Este documento describe la perforación direccional y horizontal. Explica que la perforación direccional involucra desviar el pozo hacia un objetivo subterráneo y que existen varios tipos de pozos direccionales como tangenciales, en forma de S y en forma de J. También describe los conceptos básicos, herramientas, métodos de cálculo y beneficios de la perforación direccional y horizontal.

1. República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular Para La Educación
IUPSM-Extensión Maracaibo
Catedra: Perforación I
Sección: S “Diurno”
PERFORACIÓN
DIRECCIONAL
Bachiller:
Zulaynis Reyes
C.I.: V-25.7943.98
Maracaibo, febrero del 2017

2. PERFORACIÓN DIRECCIONAL
La perforación direccional es la técnica de la desviación de la trayectoria
del pozo a lo largo de su curso hacía un objetivo que se encuentra en el
subsuelo de cuya localización, a una distancia lateral y dirección vertical
dada; esta definición es el concepto fundamental de la perforación direccional
controlada tanto para una trayectoria de pozo mantenida tan cerca como sea
posible de la vertical como para una desviación de la vertical planeada
deliberadamente.

3. JUSTIFICACIÓN DE LA PERFORACIÓN DIRECCIONAL
Existen varias razones que hacen que se programen pozos
direccionales, estas pueden ser planificadas previamente o por
presentarse problemas en lasa operaciones que ameriten un cambio
de programa en la perforación. Las más comunes son las siguientes:
• Localizaciones inaccesibles. Son aquellas áreas a perforar
donde se encuentra algún tipo de instalación o edificación
(parque, edificio), o donde el terreno por condiciones
naturales (lagunas, ríos, montañas) hacen difícil su acceso.
• Domo de sal. Donde los yacimientos a desarrollar están bajo
la fachada de un levantamiento de sal por razones
operacionales no se desee atravesar el domo.

4. • Pozo de alivio. Es aquel que se perfora para controlar un
pozo en erupción. Mediante el pozo se contrarresta las
presiones que ocasionaron el.
• Múltiple pozo con una misma plataforma. Desde la
plataforma se pueden perforar varios pozos para reducir el
costo de la construcción de plataformas individuales y
minimizar los costos por instalación de facilidades de
producción.
• Formaciones con fallas. Donde el yacimiento esta dividido
por varias fallas que se originan durante la compactación del
mismo.
• Desarrollo múltiple de un yacimiento. Cuando se requiere
drenar el yacimiento lo mas rápido posible o para establecer
los limites de contacto gas/petróleo o petróleo/agua.

5. CONCEPTOS BÁSICOS DE LA PERFORACIÓN
DIRECCIONAL
Azimut. Es la dirección del pozo sobre el plano horizontal,
medido como un ángulo en sentido de las manecillas del
reloj, a partir del norte de referencia. Esta referencia puede
ser el norte verdadero, el magnético o el de mapa.
Dirección u orientación. Ángulo
fuera del Norte o Sur (hacia el Este u
Oeste), que muestra la orientación y
el desplazamiento.
Ángulo de inclinación. Es el ángulo
formado del pozo con respecto a la
vertical.
Rumbo. Es la intersección entre el
estrato y un plano horizontal, medido
desde el plano N-S.
Buzamiento. Es el ángulo entre el
plano de estratificación de la formación
y el plano horizontal, medido en un
plano perpendicular al rumbo.

6. TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
• Tipo tangencial. La desviación deseada es obtenida a una profundidad relativamente
llana y esta desviación se mantiene constante hasta el objetivo. Este tipo de pozo
presenta muchas ventajas tales como:
1) Configuración de la curva sencilla a lo largo de un rumbo fijo.
2) Ángulo de inclinación moderado.
3) Generalmente puntos de arranques someros.
4) Menor riesgo de pega.

7. TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
• En Forma de “S”. En este tipo de pozo la trayectoria está configurada por una zona de
incremento de ángulo, otra tangencial y una de disminución de ángulo. Estos tipos de pozos
pueden ser de dos formas:
1) Tipo “S”. Constituido por una sección de aumento de ángulo, una sección tangencial y
una sección de caída de ángulo que llega a cero grados (0º).
2) “S” Especial. Constituido por una sección de aumento de ángulo, una sección tangencial
intermedia, una sección de caída de ángulo diferente a cero grados (0º) y una sección
de mantenimiento de ángulo al objetivo.

8. TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
• En forma de “J”. Este tipo de pozos es muy parecido al tipo tangencial, pero el hoyo
comienza a desviarse más profundo y los ángulos de desviación son relativamente altos y se
tiene una sección de construcción de ángulo permanente hasta el punto final.
• Inclinados o de Alto Ángulo. Son pozos iniciados desde superficie con un ángulo de
desviación predeterminado constante, para lo cual se utilizan taladros especiales inclinados.
Los Taladros Inclinados son equipos cuya cabria puede moverse de 90º de la horizontal hasta
un máximo de 45º.

9. TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES
• Horizontales. Son pozos perforados horizontalmente o paralelos a los planos de
estratificación de un yacimiento con la finalidad de tener mayor área de producción. También
se denominan pozos horizontales aquellos con un ángulo de inclinación no menor de 86º
respecto a la vertical. La longitud de la sección horizontal depende de la extensión del
yacimiento y del área a drenar en el mismo. Según el radio de curvatura, existen cuatro tipos
de pozos horizontales básicos, cada uno de los cuales poseen una técnica que va en función
directa con la tasa de incremento de ángulo y del desplazamiento horizontal.

10. MÉTODOS DE CÁLCULO DE ESTUDIOS
DIRECCIONALES
• Método de ángulo promedio. Se basa en la suposición de que el recinto
del pozo es paralelo al promedio sencillo de los ángulos de inclinación y
dirección entre dos estaciones. Este método que es mucho más difícil de
justificar teóricamente es, sin embargo, lo suficientemente sencillo para
usarlo en el campo, ya que los cálculos se pueden efectuar en una
calculadora no programable.
• Método de curvatura mínima. Presupone que el pozo es un arco esférico
con mínimo de curvatura: en otras palabras, que hay máximo radio de
curvatura entre puntos o estaciones de observación. Aunque este método
también comprende muchos cálculos complejos que requieren computadora
programable, es el de mejor justificación teórica y por consiguiente el más
aplicable a casi cualquier pozo.

11. • Método tangencial (también denominado de “ángulo terminal”). Este
antiguo método se basa en la suposición de que el pozo mantiene la misma
inclinación y el mismo rumbo entre estaciones, y es muy fácil de calcular. Sin
embargo, es muy impreciso, especialmente en pozos de configuración Tipo I
y III en los que indica menos desplazamiento vertical y más horizontal de los
que hay en la realidad, y también en los de Tipo II. En los que indica más
desplazamiento vertical y menos horizontal de los que realmente hay en el
pozo. La falta de precisión de este método ha servido de estímulo para
desarrollar medios más exactos.
• Método de radio de curvatura. Este método se basa en la suposición de
que el recinto del pozo es un arco parejo y esférico entre estaciones o
puntos de estudio. Es teóricamente sensato y es muy preciso. Sin embargo,
no es de fácil aplicación en el campo porque requiere el uso de una
calculadora o computadora programable.

12. HERRAMIENTAS A UTILIZAR EN LA PERFORACIÓN
DIRECCIONAL
Existen en el mercado una gran variedad de herramientas que son
útiles en la perforación direccional:• Mechas. Son de tamaño convencional
con uno o dos chorros de mayor diámetro
que el tercero, o dos chorros ciegos y uno
especial, a través del cual sale el fluido de
perforación a altas velocidades, también
puede ser utilizada una mecha bicono con
un chorro sobresaliente
• Cucharas deflectoras (guiasonda). Son
piezas de acero en forma de cuchara con
la punta cincelada

13. • Cuchara removible. Se usa para iniciar el cambio
de inclinación y rumbo del pozo, para perforar al
lado de tapones de cemento o para enderezar pozos
desviadores. Consta de una larga cuña invertida de
acero, cóncava en un lado para sostener y guiar la
sarta de perforación.
• Estabilizador. Un cuerpo estabilizador es
sustentado giratoriamente por el sub estabilizador,
donde el cuerpo estabilizador permanece
sustancialmente estacionario en relación con el pozo
de sondeo a medida que gira la sarta de perforación.
Al menos una pala estabilizadora es sustentada por
el cuerpo estabilizador, siendo la pala estabilizadora
extensible radialmente desde el estabilizador para
encajarse con la pared lateral del pozo de sondeo.

14. MOTORES DE FONDO
Estos tienen la particularidad de eliminar la rotación de la tubería,
mediante una fuerza de torsión en el fondo, impulsada por el lodo de
perforación. Pueden ser:
• Tipo Turbina. Es una unidad axial
multietapa que demuestra ser muy
eficiente y confiable, especialmente
en formaciones duras.
• De Desplazamiento Positivo.
Consta de un motor helicoidal de
dos etapas, válvula de descarga,
conjunto de bielas, conjuntos de
cojinetes y ejes.

15. MOTORES DE FONDO
Estos tienen la particularidad de eliminar la rotación de la tubería,
mediante una fuerza de torsión en el fondo, impulsada por el lodo de
perforación. Pueden ser:
• Tipo Turbina. Es una unidad axial
multietapa que demuestra ser muy
eficiente y confiable, especialmente
en formaciones duras.
• De Desplazamiento Positivo.
Consta de un motor helicoidal de
dos etapas, válvula de descarga,
conjunto de bielas, conjuntos de
cojinetes y ejes.

16. PERFORACIÓN HORIZONTAL
Se llama perforación horizontal al proceso de perforación de un pozo,
desde la superficie hasta una ubicación subsuperficial justo encima de la
reserva de petróleo o gas llamado el "punto de inicio". A continuación, se
desvía el pozo desde el plano vertical haciendo una curva para introducirse
en el depósito a través de un punto de entrada con una inclinación casi
horizontal. Se continúa taladrando horizontalmente hasta hacer llegar el
agujero ubicación deseada.

17. ¿EN QUÉ CONSISTE LA PERFORACIÓN
HORIZONTAL?
La parte vertical inicial de un pozo horizontal, a menos que muy sea
corta, típicamente se perfora utilizando la misma técnica de perforación
rotatoria que se utiliza para perforar pozos más verticales, en el que la
sarta de perforación se hace girar en la superficie. La sarta de
perforación consta de muchas articulaciones de tubería de perforación de
aleación de acero, collares de perforación y la broca en sí.
Desde el punto de inicio hasta el punto de entrada de la sección curvada
de un pozo de perforación horizontal, se perfora utilizando un motor
hidráulico montado directamente encima de la broca y accionado por el
fluido de perforación. La broca girarse por el motor hidráulico sin girar la
tubería de perforación desde el motor a la superficie. La dirección del
agujero se logra mediante el empleo de un motor de fondo direccionable.

18. Al orientar la curva en el motor y al perforar sin girar el tubo, el orificio se
puede dirigir, haciendo una curva que transforma la perforación vertical a
horizontal e incluso puede cambiar la dirección a la izquierda o la
derecha. La sección curvada tiene típicamente un radio de entre 100 y
150 metros.
Los instrumentos de perforación transmiten diversas lecturas del sensor
a los operadores que están en la superficie. Como mínimo, los sensores
proporcionan el azimut (dirección respecto al norte) y la inclinación
(ángulo relativo a la vertical) de la perforación. Los instrumentos
modernos para la perforación permiten a los operarios de perforación
direccional calcular la posición (las coordenadas x, y, z) de la broca en
todo momento. A veces se incluyen sensores adicionales en la sarta de
perforación.

19. Estos sensores pueden proporcionar información
sobre el medio ambiente de fondo de pozo (por
ejemplo, la temperatura, la presión, el peso de la
broca, la velocidad de rotación de la broca y el
ángulo de perforación). También pueden mostrar
varias medidas de las características físicas de la
roca que lo rodea como la radiactividad natural y
la resistencia eléctrica, similares a los obtenidos
por la extracción vertical, pero en este caso
obtienen sus datos en tiempo real durante la
perforación. La información se transmite a la
superficie a través de pequeñas fluctuaciones en
la presión del fluido de perforación en el interior
del tubo de perforación.

20. CLASIFICACIÓN DE LOS POZOS
HORIZONTALES
Se clasifican básicamente por su radio de curvatura:
• Radio Ultracorto. El radio de curvatura en esta técnica de
perforación horizontal varía de 1 a 2 pies, y el ángulo de
construcción entre 45° y 60° por pie, con sección Horizontal
entre 100 a 200 pies.
• Radio Corto. En esta técnica el radio de curvatura varía de 20
a 40 pies con variaciones del ángulo de construcción de 2° a
5° por pies, con una sección horizontal de 100 a 800 pies de
longitud.
• Radio Medio. El radio de curvatura varía de 300 a 800 pies,
con un ángulo deconstrucción de 6° a 20° por cada 100 pies.
La sección horizontal varía de 2000 a 4000 pies de longitud.
• Radio Largo. El radio de curvatura varía de 1000 a 3000 pies
y el ángulo deconstrucción entre 2° y 6° por cada 100 pies. La
sección horizontal varía entre 1000 y 4000 pies de longitud.

21. BENEFICIOS DE LA PERFORACIÓN
HORIZONTALEn primer lugar, los operadores son a menudo
capaces de explotar un yacimiento con un número
significativamente menor de pozos, ya que cada
pozo horizontal puede drenar un volumen mayor que
un pozo vertical. La superficie total utilizada de una
operación de petróleo o gas puede reducirse
mediante el uso de pozos horizontales.
En segundo lugar, el uso de un pozo horizontal
puede revertir o retrasar significativamente la
aparición de problemas de producción que provocan
tasas de producción bajas, baja eficiencia de
extracción y/o abandono prematuro.

22. La perforación horizontal puede mejorar
significativamente la recuperación de petróleo y gas,
así como el retorno de inversión y la rentabilidad
total. En tercer lugar, teniendo el pozo entubado
durante la perforación de la sección horizontal
permite a los operadores utilizar fluido de perforación
de menor densidad. Incluso se pueden permitir la
extracción durante las operaciones de perforación,
impidiendo la mayor parte del daño que normalmente
se produce cuando la densidad del líquido de
perforación debe ser suficientemente alta para
mantener la presión pozo mayor que la presión de
formación.

23. Gracias por su atención…