1. PERFORACIÓN HORIZONTAL Y MULTILATERAL La perforación horizontal es el proceso de dirigir la barrena durante la perforación de un pozo en una dirección y orientación aproximada de 90° con respecto a la vertical para lograr extenderse varios cientos de metros dentro del yacimiento con el fin de alcanzar cuatro objetivos principales.
Incremento de la producción primaria (aumento en los gastos gastos de producción). producción).
Incremento de de la producción secundaria secundaria (incremento (incremento de las reservas). reservas). Recuperar la producción producción primaria y secundaria. Reducir el número número de pozos pozos verticales requeridos para el desarrollo del campo.
La perforación multilateral es el proceso de perforación múltiple de varios pozos con el fin de incrementar el área de drene del yacimiento, es decir, perforar uno o varios ramales (laterales) En varias direcciones dentro de la sección horizontal, vertical o direccional y lograr el incremento eficiente de la producción de hidrocarburos mientras se reducen los costos e impactos ambientales de contaminación en superficie.
2. REQUERIMIENTOS Los requerimientos prioritarios y más importantes para la perforación horizontal son:
Métodos de terminación. Objetivo del pozo pozo y localización en superficie. superficie. Características y modelo geológico geológico del yacimiento. yacimiento. Yacimiento continuo continuo dentro dentro de un plano plano vertical. vertical. Porosidad. Saturaciones. Temperatura. Presión. Gravedad específica del gas. Gravedad específica del aceite. RGA. Dirección de la máxima permeabilidad. Permeabilidad mínima y máxima. Permeabilidad vertical.
Espesor de drene. Distancia efectiva de drene para el pozo horizontal dentro del yacimiento.
3. HERRAMIENTAS DE DESVIACIÓN.
Centradores en la tubería de revestimiento. Los requerimientos especiales para la perforación y terminación multilateral son: La comunicación mecánica entre la rama lateral y el pozo principal. Comunicación y aislamiento entre el pozo principal y el lateral de acuerdo con las necesidades de producción, esto provee de una presión íntegra entre ambos pozos. Acceso y selección de re entradas. Este punto es importante de considerar sobre todo para los trabajos de reparación, estimulación y empacamientos de grava y arena en la introducción de herramientas de diámetro pequeño. Sistemas de perforación capaces de realizar múltiples laterales desde un pozo común (de 2 a 8 pozos). Sin embargo, este número depende del tipo de yacimiento y el esquema de producción enfocado. Sistemas de terminación multilateral capaces de ope-rar en curvas de 45° a 60° por cada 100 pies. Sistemas versátiles de terminación y reparación en pozos ya existentes, con el fin de reducir los costos e incrementar la producción, ya sean en pozos verticales, horizontales o direccionales. El sistema debe ser versátil y fáciles de realizar las operaciones de cementación en tuberías cortas y ranuradas. Se debe tener un criterio particular en los laterales esperados para tener un buen control en la producción de arena y agua. Debe ser compatible con los métodos de limpieza. Debe contemplar los aislamientos parciales y/o totales de un pozo.
4. PLANEACIÓN La planeación consiste generalmente de las especificaciones de profundidad de entrada al yacimiento y de la longitud mínima de drene del pozo dentro del yacimiento, por lo tanto, el objetivo de la planeación se divide en dos etapas: La total identificación del objetivo que se persigue dentro de un marco legal y de acuerdo con las especificaciones del cliente y que sea económicamente alcanzable. Que el drene de perforación del pozo sea redituable con una realización cuidadosa del programa de perforación y terminación del pozo con apego a las normas de seguridad y cuidado al entorno ecológico, para llegar a la realización del proyecto en la manera más segura, eficiente y económica dentro del objetivo planeado. La planeación horizontal y multilateral parte básicamente de la planeación de los pozos convencionales y que al igual se consideran los siguientes aspectos:
Evaluación geológica. Determinación de la presión de poro y gradiente de fractura. Programa de registros geofísicos
Diseño de tuberías de revestimiento, aparejos de fon-do, hidráulica de lodos y cementaciones. Programas de barrenas, procedimientos de control del pozo, trayectoria y dirección del pozo.
5. CONSIDERACIONES BÁSICAS DENTRO DE LA PERFORACIÓN HORIZONTAL 23.1. Diseño de la sarta de perforación La sarta de perforación para un pozo vertical está sometida a esfuerzos de tensión, compresión y torsión. En la perforación horizontal se deben considerar los esfuerzos axiales y de rotación que son sometidos y opuestos a las fuerzas de fricción, resultado del contacto con las paredes del agujero cuando se incrementa el ángulo de desviación. Durante la rotación, las cargas de fricción se reflejan en la superficie como "torque". Esto se transmite desde la barrena. Las cargas de fricción en los esfuerzos axiales son manifestadas por variaciones de movimiento en la carga al gancho. La diferencia entre la carga al gancho y la componente vertical del peso de la sarta cuando se saca la tubería se conoce como fricción hacia arriba (arrastre), similarmente la diferencia de cargas mientras se introduce tubería es fricción hacia abajo (arrastre).
23.2. Diseño de aparejos de fondo Para precisar el diseño de la planeación del pozo, se deben tomar muy en cuenta las variables que afectan el diseño direccional. Estas pueden clasificarse dentro de dos categorías: Los mecanismos relacionados con la sarta de perforación. Los mecanismos relacionados con la estructura geológica. Las condiciones apropiadas de diseño y trabajo deben ser lo suficientemente certeras para permitir el buen control de la trayectoria del pozo, provistas con la precisa descripción geológica conocida y por conocer. Es muy importante el diseño y operación de la herramienta colocada de 60 a 100 m. (200 a 300 pies) por encima de la barrena. Esta es parte del control de la dirección del pozo.
23.3. Diseño de las tuberías de revestimiento El asentamiento de T.R´s. en pozos horizontales no es un trabajo fácil, sobre todo en la etapa de terminación del pozo. De ahí depende la útil y prolongada vida productiva del pozo, llevándonos a considerar la terminación en agujero descubierto la zona productora. El API marca las especificaciones generales de esfuerzos y cargas para el diseño de las tuberías de revestimiento. Además de los esfuerzos considerados en el diseño de tubería de revestimiento para pozos verticales, es necesario considerar algunos otros tales como el "pandeo", así
como cargas críticas de torque, arrastre y disparos para el diseño de pozos direccionales y horizontales y que en ocasiones reducen la resistencia de la tubería.
6. MÉTODOS DE PERFORACIÓN HORIZONTAL La perforación horizontal inicia con una sección vertical o un equipo con una cierta orientación (Equipo de orientación), continuando la construcción de una curva de 0° a 90° antes de entrar al intervalo horizontal de interés. Esto último se logra con la aplicación de los siguientes métodos para el tipo de construcción de radio de curvatura.
Método del radio de curvatura largo (LTR) Método del radio de curvatura medio (MTR) Método del radio de curvatura corto (STR)
Ilustración de los métodos de curvatura.
7. POZOS DE RADIO LARGO La curva se construye desde una profundidad determinada por encima del yacimiento, hasta lograr la dirección horizontal y complementar la longitud a perforar y por lo tanto, la te rminación del pozo. Esta técnica es la más común y aplicable en pozos costa fuera. Es conocida como "largo alcance" o "alcance extendido". Sin embargo, estos pozos son perforados de 70° a 80° sin alcanzar el objetivo en el plano horizontal. Esta técnica se aplica para minimizar los impactos ambientales y reducir los costos de campo en desarrollo.
25.1. Aplicaciones Localizaciones inaccesibles, extensión en la perforación de acuerdo a normas gubernamentales, operaciones internacionales y desarrollo de la sección horizontal a más de 1000 pies.
25.2. Ventajas
La sarta de perforación puede rotarse con uso convencionales, mínimas severidades y patas de perro.
de
herramientas
25.3 Desventajas:
Grandes profundidades verticales desarrolladas (PVD), horizontales desarrolladas (PHD) y desarrolla-das medidas (PDM). Herramientas; Aparejos de fondo convencionales, montaje de cucharas y barrenas jet y uso de motores de fondo. Aspecto económico. Comparar el costo de la perforación vertical, horizontal y multilateral, la productividad y efectividad de drene en cada caso.
8. POZOS DE RADIO MEDIO Esta técnica es la más usada en pozos terrestres. La curvatura tiene la función de proteger la ubicación del agujero cuando se tienen formaciones con afallamientos y estratos muy pronunciados. Con ello se logra que el pozo pueda perforarse y terminarse con herramientas convencionales en el tiempo estimado. La extensión horizontal máxima posible parece incrementarse día a día con longitudes realizadas de hasta 3000 pies. La aplicación de este sistema, en el trabajo de la tubería de perforación y T.R, crea resultados y problemas de fricción dentro de límites aceptables. La técnica debe ser primordial-mente aplicada dentro de los yacimientos de aceite con propiedades especiales tales como fracturas naturales, capas adyacentes de gas y subyacentes de agua que requieren un agujero horizontal dentro de los límites verticales estrechos. La ejecución del radio medio requiere de soportes técnicos y más específicamente, de aparejos de fondo flexibles
26.1 Aplicaciones
Yacimientos fracturados, yacimientos marinos; problemas de conificación de agua y gas; reentradas y yacimientos estrechos.
26.2 Ventajas
Menores profundidades desarrolladas medidas, menos torques y arrastres; bajos costos, seguridad ecológica y uso de herramientas convencionales.
26.3 Desventajas
No permite la rotación durante la construcción de la curva, desplazamiento horizontal corto, altos esfuerzos (compresivos, pandeo, tensión y torsión) sobre la sarta de perforación, limitaciones en la selección del tipo de barrena. Herramientas: Motores de fondo y Bentsubs. Pozos de radio corto
La tecnología de radio corto ha sido aplicada en la perforación de pozos en donde las formaciones tienen problemas geológicos por encima de la dirección del yacimiento o bien por razones económicas. De ésta manera el agujero se comunica y se extiende dentro del yacimiento. Anteriormente cuando se perforaba verticalmente era contraído por la formación. Esta técnica también es conveniente para una sección horizontal en pozos ya existentes con baja productividad y por cambio de objetivo. El drene horizontal múltiple con diámetros arriba de 6" pue-de perforarse para un pozo vertical. Rigurosamente se usan herramientas articuladas en la sarta de perforació n. De esta forma se genera la dirección al yacimiento para un pozo sencillo. Se minimiza la degradación ambiental con respecto a un pozo vertical.
9. El agujero horizontal puede ser dirigido mientras se perfora. Puede corregirse el curso si se requiere para mantener la fase horizontal hacia el objetivo. La técnica requiere de herramientas y soportes tecnológicos especializados.
27.1 Aplicaciones
Definición de estructuras; pozos multilaterales; yacimientos cerrados
27.2 Ventajas
Curva corta; yacimientos poco profundos y medición de la profundidad mínima.
27.3 DESVENTAJA
Terminaciones no convencionales; longitudes cortas de 400 a 600 pies; diámetro ción y top-drive; límite en control del azimuth. Herramientas: Flexibles y tubería articulada.
10. POZOS DE RADIO ULTRA - CORTO Esta técnica es muy apropiada en la aplicación de inyección de agua en formaciones blandas, no consolidadas y depresionadas. La aplicación más común de la perforación radial dentro del yacimiento se usa para reducir el de presionamiento del yacimiento por segregación gravitacional o para la inyección de vapores u otros fluidos, dentro del yacimiento que tiene recuperación de energía no natural.
11. CONCLUCIÓN" Existen varias razones para utilizar las perforaciones direccionales y horizontales a través de reservorios, principalmente debido a características de la formación y con el fin de maximizar la producción del pozo, y por ende reducir el tiempo del equipo de perforación.
