1 MECÁNICA DE LA PERFORACIÓN DIRECCIONALREPÚBLICA BOLIVARINA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA NUCLEO-DELTA AMACURO MECÁNICA DE LA PERFORACIÓN DIRECCIONAL INTEGRANTES: GOMEZ DANIEL GONZALEZ FANNY SILVA YETXIMAR VASQUEZ LEOVER MARQUEZ MARÍA JOSÉ FACILITADORA: ING. ROXIRA CORVO Tucupita, Junio De 2009

2 PERFORACIÓN DIRECCIONALCAUSAS QUE LA ORIGINAN Pozos verticales (control de desviación) Desarrollo múltiple de un yacimiento Desviación de un hoyo perforado inicialmente Múltiple pozo con una misma plataforma Diferentes arenas múltiples Aprovechamiento de mayor espesor del yacimiento Pozos Geotérmicos Pozo de alivio Domo de sal Económicas Localizaciones inaccesibles Formaciones con fallas

3 PERFORACIÓN DIRECCIONALDEFINICIONES KOP, Inclinación y EOB El KOP es la localización a una cierta profundidad bajo la superficie donde se desvía el pozo hacia una dirección determinada. La inclinación del pozo es el ángulo por medio del cual se desvía de la vertical. Fin de construcción de ángulo (EOB): es la localización donde el pozo ha terminado de construir el ángulo (End of Buildup)

4 Mtto. de Angulo, Secc. Tangencial y Comienzo del DecrementoPERFORACIÓN DIRECCIONAL Mtto. de Angulo, Secc. Tangencial y Comienzo del Decremento El mantenimiento de ángulo ocurre donde la inclinación del pozo se mantiene constante. La sección tangencial ocurre después de una construcción donde la inclinación del pozo se mantiene constante durante una cierta distancia. Puede haber un incremento o decremento adicional antes de alcanzar el objetivo. El comienzo del decremento es el punto donde el pozo empieza su inclinación.

5 PERFORACIÓN DIRECCIONALFin del decremento (En of Drop) Es el punto en donde el pozo termina de disminuir su inclinación. Desplazamiento del objetivo (Target Displacement) Es la distancia lateral desde la localización en superficie hasta el objetivo. Localización del Objetivo (Target location) Es un punto definido en el espacio por coordenadas geográficas a una profundidad vertical dada. Un perfil de pozo puede tener múltiples objetivos.

6 Profundida Vertical Verdadera, TVDPERFORACIÓN DIRECCIONAL Profundida Vertical Verdadera, TVD Profundidad Medida, MD Es la distancia desde el punto de referencia de superficie de un pozo hasta la estación de interés a lo largo del curso actual del pozo. Es la distancia vertical desde el punto de referencia en superficie de un pozo hasta la estación de interés.

7 Desplazamiento horizontal, HDPERFORACIÓN DIRECCIONAL Desplazamiento horizontal, HD Azimuth Es el ángulo en el plano horizontal medido desde una dirección de referencia predeterminada (como norte verdadero) medida en el sentido del reloj. Es la distancia entre dos puntos cualquiera a lo largo del curso de un pozo proyectado sobre un plano horizontal o vista de planta.

8 PERFORACIÓN DIRECCIONALHERRAMIENTAS UTILIZADAS a.-Herramientas Deflectoras Ventajas JUNTA ARTICULADA CUCHARAS DEFLECTORAS MECHAS Utilizan mecha de calibre pleno desde el punto inicial de desviación. MOTOR DE FONDO Tipo turbina La orientación es mas precisa. Desplazamiento positivo Las correcciones se hacen pozo abajo. Motor helicoidal Válvula de descarga Vielas Cojinetes y eje. Ensamblaje de las conexiones internas del motor Cavidad en espiral Sección transversal elíptica Rotor

9 PERFORACIÓN DIRECCIONALMECHAS Desviación del hoyo usando el chorro de la mecha CUCHARAS DEFLECTORAS 1.- Cuchara removible (guiasonda Standard) Larga cuña invertida de acero cóncava Lavando el hoyo perforando Punta de cincel Tubo Portamechas Herramientas básicas de perforación direccional

10 2.- Cuchara de circulación Se perfora un Hueco de ratónPERFORACIÓN DIRECCIONAL CUCHARAS DEFLECTORAS 2.- Cuchara de circulación (dirección variable) Fluido circula por un orificio ubicado en el fondo de la cuchara. SARTA DE PERFORACION Machaguía Sub-orientador Estabilizador de aleta espiral Se perfora un Hueco de ratón (12 a 16 pies)

11 PERFORACIÓN DIRECCIONALDesviación con cuchara permanente 3.- Cuchara permanente tipo revestidor (dirección variable) Mecanismo Energizador Fresadora inicial Sub-orientación Sarta de perforación Girar (guiada por oreja sacrificable)

12 PERFORACIÓN DIRECCIONAL4.- Junta articulada (dirección fija) Junta universal tipo esfera, cargada de resorte. LIMITACIÓN Conectada a la sarta de perforación.

13 PERFORACIÓN DIRECCIONALb.-Herramientas De medición Localizar Posibles “Pata de Perro” o Excesivas Curvaturas Medio Rápido, Preciso y Económico de Vigilar el Pozo Tomas Sencillas (Single-Shot) La inclinación y dirección del Pozo a profundidades especificas. Tomas Múltiples (Multi-Shot) Varias lecturas individuales a intervalos predeterminados

14 b.1. - PENDULO INVERTIDO (TOTCO) b.2.- SELECCIÓN DEL PERÍODO DE TIEMPOPERFORACIÓN DIRECCIONAL PÉNDULO b.1. - PENDULO INVERTIDO (TOTCO) DISCO Grado de desviación sin mostrar el rumbo MECANISMO DE TIEMPO b.2.- SELECCIÓN DEL PERÍODO DE TIEMPO Método de bajar el Instrumento Peso y viscosidad del Fluido de Perforación Profundidad y tiempo adicional para que este estático

15 b. 3.- TOMA SENCILLA (SINGLE-SHOT) UNIDAD INDICADORA DE ÁNGULOPERFORACIÓN DIRECCIONAL Registra simultáneamente la dirección magnética del rumbo de Pozos sin entubar. La inclinación con relación a la vertical b. 3.- TOMA SENCILLA (SINGLE-SHOT) Accionar la cámara en el momento determinado CRONÓMETRO. El cronómetro se gradúa para tiempo determinado. Energiza el sistema eléctrico De la cámara a pocos seg de haber cesado el movimiento MODO DE EMPLEO El conjunto se arma en un cilindro protector. SENSOR DE MOVIMIENTO Se baja al pozo (cable o barril sellado) Se preenfoca y precarga con una película circular (resistente al calor) CÁMARA El cronómetro energiza la cámara El instrumento se saca a la superficie Compás magnético y plomado UNIDAD INDICADORA DE ÁNGULO

16 PERFORACIÓN DIRECCIONALRumbo e Inclinación del Pozo b. 4.- TOMAS MÚLTIPLES (MULTI-SHOT) INFLUENCIA LOCAL Tubería de Perforación Energizado por Baterías Revestidores Adyacentes Accionamiento Mecánico Estaciones Eléctricas Fotografía las Posiciones

17 PERFORACIÓN DIRECCIONALb. 5.- ORIENTACIÓN GIROSCÓPICA DE TOMA SENCILLA Instrumento de Toma Sencilla Adaptador Unidad Giroscópica Se baja a cable hasta el fondo del pozo Se sitúa en un cilindro de acero Orienta hacia eje conocido

18 PERFORACIÓN DIRECCIONALMantener la orientación de los Motores Pozo abajo durante la pertforación b. 7.- ORIENTACIÓN DIRECCIONAL (D.O.T) CEREBRO ELECTRÓNICO MONEL PROCESADOR DE DATOS Vigila simultáneamente la torsión de la sarta UNIDAD DE LECTURA BARRA ESPACIADORA Sub-oriental Fijo con el Sub-curvo PROBADOR SENSOR Situada en la Superficie Se enrosca

19 MEASUREMNT WHILE DRILLINGPERFORACIÓN DIRECCIONAL b. 7.- MEDIDAS DE FONDO DURANTE LA PERFORACIÓN (M.W.D) Perforación Direccional Control de Dirección Superficie Objetivo predeterminado Penetración Angular MEASUREMNT WHILE DRILLING Mejora el control y determinación de la posición real de la barrena EQUIPOS DE APOYO SISTEMA DE SUPERFICIE ENSAMBLAJE DEL M.W.D Anclamiemiento de la Herramienta Reduce el tiempo de registros Herramienta M.W.D Decodifica la señal Reduce le riesgo de atascamiento por presión diferencial INSTRUMENTO LONGITUD DIAMETRO INTERIOR Barra Antimagnética 6 – ¾” ó 7” OD Diseño Especifico 4” ID * 30 pies Sustituto del Pulsor 6 – ¾” ó 7” OD * 43” Superior a lo Normal Transductor. Caja de Distribución. Filtro de Distribución. Panel Visual de ángulo, azimuth y cara de la herramienta. Unidad de cintas magnéticas. Computador HP Reduce las patas de perro Rotor Assembly direccional (sensores partes electrónicas) Baterías Reduce el nro. de correcciones con motores de fondo en los pozos

20 SISTEMAS BÁSICOS DE MEDIDASPERFORACIÓN DIRECCIONAL SISTEMAS BÁSICOS DE MEDIDAS Pulsos a través del fluido de perforación Sistemas a través de cables aislados Sistemas electromagnéticos

21 PERFORACIÓN DIRECCIONALSon aquellas que forman parte de la sarta de perforación. Su utilidad y posición en la misma sarta varían dependiendo de su uso en perforación. c.-Herramientas Auxiliares Estabilizadores. Estabilizadores Tres tipos de estabilizadores

22 Estabilizadores más usados.PERFORACIÓN DIRECCIONAL Estabilizadores más usados. Tipo Camisa: es aquel donde solamente es necesario cambiar la camisa, cada vez que se necesite un estabilizador de diferente diámetro o cuando haya desgaste de sus hojas. Tipo Integral: es aquel donde se tiene que cambiar completamente cada vez que se requiere un estabilizador de diferente diámetro.

23 PERFORACIÓN DIRECCIONALPORTAMECHA O BARRA La elección de una barra de Portamechas, debidamente diseñada es requisito primario para poder perforar a mínimo costo. Portamecha

24 Tijera golpeadora o martillo. Principales características.PERFORACIÓN DIRECCIONAL Tijera golpeadora o martillo. Es una herramienta que se coloca en la sarta de perforación para ser utilizada solamente en caso de pegamento de tubería. Principales características. Su calibración puede ser modificada. Posee una unión flexible que actúa como articulación limitada o junta universal para minimizar los esfuerzos de punto del mandril. Pueden golpear hacia arriba o hacia abajo. Permanecen en el pozo durante un largo periodo de perforación continua, aún en condiciones difíciles. Son mecánicas, hidráulicas e hidromecánicas. Se pueden encontrar en diferentes diámetros. Pueden ser ajustadas en la superficie o en el pozo.

25 Tubería de transición (Hevi-Wate).PERFORACIÓN DIRECCIONAL Tubería de transición (Hevi-Wate). Es un componente de peso intermedio para la sarta de perforación. Son tubos de pared gruesa unidos entre si por juntas extra largas. Tubería de transición

26 PERFORACIÓN DIRECCIONALBent-sub. Sub-orientación. Este método requiere un niple de portamechas de K-monel (no magnético) o una junta corta y equipo orientador especial, así como un instrumento de toma sencilla. Bent sub

27 Secciones tangenciales con altas velocidades (120-160) RPMPERFORACIÓN DIRECCIONAL SISTEMA ROTATIVO DIRECCIONAL 1.- CALIBRE Y LOCALIZACIÓN DE ESTABILIZADORES Principio de Fulcrum Principio de Péndulo Principio de Estabilización Ensamble con agujero en calibre La velocidad se incrementa cuando: Ensambles de Empacados Incrementa la distancia entre la barrena y el primer estabilizador. Estabilizador de ’ de lastra barrenas Incremento en la inclinación del agujero. Secciones tangenciales con altas velocidades ( ) RPM Reducción del diámetro de lastra barrenas. ángulo aplicar peso Incremento en el peso en la barrena. Reducción a la velocidad rotaria ( RPM)

28 La barrena experimenta una menor fuerza debido a la gravedadPERFORACIÓN DIRECCIONAL Principio de Péndulo 2do. Estabilizador Estabilizador menor al calibre del hueco o de ninguno cerca de la barrena. 1er. estabilizador Muy rígida La barrena experimenta una menor fuerza debido a la gravedad Barrena 1er. estabilizador Estabilizador de bajo calibre Longitud< 30’ Bajo peso 1er. estabilizador Alta velocidad de rotación Barrena Tricónica

29 PERFORACIÓN DIRECCIONAL2.- DIAMETRO DE LASTRABARRENAS Momento axial de inercia Rigidez Elasticidad Ensamble Fulcrum Reducir el diámetro del acople Ensamble Empacado Reducir el diámetro del acople Ligera tendencia Ensamble de Tipo Péndulo Acoples más grandes

30 PERFORACIÓN DIRECCIONAL3.- TIPO DE BARRENA No afecta la construcción, ángulo de caída… Barrena Tricónica Impacto en el azimutal Dientes largos Barrena PDC No afecta el ángulo de desviación Tendencia al deslizamiento

31 PERFORACIÓN DIRECCIONAL4.- ANISOTROPÍA DE LA FORMACIÓN 5.- DUREZA DE LA FORMACIÓN FORMACIONES SUAVES Variación en las propiedades de la formación en diferentes direcciones en la roca FORMACIONES DURAS Reacción de la barrena Complicado construir un ángulo Crear un ensamble para efectuar la inclinación Formación de astillas

32 TECNOLOGÍA EN PERFORACION DIRECCIONALDireccionamiento de la mecha →-desarrollados Empuje de Mecha →+ desarrollados (PowerDrive)

33 TECNOLOGÍA EN PERFORACION DIRECCIONALPOWER DRIVE Conexiones Giratorias de perforación direccional Conexión Giratoria de desacoplamiento PRINCIPALES VENTAJAS Y BENEFICIOS: Rotación continua de la sarta de perforación . Mejora en gran medida la limpieza del pozo Minimiza el aprisionamiento de la columna Facilita el control dimensional. La potencia disponible en la mecha no disminuye por la necesidad de realizar operaciones de perforación con deslizamiento.

34 EJEMPLO •Campo Njord (oeste de Noruega) →utilizó la tecnología RSS y se finalizó 22 días antes de lo programado. •Campo Njord, pozo A-13-H →se planificó una trayectoria en W para poder penetrar el yacimiento primario en diversos bloques de fallas. Se logró una reducción de costos de u$s con respecto a un pozo perforado previamente en el mismo campo, ya que se redujo el tiempo de construcción a la mitad

35 GRACIAS POR SU ATENCIÓN