90°. Sur magnético es el punto donde el campo magnético de la tierra sale de la tierra en un angulo de 90°. En el gráfico, las líneas azules representan el campo magnético que entra en la superficie de la tierra, y líneas amarillas representan el campo que sale la tierra. Norte Verdadero (Geográfico) (TN) Esta es la dirección del Polo Norte geográfico, la cual cae en el eje de rotación de la Tierra. La dirección se muestra en los mapas por los meridianos de longitud. Norte Cuadrícula o Norte de Mapa (GN)
Durante las operaciones de perforación, se trabaja sobre una superficie curva, i.e. la superficie terrestre, pero cuando se calculan coordenadas en el plano horizontal se asume que se está trabajando en una superficie plana. Obviamente, no es posible representar exactamente parte de la superficie de una esfera sobre un plano de pozo. Hay que corregir las medidas. Los principales sistemas de proyección se describieron anteriormente Borehole Magnetic Azimuth Durante la perforación, la mayoría de herramientas de registro de fondo de pozo mide la fuerza del campo magnético en el pozo. Estas mediciones son usadas para calcular el acimut de la posición de fondo de pozo. Toda medicion de acimut magnetico en el pozo se refiere al Norte magnético. Correcciones del Azimut magnetico en el borde del pozo Típicamente el cliente quiere que el plan del pozo se refiera al Norte Verdadero o norte de cuadricula, no al Norte magnético. Por lo tanto, en la mayor parte de sitios de taladro, las mediciones de azimut del pozo son magnéticas y deben ser corregidas para referirse al Norte Verdadero o Norte de cuadricula. Independientemente de cual es la referencia es escogida, es necesario que todas las mediciones de azimut magnéticas sean corregidas a la misma referencia del norte. Si ellos son corregidos a la referencia incorrecta del norte, la diferencia podría ser bastante significativa para causar una colisión de pozo de perforación, o hacer que el pozo de perforación omita el objetivo. Declinación Magnética La declinación magnética es el ángulo entre el norte verdadero y el norte magnético en cualquier punto sobre la tierra. Como una brújula reacciona a la componente horizontal del campo magnético terrestre, se usa para indicar la dirección desde el norte magnético. El norte magnético no es un punto estacionario sobre la tierra y no está localizado en el mismo punto del norte verdadero. Al momento, está en el norte de Canadá, cerca de Lougheed Island. El polo norte geográfico es el punto en el hemisferio norte en el cual el eje de rotación de la tierra corta a la superficie terrestre. Se usa como norte de referencia cuando la dirección se reporta con respecto al “norte verdadero”. Los instrumentos magnéticos que se utilizan para determinar la dirección de un pozo usan el norte magnético como su norte de referencia, pero la dirección nunca se reporta con respecto al norte magnético. Si la dirección ha de darse con respecto al norte verdadero, es necesario corregir la lectura magnética. Esta corrección compensa la diferencia en la dirección entre ambos nortes en la locación donde se toma la medida y se llama “corrección de declinación magnética”. La declinación cambia tanto con el lugar como con el tiempo. El tiempo es importante puesto que el norte magnético se mueve lentamente. Para determinar la dirección de la corrección de declinación magnética, es necesario saber si el norte magnético está al este o al oeste del norte verdadero. Como se puede ver en el diagrama, hay lugares donde la dirección del norte magnético y el norte verdadero es la misma. La declinación se reporta como declinación este o declinación oeste. Se establece el tamaño de la corrección angular junto con la palabra este u oeste. Otra manera de reportar la declinación es dar la corrección angular como un número con signo positivo o negativo. Un número positivo indica declinación este y uno negativo, oeste. Para corregir el pozo el acimut magnético de modo que esto se refiera el Norte Verdadero (TN), el ángulo entre el Norte Verdadero y el Norte magnético (MN) es
medido. Este ángulo se menciona como la declinación magnética. La declinación magnética SIEMPRE es medida del Norte Verdadero al Norte magnético. Cuando TN Y MN son alineados, el ángulo de declinación iguala 0 °. La declinación este ocurre cuando el norte magnético está al este del norte verdadero con respecto a la locación considerada. Para Norte y Sur América esto tendrá validez para cualquier lugar que esté al oeste de la línea de declinación cero (p.e., Texas, Alaska, California, México, etc.). Se aplica una corrección de declinación este cambiando (moviendo) la lectura magnética en dirección de las agujas del reloj sobre la brújula. Si la dirección se da usando el azimuth, el valor de declinación se suma al de la lectura magnética. Si la dirección se da usando cuadrantes, el valor de declinación se suma al valor en los cuadrantes noreste y suroeste (donde los números aumentan en el sentido de las agujas del reloj), y se substrae del valor en los cuadrantes sureste y noroeste (donde los números disminuyen en el sentido de las agujas del reloj). Por ejemplo: La declinación en una locación en Prudoe Bay, Alaska, en 1994 es 30°. (30° Este) Una ubicación magnética se lee como S 42° E (138° azimuth). La dirección declinada es S 12° E (168° azimuth) Otra ubicación magnética en la misma locación es S 21° W (201° azimuth). La dirección declinada es S 51° E (231° azimuth). Si el ángulo del Norte Verdadero (TN) al Norte magnético (MN) gira en el sentido de las agujas del reloj, entonces el MN estara al este de TN, y la declinación magnética, es considerada, como positiva. Declinación Oeste: La declinación oeste ocurre cuando el norte magnético está al oeste del norte verdadero con respecto a la locación considerada. Para Norte y Sur América esto tendrá validez para cualquier lugar que esté al este de la línea de declinación cero (p.e., New York, Georgia, Venezuela, Brasil, etc.). Se aplica una corrección de declinación este cambiando (moviendo) la lectura magnética en dirección contraria a las agujas del reloj sobre la brújula. Si la dirección se da usando el azimuth, el valor de declinación se resta al de la lectura magnética. Si la dirección se da usando cuadrantes, el valor de declinación se resta al valor en los cuadrantes noreste y suroeste (donde los números disminuyen en el sentido contrario a las agujas del reloj), y se suma al valor en los cuadrantes sureste y noroeste (donde los números aumentan en el sentido contrario a las agujas del reloj). Por ejemplo: La declinación en una locación en el Mar del Norte, en 1994 es - 5.0°. (5° Oeste) Una ubicación magnética se lee como S 42° E (138° azimuth). La dirección declinada es S 47° E (133° azimuth) Otra ubicación magnética en la misma locación es S 21° O (201° azimuth). La dirección declinada es S 16° O (196° azimuth). Dependiendo del cuadrante, la declinación este u oeste puede ser positiva o negativa cuando la dirección del pozo se expresa en orientaciones en cuadrante.
Correccion del al norte verdadero (TN) Corrigiendo al Norte Verdadero, es muy importante ser exacto. Para ser exacto, usted debe usar el signo correcto de declinación magnética. En el pasado, accidentes serios, como colisiones de pozos, han sido resultado del empleo del signo incorrecto de declinación. Para hacer una corrección, el perforador direccional debe considerar los factores siguientes: • El signo de declinación magnética - (+ve o-ve) • El ángulo de declinación magnética - (D) • El acimut del pozo - (azimut MN) La gráfica debajo demuestra la relación entre estos factores. Correccion al TN: Declinacion Este (+ve) Para corregir a TN cuando la declinación magnética es positiva, el ángulo de declinación magnético debe ser AÑADIDO al azimut magnetico del pozo. ATN = AMN + D sustitucion: ATN = 315° + 7° ATN = 322° Convergencia a cuadricula Cuando un cliente escoge la referencia del pozo como cuadricula norte (GN), el acimut magnético del pozo debe ser corregido para referirse el Norte Verdadero (TN), y luego al norte cuadricula. Para corregir el acimut TN al acimut GN, el ángulo entre TN Y GN es medido. Este ángulo se menciona como la convergencia de cuadricula. La convergencia de cuadricula SIEMPRE es medida DE TN A GN. Note: Dibujando el ángulo de corrección a GN, GN siempre es alineado verticalmente para indicar que esto es la dirección de referencia. Lineas de convergencia cuadricula La dirección del Norte Verdadero sigue las líneas de longitud. Por lo tanto, el Norte Verdadero señala hacia adentro en el hemisferio norte y hacia afuera en el hemisferio sur. Líneas de Norte verdaderas convergen en el Meridiano Central en cada zona del sistema de cuadricula. El ángulo de convergencia varía con la distancia del Meridiano Central y el Ecuador. Por ejemplo, en el gráfico debajo, la convergencia de cuadricula ^A es mayor que la convergencia de cuadricula ^B. A lo largo del Meridiano Central de cada zona, TN y GN cubren el uno al otro y el ángulo de convergencia = 0 °.
CAPITULO III PLANIFICACION DE POZOS DIRECCIONALES Introducción a planificación del pozo La planificación del pozo define la trayectoria, o curva, del propósito del pozo, la trayectoria de la superficie de la locacion al objetivo, durante la perforación, el perforador direccional usa el plan del pozo para asegurar la perforación del borde del pozo hasta alcanzar el objetivo. Objetivos • Identificar la información requerida para planificar un pozo • Identificar las dos vistas de la trayectoria del pozo definida durante el proceso de planificación del pozo • Identificar las coordenadas del objetrivo en la vista del plano • Definir el plano azimutal del propósito • Identificar las coordenadas del objetivo en la sección vertical del plano • Definir la profundidad vertical verdadera • Definir sección Vertical • Definir la relación entre el plano propuesto y la sección vertical Cite el propósito de proyección de la posición actual del borde del pozo dentro de lo propuesto Cite el método de puntos de proyección en la actual trayectoria del pozo dentro del plano propuesto Reconozca los efectos de cambios radicales en el plano propuesto en la sección vertical Datos de entradas para la planificación del pozo La planificación del pozo necesita tres datos de información para el plan del pozo: la locacion de la superficie donde la perforación empezara, la locacion del objetivo donde la perforación terminara, y la profundidad vertical verdadera del objetivo La profundidad vertical es la profundidad medida verticalmente de la superficie al punto en la trayectoria del pozo Plan View El proceso de planificación produce dos vistas del borde del pozo propuesto, en una vista la trayectoria del pozo es proyectado dentro del plano horizontal, esto es llamado el plan view, es la vista si uno esta mirando de arriba al pozo, el plan view es algunas veces referido como la proyección horizontal. El grafico muestra un pozo visto en tres dimensiones 3D proyectado dentro del plan view Coordenadas del plan view En el plan view, cada punto en la trayectoria del pozo es definida por su distancia norte – sur y este – oeste de la superficie de la locacion, las coordenadas norte – sur están sobre el eje Y, y las coordenadas este – oeste están sobre el eje X, la locacion en superficie es dada por las coordenadas 0,0. Por ejemplo de acuerdo al plan view en la Fig., el objetivo es 3400 ft norte y 800 ft este de la locacion en superficie, las coordenadas de la locacion del objetivo será escrita como 3400ft N 800ft E, las coordenadas norte – sur es siempre escrita primero Coordenadas positivas y negativas En el plan view, los puntos de la trayectoria del pozo que están al norte de la locacion en superficie son dadas como coordenadas norte-sur positivas, los puntos al sur de la locacion en superficie son dados como coordenadas norte-sur negativas los puntos al
este de la locacion en superficie son dadas como coordenadas este-oeste positivas, y los puntos que están al oeste son dados como coordenadas este-oeste negativas. En el grafico, las coordenadas norte-sur del objetivo es – 2.760 ft. Esto significa que el objetivo esta al sur de la locacion en superficie. La coordenadas este-oeste es + 3.600 ft, lo cual significa que el objetivo esta al este de la locacion de la superficie. Sin embargo, la coordenada de la locacion del objetivo será escrita como: 2760 ft S 3600 ft E Vista de la sección vertical El planificador del pozo también creara una vista vertical de la trayectoria del pozo. La vista es llamada vista de la sección vertical. Cuando tú miras la vista de la sección vertical, esto es como si tus estas mirando al pozo de un lado La figura muestra un pozo proyectado tridimensionalmente 3D dentro de la vista de la sección vertical Plane of Proposal El graficador prepara un plano del pozo de la sección vertical a lo largo de un representativo plano propuesto El plano propuesto es definido por el ángulo norte y representa una vertical teórica que corta a través de la tierra. El ángulo del norte es la dirección, o azimut, del plano En la figura, el azimutal del plano propuesto pasa a través de la locacion de superficie y el objetivo a 52o grados del norte Coordenada de la vista de la sección vertical En la vista de la sección vertical, cada punto en la trayectoria del pozo es definido por su profundidad vertical verdadera (TVD) encontrada de su seccion vertical de partida, la vertical section departure es la distancia entre la locacion de la superficie y un punto en la trayectoria del pozo proyectado en un ángulo recto dentro del plano propuesto, la TVD esta en el eje Y y la vertical section departure esta en el eje X, la locacion en superficie es generalmente dada en las coordenadas 0,0. En la figura, la profundidad vertical verdadera del objetivo es 7800 ft y la vertical section departure es 3800 ft Cambios en el azimut Un pozo direccional no puede siempre seguir el azimutal plano propuesto, a veces, el pozo puede girar a través de cambios grandes en el azimut (ángulo del norte) y inclinación (el ángulo de la vertical) esto significa que algunos puntos de la trayectoria del pozo tienen un diferente azimut que el plano propuesto. La figura muestra un giro con grandes cambios en el azimut. En la trayectoria del pozo el objetivo tiene un azimut de aproximadamente 300o , mientras el punto A tiene un azimut de 52o Proyección de la trayectoria del pozo Cuando al planificar el pozo se desarrolla la sección vertical, cualquier punto en la trayectoria del pozo que no caiga en el plano son proyectado dentro de un ángulo recto. En el plan view, el pozo es inicialmente planeado para ser perforado en la dirección de 52o esta luego girara a través del norte en una final de la cabeza de aproximadamente 300o En el plano de la sección vertical de 52o , el pozo ganara la vertical sección en una razón de 1:1 como este es perforado hacia delante en 52 azimut, una vez que el giro es iniciado el rate de ganancia de la sección vertical disminuirá como el pozo tiende hacia 322 en el ángulo recto de la sección vertical, una vez el pozo pase a través de 322, la sección vertical empezara a disminuir como el pozo parezca girar de vuelta. En el plano 322, el pozo no gana ninguna sección vertical como este es perforado en un azimut de 52. El inicio de la sección negativa es propio de hecho el pozo empezara en
un 90 de azimut y luego es girado rápidamente a 52. No hay incremento en la sección vertical como el pozo es perforado a lo largo de 52. Una vez empieza el giro el rate de ganancia de la sección vertical incrementara como la dirección de el pozo tiende hacia 322 (1:1 rate de ganancia) el rate de incremento empezara a declinar como el pozo pase 322 en la final del azimut de 300. Los pozos con grandes cambios en el azimut puede requerir más de una vista de la sección vertical para ser exacto en la trayectoria del pozo Perfiles de pozos direccional objetivos Definir la sección vertical de un perfil de pozo Defina la section de construccion (build) Defina la sección tangente Defina la seccion de caida (drop) Defina la sección horizontal Identifique los componentes de un pozo tipo J Identifique los componentes de un pozo tipo S Identifique los componentes de un pozo horizontal Defina el punto kickoff (kop) Defina el end of build (EOB) Defina start of drop (SOD) Defina end of drop (EOD) Introducción Para planificar un pozo direccional, el perfil geométrico del pozo debe ser definido en la sección vertical y el plan view, el perfil del pozo identifica las profundidades y el ángulo a la cual la perforación procederá, durante la perforación, la meta de perforador direccional es seguir el perfil del pozo tan cerca como sea posible para alcanzar el objetivo. En este capitulo, aprenderás acerca de los tres mas comunes perfiles de pozo direccional: Slant (tipo J), Tipo S, y horizontal Perfil de un pozo Slant (tipo J) Un pozo direccional simple es un pozo Slant, también llamado tipo J un pozo Slant consiste de tres secciones básicas: sección vertical, seccion de construccion (build), y una sección tangente Pozos Slant son a menudo llamados pozos de construccion y mantenimiento porque ellos consisten de una seccion de construccion seguido por una sección tangente donde la inclinación es mantenida constante hasta que el objetivo sea alcanzado. Perfil de un pozo tipo S Los pozos tipo S tienen la misma sección como un pozo Slant con la adición de una seccion de caida (drop section), en un pozo tipo S, la inclinación disminuye entre la sección tangente y el objetivo Perfil de un pozo horizontal standard El tipo más común de pozo horizontal tiene una sección vertical, una sección tangente y dos seccion de construccion, una antes y una después de la sección tangente, en la segunda seccion de construccion, el ángulo construye hacia la horizontal, la sección horizontal, es cercana a los 90 de inclinación. Kickoff Point, End-of-Build, Start-of-Drop, End-of-Drop Punto Kickoff
Para todo perfil de pozo, el empiezo de la build section es llamado kickoff point (KOP), en el punto kickoff, el pozo empezara a desviarse de la vertical, durante la planificación del pozo, el punto kickoff es dado a una cierta profundidad vertical bajo de la locacion en superficie, en la figura, el punto kickoof es 1650 ft debajo del punto o locacion de superficie. End of build El punto donde la build section termina es llamado end of build (EOB), la inclinación en el EOB es constante atraves de la seccion tangente. El perforador direccional necesita conocer el EOB para ser posible perforar dentro los parametro del plan del pozo, en la figura, el end of build es a 3719.49 ft. Start of drop El punto donde la sección tangente termina y la drop section empieza es llamado Start of drop (SOD), en la figura, el Start of drop es a 4930.51 ft End of drop El final de la drop section (EOD) es el punto donde la inclinación Para el decrecimiento. El SOD y el EOD son puntos donde la dirección del borde del pozo tiene que ser cambiado de pleno a los requerimientos del plan del pozo dentro de la especificaciones dadas por el cliente y el centro de ingeniería. En la figura, el end of drop es a 7000 ft. Planificación pozo Slant (TIPO J) Objetivos 1. Definir BUR 2. Definir la formula BUR 3. Defina el máximo ángulo hola 4. Defina la profundidad medida 5. Calcule el radio del build 6. Dibuje el perfil de un pozo slant basado en las entradas del plan del pozo 7. Identifique la salida esperada de la planificación del pozo slant 8. Identifique el máximo ángulo de mantenimiento en un plan de pozo 9. Calcule el máximo ángulo de mantenimiento 10. Identifique el EOB en un plan del pozo 11. Calcule el EOB TVD 12. Calcule EOB MD 13. Identifique el EOB desplazamiento horizontal de un plan de pozo 14. Calcule EOB HD 15. Calcule MD del objetivo 16. Calcule la coordenadas rectangulares dela locacion objetivo de la entrada del plan del pozo ENTRADAS PARA EL PLAN DEL POZO Típicamente, para planificar un pozo, se debe empezar con cinco entradas básicas: Kickoff point (kop) El punto de kickoff (kop) es el empiezo de la sección build. Esto es dado como una cierta profundidad vertical bajo la locacion en superficie Build rate (BUR) El builup rate define la taza a la cual el pozo será desviado de la vertical de el KOP para la máxima inclinación requerida en el end of build (EOB) en orden de acertar el objetivo.la inclinación optima del pozo es una función del máximo permisible buildup rate y la locacion del objetivo. BUR es usualmente expresado en grados por 100 pies (unidades inglesas) o en grados por 30 metros (unidades métricas), Un típico BUR es 3o /100 ft. Profundidad vertical verdadera del objetivo (TVD)
La profundidad del objetivo es medido verticalmente desde superficie. Distancia del objetivo La distancia total (sección vertical) del objetivo de la locacion en superficie medido en el plano propuesto Planificación pozo Slant (TIPO J) Dirección del objetivo El ángulo de la dirección de la locacion del objetivo. Es usualmente dado el formato del método del cuadrante. Build radius (radio de la construccion) Para graficar el perfil del pozo, el perforador direccional debe calcular el radio de la sección build. Cuando hablamos acerca del radio de una curva (build radius), nosotros estamos, para pozos con radio largo, hablando de número en miles. Como resultado, cuando el perforador direccional trate de comparar diferentes radios, la comparación es dura de visualizar. Sin embargo, un sistema simple es usado llamado el sistema de buildup rate, el buildup rate, o BUR, admite al perforador direccional, para trabajar con valores comparados y recordados fácilmente. Buildup Rate (BUR) El BUR en unidades americana es medido como grados por 100 pies. El sistema métrico tiene dos unidades Standard: grados por 30 metros y comúnmente menos grados por 20 metros. Las relaciones son: Para grados por 100 pies BUR = (180 / Pi) x (100 / Rc ) 180 / Pi = 1 Radian Rc = Radius of curvature in feet For degrees per 30 meters: BUR = (180 / Pi) x (30 / Rc) 180 / Pi = 1 Radian 30 = rate (i.e. degrees per rate) Rc = Radius of curvature in meters Ejemplo Para una curva de radio 2291.83 ft : BUR = 180 / Pi x 100 / 2291.83 BUR = 57.296 x 100 / 2291.83 BUR = 2.5 degrees per 100 ft Buildup Rate Equation La raíz de la ecuación BUR viene del hecho de que un círculo tiene 360 grados. Nosotros medimos la distancia a lo largo del arco de la circunferencia de la curva (build section) como nuestra profundidad medida, sin embargo, si nosotros tomamos un circulo de 360 grados y divide esto por la distancia de la circunferencia nosotros conseguiremos el build rate en grados por pie. Dado: 360 / Circumference circle = BUR 360 / (2 x Pi x Rc) = BUR (degrees per foot) esto se simplifica a: 180 / (Pi x Rc) = BUR (degrees per foot) o 180 x 100 / (Pi x Rc) = BUR (degrees per 100 feet) o
Ra x 100 / Rc = BUR (degrees per 100 feet) Ejemplo We have a circle with a radius of 2291.83 ft 360 / (2 x Pi x 2291.83 ft) = 0.025 (degrees per foot) To convert to degrees per 100 feet, multiply by 100 0.025 x 100 = 2.5 degrees per 100 feet Graficanco y calculando el perfil del pozo Abajo explica como graficar el perfil del pozo y calcular la salida del plan del pozo. Para graficar el perfil del pozo, el perforador direccional necesita ciertos datos de entrada, después de que el perfil del pozo es graficado con los datos de entradas la salida del plan del pozo son calculado. Abajo usa los datos de entradas que son mostrados en la siguiente tabla.
La graficación del perfil del pozo es dado en los pasos 1 al 7. las salidas del plan de pozo son calculado en los pasos 8 al 13 1. Determine el plane of proposal 2. grafique la locacion del objetivo 3. calcule y grafique el radio build 4. grafique la sección build 5. grafique la sección de la tangente 6. marque el end of build (EOB) 7. marque el angulo maximo hold(mantenido) 8. calcule el angulo maximo hold (mantenido) 9. calcule la profundidad vertical verdadera end of build (EOB TVD) 10. calcule la profundidad medida end of build (EOB HD) 11. calcule la distancia horizontal end of build (EOB HD) 12. calcule la profundidad medida del objetivo (MD objetivo) 13 calcule método de coordenadas rectangular
