PERFORACIÓN DE POZOS DIRECCIONALES DIRECCIONALES 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 (B!", instrumentos para medir el trayecto del pozo a la superficie, motores de fondo, y componentes B! y #arrenas de perforación especiales, incluidos los sistemas rotativos direccionales, y las #arrenas de perforación. El perforador de pozos tam#ién e$plota los par%metros de perforación, tales como el peso de la #arrena y la velocidad rotativa, para desviar la l a #arrena le&os del e&e del pozo e$istente. En algunos casos, tales como en la perforación de formaciones de inclinación pronunciada o cuando e$iste una desviación impredeci#le en las operaciones de perforación convencionales, puede emplearse técnicas de perforación direccional para asegurar que el pozo se perfore verticalmente.
La forma m%s com'n es a través del uso de una sección acodada cerca de la #arrena de perforación en un motor de fondo direccional en el fondo del pozo. La sección acodada dirige la #arrena de perforación en una dirección diferente del e&e de pozo cuando la sarta de perforación entera no esté rotando. ediante el #om#eo de lodo a través del motor de fondo, la #arrena gira en tanto que la sarta de perforación no rota, lo que permite que la #arrena perfore en la dirección que señala. )uando se logra la l a dirección del pozo determinada, ésta se puede mantener mediante la rotación de la sarta de perforación entera (incluida la sección acodada", de modo que la #arrena no perfora en una sola dirección le&os del e&e del pozo, sino que cu#re una cierta %rea y su dirección neta coincide con el pozo e$istente. Las *erramientas rotativas direccionales permiten el direccionamiento durante la rotación, generalmente con velocidades de penetración m%s altas, y en 'ltima instancia, pozos m%s pare&os. La perforación direccional es com'n en yacimientos de lutitas porque permite que los perforadores logren que el pozo contacte la roca prospectiva m%s productiva.
SITUACIONES QUE REQUIEREN EL USO DE LA PERFORACIÓN DIRECCIONAL +. )omplicaciones por la geología local. . -ncremento de la producción de un yacimiento desde un pozo en particular. . /isminuir costos (e&. evitar instalaciones off0s*ore" 1. /isminuir riesgos am#ientales. 2. 3ecesidad de mantener la verticalidad en pozos profundos. 4. 5ozos de alivio. 6. )omercialización y distri#ución (construcción de oleoductos y gasoductos"
CAUSAS QUE ORIGINAN LA PERFORACIÓN DIRECCIONAL E$isten varias razones que *acen que se programen pozos direccionales, estas pueden ser planificadas previamente o por presentarse pro#lemas en las operaciones que ameriten un cam#io de programa en la perforación. Las m%s comunes son las siguientes7
1. Localizaciones inaccesibles 8on aquellas %reas a perforar donde se encuentra alg'n tipo de instalación o edificación (parque, edificio", o donde el terreno por condiciones naturales (lagunas, ríos, montañas" *acen difícil su acceso.
!. Do"o #e sal donde los yacimientos a desarrollar est%n #a&o la fac*ada de un levantamiento de sal por razones operacionales no se desee atravesar el domo.
$. Fo%"aciones con &allas donde el yacimiento est% dividido por varias fallas que se originan durante la compactación del mismo.
'. ()l*i+le +ozo con ,na "is"a +la*a&o%"a 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.
-. Pozo #e aliio es aquel que se perfora para controlar un pozo en erupción. ediante el pozo se contrarresta las presiones que ocasionaron el reventón
/. Desa%%ollo ")l*i+le #e ,n 0aci"ien*o cuando se requiere drenar el yacimiento lo m%s r%pido posi#le o para esta#lecer los límites de contacto gas9petróleo o petróleo9agua
Dis+osi*ios 0 *cnicas #e %elea"ien*o Los :elevamientos direccionales proporcionan al menos tres datos fundamentales7
P%o&,n#i#a# es la profundidad en el pozo direccional, que se *ace con la medición de la sarta, mide la longitud del *oyo. Inclinaci2n es el %ngulo fuera de la vertical, tam#ién se llama %ngulo de desviación. Azi",* !ngulo fuera del norte del *oyo a través del este que se mide con compas magnético, con #ase en la escala completa del círculo de 4;<.
Tcnicas #e Relea"ien*o #es#e ins*%,"en*os "a3n*icos 4as*a so&is*ica#os 3i%osco+ios Relea"ien*os (a3n*icos muestra la inclinación y dirección del pozo en uno o varios puntos= utilizando un inclinómetro y una #r'&ula, un cronómetro y una c%mara. Relea"ien*os Gi%osc2+icos muestra mayor precisión. >tilizan una masa giratoria que apunta *acia una dirección conocida. El giroscopio mantiene su orientación para medir la inclinación y la dirección en estaciones específicas del relevamiento.
TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES Los pozos direccionales pueden clasificarse de acuerdo a la forma que toma el %ngulo de inclinación en7 • •
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?ipo ?angencial. En @orma de 87 A ?ipo 8C. A ?ipo 8C Especial. -nclinados o de !lto Dngulo. orizontales. :eentradas7 A erticales. A /ireccionales. ultilaterales.
TIPO TANGENCIAL La desviación deseada es o#tenida a una profundidad relativamente llana y esta desviación se mantiene constante *asta el o#&etivo. Este tipo de pozo presenta muc*as venta&as tales como7 +.0 )onfiguración de la curva sencilla a lo largo de un rum#o fi&o. .0 Dngulo de inclinación moderado. .0 Feneralmente puntos de arranques someros. 1.0 enor riesgo de pega.
EN FOR(A DE 567 Este tipo de pozos es muy parecido al tipo tangencial, pero el *oyo comienza a desviarse m%s profundo y los %ngulos de desviación son relativamente altos y se tiene una sección de construcción de %ngulo permanente *asta el punto final.
EN FOR(A DE 5S7 En este tipo de pozo la trayectoria est% configurada por una zona de incremento de %ngulo, otra tangencial y una de disminución de %ngulo. Estos tipos de pozos pueden ser de dos formas7
TIPO 5S7 )onstituido por una sección de aumento de %ngulo, una sección tangencial y una sección de caída de %ngulo que llega a cero grados (;<".
5S7 ESPECIAL )onstituido por una sección de aumento de %ngulo, una sección tangencial intermedia, una sección de caída de %ngulo diferente a cero grados (;<" y una sección de mantenimiento de %ngulo al o#&etivo.
INCLINADOS O DE ALTO 8NGULO 8on pozos iniciados desde superficie con un %ngulo de desviación predeterminado constante, para lo cual se utilizan taladros especiales inclinados. Los ?aladros -nclinados son equipos cuya ca#ria puede moverse de G;< de la *orizontal *asta un m%$imo de 12<. Entre las características m%s resaltantes del equipo se pueden mencionar7 •
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>na torre de perforación inclinada para perforar desde pozos verticales *asta pozos de 12< de desviación vertical. Brazo *idr%ulico para mane&ar tu#ulares que puede ser accionado desde el piso de la torre de perforación, eliminando el tra#a&o del encuellador de los taladros convencionales. >n #loque via&ero, provisto de un sistema giratorio diseñado para enroscar y desenroscar la tu#ería, que se desliza a través de un sistema de rieles instalado en la estructura de torre. 8istema *idr%ulico especial para darle el torque apropiado a cada cone$ión de los tu#ulares. Los equipos au$iliares del taladro permanecen fi&os durante la perforación, lo que incrementa la vida 'til de los mismos, por disminución el deterioro al que son sometidos durante la mudanza entre pozo y pozo. )apacidad de movilización mediante un sistema de orugas, lo cual reduce los tiempo de mudanza.
9ORIZONTALES 8on pozos perforados *orizontalmente o paralelos a los planos de estratificación de un yacimiento con la finalidad de tener mayor %rea de producción. ?am#ién se denominan pozos *orizontales aquellos con un %ngulo de inclinación no menor de H4< respecto a la vertical. La longitud de la sección *orizontal depende de la e$tensión del yacimiento y del %rea a drenar en el mismo. 8eg'n el radio de curvatura, e$isten cuatro tipos de pozos *orizontales #%sicos, cada uno de los cuales poseen una técnica que va en función directa con la tasa de incremento de %ngulo y del desplazamiento *orizontal. !dicionalmente, se requiere un ensam#la&e especial de la sarta de perforación para poder o#tener los grados de inclinación m%$imo *asta el o#&etivo.
PERFORACIÓN 9ORIZONTAL :S. PERFORACIÓN :ERTICAL El pozo vertical atraviesa todo el espesor de la formación, mientras que en el *orizontal la mec*a penetra por el centro del espesor de la formación *asta la longitud que sea mec%nicamente aconse&a#le. a" El %ngulo de penetración del *oyo *orizontal en la formación tiene que ver con la facilidad de meter y sacar la sarta de perforación del *oyo. ! medida que la longitud del *oyo *orizontal se prolonga, la longitud y el peso de la sarta que descansa so#re la parte inferior del *oyo son mayores. Esto crea m%s roce, m%s fricción, m%s esfuerzo de torsión y m%s esfuerzo de arrastre al e$traer la sarta de perforación. )ondiciones similares de esfuerzos se presentan durante la inserción y cementación
del revestidor de terminación y durante la toma de registros o perfiles corrientes o integrantes de la sarta de perforación. #" En el *oyo vertical, el desplazamiento del flu&o del gas y9o petróleo del yacimiento *acia el pozo es radial= la permea#ilidad *orizontal (I" y permea#ilidad vertical (I" se miden en la dirección indicada en la figura.
:en*a;as -. --. ---.
e&ora la eficiencia de #arrido. -ncrementa la productividad del yacimiento y me&ora el reco#ro final del mismo, de#ido a que se incrementa el %rea de contacto entre el yacimiento y el pozo. :educe la conificación y9o adedamiento de los fluidos viscosos.
Desen*a;as -. --.
!ltos costos de perforación, de#ido a que se incrementa el tiempo y el riesgo de pro#lemas operacionales. Las opciones de recompletación son limitadas especialmente cuando se trata de alto corte de agua y9o alta relación gas9petróleo.
REENTRADAS O 5REENTRIES7 8on pozos perforados desde pozos ya e$istentes, pudiéndose reperforar un nuevo *oyo utilizando parte de un pozo perforado previamente. Esta nueva sección puede ser reperforada con una sección vertical o direccional.
(ULTILATERALES )onsisten #%sicamente en un *oyo primario y uno o m%s *oyos secundarios que parten del *oyo primario, cuyo o#&etivo principal es reducir el n'mero de pozos que se perforan, adem%s de optimizar la producción de las reservas. 8eg'n la geometría del yacimiento se puede construir distintas configuraciones de pozos multilaterales para lograr drenar los yacimientos de manera m%s eficiente, entre ellas tenemos7
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9ERRA(IENTAS UTILIZADAS. +. 9ERRA(IENTAS DEFLECTORAS 8on las encargadas de dirigir el *oyo en la dirección predeterminada, dentro de las cuales tenemos7 •
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(ec4a constituye la *erramienta #%sica del proceso de perforación, ya que permite cortar y penetrar las formaciones. En perforación direccional suelen utilizarse mec*as de tamaño convencional con uno o dos c*orros de mayor di%metro que el tercero, o dos c*orros ciegos y uno especial, a través del cual sale el fluido de perforación a altas velocidades y la fuerza *idr%ulica generada erosiona una cavidad en la formación, lo que permite a la mec*a dirigirse en esta dirección. Este método se utiliza normalmente en formaciones #landas. C,c4a%as De&lec*o%as =5>4i+s*oc?s7@ son piezas de acero en forma de cuc*ara con una punta cincelada colocada en el *oyo para iniciar la desviación del *oyo. 5ueden ser de tres tipos7
a@ C,c4a%as %e"oible 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 tu#o portamec*a para recuperar la *erramienta. b@ C,c4a%a #e ci%c,laci2n 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@ C,c4a%a +e%"anen*e *i+o %ees*i#o% queda permanentemente en el pozo y su principal aplicación es desviar a causa de una o#strucción colapso del revestidor o para reingresar a un pozo e$istente con un pez. •
(o*o%es #e Fon#o tienen la particularidad de eliminar la rotación de la tu#ería, mediante una fuerza de torsión en el fondo, impulsada por el lodo de perforación. 5ueden ser7
a@ Ti+o T,%bina es una unidad a$ial multietapa que demuestra ser muy eficiente y confia#le, especialmente en formaciones duras. c" De Des+laza"ien*o Posi*io consta de un motor *elicoidal de dos etapas, v%lvula de descarga, con&unto de #ielas, con&untos de co&inetes y e&es.
!. 9ERRA(IENTAS DE (EDICIÓN )uando se est% perforando un pozo direccional, se de#en tener los equipos de medición para determinar precisamente la dirección e inclinación del pozo. Estos equipos o instrumentos sirven para localizar posi#les patas de perroC o e$cesivas curvaturas.
Las *erramientas de medición son los equipos disponi#les para conocer la inclinación y dirección del pozo en el su#suelo. Las m%s usadas son7
Pn#,lo ine%*i#o o To*co es uno de los m%s elementales y sencillos instrumentos con los que se puede detectar la desviación. To"a sencilla o 5Sin3le S4o*7 0 *o"as ")l*i+les o 5(,l*is4o*7 son métodos magnéticos que requieren el uso de una #arra no magnética (monel" y ofrecen la información simult%nea del rum#o e inclinación del pozo. La información es o#tenida después que la sección es perforada y arro&a lecturas seg'n la cali#ración de un cronómetro.