Perforacion direccional

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
CATEDRA: perforación i
SECCION: S “DIURNO”
Perforación direccional
Luis Rangel
25188943
MARACAIBO, febrero DEL 2017

La perforación direccional se define como la
desviación intencional de un pozo con respecto
del trayecto que adoptaría naturalmente. Esta
desviación se logra a través del uso de cuñas,
configuraciones de arreglos de fondo de pozo
(BHA), instrumentos para medir el trayecto del
pozo a la superficie, motores de fondo, y
componentes BHA y barrenas de perforación
especiales, incluidos los sistemas rotativos
direccionales, y las barrenas de perforación. El
perforador de pozos también explota los
parámetros de perforación, tales como el peso de
la barrena y la velocidad rotativa, para desviar la
barrena lejos del eje del pozo existente.
En algunos casos, tales como en la perforación de
formaciones de inclinación pronunciada o cuando
existe una desviación impredecible en las
operaciones de perforación convencionales,
puede emplearse técnicas de perforación
direccional para asegurar que el pozo se perfore
verticalmente. Si bien este objetivo puede lograrse
con muchas técnicas, el concepto en general es
simple: direccionar la barrena de perforación en la
dirección en la que se quiere perforar.
Perforación direccional

Varios Pozos desde Estructuras Artificiales
La aplicación actual más común de los métodos
de desviación es en la perforación costafuera, ya
que permite perforar un número óptimo de pozos
desde la misma plataforma o isla artificial. Esa
operación simplifica notablemente las redes de
recolección y los sistemas de producción, factores
que gobiernan la viabilidad económica de la
industria costafuera
.
Causas para aplicar la
perforación direccional
Desviación Lateral y Enderezamiento
Se usa primordialmente para solventar dos
problemas: el de apartarse de una obstrucción
desviando el pozo, o el de enderezar el pozo si
éste se ha torcido.
.

Perforación en Fallas Geológicas
Otra aplicación de la perforación direccional es en
el control de fallas geológicas. El pozo se desvía a
través de la falla o en paralelo con ella para
obtener mayor producción. Se elimina así el riesgo
de perforar pozos verticales a través de planos de
fallas muy inclinados, lo que puede ocasionar el
deslizamiento y el cizallamiento de las sartas
revestidoras.
Localizaciones Inaccesibles
Los mismos métodos se aplican cuando la
localización inaccesible de un intervalo productor
dicta la necesidad de situar el equipo de
perforación a distancia, como ocurre cuando se
desea obtener producción de intervalos situados
bajo ríos, montañas, ciudades, etc. Estos
ejemplos son apenas algunos de los muchos usos
de la perforación direccional. Los nuevos métodos
de recuperación de petróleo actualmente en
desarrollo ampliarán la escala de aplicaciones a
corto plazo.
.

Perforación de Domos Salinos
Los programas de perforación direccional
también se usan para eludir los problemas de
perforación de domos salinos. Para alcanzar
los intervalos productores que frecuentemente
están situados bajo el tope protuberante del
domo, el pozo se perfora primero en paralelo
con el domo y seguidamente se desvía para
que penetre bajo la protuberancia
Pozos de Alivio
Esta técnica se aplicó inicialmente para
perforar pozos de alivio, a fin de poder
bombear lodo y agua para controlar pozos
desbocados.

Las operaciones de desviar un pozo o mejor conocidas
como (Sidetracking), es uno de las principales usos para
la perforación direccional, esta resulta de la acción de
desviar un pozo para iniciar un nuevo agujero en
cualquier punto por encima de la parte inferior del viejo
pozo.
Existen diferentes razones para implementar una
desviación o sidetrack, una de ellas es evitar un pez (fish)
que se ha quedado en el agujero o la pegadura de una
tubería o el desprendimiento de la sarta de perforación,
otra de las razones es que por la parte inferior del agujero
generar una desviación para intersectar una formación
productora en una posición más favorable como
penetrarla por encima del contacto agua-aceite, al igual
podemos utilizarla para evitar los problemas asociados
por la conificación de agua y gas; la desviación se puede
realizar en pozos viejos para mover la ubicación de la
parte agotada a otra parte que sea más productiva del
yacimiento tal como a través de una falla, en pozos
exploratorios ayuda a tener una mejor comprensión
geológica del área, especialmente donde es complicada
esta operación de desviación o sidetrack puede hacer que
sea mucho más económico que realizar múltiples pozos
de exploración.
Operaciones de desviación de pozo

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:
 Configuración de la curva sencilla a lo largo
de un rumbo fijo.
 Ángulo de inclinación moderado.
 Generalmente puntos de arranques someros.
 Menor riesgo de pega.
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.
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:
 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).
 “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.

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.
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.
Adicionalmente, se requiere un ensamblaje especial de la
sarta de perforación para poder obtener los grados de
inclinación máximo hasta el objetivo.

 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 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 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.
 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.
Métodos de cálculo de estudios
direccionales

- Profundidad Medida (MD): es la distancia o longitud del hoyo. Representa la distancia de la trayectoria del pozo o la
medición de la tubería en el hoyo.
- Profundidad Vertical Verdadera (“True Vertical Depth”): es la proyección de la profundidad medida en la vertical.
Representa la distancia vertical de cualquier punto del hoyo al sistema de referencia.
- Desvío: es la distancia horizontal de cualquier punto del hoyo al eje vertical de referencia, también se le conoce como
desplazamiento o desviación horizontal.
- Punto de arranque (“Kickoff Point, KOP”): es la profundidad del hoyo en la cual se coloca la herramienta de
deflexión inicial y se comienza el desvío.
- Ángulo de inclinación: es el ángulo formado del pozo con respecto a la vertical.
- Tasa de incremento o disminución de ángulo: es la cantidad de grados por unidad de longitud necesarios para
incrementar o disminuir el ángulo
- Dirección u orientación: ángulo fuera del Norte o Sur (hacia el Este u Oeste), que muestra la orientación y el
desplazamiento.
- Azimuth: ángulo desde el Norte, en dirección de las agujas del reloj, de la desviación del hoyo.
Conceptos básicos en la

- Sección aumentada: sección del hoyo, después del KOP, donde el ángulo de inclinación aumenta.
- Sección tangencial: sección del hoyo donde el ángulo de inclinación y dirección permanecen constante.
- Sección de descenso: sección del hoyo donde el ángulo de inclinación disminuye.
- Giro: es el movimiento necesario desde la superficie para obtener un cambio de dirección u orientación.
- Registro: es la medición por medio de instrumentos, del ángulo de inclinación y dirección en cierto punto del hoyo.
- Coordenadas: son las distancias en las direcciones N-S y E-O de un punto dado.
- 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.
- “Pata de Perro”: cualquier cambio severo de ángulo y trayectoria del pozo.
- Objetivo (Target): es un punto fijo del subsuelo que corresponde a la formación que debe ser penetrada por el pozo.

Tipo I. El pozo se planea de modo que la desviación inicial se obtenga a poca profundidad. El ángulo de
inclinación se mantiene constante hasta llegar al objetivo. Esta configuración se usa principalmente para pozos de
profundidad moderada, en regiones en las que la producción está en un solo intervalo y en las que no se
requieren sartas intermedias de revestimiento. Se usa también para perforar pozos más profundos en los que se
requiere mucho desplazamiento lateral.
Tipo II. Es el pozo de configuración en “S”. La desviación se inicia también cerca de la superficie. La
inclinación se mantiene, lo mismo que en el Tipo I. hasta que se logra casi todo el desplazamiento lateral.
Seguidamente se reduce el ángulo de desviación hasta volver el pozo a la vertical para llevar al objetivo. Esta
configuración, que puede traer consigo algunos problemas, se usa principalmente para perforar pozos con
intervalos productores múltiples, o en los que hay limitaciones impuestas por el tamaño y la localización del
objetivo.
Tipo III. La desviación se comienza bien debajo de la superficie y el ángulo promedio de inclinación se mantiene
hasta llegar al objetivo. Esta configuración es especialmente apropiada para situaciones tales como las de
perforación de fallas o de domos salinos, o en cualquier situación en las que se requiera reperforar o reubicar la
sección inferior del pozo.
Tipo Horizontal, Multilateral, y de Alcance extendido. La productividad de los pozos horizontales llega a ser
mayor que la de uno vertical. Comunican una mayor área de la formación productora, atraviesan fracturas
naturales, reducen las caídas de presión y retrasan los avances de los contactos agua-petróleo o gas-petróleo.
Tipos de perforación direccional

Tipos de perforación direccional

Herramientas Deflectoras:
Son las encargadas de dirigir el hoyo en la
dirección predeterminada, dentro de las cuales
tenemos:
 Mecha:
Constituye la herramienta básica del proceso de
perforación, ya que permite cortar y penetrar las
formaciones. En perforación direccional suelen
utilizarse mechas 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 y la fuerza hidráulica generada
erosiona una cavidad en la formación, lo que
permite a la mecha dirigirse en esta dirección.
Este método se utiliza normalmente en
formaciones blandas.
Herramientas utilizadas

 Cucharas Deflectoras (“Whipstocks”):
Son piezas de acero en forma de cuchara con una
punta cincelada colocada en el hoyo para iniciar la
desviación del hoyo. Pueden ser de tres tipos:
a) Cucharas removible: consta de una larga
cuña de acero, cóncava de un lado para sostener
y guiar la sarta de perforación, posee una punta
de cincel para evitar el giro y de un tubo
portamecha para recuperar la herramienta.
b) Cuchara de circulación: su instalación es
igual a la anterior, pero en este caso el fluido de
perforación circula por un orificio en el fondo
removiendo los ripios.
c) Cuchara permanente tipo revestidor: queda
permanentemente en el pozo y su principal
aplicación es desviar a causa de una obstrucción
colapso del revestidor o para reingresar a un pozo
existente con un pez.

Motores de Fondo
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:
a) Tipo Turbina: es una unidad axial
multietapa que demuestra ser muy eficiente
y confiable, especialmente en formaciones
duras.
b) De Desplazamiento Positivo: consta de
un motor helicoidal de dos etapas,
válvula de descarga, conjunto de bielas,
conjuntos de cojinetes y ejes.

Herramientas de Medición
Cuando se está perforando un pozo direccional, se deben tener los equipos de medición para
determinar precisamente la dirección e inclinación del pozo. Estos equipos o instrumentos
sirven para localizar posibles “patas de perro” o excesivas curvaturas. Las herramientas de
medición son los equipos disponibles para conocer la inclinación y dirección del pozo en el
subsuelo. Las más usadas son:
 Péndulo invertido o Totco: es uno de los más elementales y sencillos instrumentos con
los que se puede detectar la desviación.
 Toma sencilla o “Single Shot” y tomas múltiples o “Multishot”: son métodos
magnéticos que requieren el uso de una barra no magnética (monel) y ofrecen la
información simultánea del rumbo e inclinación del pozo. La información es obtenida
después que la sección es perforada y arroja lecturas según la calibración de un
cronómetro.

La perforación horizontal es otra aplicación especial de la
perforación direccional y se utiliza para aumentar la productividad de
varias formaciones, una de sus primeras aplicaciones fue en
yacimientos naturalmente fracturados o que presentan
fracturamiento vertical, esto debido a que la mayor cantidad de
producción viene de las fracturas, por lo cual un pozo vertical se
encuentra limitado debido a que es menos probable que se
encuentre con un sistema de fracturas y esto ocasionara que sus
gastos de producción sean bajos, por lo tanto, un pozo horizontal
tiene muchas más posibilidades de encontrarse con estos sistemas
de fracturas, un ejemplo de la perforación horizontal es en el
yacimiento naturalmente fracturado en Austin Chalk en Texas.
Los pozos horizontales en muchos casos permiten aumentar el
radio de drene y con esto se puede incrementar la producción al
igual nos permiten reducir los problemas de conificación de agua o
de gas, al colocar el pozo de forma óptima en la zona productora
generara que se puedan producir altos gastos de crudo y con mucho
menos caídas de presión debido a la cantidad de formación
expuesta al pozo. Otra de sus aplicaciones es el fracturamiento
hidráulico el cual aprovecha al pozo horizontal para generar
numerosas sistemas de fracturas a lo largo del pozo para aumentar
la producción y reducir significativamente el número de pozos
verticales necesarios para explotar el yacimiento, también pueden
utilizarse para optimizar y maximizar la eficiencia de drenado del
yacimiento ya que conecta las partes del campo que son
productivas
.
Perforación horizontal

En 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. 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.
Beneficio de la Perforación
horizontal

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
Tipos de pozos horizontales

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