Perforación Direccional

Perforación Direccional

Agenda Perforación Direccional y Horizontal Aplicaciones • Planeación • Diseño de Trayectorias • • Diseño de BHA • Herramientas – Motores, – BHA Rotarios – Turbinas • • •

Sistemas Emergentes Aplicaciones Horizontales Pozos Radio Largo, medio y Corto

Agenda Sistemas MWD y LWD • Sistemas de de Te Telemetría • Sistemas de Potencia • Sensores MWD • Sensores LWD – Resistividad – Neutron – Porosidad – Densidad

• Geo-Navegación

Tipos de po Tip poz zos Horizontales: • Radio Largo • Radio Medio • Radio Corto

Qué Qu é es Perf Perfor orac ación ión Dire Direcc ccio iona nal? l?

• Dirigir un pozo de manera controlada a lo largo de una trayectoria planeada para alcanzar un objetivo geológico.

Aplicaciones • Locaciones inaccesibles • Desvío (Sidetrack) • Perforaciones en Domos de Sal • Pozos múltiples desde una estructura artificial • Múltiples arenas desde un pozo

Aplicaciones • Exploración desde un pozo • Pozos de alcance extendido • Perforación Horizontal • Intersección de zonas de alta presión • SAGD

Posicionamiento y Sistema de Coordenadas

Referencia Vertical

a r u t c u r t s E n o i t c v e l E

Elevación de la Mesa Elevación del terreno

t t c e e s j f o r f P O

Referencia Global (Nivel del Mar)

o z o P n o i c a v e l E

RKB

y e v r u S d a d i d n u f o r P

Referencia Horizontal

Origen Pozo t e l l f s e f W O t e s f f O e r u t c u r t S

Origen Estructura

Origen Proyecto

Survey Coordinates

Objetivo

t e s f f O t c e j o r P

Global Origin

Eastings

Sistema de Coordenadas UTM •

•

•

•

En Perforación Direccional los mapas utilizados son planos. Para representar La Tierra en forma plana existen varias proyecciones. UTM divide la tierra en 60 Zonas, cada una de 6°de amplitud. Locaciones se miden en Nortes y Estes en cambio de longitudes y latitudes.

Zona de Coordenadas UTM Central Meridian. Bisecting zone (assigned False Easting = 500,000m)

500,000m

Origin of False Easting

Zone narrows as it approaches the poles

3°

3°

6° Approximately 600,000m at Equator

Equator (assigned False Northing value: = 0m for Northern Hemisphere = 10,000,000m for Southern Hemisphere)

Norte Grid/Norte Verdadero True North Grid Projection

N GN TN Grid North (West of True North)

TN GN

E Grid North (East of True North)

Meridian of Longitude

Rings of Latitude

Central meridian (True North = Grid North)

Métodos de Cálculo de “Survey” Un registro direccional está compuesto por : •

Profundidad Medida MD

•

Inclinación

•

Azimuth (Corregida al Norte en referencia )

Métodos mas utilizados son •

Tangencial

•

Angulo promedio

•

Radios de Curvatura

•

Mínima Curvatura

Método de Mínima Curvatura

Ecuaciones del Método de Curvatura Mínima

Planeación Básica

Planeación de Pozos Direccionales La planeación direccional es el proceso en el que todas las variables del pozo se acomodan para cumplir con los objetivos de manera precisa y al menor costo posible • Variables fundamentales:  Coordenadas

de superficie  Coordenadas del objetivo  Tamaño del objetivo  Pozos vecinos  Tipo de Perfil

Tipos de Perfiles

• Perfil tipo “S”

• Perfil tipo “J”

• Perfil tipo “J reducida”

Terminología – – – – – – – – – –

KOP : Kick Off Point BUR : Build Up Rate EOB : End Of Build Inclinación Azimut TVD Survey Departure Vertical Section Severidad del Dog Leg

Clasificación de BUR

Factores en el Diseño de Trayectorias • Factores Clave – Drenaje – Completamiento

• Otros Factores – – – – –

Fallas Locaciones remotas Formaciones suaves (Evitar) Programa de revestimiento Arenas sobre/baja presión (Evitar)

Modelamiento de Trayectorias • Tendencias de Giro “walk” • Anti-Colisión • Herramientas (MWD, Gyro) • Modelos de Incertidumbre – Elipse de incertidumbre – Traveling Cylinder

• Spider Plots

Planeación Avanzada • Contempla colisión con pozos próximos • La incertidumbre de posicionamiento es factor decisivo

Cálculos de Incertidumbre Survey Station Calculated Trajectory ‘Most Likely’ Trajectory Survey Bias ISCWSA Error Surface Displaying ‘Bias’

Systematic Ellipse Error Surface

Cilindro Viajero y Spider Plot

Traveling Cylinder

Spider Plot

Torque y Arrastre • •

Factor crítico en el diseño. Consideraciones: – – – –

•

Trayectoria del pozo Configuración de la sarta Dog-leg Factores de fricción

Uso de los Modelos T&D – Evaluar y optimizar trayectorias – Calcular fuerza normales (diseño de casing) – Identificar profundidad alcanzable – Identificar los requerimientos de carga del taladro – Identificar el diseño de sartas de perforación

Torque y Arrastre

Análisis de Torque y Arrastre

Herramientas de Perforación Direccional

Herramientas de Perforación Direccional • Dos tipos básicos: – Motores de Fondo – Ensamblajes Rotarios

• Técnicas Opcionales – Jetting – Whipstocks

• Adicionales – MWD (registros de desviación en tiempo real) – LWD (sensores de registros )

BHAs Rotarios

• • •

Se usan para perforar secciones tangentes Se usan cuando la tendencia de la formación es predecible para construir o tumbar ángulo Responde a cambios en el WOB

Diseño de BHA •

BHA (Bottom Hole Assembly).

•

Es otro factor clave en el diseño del pozo: – Respuesta del BHA a cambios en los parámetros de operación o tendencias de formación – Diámetro de los estabilizadores – Angulo del pozo – Angulo del motor de fondo – Distancias de los estabilizadores

Modelos de Diseño de BHA •

Existen varios modelos de BHA – Modelo de equilibrio: modelo de “viga” estatica en donde todos los momentos y fuerzas en el hueco y el BHA estan en equilibrio (Lubinski). – No consideran efectos de rotación – Se deriva un valor por ensayo y error llamado FI (Formation Index) que interactúa con el BHA y la formación – Es el mas usado y exacto

Motores de Perforación • Los PDM son el método mas usado de control direccional. • Son herramientas que usan el fluido como fuente de poder para hacer girar la broca sin que la sarta de perforación rote. • la potencia del motor es generada por la combinación rotor/estator según el principio de Monieau inverso.

Configuración de Los PDM

Relaciones Rotor / Stator de Motores de Fondo Configuraciones Rotor / Stator

Componentes del PDM

Desempeño de los PDM

Motores Dirigibles

Rotor Jetting

Aplicaciones - PDM

Convencional

Horizontal

Horizontal

Turbinas • • • • •

También son accionadas por el fluido de perforación Utiliza aletas de metal que dan resistencia a altas temperaturas y ambientes hostiles Mas rápidas que un PDM Se utilizan generalmente con brocas impregnadas (diamante natural) Capacidad de ser dirigidas

Estabilizadores Ajustables

Perforación de Alcance Extendido • •

• •

Mejor conocida como ERD. Un pozo ERD es un pozo que alcanza una relación de desplazamiento horizontal de 2:1 respecto a su TVD o mas. Se han alcanzado relaciones de 5:1 No necesariamente tiene que ser pozos horizontales

Perforación de Alcance Extendido

Perforación Horizontal MWD, LWD y Geo-Navegación

Ventajas de los Pozos Hz • •

• • •

•

Las principales ventajas son: Reducción de la conificacion de agua y gas debido a la reducción de la caída de presión a través del yacimiento Incremento de producción por incremento del área expuesta del yacimiento al pozo Reducción de la caída de presión en el pozo Una combinación de las dos anteriores puede producir una reducción en la producción de arena Aumento de recobro de reservas y un patrón mas eficiente de drenaje

Producción de Pozos Horizontales •

Consideraciones – Espesor vertical del yacimiento

Reservas Recuperables 1200

Iani=1

– Relación de permeabilidad Kh vs Kv – Efecto de las barreras de permeabilidad vertical – Estimación de la productividad – Modelo de productividad

Iani=0.25

1000

Iani=3 Iani=0.25

800

) b t s M M (

Iani=1 Iani=3

600

N

400

Vertical 200

Horizontal Multilateral

0 0

100

200

300

Espes or de Formación (ft)

400

500

600

Selección de Aplicaciones Hz

Conectar fracturas naturales


•

Reducción de la conificación de agua y gas


Incertidumbre Geológica y Posición horizontal

Selección de Aplicaciones Hz Well profile

Actual & Model Neutron & Density

Actual Resistivity

Offset data Model Resistivity

Model and Actual GR

Well path Stratasteered to third & fourth target

Single fault

Pozos altamente desviados Vs Pozos Horizontales


Pozos verticales fracturados Vs Pozos Horizontales

Pozos Radio Largo • Pozos con tasas de construcción desde 1 hasta 8°/100 pies. • El motor que se usa para construir la curva se puede usar también para perforar la tangente. • La curvatura del pozo no es suficiente para causar fatiga en el DP

Consideraciones de Diseño RL • • • • •

Se usan los DC para dar peso sobre la broca. No se debe rotar los DC en curvaturas altas Las herramientas de MWD/LWD son mas flexibles que los DC Si el ángulo es bajo, la sarta perforara en tensión. Minimizar DL no planeados en la sección de construcción.

Sección de Construcción y Tangente • Se usan motores dirigidos diseñados con exceso de DL. • Alternar intervalos de deslizamiento con rotación • Seguir el perfil determinado • Perforar tangente con motor preferiblemente

Pozos Radio Medio

•

Los BHAs y la planeacion con similares a pozos de Radio Largo

•

Las curvas limitan la rotación de las herramientas

•

Estas limitaciones afectan el diseño del perfil

•

Perfiles con varias secciones. No es continuo

Diseño de Sarta Pozos de RM

• • • • •

El WOB no proporciona peso a la broca DC o HWDP en la sección vertical para empujar Opciones de “pull down machines” El análisis de T&D es critico en el diseño Siempre con motores de fondo y MWD/LWD

Configuración del BHA •

El motor se diseña para no ser rotado

•

Los estabilizadores son removidos

•

Se usa un “Pad” o camisa excentrica

•

Se puede usan un segundo codo.

•

Es recomendable usar un Sensor ABI (At Bit Inclination) en el lateral

Pozos Radio Corto •

Curvaturas de 75 - 110°/30m.

•

Radios de 82 - 50 ft

•

Secciones horizontales de 650’ (198 m).

•

Equipo direccional incluye : • Motores de construcción articulado. • Motor lateral articulado • MWD articulado • Motor híbrido (alternativa)

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