FACULTAD DE INGENIERIACARRERA DE INGENIERIA PETROLEERA

PERFIL DEPROYECTO DE GRADO

DISEO Y OPTIMIZACION DE LA PERFORACION DIRECCIONAL Y HORIZONTAL CON EL USO DE BROCAS BICENTRICAS

Elaborado por:Univ, Gmez Trincado Daniel Wilson

LA PAZ BOLIVIA2014

PERFIL DE PROYECTO DE GRADO1. Introduccin.-La tesis trata de la optimizacin de la perforacin direccional y horizontal en el aspecto tcnico introduciendo al diseo de la sarta de perforacin el anlisis del trepano o broca Bicentrica.Las brocas bicentricas son diseadas para agrandar el dimetro del pozo, perforando a un dimetro 15% a 25% mayor que el dimetro de paso en todos los tipos de formaciones perfrales por PDC. Esta resiste la erosin y la abrasin que se halla en las aplicaciones de la perforacin petrolera y ha costado tiempo y dinero en la perforacin de pozos petroleros tanto vertical, horizontal y dirigido.El impacto que tuvo desde el primer diseo de la broca bicentrica en la industria petrolera entre los problemas del diseo y la mejor estabilizacin de la sata de perforacin y mejor calidad en las paredes del pozo, obteniendo mejor produccin y terminacin del pozo. 2. AntecedentesLos primeros antecedentes de este tipo de la broca bicentrica viene dado por SMITH TECHNOLOGIES dependiente de SCHLUMBERGER en Bolivia.2.1. Pruebas de diferentes modelos de brocas Bicentricas.-GOLFO DE MEXICO (FUENTE RED HYCALOG)Pruebas de Estabilizacin en

Resultados de la vibraciones Laterales

CALIDAD DEL HOYO

FLUCTUACIONES DE TORQUE

ESTADOS UNIDOSPrueba de Laboratorio8 x 9 QDS27

MONTAJE

Tapn de Goma

Broca8 x 97/8 QDS27

Cuelloflotador

Cilindro de formacin caliza

Pruebas de Campo (fuente GEODIAMOND)

Broca: 17 x 22 QDS91Pozo: Eugene Island 91 #1Area: Costa Afuera, Louisiana, USA

Detalles de la Corrida:La Broca perfor equipo de flotacinPerfor 3,600 de formaciones compuestas por arenas y lutitas ROP promedio: 105.9 pph (se observaron instantneas de +200 pph) El caliper muestra que el hoyo est, al menos, en 22 en casi todo el intervalo El grfico de doble curva no muestra indicacin de hoyo espiralado ni ovalado Desgaste: 1-2-BT-A-X-I-NO-TD

0500100015002000250030003500400045005000-40-30-20-10010203040Depth, ft22" Hole

Broca: 12 x 14 QDS56 (fuente GEODIAMOND)Area: Shelby Co., TexasLa Broca perfor el equipo de flotacin y cemento dentro del revestidorEl revestidor de 11 fue corrido y cementado sin problemas

BOLIVIA.-

3. Planeamiento del problema3.1. Identificacin del problema

En los ltimos 15 aos la perforacin de pozos direccionales y horizontales ha cobrado creciente inters en Bolivia, este tipo de perforacin rinde sustanciales beneficios econmicos por concepto del resultante aumento de produccin. En Bolivia este tipo de perforacin se ha realizado en varios bloques, con precios exuberantes en su realizacin y finalizacin del proyecto debido a varios aspectos tanto en lo econmico como en lo tcnico.

Uno de estos aspectos de gastos en tiempo y dinero son los problemas que presentan diferentes tipos de trpanos en formaciones de gran abrasin e hidratacin. Con diferentes problemas por ejemplo de atascamiento, estabilizacin, pozos de alta presin, desgaste, etc.

3.2. Formulacin del problemaPara los pozos de tamaos pequeos se tiene que realizar una corrida ampliadora que resulta en un malgasto de tiempo en la perforacin, adems que en estas instancias pozos de menor dimetro no nos permite correr tuberas de revestimiento de gran tamao y a si se reduce el volumen anular de cemento.Los dimetros pequeos tambin nos limitan las zonas productoras para pozos complejos con empaque de grava a hueco descubierto.Uno de los problemas que surge en la perforacin de pozos direcciones, verticales y horizontales es la perdida de herramienta por atascamiento lo cual produce que realicen diferentes procedimientos para poder retirar la herramienta atascada (sidetrack y pescas) los que produce que la perforacin se la realice en ms tiempo y que el presupuesto suba exponencialmente.

4. Objetivos y acciones de la investigacin.4.1. Objetivo GeneralEstablecer el diseo tipo para diferentes secciones con la aplicacin de brocas Bicentricasen la perforacin direccional y perforacin horizontal.

4.2. Objetivos Especficos y Acciones de la investigacin4.2.1. Establecer un diseo tipo con broca bicentrica que permita agrandar el pozo para obtener caractersticas de perforabilidad, durabilidad y estabilidad.4.2.2. Establecer ventajas y desventajas del agrandamiento del pozo por medio de la broca bicentrica.4.2.3. Realizar un estudio de las brocas utilizadas por otras empresas para estos mismos objetivos y comparar el rendimiento con la Bicentrica de Smith International en la perforacin de pozos.5. Justificacin5.1. Justificacin TcnicaDesde el inicio del 2014 Bolivia cuenta con nuevos mrgenes para expandir la exportacin del gas natural y adems el creciente demanda interna obliga a las empresas a invertir y reducir sus beneficios. Las empresas privadas para obtener mayores utilidades debern reducir tiempos y costos en sus operaciones, una de las ms importantes la perforacin.Por lo cual una adecuada seleccin de los equipos y herramientas de perforacin direccional y horizontal forman parte importante para la disminucin de los tiempos y costos de perforacin.Es indispensable dar soluciones a los problemas que han presentado las brocas en la perforacin direccional ya que las malas condiciones del hoyo conllevan problemas para las dems herramientas del BHA es de gran prioridad mejorar los parmetros de perforacin y que nos permitan tener en la broca una buena perforacin, durabilidad y estabilidad. 6. Alcance6.1. Alcance TemticoEl alcance del presente proyecto tendr la verificacin de las ventajas y desventajas del diseo tipo de una perforacin direcciones aplicando en algunas secciones la broca bicentrica.Buscando especficamente las condiciones de estabilidad y durabilidad de los pozos perforados con este tipo de broca.Las limitaciones del tema se encuentran en los datos que sern los proporcionados por la empresa Smith International que es subsidiaria de Schlumbergeren Bolivia y los pozos que fueron perforados con esta tecnologa en el mundo y en nuestro pas con el objetivo de reducir los problemas que se presentan en esta tipo de perforacin.

7. Marco Terico

Brocas Abrehueco Tecnologa Bicentrica

Las brocas bicentro son diseadas para agrandar el dimetro del pozo, perforando a un dimetro 15% a 25% mayor que el dimetro de paso en todos los tipos de formaciones perforables por PDC. Las brocas bicentro se usan para incrementar el dimetro lateral, para reemplazar el escariado de fondo, para ayudar a controlar zonas problemticas, y para tubulares expansibles. La construccin de material de matriz resiste la erosin y la abrasin hallada en aplicaciones de perforacin petrolera. El diseo de una sola pieza acorta la longitud total de la broca para un mejor control direccional. Las brocas bicentro tambin tienen una innovadora estructura de corte de fuerzas balanceadas que minimiza daos a los cortadores y al casing cuando se saca la sarta de perforacin. Adems, el diseo exclusivo minimiza las vibraciones de la broca que con frecuencia se experimentan con las herramientas convencionales para abrir huecos, dando lugar por lo tanto a una mayor vida de servicio de las herramientas de fondo y menores costos de perforacin.

Construccin de Una Sola Pieza

El diseo exclusivo acorta la longitud total de la broca para un mejor control direccional y elimina la necesidad de tener una conexin y soldadura entre la broca piloto y la seccin del escariador de la bicentrica. La construccin de una sola pieza tambin facilita una ptima configuracin hidrulica con la alineacin del piloto y la aleta del escariador, optimizando la remocin de los cortes y mejorando el ROP.Diseo Hidrulico

La ubicacin de las toberas, y la alineacin de la broca piloto y de la aleta del escariador suministran una ruta directa de flujo hacia el anular. El rea de la ranura de residuos se mantiene o aumenta, lo que hace que no haya disminucin de la velocidad de flujo y mejore la remocin de cortes entre la piloto y el escariador.

Aletas en Espiral

Las brocas bicentro se disean con aletas en espiral para facilitar un mejor contacto con el casing durante la sacada de la sarta. Las aletas en espiral estabilizan la broca y aseguran menos daos al casing y dan lugar a una mejor calidad del dimetro del pozo.

.Proteccin de Estructura de Corte al Sacar la Sarta

La ventaja de la estructura de corte del Diseo CasingSaver consiste en que tiene un modo confiable de sacar la sarta que protege la estructura de corte dentro del casing. Debido a la aplicacin exclusiva de las brocas bicentro, el diseo de la broca no es simtrico. Cuando se perfora fuera del casing, la broca gira en la lnea central del casing y no en la lnea central de la broca. Esta rotacin excntrica de las brocas convencionales puede causar daos a los cortadores ubicados cerca al centro de la broca piloto. Este dao al cortador se debe a la rotacin hacia atrs de los cortadores ubicados entre la lnea central de la broca y la lnea central del casing en la broca piloto. Sin embargo, se ha reubicado los cortadores entre las dos lneas centrales en la nariz de la broca piloto. Nuestro diseo minimiza la posibilidad de daos al cortador mientras est dentro del casing en el modo de sacada de sarta. A medida que la broca en perforacin pasa a otra formacin diferente los cortadores empiezan a girar normalmente alrededor de la lnea central de la broca y cortan la formacin. Esta filosofa de diseo pequea pero nica evita daos al cortador cuando se saca la sarta, permitiendo una interaccin eficiente roca-cortador durante la perforacin de formaciones.

Balanceo de Fuerzas

Durante el proceso de diseo, la estructura de corte de la piloto y del escariador se balancea en fuerzas como una sola unidad. Esto ofrece mayores eficiencias de perforacin tanto en pozos verticales como en desviados. Mejoras en el ROP, mayor durabilidad y mejor control direccional son todos beneficios del balanceo de fuerzas.

Diseo Ahorrador de Casing

El diseo de la broca piloto, las aletas espirales, los cortadores que no entran en contacto con el entubado, y la tecnologa ahorradora de casing, en conjunto producen un dao mnimo durante la sacada de sarta.

8. Temario tentativoTapa principal DedicatoriaAgradecimientosndice Generalndice de Figurasndice de Tablas Resumen Ejecutivo1. Captulo I

ESTUDIO DESCRIPTIVO DE LOS DIFERENTES TIPOS DE TREPANOS

1.1. Trpanos a Conos 1.1.1. Tipos de trpanos a conos

1.2. Trpanos Policristalinos1.2.1. Caractersticas principales de los trpanos policristalinos1.2.2. Desgaste de los trpanos policristalinos

1.3. Trpanos a Diamantes1.3.1. Descripcin general de los trpanos a diamantes1.3.2. Consideraciones generales sobre el diseo de trpanos a diamantes

1.4. Trpanos Especiales

1.4.1. Broca Bicentrica1.4.2. Descripcin General de la broca Bicentrica1.4.3. Diseo de la broca Bicentrica

1.5. Clasificacin de trpanos segn el tipo de formacin1.5.1. Trpanos para formaciones muy blandas 1.5.2. Trpanos para formaciones blandas1.5.3. Trpanos para formaciones medianas 1.5.4. Trpanos para formaciones medianamente duras1.5.5. Trpanos para formaciones duras

1.6. Fabricacin de brocas Bicentricas

2. Captulo II

ESTUDIO DE LOS PARAMETROS DE PERFORACION UTILIZANDO LA BROCA BICENTRICA

2.1. Consideraciones Generales2.2. Mecanismos de corte2.3. Profundidad de corte en funcin a la velocidad de rotacin y obstruccin2.4. Volumen de extraccin (Horadamiento) vs. Carga sobre el diamante y el cono2.5. Criterios de seleccin 2.6. Peso aplicado sobre el trpano 2.7. Velocidad de rotacin 2.7.1. Efectos de peso y velocidad rotatoria sobre la cada de presin en el trpano2.8. Evaluacin del desgaste de la broca Bicentrica

3. Captulo III HIDRAULICA

3.1. Hidrulica aplicada a las Brocas Bicentricas3.1.1. Potencia hidrulica especifica3.1.2. Velocidad de las boquillas3.1.3. Requisitos de energa hidrulica3.2. Caudal y presin hidrulica en trpano 3.2.1. Clculos hidrulicos3.3. Clculos del rea total de flujo3.3.1. Hidrulica para trpanos con flujo radial3.3.2. Fuerza hidrulica de bombeo3.4. Aspectos generales sobre los fluidos de perforacin 3.4.1. Control de propiedades3.5. Influencia de los conjuntos de fondo en el rendimiento del trpano

4. Captulo IVOPTIMIZACION DE LA PERFORACION DIRECCIONAL CON LA BROCA BICENTRICA

4.1. Consideraciones Generales4.2. Efectos de la formacin en el rendimiento de la broca bicentrica4.2.1. Efectos del tamao del trpano en rendimiento4.3. Rendimiento efectivo del trpano4.3.1. Limpieza del pozo4.3.2. Repaso del pozo4.3.3. Parmetros de operacin4.4. Control del peso sobre el trpano4.4.1. Rgimen de penetracin antieconmica4.4.2. Rgimen lento de perforacin4.4.3. Fluctuacin de la presin de la bomba y de la torsin 4.4.4. Aumento de la presin de la bomba4.4.5. Rebote y Torsin4.4.6. Optimizacin en trminos de costo de perforacin4.5. Problemas en la perforacin aplicando la broca Bicentrica

5. Capitulo V.

APLICACIN PRCTICA

5.1. Ejemplo prctico aplicado a los pozos NARANJILLOS 120 Y NARANJILLOS 1215.1.1. Consideraciones generales sobre el pozo5.1.2. Secuencia Estratigrfica5.2. Elemento de Perforacin utilizados5.2.1. Arreglos de herramienta5.2.2. Registros5.2.3. Trpanos5.3. Anlisis del rendimiento de trpanos5.3.1. Desviacin5.3.2. Estadstica5.3.3. Costo del pozo 5.4. Segunda aplicacin practica5.4.1. Aplicacin al pozo CURICHE 10085.4.1.1. Diseo del BHA 5.4.1.2. Anlisis de la velocidad de perforacin

6. Captulo 6CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1. Conclusiones6.2. Recomendaciones9. Bibliografa

10. Cronograma de Trabajo