TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
Cálculo de Dirección y Desplazamiento Horizontal: *Con los valores de Coordenadas de Superficie y Coordenadas de Fondo u Objetivo, podemos calcular dos de los puntos de mayor interés en un pozo direccional. *Podemos decir que las tres definiciones que están más relacionadas con la culminación exitosa de un hoyo desviado, son: Inclinación, Dirección y Desplazamiento Horizontal (Vertical Section) *Con esta información de Coordenadas podemos conseguir dos ellas: la Dirección del Pozo y el Desplazamiento Horizontal Ejercicio práctico *Dada la siguiente información de Coordenadas para la realización de dos pozos de alivio. Calcular la Dirección de ambos pozos y los l os Desplazamientos Horizontales de los mismos --Coordenadas de Fondo u Objetivo – POZO SLB – 54X SUR (S): 134.050,74 mts OESTE (O): 11.990,63 mts --Coordenadas de Superficie – POZO TRITON II SUR (S): 134.319,04 mts OESTE (O): 11.620,43 mts --Coordenadas de Superficie – POZO PLATAFORMA B SUR (S): 134.444,66 mts OESTE (O): 12.060,09 mts *Los pozos direccionales poseen una clasificación la cual dependerá de la forma que tome el ángulo de inclinación en lo que corresponde a su trayectoria dentro del hoyo. *Existen varios tipos de pozos direccionales, estos son los siguientes: Tipo Tangencial o “J” Invertido (Slant)
Tipo “S” Tipos “S” Especial o Modificado
Tipo Inclinado (uso de taladro especial) Tipo Horizontal o Multilateral TIPO TANGENCIAL *Consta de: Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) Una sección aumentada o de construcción de ángulo Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial
El Pozo Tipo Tangencial se construye de una manera sencilla, su inclinación pudiese llegar hasta los 75º (alto ángulo) TIPO “S”
Consta de: Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) Una sección de construcción de ángulo o sección aumentada Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial Una sección de descenso o disminución de ángulo a 0ª grado
El Pozo Tipo “S” tiene una construcción más complicada, dada la dificultad para tumbar todo el
ángulo construido TIPO “S” ESPECIAL:
Consta de: Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) Una sección aumentada o de construcción de ángulo Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial Una sección de descenso o disminución de ángulo diferente de 0ª grado
En el Pozo Tipo “S” Especial se desea entrar al yacimiento perpendicular al buzamiento de la
estructura TIPO INCLINADO *Este tipo de pozo es perforado con un Taladro Tipo Slant o Inclinado, para lo cual el mismo puede perforar pozos de hasta 45º de Inclinación, consta de: Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial hasta el objetivo. No es necesario perforar el K.O.P El mismo debe estar orientado al objetivo, durante la perforación se hacen las correcciones pertinentes TIPO HORIZONTAL Y MULTILATERAL *Pozos que pueden tener ángulo inclusive mayores de 90º, pero necesariamente deben perforarse el pozo paralelo al estrato, o sea navegando a través de él. *En el caso de los pozos multilaterales, los mismos pueden ser de dos o más brazos, atravesando las arenas de la misma forma o sea navegando a través de la formación. *Consta de: Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) Una sección aumentada o de construcción de ángulo Una sección de mantenimiento de ángulo a través de la (s) arena (s), Algunos pozos pudiesen tener una sección tangencial, antes de finalizar el ángulo máximo del pozo
TIPO HORIZONTAL Para los pozos horizontales es necesario navegar a través de la arena POZOS MULTILATERALES *Esta técnica es una de las que representa mayor complejidad en la Ingeniería de Diseño de pozos desviados. *La experiencia en Venezuela a crecido con el transcurso de los años con pozos que van de lo menos a lo más complejos. Una de las empresas con mayor valor agregado en estas prácticas operacionales está en el Oriente del país
MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN *Las técnicas de construcción de los distintos tipos de pozos direccionales, se basan en el Método de Radio de Curvatura, el cual describe el pozo como un arco parejo y esférico. Como recordamos, la longitud de un arco esta dada por:
*Si derivamos la ecuación anterior con respecto al ángulo y convertimos de radianes a grados, nos quedará una ecuación definitiva para el Radio de Curvatura con la siguiente expresión aº : Angulo de inclinación parcial o total MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN – TIPO TANGENCIAL *Para la construcción del pozo Tipo Tangencial, es necesario comparar el Desplazamiento Horizontal (DH) calculado con las Coordenadas de Superficie y Objetivo, con el valor calculado del Radio de Curvatura (Rc) *Una vez, seleccionada la comparación de estos valores, podemos encontrar a través de principios trigonométricos el valor del Angulo de Inclinación final (aº) De allí que:
1er Caso: Radio curvatura = Desplaz. Horizontal
2do Caso: Radio curvatura < Desplaz. Horizontal
3er Caso: Radio curvatura > Desplaz. Horizontal
MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN – TIPO “ S ” *En los pozos tipos “ S ”, dado que consta de una sección de construcción y una sección de descenso, es necesario calcular dos Radios de curvaturas (uno con la tasa de aumento (Rc1) y otro con la tasa de disminución (Rc2), posteriormente se suman ambos resultados y se comparan con el Desplaz. Horizontal (DH) De allí que: 1er caso: Rc1 + Rc2 > DH 2do caso: Rc1 + Rc2 < DH 1er caso: Rc1 + Rc2 > DH aº max = arc tg (Vt / Rt) – arc cos [(Rr / Vt) x sen (arc tg (Vt / Rt))] donde: Vt = V4 – V1 V4 = Profundidad Vertical donde el ángulo se tumba Oº V1 = Profundidad del KOP1 Rt = Rr - DH Rr = Sumatoria de Radios de Curvatura (Rc1 + Rc2) DH = Desplazamiento Horizontal calculado con las Coordenadas dadas Una vez finalizada la sección tangencial, tumbe el Ángulo de Inclinación a cero grado 1er Caso: Radios curvaturas > Desplaz. Horizontal
2do caso: Rc1 + Rc2 < DH aº max = 180º - arc tg (Vt/Rd) – arc cos[(Rr/Vt) – sen (arc tg (Vt/Rd))] donde: Vt = V4 – V1 V4 = Profundidad Vertical a Oº V1 = Profundidad del KOP1 Rd = DH - Rrr Rrr = Diferencia de Radios de Curvatura (Rc1 - Rc2) Rr = Sumatoria de Radios de Curvatura (Rc1 + Rc2) DH = Desplazamiento Horizontal
MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN – TIPO “S ” ESPECIAL *Para el cálculo del ángulo de inclinación en el pozo tipo “S” Especial, es necesario comparar el Radio de Curvatura en la sección de construcción (Rc1) con el Desplazamiento Horizontal al punto medio de la sección tangencial (II´) De allí que: 1er caso : Rc1 < II´ 2do caso: Rc1 > II´ 1er caso : Rc1 < II` aº max =180º - arc cos [(Rc1 / AI) x sen (arc tg (AI /( II`- Rc1))] –arc tg (AI / (II`- Rc1)) donde: Rc1 = Radio de Curvatura de la sección de construc. AI = ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x AE AE = Profundidad vertical desde el KOP1 al objetivo AE = (TVD del tope del yac. – KOP1) + RC2 x sen Jº J1 = Angulo de buzamiento de la formación de interés II`= ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x EO` Rc2 = Radio de Curvatura de la sección de descenso EO` = Desplazamiento horizontal al tope del yac. 2do caso: Rc1 > II`
aº max =90º - arc cos[¨(Rc1 /(Rc1 –II`)) x sen (arc tg (Rc1 – II`) / AI)] –arc tg (Rc1 – II)`/AI donde: Rc1 = Radio de Curvatura de la sección de construcción AI = ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x AE AE = Profundidad vertical desde el KOP1 al objetivo AE = (TVD del tope del yacimiento – KOP1) + RC2 x sen Jº J = Ángulo de buzamiento de la formación de interés II`= ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x EO` Rc2 = Radio de Curvatura de la sección de descenso EO` = Desplazamiento horizontal al tope del yacimiento
MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN – TIPO INCLINADO *Este tipo de pozo es perforado desde la superficie con un ángulo pre-determinado y constante (tangencialmente), para lo cual se utilizan taladros especiales inclinados *El rango de movimiento de estos taladros Slant es entre 90º y 45º de inclinación con respecto a la horizontal *Algunos de los equipos con los que cuenta este tipo de taladro Un brazo hidráulico a fin de manejar los tubulares Un bloque viajero provisto de un sistema giratorio Un sistema hidráulico para general el torque Un sistema de movilización tipo oruga Equipos auxiliares los cuales permanecen fijos durante el proceso de perforación MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN – TIPO HORIZONTAL *Su construcción también esta basada en el Método de Radio de Curvatura, para lo cual es necesario obtener información de la formación, tales como el Rumbo de la Estructura y el Buzamiento de la misma, a fin de calcular el Angulo de Inclinación máxima del pozo, básicamente cuando su valor difiere de 90º *Una de las cosas de interés en estos tipos de pozos, es el cálculo de los esfuerzos presentes en la sarta de perforación y el diseño optimizado de sus componentes * Así mismo, en los pozos multilaterales es necesario conocer la configuración de las arenas productoras a explotar, para lo cual el número de ellas definirá la forma final del pozo
Ejercicio Tipo Tangencial *La planificación de los pozos direccionales envuelven una serie de cálculos, los cuales permiten diseñar los gráficos y el programa de perforación direccional. De la información geológica y el levantamiento topográfico se obtiene los siguientes datos: Coordenadas de Superficie: S: 16.202,64 mts E: 13.338,99 mts Coordenadas de Objetivo: S: 16.470,38 mts E: 13.229,00 mts Elevación del terreno: 34 pies Elevación de la mesa rotaria: 4 pies (b.n.l) Buzamiento de la estructura: 5º S-O Miembro Ojeda: 2.192 pies (bmr) Miembro La inferior: 2.254 pies Tope de arenas productora: 2.364 pies Tope formación lutita La Rosa: 2.510 pies - 2.557 pies Tasa de aumento de ángulo: 3º / 100 pies Punto de arranque (KOP): 347 pies Radio de Tolerancia: 50 pies Ejercicio Tipo “ S ”
Diseñar la gráfica de Inclinación y Dirección del siguiente pozo: Coordenadas de Superficie: N: 10.000 pies
E: 30.000 pies
Coordenadas de Objetivo: N: 7.432 pies
E: 29.312 pies
Punto de arranque (KOP1): 1.480 pies Tasa de aumento de ángulo: 2º / 100 pies Punto de arranque (KOP2): 5.300 pies Tasa de disminución de ángulo hasta 0º de inclinación: 2.5º / 100 pies a 6.695´ Radio de tolerancia: 100 pies a la profundidad vertical de 7.000 pies Profundidad vertical total (TVD): 7.200 pies
