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1
Fundamentos
en
Ingeniería
de
Perforación
Prep:
Ing. Jairo C. Molero
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Fundamentos de la Ingeniería de Perforación
1. Principios de Geología y Yacimientos
2. Sistemas y Componentes
Sistemas de Circulación
Sistemas de Rotación
Sistemas de Rotación y Levantamiento
Sistema de Seguridad
Sistema de Portencia
Tipos de Taladros
3. Fases y Procesos de la Perforación
Fases de la Perforación
Procesos de la Perforación
Proceso Perforar
Proceso Circular
Proceso viajar
Proceso Revestir
Proceso Cementar
Proceso Registrar
Proceso Completar
Proceso Cañonear
Planificacion General
Actividades Complementaria
4. Planificación de la Perforación de un Pozo
Selección de un Taladro
Contratos
5. Tópico Especial
Perforación Direccional, Horizontal y Multilateral
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3
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
OBJETIVO
Analizar y describir en forma general
los aspectos básicos presentes
en las Operaciones e Ingeniería de
Perforación, así como todo lo relativo
a su proceso, con el fin de fortalecer
el conocimiento sobre las actividades
asociadas en la construcción y la
producción de los pozos de petróleo
y/o gas
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
CONTENIDO
Fundamentos en
Ingeniería
de Perforación
Geología
y Yacimiento
Sistemas
y Componentes
Fases
y Procesos
Planificación de
la Perforación
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Principios
de
Geología
y
Yacimiento
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Lutitas, arcillas y limolitas
Areniscas
Carbonatos, yeso y dolomitas
Domo de sal
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
El propósito de este Módulo es dar a conocer algunos de
las teorías asociadas a la Geología y el Yacimiento, que
permitan un mejor entendimiento de la materia en
discusión
Litología de la formación Parte de la Geología que estudia las diferentes
formaciones que se encuentran en la litosfera o
envoltura rocosa que constituye la corteza del globo
terrestre:
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GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Edades y Formaciones de una área
FM.TIPO D
FM.TIPO E
EOCENOMEDIO
Lutitas dePaují
Arena BasalA-9/A-10
Lutitas Fosilíferasgrises a negruzcas
Areniscas con intercalaciones lutíticas
Arenas( B0-B1-B2 Y
B3)
Areniscas cuarzosasde color gris claro
intercaladascon lutitas negras y
limolitas grises
FMTIPO B
MIOCENO
FMTIPO C
FMTIPO A
EDAD FORMACION MIEMBRO LITOLOGIA DESCRIPCION
PLEISTOCENO Arenas y gravas macizas
Lutitas de color gris claro, areniscas de color variable
Lutitas de color verdosoconglomerados macizos
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Teoría Orgánica Descomposición y transformación de restos
de animal y vegetal, depositados y enterrados
durante tiempos geológicos milenarios
Estos bajo la acción de un proceso de
sedimentación y compactación de los estratos,
sometidos a presión y temperatura en el
subsuelo a determinadas profundidades
Fuentes como estas contribuyen a la
generación del gas natural y/o petróleo
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Origen de un yacimiento petrolífero Los yacimientos petrolíferos se consideran tienen
origen orgánico. Se requieren de tres condiciones
básicas para su formación
Un medio rico en contenido orgánico (pantanos,
delta de los ríos, planicies inundadas)
Proceso de sedimentación rápido a fin de evitar la
descomposición total de la vida (antes de ser
enterrados los elementos orgánicos)
Trampa de hidrocarburos estructural (ej; fallas,
domo de sal) o estratigráfica (ej: lentes de arena,
arrecifes, canales de ríos y lechos de arena)
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
• Procesos
• Deposición
• Compactación
• Equilibrio
Hidrostático
Origen de la Presión del Yacimiento
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Muchos de estos procesos geológicos ya mencionados, son
responsables de las presiones a la cual están sometidos los
fluidos en el subsuelo, los mismos se definen de la siguiente
manera:
Deposición: Material detrítico llevado por los ríos hacia el mar, el
cual sale de la suspensión y se deposita
Sedimentos no consolidados, ni compactados, teniendo
así un relativa alta “porosidad” (espacio donde el líquido
puede alojarse) y “permeabilidad” (interconexión de los
espacios porosos de una roca o sea porosidad efectiva)
A través del espacio entre los granos, el agua de mar
mezclada con estos sedimentos se mantiene comunicada,
generando una presión de formación o yacimiento igual a
la columna hidrostática del agua
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Compactación: Una deposición sucesiva y continua de los sedimentos, hace que
exista una aumento en la profundidad de asentamiento
Los granos de las rocas previamente depositados van a estar
sujetos a través de los puntos de contacto grano a grano de una
mayor carga.
Esto causa un reacondicionamiento de los mismos en un
espacio más estrecho, resultando en un sedimento mas compacto
y de menor porosidad
Equilibrio Hidrostático: El proceso de compactación en forma continua, hace que el
agua se expele de su espacio poroso, el equilibrio hidrostático se
mantendrá siempre que exista una trayectoria de flujo
relativamente permeable hacia la superficie, el gradiente de flujo
que se requiere para poder expeler el agua de compactación será
muy pequeño hacia arriba
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Presiones existentes en un Pozo
Ph: Presión Hidrostática
Pyac: Presión del Yacimiento
Pfract: Presión de Fractura
Psc: Presión de Sobrecarga
Pcirc: Presión de Circulación
Ph
Pyac
Pfrac
Psc
Pcirc
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
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TIPOS RANGO (psi/pie)
Sub-Normal < 0.433
Normal 0.433 ≤ Normal ≤ 0.465
Anormal > 0.465
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Presión Hidrostática (Ph) Presión ejercida por una columna hidrostática de fluido en
cualquier parte del hoyo, depende directamente de la
densidad o peso del fluido en uso y de la columna
vertical verdadera de dicho fluido
Presión del Yacimiento (Pyac) Presión a la cual se encuentran los fluidos confinados
dentro de la formación, dichos fluidos pueden ser agua, gas
o petróleo. Existen tres tipos de Pyacimiento:
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Origen de las Presiones Anormales Compactación:
Migración de los fluidos a zonas de menor
esfuerzos, interrupción del proceso (capa
impermeable) fluidos entrampados los cuales
originan presiones anormales
Diagénesis: Alteración química de la roca debido a procesos
geológicos (arcilla bentonítica a arcilla ilítica debido
a su deshidratación)
Levantamiento Tectónico: Asociados a procesos geológicos, disminución del
relieve por plegamiento, deformación plástica,
fallamiento, erosión, etc.
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
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GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Densidad diferencial: Fluidos contenidos en los poros con densidad menor
que la menor densidad de los fluidos del área
Migración de Fluidos: Flujo hacia arriba a una formación somera de los
fluidos de un yacimiento más profundo, esto puede ser
natural o inducida por fugas en el Rev. de Producción,
técnicas incorrectas de cementación o completación,
proceso de inyección, abandono incorrecto de pozos
Fallas Redistribución de Sedimentos y Yuxtaposición de zonas
permeables a zonas impermeables, inhibición de flujo de
fluidos a regiones de equilibrio hidrostático
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GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Osmosis: Flujo espontáneo de una formación más concentrada
(recargada) a otra separada por una membrana
Técnicas de Detección La detección de las presiones anormales pueden
considerarse esencial en la perforación de pozos
profundos, dentro de sus ventajas principales podemos
mencionar:
Mejores ROP (uso de densidades de menor valor)
Mejor selección de los puntos de asentamiento
Mínimos problemas de pérdidas o de arremetidas
Reducción de tiempos de perforación y costos
operacionales involucrados
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
LechoMarino o de río
Formaciónpermeable
PresiónNormal
Presiónanormalmentepresurizada
Estratos Geológicos
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Métodos de Detección Existen varios Métodos para determinar zonas de
Presiones Anormales, a continuación se mencionan
algunos de ellos:
Antes de la Perforación Métodos Sísmicos, Porosidad de las lutitas
Durante la Perforación Incremento de: ROP, cloruros, temperatura de
retorno y disminución de: densidad de las lutitas,
Exp “dc”, densidad del lodo por corte por gas
Después de la Perforación Métodos Sónicos, Resistividad y Conductividad
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Presión de Fractura (Pfrac) Presión que resiste la formación a ser inyectada ó
fracturada, generalmente a nivel de la zapata
Presión de Sobrecarga (Psc) Presión ejercida por la masa de fluidos y sólidos
existentes en los diferentes estratos atravesados, depende
de la gravedad especifica de los fluidos y de los sólidos,
así como del volumen poroso
Presión de Circulación (Pcirc) Presión necesaria para vencer las pérdidas por fricción
existentes en las diferentes áreas por donde el fluido
circula. Un porcentaje de este valor influye durante la
perforación directamente sobre la presión del yacimiento
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Ph
Pyac
Pfrac
Psc
Pcirc
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Relación entre las presiones
Ph > Pyac
Ph < Psc
Ph < Pfrac
Pyac < Psc
% Pcirc + Ph > Pyac
% Pcirc + Ph < Pfrac ó Psc
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
CURVA TÍPICA DE PRESIONES
presiones de lodo y formación
b a jo
b a lan ce
p o ro
frac tu ra
Sobre
balance
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Riesgos involucrados Arremetida
Entrada de fluido del yacimiento al pozo el cual
puede ser controlable
Se presenta cuando la Pyac se hace mayor por
cualquier motivo a la Ph.
Reventón No pudiendo controlarse la Arremetida sucede el
Reventón, el cual es un flujo descontrolado que sale
del pozo hacia la superficie
Esto pudiese llegar a ocasionar daño a vidas,
ambiente y equipos y por supuesto la pérdida del pozo
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Sustitución de un Preventor en un Reventón
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Reventón de un pozo Costa Afuera
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Pozo de alivio y Reventón cercano
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
GEOLOGÍA Y YACIMIENTO
Pega de la tubería Proceso en la cual la tubería se adhiere a las paredes
de la formación, esto puede suceder por un diferencial de
presión alto entre la Ph y la del Pyac, o quizás por
problemas en la geometría del hoyo
Derrumbe del pozo Atascamiento de la tubería que sucede cuando las
paredes de la formación caen por encima de la mecha o
barrena de perforación y los tubulares presentes
Pérdida de circulación Traslado de fluido del perforación desde el pozo hacía
el yacimiento, produciendo un inminente daño a la
formación, así como otras contingencias
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Sistemas
y
Componentes
(Tipos de Taladros)
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
SISTEMAS Y COMPONENTES
Sistemas Es todo grupo de equipos y/o componentes necesarios
para lograr el objetivo de finalizar un trabajo en el menor
tiempo posible y con los mejores índices de seguridad
Sistema de Levantamiento
Sistema de Circulación
Sistema de Rotación
Sistema de Seguridad
Sistema de Potencia
Componentes Es todo parte o pieza requerida que de manera integral
ponen en funcionamiento los diferentes equipos de cada
uno de los sistemas
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Sistema de Levantamiento Componentes:
Estructura (Torre o Cabria) y Sub-estructura
Bloque viajero y Bloque corona
Gancho
Cable o Guaya de Perforación
Malacate y Accesorios
Elevadores, cuñas y accesorios
Llaves de esfuerzos
Consola del Perforador con sus Intrumentos
Encuelladero
Winches auxiliares
Rampa
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
SISTEMAS Y COMPONENTES
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Sistema de Levantamiento
Torre
ò Cabria
Subestructura
Guaya
Bloque viajero
Gancho
Bloque corona
Dog HouseMalacate
Encuelladero
Rampa
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
SISTEMAS Y COMPONENTES
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
SISTEMAS Y COMPONENTES
Sistema de Levantamiento
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Sistema de Circulación Componentes:
Fluidos de perforación
Tanques generales de fluidos
Bombas principales y auxiliares
Tubo Vertical (Stand pipe)
Manguera de Circulación
Linea de Flujo o retorno (Flow Line)
Equipos de Control de Sólidos
Fosas de asentamiento
Desgasificadores y Separadores de Gas
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
SISTEMAS Y COMPONENTES
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34
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Sistema de Circulación
Bombas y tanques del fluido
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35
MECHA 12 ¼”
Mud
Pump
Swivel
Kelly or Topdrive
Annulus
Rotary Hose
Standpipe
Drillpipe
Wellbore
12 ¼” Bit
Drill Collars
Rig Floor
Flow
Line
Formations
Casing
BOP
Drilling Mud
Shakers
Mud Pits
Oil/Gas
Standpipe or
Circulating
Pressure
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
SISTEMAS Y COMPONENTES
Sistema de Circulación
Sistema de Rotación
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SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Zaranza (cortes) Desarenador (arena)
Equipos de Control de Sólidos
Sistema de Circulación
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SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Desgasificador
Separador de gas
Sistema de Circulación
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38
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Sistema de Rotación Componentes:
Mesa Rotaria y accesorios
Tubería de perforación (drill pipe)
Barras (drill collars)
Tubería pesada (hevi-wate)
Mecha o barrena
Cuadrante (kelly) y accesorios
Top Drive
Unión giratoria (swivel)
Herramientas especiales de fondo
Motores de fondo
Turbinas
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39
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
MesaBuje Maestro
Buje del Cuadrante
Sistema de Rotación
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40
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Top Drive
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41
SISTEMA DE ROTACION Y LEVANTAMIENTO
ANTIRESBALANTES
HOYO RATON
CUÑAS
MALACATE
LLAVES
SPINNER DE
LA TUBERIA
CUÑAS DE
LAS
BARRAS
MESA
ROTARIA
TUB. DE PERF.
LINEA DE
LAS LLAVES
CARRETO
DE LA
GUAYA
CROWN-O-MATIC
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
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42
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
PARADA DE PORTAMECHAS
(BARRAS O BOTELLAS)
Sistema de Rotación y Levantamiento
PARADAS DE TUBERIA DE PERFOR.VIAJE CON TUBERÌA CON EL
PERSONAL DEL PISO DEL
TALADRO
LLAVES DE LAS TUBERÌAS
ARREGLO DEL WINCHE ENTRE
EL PERSONAL
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43
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Sistema de Seguridad Componentes:
Válvulas preventoras (BOP´s)
Anular o Esférico
Arietes o Rams de Tubería
Arietes o Rams Ciego (Blind Rams)
Arietes o Rams de Cizalla (Shear Rams)
Unidad acumuladora de presión
Múltiple de estranguladores (kill manifold)
Estrangulador manual o remoto (super-choke)
Línea de matar (kill line)
Línea del estrangulador (choke line)
Válvula de descarga (HCR o portón)
Válvulas auxiliares (kelly cock, preventor
interno)
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44
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Sistema de Seguridad
Arreglo de BOP´s
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45
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
BOP´s Esférico
Shaffer
BOP´s de Arietes
Cameron Tipo “U”
Sistema de Seguridad
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46
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Sistema de Seguridad
Unidad Acumuladora de Presión
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47
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Sistema de Seguridad
Unidad Acumuladora
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48
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Sistema de Seguridad
Estrangulador (Choke) Remoto
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49
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Sistema de Potencia
Componentes Motores primarios
Generadores
Trasmisión de Potencia
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50
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Sistema de Potencia Motores Primarios:
Generalmente son de combustión interna, siendo
el combustible más utilizado el Gas Oil.
Estos motores pueden estar acoplados
directamente con los equipos (Taladros Mecánicos)
o acoplados a Generadores encargados de suplir
potencia eléctrica (Taladros Eléctricos)
El movimiento de los equipos o componentes de los
sistemas, es proporcionado por motores secundarios
y estos pueden ser convertidos en combustión
interna o eléctricos
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51
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Motores Primarios
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52
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Generadores
Cambian la potencia mecánica
desarrollada por los motores primarios en
corriente eléctrica y generalmente son de
corriente alterna
Las bobinas de inducido del motor
generan un campo magnético al girar, esta
corriente inducida es tomada de las bobinas
del estator mediante conexiones directas
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53
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
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54
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Transmisión de Potencia
La potencia generada por los motores primarios,
debe transmitirse a los equipos para proporcionarle
el movimiento
Si el Taladro es Mecánico, esta potencia se
transmite directamente del motor primario al
equipo
Si el Taladro es Eléctrico, la potencia mecánica
del motor se transforma en potencia eléctrica con
los generadores, luego, esta potencia eléctrica se
transmite a los motores eléctricos acoplados a los
equipos, logrando su movimiento
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55
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Taladros Mecánicos Taladros Eléctricos
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56
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Tipos de Taladro Existen varios tipos de Taladros, tanto para tierra como
para agua. Los Taladros de tierra se clasifican en:
Taladros para perforar pozos someros o pozos profundos.
Los mismos, pueden ser desde un Camión con el Mástil
incorporado hasta un Taladro de mayor potencia
Así mismo, estos Taladros pueden ser verticales
convencionales o inclinados. Los Taladros modernos
poseen la facilidad de auto vestirse y auto desvestirse, lo
cual representa un ahorro considerable en cuanto a esta
actividad
Para el caso de los Taladros de agua la variedad si es
más compleja, ya que estos taladros poseen diferentes
formas y nombres, anexo podemos ver algunos de ellos en
sus distintas versiones
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57
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Taladros de Tierra
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58
SISTEMAS Y COMPONENTES
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Taladros de Agua
CANTILEVER
SEMI SUMERGIBLE BARCO DE PERF, JACK UP PLATAFORMA
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59
Fases
y
Procesos
de la
Perforación
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60
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Fases de la Perforación Son todas aquellas etapas necesarias para poder
alcanzar la zona productora de hidrocarburos
seleccionada. Dependiendo de ciertas características del
yacimiento algunos pozos se perforan en dos o más fases
Fases más comunes en pozos profundos
Fase I Hoyo Piloto 36”
Fase II Hoyo Conductor 26”
Fase III Hoyo Superficial 17 ½”
Fase IV Hoyo Intermedio 12 ¼”
Fase V Hoyo Producción 8 ½”
FASES Y PROCESOS
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61
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
26”
17 1/2”
12 1/4”
8 1/2”
Hoyo
Conductor
Hoyo de
Superficie
Hoyo
Intermedio
Hoyo de
producción
Fases más comunes
FASES Y PROCESOS
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62
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Procesos de la Perforación El proceso de Perforación de un Pozo, posee una
serie de pasos los cuales se repiten de manera similar
para cada unos de los proyectos de construcción, a
saber:
Perforar
Circular
Viajar
Revestir
Cementar
Registrar
Completar
Cañonear
Planificación general
Actividades Complem.
FASES Y PROCESOS
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63
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Perforar Este proceso es la esencia en la construcción de un
pozo, de él se inicia todo los elementos que formarán
finalmente el proyecto y que culminaría con la
producción de las arenas seleccionadas
Mechas Herramienta básica del proceso de perforación,
conocida igualmente con el nombre de Barrena,
Broca ó Trepano
Se utiliza para cortar y penetrar las distintas
formaciones que se encuentran en la envoltura
rocosa que constituye la corteza terrestre
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64
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Lutitas, arcillas y limolitas
Areniscas
Carbonatos, yeso y dolomitas
Domo de sal
Su selección dependerá de ese tipo de formación a penetrar
en sus distintas fases, tal que la misma pueda atravesarlas en
el mejor tiempo posible, garantizando la optimización de su
velocidad de penetración (ROP)
FASES Y PROCESOS
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65
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Tipos de Mechas o Barrenas Mechas de Conos: Maquinadas e Insertos
Mecha de Diamantes Policristalinos (PDC)
Mechas de Diamantes Naturales
Mechas para Toma de Núcleos
FASES Y PROCESOS
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66
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Mechas o Barrenas de Conos
Maquinados ó de Insertos CT
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67
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Mechas o Barrenas de ConosCojinete de Fricción y Canal de lubricidad interna
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68
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Mecha de Insertos de Carburo de Tungsteno
(Tricónica)
Mecanismo: Trituración
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69
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Mecha de Diamantes
Policristalinos (PDC)
Mecha de
Diamante Natural
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70
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Mecha P.D.C
Mecanismo: Cizallamiento
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71
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Mecha de Diamante Natural
Mecanismo: Fricción ó Abrasión
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72
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Perforar Sarta de Perforación
La sarta de perforacióm son componentes metálicos
armados en forma secuencial que conforman el
ensamblaje de fondo (BHA) y la tubería de
perforación, a fin de cumplir las siguientes funciones:
Proporcionar peso sobre la mecha o barrena (PSM)
Prueba de perforabilidad (Drill off test)
Conducir del fluido en su ciclo de circulación
Darle verticalidad o direccionalidad al hoyo
Proteger la tubería del pandeo y de la torsión
Reducir patas de perro, llaveteros y escalonamiento
Asegurar la bajada del revestidor
Reducir daño por vibración al equipo de perforación
Servir como herramienta complementaria de pesca
Construir un hoyo en calibre
Darle profundidad al pozo
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73
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Componentes: Barras ó botellas de perforación (drill collars)
Tubería de transición (hevi-wate)
Tubería de perforación (drill pipe)
Herramientas especiales
Substitutos
Cross-over
Estabilizadores
Martillos
Motores de fondo
Turbinas
Camisas desviadas (bent housing)
MWD / LWD
Otras herramientas (cesta, ampliadores, etc)
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74
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Barras o Botellas Tubería de Transición Tubería de Perforación
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• Estabilizadores
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
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76
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Martillo Mecánico Martillo Hidráulico
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Motor de fondoEstator
Rotor
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Turbina de fondo
Álabes
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79
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
DP (5”)
HW
(5”)
DC (8”)
MECHA
12-1/4” MECHA
12.1/4”
MWD + LWD
BARRAS
(6-3/4”)
HW
(5”)MARTILLO
(6-1/2”)
HW
(5”)
DP (5”)
MOTOR/ BH
2 1/2°
Sarta Vertical Sarta Direccional
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80
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Aspectos mecánicos Conocidas las diferentes formaciones a penetrar, es
necesario considerar los factores mecánicos que
permitan optimizar la velocidad de penetración (ROP).
Dichos factores mecánicos son:
Peso sobre la mecha o barrena (P.S.M)
Revoluciones por minuto (R.P.M)
Las variables involucradas para seleccionar los
factores mecánicos son:
Esfuerzo de la matriz de la roca
Tamaño y tipo de mecha
Tipo de pozo
Tipo de herramientas de fondo
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81
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
?
Factores Mecánicos
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82
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Circular El control primario de un pozo recae sobre el fluido de
perforación, el cual es el principal componente en un
sistema de circulación
Fluido Es toda sustancia que se deforma al aplicarle un
esfuerzo por muy pequeño que el mismo sea
Tipos de Fluidos Newtoniano: Fluido que se deforma inmediatamente al
aplicar un esfuerzo por muy pequeño que este sea, ej: el
agua
No Newtoniano: Fluido que requiere de un esfuerzo de
corte inicial para comenzar a deformarse, ej: el fluido de
perforación
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83
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Funciones del Fluido de Perforación Remover y transportar los cortes del hoyo
Proveer presión hidrostática – control del pozo
Transmitir potencia hidráulica a la mecha
Refrigerar y lubricar la sarta de perforación
Refrigerar y lubricar la mecha o barrena
Mantener los sólidos o cortes en suspensión
Proveer de una torta o revoque a la pared del pozo.
Proveer información sobre el pozo
Prevenir la corrosión
Proveer transmisión de datos para herramientas y
motores de fondo
Brindar seguridad al personal y medio ambiente
C U L P A
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84
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Reología de los Fluidos Ciencia de la fluidez de la materia que describe el
comportamiento del flujo de fluidos
Regimenes de Flujo Es el comportamiento del fluido en movimiento, o sea
asociado a la velocidad del fluido durante el proceso de
circulación en el hoyo
Tipos de Regímenes de Flujo Laminar: Prevalece a bajas velocidades y la relación del
esfuerzo de corte y la tasa de deformación esta gobernada por
las propiedades viscosas del fluido en movimiento
Turbulento: Prevalece a altas velocidades y la relación antes
mencionada depende de la propiedades de inercia del fluido en
movimiento
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85
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Tipos de Fluidos más utilizados Fluidos gaseosos
Aire comprimido
Espuma
Nitrógeno
Fluidos base agua Base agua fresca
Base agua salada
Fluidos base aceite Base aceite
Base diesel
Aceites diesel refinados
Aceites sintéticos
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86
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Propiedades de los Fluidos Densidad
Medida del peso de un fluido (lodo) con relación a un
determinado volumen (lbs/gal)
Viscosidad
Resistencia de un fluido a fluir que depende de la
cantidad de sólidos inertes contenidos en el fluido (que no
reaccionan con él)
Punto cedente
Resistencia de un fluido a fluir debido a su intercambio
molecular. Medida de la Tensión superficial dinámica
Resistencia Gel
Capacidad de fluido de mantener los sólidos en
suspensión. Medida de la tensión superficial estática
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87
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Equipos de medición de las propiedades
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88
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Hidráulica de Perforación
Función del fluido de perforación que bajo selección
adecuada de sus Métodos y Diseño óptimo resulta en
mejoramiento de la velocidad de penetración
Métodos Hidráulicos
Método de Máximo Impacto Hidráulico
Impacto que se produce al salir los fluidos de
la mecha o barrena. Utilizado para formaciones
poco consolidadas
Método de Máxima Potencia Hidráulica
Maximizando la Potencia al salir los fluidos
de la mecha. Utilizado para formaciones
consolidadas
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89
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Factores Limitantes Caudal mínimo
Garantiza la limpieza de los cortes del fondo del pozo
Caudal máximo Limitado por las características de la bomba del taladro
Caudal crítico Para evitar problemas de cavernas o lavado del hoyo
Presión máxima Depende de las características de la bomba del taladro
Caudal óptimo Garantiza la pérdida de presión óptima en la mecha de
acuerdo al Método Hidráulico seleccionado
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90
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Factores Hidráulicos
R.O.P opt.
Hidráulica(Q, Área, Presión)
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91
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Viajar Etapa del proceso general donde intervienen varios de
los Sistemas del Taladro, pero principalmente el personal
que conforman las cuadrillas de perforación
Razones para el viaje: Profundidad planificada y alcanzada (total o de la fase)
Desgaste de la mecha y sustitución de la misma
Cambio de la sarta o de algunos de sus componentes
Problemas con el fluido de perforación
Margen de viaje: Valor adicional agregado a la densidad del fluido, a fin
de garantizar que durante viaje no se presente debido a un
condición estática una contingencia de arremetida
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92
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Conectando y Apretando
Herramienta
Conectando Tubería
Apretando Tubería
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93
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Existen dos efectos que están relacionados con la
actividad de viajar y que directamente involucra a las
cuadrillas de perforación y a su proceso
Cualquier presencia de estos eventos pueden causar
problemas en el pozo, tales como: Arremetidas, Pérdidas de
circulación, Daño a la formación.
Estos efectos son:
Efecto de succión: Conocido con el nombre de Suabeo (swabbing),
el cual es aligerar la columna del fluido de
perforación disminuyendo por ende su Presión
Hidrostática
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94
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Efecto de surgencia: Conocido con el nombre de efecto pistón, es producido
por una inapropiada forma de viaje hacia el fondo del
pozo.
Estos efectos dependen de varios factores, a saber:
Velocidad de viaje
Velocidad de viaje nunca menor de 15 seg/tubo
Reología de los fluidos
Menor viscosidad y gelatinosidad posible
Espacio anular existente
Debe existir la suficiente luz entre el hoyo y las
barras o botellas de perforación para que el
fluido pase libremente a ese espacio anular
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Análisis de los Efectos de Suabeo y Surgencia
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96
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Revestir Una vez finalizada la perforación del hoyo en cada una
de las fases, es necesario recubrir y fijar una tubería que
permita continuar con las próximas fases
Esta tubería se denomina Revestidor (Casing), la cual
es colocada en un Punto ó Profundidad de Asentamiento
previamente planificada siguiendo criterios de selección,
a saber:
Presión del Yacimiento
Densidad del fluido a utilizar
Presión de Fractura de la formación
De nuevo la relación de las presiones juega un papel
preponderante al momento de seleccionar la profundidad
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97
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Objetivo de los Revestidores Algunos de los objetivos generales de los revestidores
que conformarían las Fases antes mencionadas son:
Piloto: Es una tuberia hincada o pilote marino (percusiòn).
Conductor: Evita erosión de los sedimentos superficiales
Superficial: Evita contaminación de los yacimientos de agua
dulce. Soporte para la instalación de los BOP´s
Intermedio: Aisla zonas de presiones anormales y
problemáticas
Producción: Aisla las formaciones a ser producidos
Liner: Su utilización dependerá de los objetivos trazados
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98
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
N
S
EO
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99
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
20”
13 3/8”
9 5/8”
7”
Conductor
Superficial
Intermedio
Liner
Sarta de Revestimiento más común
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100
CURSOS HRS
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Hoyo de 12 1/4”. REV.- 9 5/8” @ 15455’ MDKOP a 12400’
Nar-1
Nar-2
Nar-3
Hoyo 8 3/8”. Rev. 7 5/8” @ 65°,15938’ MD)
KB
Nar-4
Nar-5
KP
Fondo 19625’ MD 75° Desp. Horiz. = 4400’
Hoyo de 17 1/2”. Rev.- 13 3/8” @ 6450’
Hoyo de 26”. Rev.- 20” @ 1000’
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101
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Revestir Características de los Revestidores
Diámetros externos e internos
Drift Diameter
Peso y Grado de acero
Conexión
Resistencia al Colapso
Resistencia al Estallido
Resistencia a la Tensión (cuerpo y conexión)
Cuello Flotador: Herramienta que impide el retorno de los fluidos al
interior del revestidor
Zapata: Guía del revestidor a fin de bajarlo sin dificultad
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102
FASES Y PROCESOS
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
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103
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Cementación Función
La función principal la fijación del revestidor a las
paredes del hoyo para garantizar la perforación de la
próxima fase, cumpliendo algunas de las siguientes
razones:
Proteger y asegurar la tubería en el hoyo
Aislar zonas de agua superficial y evitar
contaminación de las mismas
Aislar zonas indeseables y zonas de diferentes fluidos
Evitar o resolver problemas de pérdidas de
circulación, pegas de tubería, abandono de zonas no
productoras
Tipos de Cementación Primaria
Secundaria
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104
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Cementación Primaria
Una vez bajado los diferentes revestidores se realiza una
Cementación convencional, utilizando para ello un
procedimiento que involucra: tapones, espaciadores,
lechadas (barrido o cola), aditivos generales de acuerdo al
tipo de pozo, fluido de desplazamiento
Secundaria Este tipo de Cementación se puede describir como el
proceso de forzamiento de lechadas de cemento, debido a un
defecto de la Cementación primaria o por sellar, abandonar
o proteger la migración de fluidos
Este tipo de Cementación, conlleva a unos procedimientos
más especializado para la solución de problemas existentes
Anexo un Procedimiento y el Proceso Global
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105
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
2.010’
PR
EF
LU
JO
Cementación y Top Job
SUP.
1.000’
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106
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Cementación de las Fases
Lechada de Barrido:
Cemento clase “H”
Volumen: 408 BLS
Densidad: 98 lbs/pc (13.1 lbs/gal)
Lechada de Anclaje:
Cemento clase “H”
Volumen: 154 BLS
Densidad: 121 lbs/pc (16.2 lbs/gal)
Lechada de Anclaje:
Cemento clase “H”+Aditivos
Volumen: 204 BLS
Densidad: 121 lbs/pc (16.2 lbs/gal)
Lechada de Anclaje:
Cemento clase “H”+Aditivos
Volumen: 68 BLS
Densidad: 121 lbs/pc (16.2 lbs/gal)
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107
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Lodo base aceite
Espaciador base aceite
Lechada de cemento
p1 > p2 > p3 > p4 > p5p4 Pc4
Pc1 > Pc2 > Pc3 > Pc4> Pc5
LODO p = Densidad
Pc = Punto Cedente
p3Pc3
p2 Pc2
Espaciador base agua
Lavador base aceite
p5Pc5
p1 Pc1
Cementación del Pozo
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108
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
POZO
Fabrica de cemento
TANQUE DE
MEZCLADO
ALMACEN
DE ADITIVOSLABORATORIO
TOLVAS DE
CEMENTO,
SILICA,
BENTONITA...
FILTRO
COMPRESOR
BALANZA
ADITIVOS
RECOLECTOR
DE POLVO
AIRE
PRUEBA
DE
TANQUE
PRUEBA
PILOTO
PROCESO GLOBAL DE CEMENTACIÓN
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109
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Registrar El proceso de Registrar las distintas arenas
prospectivas en un pozo, se basa en las
siguientes razones:
La localización y evaluación de los yacimientos de
hidrocarburos
Suministrar información necesaria para elaborar
un mapa estructural del subsuelo, así como litología,
identificación, profundidad y espesor de las zonas
productoras
Informar sobre la interpretación cuantitativa y
cualitativa de las características del yacimiento y de
los fluidos que contiene
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110
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Registrar Tipos de Registros
Registros de litología Identificación litológica a partir de la cual se
interpreta los diferentes tipos de formación, ej: SP/GR
Registros de Resistividad Identificación de las propiedades físicas de la roca,
su medición se usa en los cálculos de saturación de
agua y por consiguiente de hidrocarburos, ej:
eléctricos, inducción doble, de contacto, etc
Registros de Porosidad Determinar el volumen en los poros, ej: densidad,
newtrón, velocidad acústica
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111
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Muestra de Registros Eléctricos
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112
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Registros durante la Perforación del Pozo
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113
CURSOS HRS
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
REGISTROS
ELÉCTRICOS
(IND-GR)
Tomado con LWD
PEGA DIFERENCIAL @ 16154’
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114
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Completar Mecanismo de Producción
Es el mecanismo natural o artificial que permitirá la
producción de las arenas seleccionadas en forma individual
o conjunta. Su producción dependerá de las características
de dichas arenas, así como su presión de yacimiento
Tipos de Completación (Terminaciones) Mecánicas
Sencilla
Selectiva
Térmica
Doble
Especiales Profundo, desviados u horizontales, para inyección e
vapor, agua y/o gas, pozos con crudo ácidos (H2S, CO2)
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115
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Completaciones Mecánicas
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116
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Completación Doble
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117
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Tecnología aplicada en áreas
donde se requiere optimizar los
procesos de producción
Completaciones Monobore
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118
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Profundos / cretáceos
Altamente desviados / Horizontales
Para inyección de vapor
Para inyección de agua y/o gas
Pozos con crudos ácidos ( H2S, CO2)
Completaciones Especiales
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119
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
119
Halliburton
Flow Meter
Completaciones Inteligentes
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120
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Completar Aspectos a considerar:
Revestimiento del Hoyo
Referida a la forma de proteger el hoyo con la
tubería de revestimiento, de acuerdo con la
profundidad y tipos de formaciones productoras
Disposición del Equipo de Producción
Diseño de los equipos de tuberías, empacaduras,
niples etc., conectadas entre sì a fin de permitir la
producción de las zonas con hidrocarburos
Número de zonas productoras
Cantidad de lentes productivos, los cuales dependen
de su potencial y su profundidad
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121
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Completar Consideraciones para el Diseño
Factores Ambientales Aquellos que influyen en el sistema o lo limitan, pero
acerca de los cuales no puede hacerse nada., tales
como: ubicación del pozo, profundidad, presión,
temperatura, configuración, mecanismo de producción
Restricciones del entorno
Factores que impiden que el sistema funcione todo el
tiempo, tales como: cementación primaria, daño,
conificación, corrosión
Recursos disponibles
Elementos que ayudan a que el sistema logre sus
objetivos, tales como: tasa de producción, estimulación,
reparaciones futuras, posible inyección de fluidos,
seguridad
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122
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Proceso: Completar Equipos utilizados en una Completación
Tubería de producción
Empacaduras
Mangas o camisas de circulación
Niple de asiento
Válvulas de Gas Lift
Acoples de flujo
Sensores de fondo
Válvulas de seguridad
Equipos utilizados para la Producción Árbol de navidad (Flujo Natural)
Balancin (Bombeo Mécanico)
Bomba Electro Sumergible (B.E.S)
Bomba de Capacidad Progresiva (B.C.P)
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123
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
B.E.SB.C.P
Bombeo
Mecánico
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124
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Actividades Complementarias Cañoneo
Próposito Crear aberturas a través de la tubería de
revestimiento y del cemento, para establecer
comunicación entre el hoyo y las formaciones
seleccionadas
Tipos de cañones Tipo Chorro
Tipo Bala
Tipo Hidráulico
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125
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Actividades Complementarias Mètodos de Cañoneo:
Se clasifican en tres grupos, a saber:
Cañoneo por tuberìa (Tubing Gun)
.- Se baja utilizando una empacadura de
prueba
Cañoneo por revestidor (Casing Gun)
.- Se baja por dentro del revestidor
utilizando un taladro o equipo con guaya
Cañoneo transportados por tuberìa (TCP)
.- Se transporta en el extremo inferior de la
tuberìa
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126
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Métodos de Cañoneo
Por tubería Por revestidor Transportado
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127
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Métodos de Cañoneo
Ph <Py
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128
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Actividades Complementarias
Pesca Actividad no deseada durante el proceso de
Perforación, pero en el proceso de Reparación de
Pozos es un mecanismo convencional de trabajos
especiales
Su aplicación esta condicionada a las operación de
tratar de recuperar cualquier equipo o herramienta
que se encuentran en el pozo y la cual no permite
realizar trabajo de fondo en areas de interés
Tipos de Pesca Interna
Externa
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129
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
BLOQUE DE IMPRESIÓNPESCANTES TIPO SPEAR
ARPONES
PESCANTE MAGNÉTICO
TAPER TAP
Pescantes Internos
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130
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
PESCANTES TIPO OVERSHOT DIE COLLAR
Pescantes Externos
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131
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
ZAPATAS FRESADORAS
JUNK MILL’s
Herramientas Fresadoras
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132
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
…! Y si no se recupera el pez, ya sabes lo que te espera !!!!
Utilizar nuestro Super Pescante Maracucho….!
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133
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
FASES Y PROCESOS
Actividades Complementarias Núcleos
Prueba de Integridad de Presión
Estimulación de Pozos Acidificación
Fracturamiento Hidráulico
Inyección cíclica o alternada de vapor
Operaciones con Guaya
Coiled Tubing / Snubbing Unit
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134
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 20 40 60 80 100TIEMPO (DIAS)
PR
OF
UN
DID
AD
(P
IES
)
TIEMPO ESTIMADO
TIEMPO REAL
Planificación
de la
Perforación
de un Pozo
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135
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Planificación de la Perforación El Ingeniero de Planificación inicia la elaboración de
un Programa de Perforación sobre la plataforma de
Front End Loading, es decir:
Visualización: Identificar y visualizar proyectos
Conceptualización: Selección, conceptos, análisis
de opciones y mejor estimado
Definición: Alcance y propuesta de ejecución con
presupuesto
PLANIFICACIÓN
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136
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Planificación de la Perforación Esta técnica permite involucrar todos los
elementos presentes en la Planificación y que
una vez estructurados los grupos o mesas de
trabajo en el área de Exploración & Producción
se coloquen de manifiesto iniciativas que
contribuyan a reducir costos específicos y
tiempos improductivos que generalmente son
atribuidos a una mala Planificación.
Anexo, se muestra de forma general los pasos
a ser implementados por el Ingeniero de Diseño
y Planificación
PLANIFICACIÓN
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137
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
PLANIFICACIÓN
INGENIERIA
CONCEPTUAL
INGENIERIA
BASICA
INGENIERIA
DE DETALLE
ANALISIS
DE OPERACION
ANALISIS
DE MANTENIMIENTO
ANALISIS
DE CONSTRUCCION
ESTIMACION
DE COSTOS +10/-10
ANALISIS
DE
RENTABILIDAD
REQUERIMIENTOS
FUNCIONALES
PROGRAMA DE PERFORACION GENERAL
PROGRAMA DE PERFORACION ESPECIFICO
SISTEMA DE PRODUCCION
REHABILITACION Y REPARACION DE POZOS
PROGRAMA DE CONSTRUCCION DEL POZO
EJECUCION+-
POSTMORTEN
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138
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
PLANIFICACIÓN
Así mismo, se debe considerar algunas de las
contingencias más comunes al momento de la Perforación
de un Pozo, las cuales deben ser prevenidas, detectadas y
solucionadas evitando así una gran interferencia en cuanto
a tiempo y costos operacionales planificados
Problemas comunes asociados al pozo y a los equipos:
Incremento o disminución inesperada en la ROP
Cambio de torque puntual o continuo
Fluctuaciones de la bomba
Cambio en las propiedades del fluido
Inestabilidad del hoyo
Gas de conexión
Variaciones del Peso sobre la mecha
Señales de Arremetidas (Kick)
Selección Métodos de Control
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139
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
PLANIFICACIÓN
Finalizada la Ingeniería de Diseño del Pozo y de
Planificación de las actividades a ejecutar, nos disponemos
a determinar los Costos asociados de las Operaciones e
Ingeniería del pozo en su conjunto
Para realizar lo relativo a costos, es necesario
puntualizar los mismos por cada Sección de los hoyos a
perforar, para lo cual se recomienda un patrón de items
referenciales para el cálculo del costo final del proyecto
pozo
A continuación, se menciona lo que pudiese ser este
patrón o guía de items a ser considerados por el Ingeniero
de Diseño y/o Planificación.
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140
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
PLANIFICACIÓN
Tabla guía a considerar en los costos del pozo
Mudanza. Transporte General. Misceláneos
Labor. Tasa diaria del Taladro.
Fluidos de perforación. Mantenimiento general
Mechas. Control direccional. Herramientas especiales
de fondo
Tubería de Revestimiento. Cementación. Tubería de
Completación y equipos involucrados
Registros Eléctricos. Cañoneo
Actividades complementarias (Núcleos, Pruebas, etc)
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141
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
PLANIFICACIÓN
Existen varias modalidades de plasmar los costos
estimados del pozo, unos de ellos es un gráfico de barras y
otro un gráfico de torta, tal como los que se presentan a
continuación:
266,4
101,22
874,8
60,731
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Co
sto
s (
MM
Bs)
Costos Estimados LOC W-CJW-1
Tubería de producción,
Revestidores y Cementación
Cañoneo, Completación y
Perfiles
Equipo, Mudanza,
Transporte, Miscelaneos
Mechas, Control direccional,
Labor fac.
Fluidos
Perforar hoyo
desviado
(interm.)
21%
Bajar y
cementar
revestidor
intermedio
16%
Tapón de
cemento del
hoyo piloto
55%
Bajar forro
ranurado y
completación
8%
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142
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
PLANIFICACIÓN
En cada una de las secciones del hoyo a perforar, el Ingeniero
de Diseño y/o Planificación debe estimar el tiempo de cada unas
de las actividades a cumplir en esa fase del pozo
Como reto, el Ingeniero debe tratar de mejorar el mejor tiempo
de los pozos vecinos, siempre y cuando ese tiempo no haya sido ya
considerado por la Gerencia como el tiempo óptimo de
operaciones.
Conocido por actividad y por sección este tiempo estimado, el
mismo debe mostrarse a través de un gráfico de Días vs
Profundidad, en el cual debe plotear diariamente el tiempo real
del pozo, a fin de hacer la comparación respectiva y poder realizar
las mejoras a que haya lugar
A continuación, se muestran gráficas de Tiempo Real (días) vs
Profundidad (pies) y de Tiempo Real y Tiempo Planificado (días)
vs Profundidad (pies)
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143
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
PLANIFICACIÓN
Curva de Tiempo Estimado
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Días
Pro
fun
did
ad
(p
ies
)
B
A
C
D
EF
G H I J
A = Mudar y Vestir
B = Perforar hoyo 17 1/2” hasta 4500’
C = Bajar/Cementar Rev. 13 3/8”
D = Perforar hoyo 12 1/4” hasta 14585’
E = Bajar/Cementar Rev. 9 5/8”
F = Perforar hoyo 8 1/2” hasta 16345’
G = Registros
H = Bajar/Cementar Rev. 7”
I = Completación
J = Desvestir
Curva planificada de los Tiempos Reales por actividad
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144
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
PLANIFICACIÓN
0
2000
4000
6000
8000
10000
0 10 20 30 40 50 60 70 80
DÍAS
PR
OF
UN
DID
AD
ESTIMADO REAL
COMENTARIOS
1.- RETRASO DURANTE LA MUDANZA.
2.- FALLA EN EL KOOMEY.
PROBLEMAS CON LA SECCIÓN
"A".
3.- CAMBIO DE SARTA LISA A DIRECC.
INICIO KOP @ 5600'.
4.- PROBLEMAS CON SCR, BOMBAS.
5.- PROBLEMAS CON MWD.
6.- CAMBIO DE MECHA (TRIC. X PDC)
COMPLETACIÓN
REV. 9-5/8 @ 5600'
REV. 13-3/8 @ 1016'
1
2
3
4
56
MUDANZA
SECCIÓN
VERTICAL
KOP @ 5700
SECCIÓN DE
INCR. DE ÁNGULO
Comparación de Tiempo Real y Tiempo Planificado
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145
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
PLANIFICACIÓN
Selección del Taladro Una vez realizada toda la Ingeniería de Diseño del
Pozo y la Planificación General del mismo, se procede
a seleccionar el taladro de acuerdo a las cargas a
manejar. así como otras consideraciones a tomar en
cuenta
Las empresas clasifican sus Taladros de acuerdo a
dichos parámetros y los mismos estarán adecuados a
realizar las operaciones y el manejo efectivo de todas la
equipos y herramientas, así como todo el diseño en
general del pozo
A continuación, se muestra una Tabla sobre los
diferentes Taladros existentes, así como una Tabla
referencial de los parámetros a considerar por el
Ingeniero de Planificación para una selección óptima
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146
Clasificación de Taladros
Apoyados en el Fondo
Flotantes
Semisumergibles BarcosGabarras
autoportantes
PlataformasGabarras
sumergiblesJackups
AutocontenidosTender
(paquetes)
Convencionales Móviles
Ensamblables Autoportantes
InclinadosNormales
TierraAgua
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
PLANIFICACIÓN
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147
TABLA DE CLASIFICACIÓN DE TALADROS
TIPOS A B C D E
PROFUNDIDAD (Pies)
CAPACIDAD CABRIA (Mlbs)
POTENCIA MALACATE (HP)
POTENCIA BOMBA (HP)
8000
500
400
800
< 500
5000
10000 - 12000
750
600 - 750
800 - 100
500 - 800
5000
CAPACIDAD TANQUE (Bls)
MÚLTIPLE ESTRANG. (LPC)
15000
1200
1500
1300
1200 - 1500
10000
20000
1600
2000
1500
1200 - 1500
10 - 15000
25000
2000
3000
1600
1200 - 1500
10000 - 15000
PLANIFICACIÓN
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
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148
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
PLANIFICACIÓN
Contratos El marco de responsabilidad en el negocio de la
Perforación de un Pozo, involucra a terceros o empresas de
servicio que harán que durante la ejecución del pozo se
cumplan con todos los propósitos planificados
Para ello, existen modalidades de contratación a estas
empresas, las cuales generalmente aportan sus pericias
operacionales como elemento hacedor de las complejas y
riesgosas actividades
Con estas empresas, se conviene formalizar contratos de
servicios a través de modalidades que acuerdan cumplir con
cada una de las pautas allí plasmadas, a saber de alguna de
estas: servicio por pozo (taladro, personal y
mantenimiento), alianzas , llave en mano, servicio
integrado, etc
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149
Tópico
Especial
(Perforación
Direccional, Horizontal
y Multilateral)
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150
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
TÓPICO ESPECIAL
En el pasado la Perforación Direccional se utilizó para
solucionar problemas relacionados con herramientas o
equipos dejados dentro del hoyo, en mantener la
verticalidad del pozo o para la perforación de un pozo de
alivio.
Las técnicas de control direccional fueron mejorando y
hoy en día se cuenta con equipos especiales para
determinar con más exactitud los parámetros que requieren
de mayor vigilancia para lograr el objetivo propuesto
Además, se han desarrollado nuevas técnicas a fin de
atravesar el yacimiento en forma completamente horizontal
y dependiendo la configuración de las arenas en forma
multilateral
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151
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Podemos decir, que la perforación de un pozo desviado
soluciona varios problemas asociados a la superficie (ej:
edificaciones o lugares inaccesibles) y al subsuelo y
permite con excelente precisión llegar al target (objetivo)
planificado
TÓPICO ESPECIAL
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152
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
La información a suministrar en esta fase del evento, la
clasificaremos por módulos y en él se mostrarán algunos
ejemplos:
Causas de la Perforación Desviada
Conceptos básicos
Herramientas utilizadas en la Perforación Direccional
Tipos de Pozos Direccionales
Métodos de Estudios Direccionales
Corrección Magnética
Diagrama de Vectores
Pozos Horizontales y Multilaterales
TÓPICO ESPECIAL
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153
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Causas de la Perforación Desviada Existen varias razones para perforar un pozo en
forma desviada, entre ellas se encuentran las siguientes:
Localizaciones inaccesibles
Domos de sal
Pozos de alivio (Relief well)
Side Track (Desviación corta)
Pozos con fallas
Pozos geotérmicos
Pozos de tierra a costa fuera
Pozos en forma agrupadas (clusters o
macollas)
Múltiples Pozos en una misma plataforma
Múltiplicidad de arenas
TÓPICO ESPECIAL
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154
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Domo de Sal
TÓPICO ESPECIAL
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155
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Formación con Falla
TÓPICO ESPECIAL
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156
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Conceptos Básicos Para un buen entendimiento de las operaciones desviadas, es
necesario tener un amplio conocimiento de los conceptos más
utilizados en esta actividad, a continuación algunos de ellos:
Punto de arranque (Kick off point)
Ángulo de inclinación o declinación
Profundidad Vertical Verdadera (TVD)
Profundidad Medida (MD)
Tasa de aumento y de disminución del ángulo
Sección de construcción, tangencial y de descenso
Desplazamiento horizontal
Coordenadas de superficie y de objetivo
Dirección del pozo
Rumbo y buzamiento de la estructura
Tolerancia del objetivo
Pata de perro (dog leg) y severidad del dog leg
Radio de curvatura
TÓPICO ESPECIAL
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Pozo Desviado
TÓPICO ESPECIAL
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158
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
SECTION DETAILS
Sec MD Inc Azi TVD +N/-S +E/-W DLeg TFace VSec Target
1 0.0 0.00 0.00 0.0 0.0 0.0 0.00 0.00 0.0 2 11510.0 0.00 0.00 11510.0 0.0 0.0 0.00 0.00 0.0 3 12471.5 25.00 57.38 12441.3 111.3 173.9 2.60 57.38 206.5 4 15576.1 25.00 57.38 15255.0 818.6 1279.0 0.00 57.38 1518.5 5 16274.5 50.00 57.38 15804.7 1045.9 1634.2 3.58 0.00 1940.3 6 17208.7 50.00 57.38 16405.0 1431.8 2237.2 0.00 0.00 2656.1 ENTRADA7 18227.8 50.00 57.38 17060.0 1852.6 2894.7 0.00 0.00 3436.8 FONDO
Vertical Section at 57.38° [ft]
Tru
e V
erti
cal
Dep
th [
ft]
0 1913 3826 5739 7652 9565 11478
11478
13391
15304
17217
REV. 9-5/8" @ 15576'
LINER 7" @ 17599' (TOPE B-4.4)
LINER 4-1/2" @ 18228'
K.O.P @ 11510'
West(-)/East(+) [1000ft/in]
South
(-)/
Nort
h(+
) [1
000ft
/in]
0 750 1500 2250 30000
750
1500
2250
FONDO
ENTRADA
CAMPO: CEUTALOC: W-DQD-2
POZO ALTAMENTE INCLINADOPLAN DIRECCIONAL
PLAN DIRECCIONAL (W-DQD-2 )
Created By: MARCOS FERNANDEZ\Date: 12/09/2001
Pozo altamente inclinado
TÓPICO ESPECIAL
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159
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Herramientas utilizadas
Existen tres tipos de herramientas clasificadas de la
siguiente manera:
Herramientas de deflexión
Mechas
Cucharas (recuperables o permanentes)
Camisas desviadas y substitutos desviados
Herramientas de medición
Totco
Single y Multi Shot
Giroscopio
MWD / LWD
Herramientas auxiliares
Barras o drillcollars y barra K-monel
Estabilizadores
Motores de fondo ó Turbinas
TÓPICO ESPECIAL
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
TÓPICO ESPECIAL
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
TÓPICO ESPECIAL
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Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Equipos Mecha
Camisa Desviada
Estabilizadores
Motor de fondo
Barras
Tipos de Sarta Direccional
TÓPICO ESPECIAL
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163
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Tipos de Pozos Direccionales
Los tipos de pozos direccionales dependerán de las
razón o causa por la cual se decidió perforar
direccionalmente y de algunas condiciones de las
formaciones a atravesar, entre ellos están:
Tipo Slant o Tangencial
Tipo “S”
Tipo “S” Especial
Pozos Horizontales ó Pozos Multilaterales
Pozos desviados con un taladro inclinado
TÓPICO ESPECIAL
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164
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Métodos de Estudios Direccional
Con el fin de plotear la trayectoria de un pozo en el
plano vertical (de inclinación) y horizontal (de dirección),
es necesario seleccionar un Método de Estudio
Direccional
El basamento, es utilizar la información suministrada
por las herramientas de medición las cuales debemos
transformar en valores para los gráficos elaborados, estos
métodos son:
Método Tangencial
Método de Radio de Curvatura
Método de Angulo Promedio
Método de Curvatura Mínima
TÓPICO ESPECIAL
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165
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Corrección o Declinación Magnética
Obtenidos los valores de la dirección del pozo de las
herramientas de medición, es necesario a fin de poder
incorporarlas a los Métodos de Estudios Direccionales
corregidas por Norte Magnético, esto debido a que los
planos elaborados son polares o cartesianos y debemos
trabajar en esos mismos planos
Estas correcciones pudiesen ser:
Por el Este o a la Derecha
Por el Oeste o sea a la Izquierda (Caso Venezuela)
Así mismo existen lugares donde el Norte
Magnético y el Norte Verdadero coinciden
TÓPICO ESPECIAL
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166
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
N
O E
S
θ : Ángulo de corrección magnética de la zona
Norte
MagnéticoNorte Real
_
_
+
+
θ
Corrección por el Este (Derecha)
TÓPICO ESPECIAL
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167
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
N
O E
S
θ : Ángulo de corrección magnética de la zona
Norte
Magnético Norte Real
_
_
+
+
θ
Corrección por el Oeste (Izquierda)
TÓPICO ESPECIAL
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168
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Diagrama de Vectores A fin de poder orientar la cara de la herramienta (tool
face), es necesario tener un conocimiento de la zona
donde se perfora ó tener un mecanismo de orientación de
dicha cara al lugar donde a través de un diagrama de
vectores se defina
Este mecanismo nos da cual debe ser la posición ideal
de la herramienta que nos permita obtener al posesionarla
los valores de inclinación y orientación del pozo, todo esto
asociado con el diseño original
Es importante que existan de ser necesario
correcciones por torque reactivo, a fin de asegurarse que
la cara de la herramienta quede en el óptimo lugar para
obtener valores deseados
TÓPICO ESPECIAL
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169
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Pozos Horizontales La perforación horizontal, ha tomado un impresionante auge
en los últimos años en regiones productoras de todo el mundo
petrolero. En campos en Costafuera de Australia, del
Mediterráneo y del Mar del Norte, en Alaska y desde hace
algunos años en los países de Sur América
Bajo cierta condiciones favorables, la perforación horizontal
puede incrementar drásticamente la producción de yacimientos
heterogéneos verticalmente fracturados. Más aún, el índice de
recuperación aumenta tanto que ya es considerada por los
expertos como un medio de recuperación secundaria
Su inicio fue para los años de 1929, para los años de 1980
empresas trasnacionales como Texaco y Esso en Canadá, así
como la ELF de Francia, desarrollaron grandes progresos en
este tipo de tecnología. Para ese entonces, existían dificultades
en cuanto a: efectuar registros eléctricos, cortar núcleos, entre
otros
TÓPICO ESPECIAL
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170
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
TIPO
DE POZO
TASA DE
AUMENTO
RADIO DE
CURVATURA
ALCANCE
HORIZONTAL
DIAMETRO
DEL HOYO
LARGO 2º a 6º/100` 1.000` 3.000` 3.281` 8 ½” - 12 ¼”
MEDIO 6º a 29º/100` 200`- 1.000´ 1.641` 6” – 8 ½”
CORTO 29 a 286º/100` 20`- 200` 656` 6”
Pozos Horizontales En la tabla anexa, se muestran los cuatro tipos de Pozos
Horizontales Básicos, los cuales su clasificación esta relacionada
con la tasa de aumento de ángulo, su radio de curvatura y con el
alcance horizontal, así mismo se muestra la recomendación del
tamaño de hoyo para su implementación:
TÓPICO ESPECIAL
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171
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Radio
Largo
Radio
Medio
Radio
Intermedio
Radio
Corto
2º - 6º / 100´
3000´ - 1000´ Rc
6 – 40º / 100´
1000´ - 140´ Rc
40º - 70º / 100´
140´ - 82´ Rc
70º - 150º / 100´
82´ - 40´ Rc
1500´- 4000´
2000´- 6000´
300´ - 3000´
300´- 1000´
Tipos de Pozos Horizontales
TÓPICO ESPECIAL
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172
Fundamentos en Ingeniería de Perforación
Pozos Multilaterales Esta técnica es una de las que representa
mayor complejidad en la Ingeniería de Diseño de
pozos desviados.
La experiencia en Venezuela a crecido con el
transcurso de los años con pozos que van de lo
menos a lo más complejos. Una de las empresas
con mayor valor agregado en estas prácticas
operacionales está en el Oriente del país
TÓPICO ESPECIAL
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“ En tiempos de cambiosaquellos que aprenden continuamente heredan el futuro...
Los que consideranque ya todo lo han aprendido
se encontrarán equipadospara vivir en un mundo
que ya no existe ”
Eric Hoffer
Muchas Gracias