PERFORACIN DIRECCIONAL1.- HISTORIA:

Surgi como una operacin de remedio, la cual se ha seguido desarrollando, de tal manera que ahora se considera una herramienta de gran utilidad para laoptimizacin de yacimientos.

Perforacin direccional para evitar fallas, fracturas y tambin para acceder a yacimientos que se encuentren juntos, utilizando el mismo pozo. Sus inicios en 1920 cuando hubo varios pleitos que alegan que los pozos perforados desde una plataforma en una propiedad haban cruzado la frontera En 1930 se perforo el primer pozo direccional controlado en Huntington Beach, California. En 1943 se perforo el primer pozo de alivio en Conroe

Historia de los Hidrocarburos en BoliviaLos hidrocarburos son un componente muy importante de la historia del siglo XX en Bolivia. Si bien el pas ha estado histricamente asociado a la minera, a travs deldescubrimiento del petrleo se logr vincular el Oriente con el resto del pas.

En 1896 MANUEL CUELLAR descubri accidentalmente manantiales de petrleo en Mandiyuti ubicada en el municipio de Huacaya. El y su socio, IGNACIO PRUDENCIO se dedicaron a recuperar el producto y trasladarlo a sucre para su comercializacin. Gracias a las gestiones de un visionario empresario, Lus Lavadenz se perfor el primer pozo descubriendo petrleo en 1913, obteniendo una concesin de

un milln de hectreas para la exploracin de petrleo. Debido a los cuantiosos gastos y capital requerido para esta tarea, Lavadenz vendi sus intereses y concesiones a la empresa Richmond Levering Company

de Nueva York en 1920. Posteriormente, otra compaa norteamericana, Standard Oil Company compr las concesiones de Richmond Levering. En 1924 esta empresa descubri el campo Bermejo, en 1926 Sanandita, en 1927 Camiri y en 1931 instal refineras en estas dos ltimas localidades. En 1954 el Ing. Enrique Mariaca inici la tcnica de la perforacin direccional destinada a optimizar y bajar costos, particularmente en serranas como Camiri

donde la construccin de caminos y planchadas significaba grandes inversiones y prdida de tiempo. En Camiri dio excelentes resultados2.- SITUACIONES QUE REQUIEREN EL USO DE LA PERFORACIN DIRECCIONAL*Complicaciones por la geologa local.*Incremento de la produccin de un yacimiento desde un pozo en particular.*Disminuir costos (ej. evitar instalaciones off-shore)*Disminuir riesgos ambientales.*Necesidad de mantener la verticalidad en pozos profundos.*Pozos de alivio.*Comercializacin y distribucin (construccin de oleoductos y gasoductos)

RAZONES QUE ORIGINAN LA PERFORACIN DIRECCIONALExisten varias razones que hacen que se programen pozos direccionales, estas pueden ser planificadas previamente o por presentarse problemas en las operacionesque ameriten un cambio de programa en la perforacin. Las ms comunes son las siguientes:PERFORACIN EN FALLAS:Esta aplicacin se utiliza para el control de fallas, en este caso el pozo es desviado a travs de la falla o en paralelo con ella, por lo que se elimina el riesgo de perforarpozos verticales a travs de planos de fallas muy inclinados, al seguir la direccin preferencial del plano de falla con la sarta de perforacin, lo que puede ocasionar eldeslizamiento y perforacin de las sartas de revestimiento, as mismo, se elimina el riesgo de tener que perforar a travs del plano de una falla que en el caso de ocurrirun sismo, si se mueven bloques se podra mover y cortar la tubera de revestimiento.

PERFORACIN A TRAVS DE DOMOS SALINOS:Este mtodo es utilizado para alcanzar los intervalos productores que frecuentemente estn situados bajo el tope protuberante de un diapiro de sal (canopie); el pozose perfora primeramente cortando lo que est arriba de la estructura salina y posteriormente se desva para que penetre bajo la protuberancia.LOCALIDADES INACCESIBLES:Esta es una de las razones por las que ms se utiliza este mtodo, cuando se tiene la necesidad de situar el equipo de perforacin a cierta distancia horizontal delyacimiento, como ocurre cuando los intervalos productores se encuentran debajo de ros, montaas, ciudades, selvas, etc

MLTIPLE POZO CON UNA MISMA PLATAFORMA OFFSHORE:Desde la plataforma se pueden perforar varios pozos para reducir el costo de la construccin de plataformas individuales y minimizar los costos por instalacin defacilidades de produccin.

POZO DE ALIVIO:Es aquel que se perfora para controlar un pozo en erupcin. Mediante el pozo se contrarresta las presiones que ocasionaron el reventn. Los pozos de alivio son usadospara matar pozos descontrolados interceptndolos.

DESARROLLO MLTIPLE DE UN YACIMIENTO:Cuando se requiere drenar el yacimiento lo ms rpido posible o para establecer los lmites de contacto gas/petrleo o petrleo/agua.SIDETRACK:Un sidetrack se puede hacer para evitar una obstruccin (un "pez") en el pozo original o para explorar la extensin de la zona que produce en un determinado sectorde un campo.).LOS POZOS HORIZONTALES:Sirven para interceptar horizontalmente una formacin productora para mejorar su produccin. Esta tcnica incrementa el rea superficial de una formacinproductora., especialmente cuando la permeabilidad efectiva del yacimiento es vertical.3.- CONCEPTOS BSICOSSISTEMA DE REFERENCIA Y COORDENADASPROFUNDIDAD DESARROLLADA (PD)Es la distancia medida a lo largo de la trayectoria real del pozo, desde el punto de referencia en la superficie, hasta el punto de registros direccionales. Esta profundidadsiempre se conoce, ya sea contando la tubera o por el contador de profundidad de la lnea de acero

LA PROFUNDIDAD VERTICAL VERDADERA (PVV Es la distancia vertical desde el nivel de referencia de profundidad, hasta un punto en la trayectoria del pozo. Este es normalmente un valor calculado

INCLINACIN (DRIFT)

Es el ngulo (en grados) entre la vertical local, dada por el vector local de gravedad como lo indica una plomada, y la tangente al eje del pozo en un punto determinado.Por convencin, 0 corresponde a la vertical y 90 a la horizontal

AZIMUTH (DIRECCIN DEL POZO)El azimuth de un pozo en un punto determinado, es la direccin del pozo sobre el plano horizontal, medido como un ngulo en sentido de las manecillas del reloj, apartir del norte de referencia. Esta referencia puede ser el norte verdadero, el magntico o el de mapa, por convencin se mide en sentido de las manecillas del reloj.Todas las herramientas magnticas proporcionan la lectura del azimuth con respecto al norte magntico. Sin embargo, las coordenadas calculadas posteriormente,estn referidas al norte verdadero o norte geogrfico

ANGULO DE INCLINACIN, DRIFT.-Es el ngulo expresado en grados, formado por la superficie terrestre y las lneas decampo magntico en un punto determinado, por consiguiente 0 se refiere a unavertical verdadera, mientras que 90se refiere a una construccin horizontal.

DIRECCIN DE POZO, AZIMUTEs la direccin del pozo sobre el plano horizontal, medido como un ngulo en sentido de las manecillas del reloj a partir del norte de referencia; el que puede ser el norteverdadero, magntico o de grilla. Todas las herramientas magnticas proporcionan lalectura del azimut con respecto al norte magntico, pero las coordenadas calculadas posteriormente pueden ser referidas al norte verdadero o al norte del mapa.DIRECCIONES DE CUADRANTESLa direccin de cuadrante de un pozo es el ngulo en el plano horizontal medido desde el Norte o Sur hacia el Este u Oeste definiendo la direccin del pozo.

SECCIN TANGENCIALEs la seccin del hoyo donde el ngulo de inclinacin y direccin permanecen constante hasta alcanzar el siguiente objetivo, se presenta despus de la seccin econstruccin. El propsito de esta cada es generalmente posicionar el pozo en el yacimiento con la orientacin ptima a la permeabilidad de la formacin o a losesfuerzos de la misma.PATA DE PERRO (DOG LEG)Es la medida del cambio angular total del pozo, este clculo se realiza utilizando la inclinacin y azimut entre dos estaciones de registros direccionales y se mide engrados. Los cambios de azimut con altas inclinaciones tendrn un mayor efecto en el dog leg que los cambios de azimut con inclinaciones inferiores.POSICIONAMIENTO Y SISTEMA DE COORDENADASEn Perforacin Direccional los mapas utilizados para posicionar un pozo son planos. Para representar la Tierra en forma plana existen varias proyecciones. ElSistema de Coordenadas UTM (Universal Transverse Mercator) divide a la tierra en 60 Zonas, cada una de 6 de amplitud. Las locaci ones se miden en Norte yEste en lugar de longitudes y latitudes.NORTE GEOGRFICO VERDADEROEs la direccin del polo norte geogrfico, el cual yace sobre el eje de rotacin de la tierra. El sistema de cuadriculas UTM, no marca el norte geogrfico en todas lascuadriculas rectangulares creadas, ya que los meridianos y paralelos aparecen distorsionados con respecto a la cuadricula. En el cuadriculado, solamente existe unadireccin, coincidente con un meridiano en cada huso, que realmente se encuentra orientada al norte, esta direccin es el meridiano central de cada huso.Las cuadriculas existentes dentro del huso desvan la direccin real del norte geogrfico, esta desviacin se la denomina Convergencia de Cuadricula (T), que seencuentra evaluada en los mapas topogrficos.NORTE CUADRICULA O NORTE DE MAPAEs la direccin norte sobre un mapa, este norte corresponde al norte verdadero solo enel meridiano central. Todos los otros puntos deben corregirse por convergencia, esto es, por el ngulo entre el norte de mapa y el norte verdadero en cualquier puntoRUMBOEs el ngulo respecto al norte, que forma la lnea de interseccin del estrato con un plano horizontal.BUZAMIENTOConocido tambin como mxima inclinacin, ya que es el ngulo que forma el estrato con la horizontal, medido perpendicularmente al rumbo.

4.- TIPOS DE PERFORACIN5.- MTODOS Y HERRAMIENTAS DE DEFLEXIN

Desviador de Pared (Whipstock) Chorro de Barrena (Jetting) Motores de Fondo (DHM) con codo desviador (Bent Sub, Bent Housing )

DESVIADOR DE PARED (WHISPTOCK)Son herramientas muy usadas en pozos multilaterales y pueden ser del tipo recuperable o permanente.

Desviador de Pared Recuperable.- Consta de una cua larga invertida de acero, cncava, con el lado interior acanalado para guiar la barrena hacia el rumbo de iniciode desviacin. Los ngulos para los cuales estn diseados estos desviadores, varan entre 1 y 5 grados; en su parte inferior tienen una especie de punta de cincel paraevitar que giren cuando la barrena esta trabajando. En la parte superior de la barrena, se instala un lastrabarrenas o portamechas,el cual permite recuperar el desviador.Estos desviadores son muy usados en equipos con bombas de lodo pequeas, sidetracks en profundidad y pozos muy calientes.Desviador de Pared Permanente.- Estos desviadores se colocan en agujeros ademados (donde existan obstrucciones por colapso de la formacin) o en agujeros abiertosque contengan un medio donde asentarlos (un tapn de apoyo o un pescado con media junta de seguridad). Comnmente, se coloca con un conjunto compuesto porun molino, un orientador y tuberas pesadas. Una vez orientado la herramienta se le aplica peso y se rompe el pasador que une el desviador con el molino, girandolentamente la sarta de la molienda. Este tipo de desviador sigue siendo utilizado sobre todo en pozos con accidentes mecnicos.Un arreglo tpico con herramienta desviadora de pared, se muestra a continuacin:

Desviador de pared + Trepano piloto + Estabilizador + 1 junta de tubera de perforacin + Substituto de orientacin + 1 portamechas no-magntico

CHORRO DE BARRENAEsta tcnica es utilizada para desviar el pozo en formaciones suaves y friables, aunque con resultados errticos y generando patas de perro severas.Una barrena convencional se usa para desviar pozos en el tipo de formaciones mencionadas. Esto se logra taponando dos de las toberas y dejando la tercera sin toberao con un dimetro muy grande. Esta ltima se orienta en la direccin a la cual se desea desviar, despus se ponen en funcionamiento las bombas, moviendo haciaarriba y hacia abajo la tubera de perforacin; Una vez fijado el curso apropiado, se gira la sarta y el trepano tiende a seguir el camino de menor resistencia formadopor la seccin deslavada. Se deben generar velocidades de circulacin de aproximadamente 500 pies/seg.

Ventajas del uso de la Barrena a Chorro No hay desalineacin en el BHA. Entonces los errores de medicin son mnimos comparados con lo motores de fondo con arreglo de substituto de deflexin. Las mediciones de direccin pueden tomarse mas cerca al trepano que usando motor de fondo. No existe torque cuando se circula el chorro. La cara de la herramienta (tool face) puede ser orientada con ms precisin que usando motores de fondo. Un pozo de calibre completo puede ser perforado desde el inicio.

Desventajas del uso de la Barrena a Chorro La tcnica se limita a formaciones suaves y friables. Resultados errticos y con severas patas de perro, que no son controladas. En equipos pequeos la capacidad de las bombas puede no ser suficiente para crear el lavado de la formacin.

Un arreglo tpico de fondo de pozo, con barrena a chorro se muestra a continuacin:

Trepano + Substituto de trepano + Substituto de orientacin + MWD + Portamechas no magntico + Estabilizador + Portamechas + Estabilizador.

MOTORES DE FONDO (PDM) O TURBINASSon operados hidrulicamente por medio del lodo de perforacin bombeado desde la superficie a travs de las tuberas de perforacin. Son usados para perforar tantopozos verticales como direccionales.Cabe aclarar que el motor de fondo no realiza la desviacin por si solo, requiere del empleo de un codo desviador o junta articulada. El ngulo del codo es el quedetermina la severidad en el cambio de ngulo.Motores de Fondo (PDM) o Turbinas con Codos Desviadores (Bent Sub)La tcnica ms comn para cambiar la direccin de un pozo es colocar un codo desviador directamente sobre un motor de fondo (PDM) o Turbina.La conexin macho (PIN) del codo desviador ofrece ngulos de 1 a 3. El codo desviador permite la deflexin del motor de fondo a travs de aplicarle peso, sobre unade los lados del pozo. A medida que la perforacin avanza, el trepano es forzado a seguir la curva generada. El ngulo de curvatura (severidad de la pata de perro)depende del ngulo del cuerpo del codo desviador (Bent Sub) y del dimetro externo(OD) del motor de fondo, codo desviador y portamechas en relacin al dimetro del agujero. Tambin se incluyen factores como la longitud del motor y el tipo deformacin.Este tipo de arreglo no debe rotar a medida que se construye el pozo direccional. Un arreglo de fondo de pozo tpico es el siguiente:

Trepano + Motor de Fondo + Codo Desviador + Substituto de Orientacin (UBHO) + Portamechas No-Magntico + Tuberas Pesadas + Tuberas dePerforacin.

Motor de Desplazamiento Positivo Dirigibles (Bent Housing)El ms comn de los motores dirigibles es el diseo simple de junta articulada o tambin llamado codo desviador ajustable (Bent- Housing). Los motores no tienen unajunta articulada recta. El ngulo que genera esta junta articulada se llama angulo dela junta articulada (Bent housing angle) y usualmente es de 1,5.Un motor dirigible se puede usar para realizar puntos de arranque (KOPs), carreras de correccin y desvos (sidetracks).Sin embargo la aplicacin mas comn para este tipo de motores es el de ser el principal componente del BHA para ser usado en orientacin (modo sliding) o en modorotario.Si bien esta tecnologa ha funcionado en forma extraordinaria, se requiere una extrema precisin para orientar correctamente la seccin curva del motor debido a laelasticidad torsional de la columna de perforacin, que se comporta casi como un resorte en espiral y se retuerce hasta tal punto que resulta difcil orientarlo. Lasvariaciones litolgicas y otros parmetros tambin influyen en la posibilidad de lograr la trayectoria de perforacin planeada.Como consecuencia se hace difcil rotar la herramienta, lo que acorta la vida del motor de fondo. Esto debido a que la junta articulada se encuentra muy cerca deltrepano. El desplazamiento nominal del trepano es mucho menor que cuando se utiliza el mtodo de la junta desviadora (Bent Sub).Quizs el mayor problema que se presenta en la perforacin por deslizamiento convencional sea la tendencia de la columna no rotativa a sufrir aprisionamientos..La perforacin direccional con un motor direccional se logra en dos modos: rotacin y deslizamiento.En el modo de rotacin, la totalidad de la sarta de perforacin rota, como ocurre en la perforacin rotativa convencional y tiende a perforar hacia adelante.Para iniciar un cambio en la direccin del hoyo, la rotacin de la columna de perforacin es detenida en una posicin tal, que la seccin curva del motor se encuentreubicada en la direccin de la nueva trayectoria deseada.El modo de deslizamiento, se refiere al hecho de que la porcin de la sarta de perforacin que no realiza un movimiento rotativo, se desliza por detrs del conjuntodireccional.DESLIZAMIENTO (SLIDING):

Perforacin sin rotacin de superficie donde el DHM proporciona toda la rotacin al trepano.Usado para la construccin del tramo direccional del pozo.

ROTARIO (ROTARY): Perforacin con rotacin de superficie ms la rotacin transmitida por el motor de fondo. Usado para la construccin del tramo tangente del pozo.

SISTEMA ROTATIVO DIRECCIONALHoy en da los avances de la tecnologa nos permiten poder contar con motores fondo capaces de poder cambiar la direccin de su desplazamiento por si solos, sinnecesidad de sacar la herramienta para cambiar un codo desviador o ajustar el codo articulado para una nueva inclinacin. Partiendo de eso, podemos observar dossistemas bsicos de perforacin:

FUERZA LATERAL DIRECTA: PUSH-THE-BITFuerza opuesta a la del trepano, aplicada a las paredes del pozo (a travs de aletas pads) haciendo que el trepano adquiera la direccin hacia donde necesitamosdirigir el pozo..

EJE EXCNTRICO DE LA BARRENA: POINT-THE-BITEl trepano es direccionado hacia la direccin donde necesitamos perforar introduciendo un offset sistema parecido a perforar con un motor con bend housing.