martes, 28 de agosto de 2018

Consideraciones en la perforación Horizontal - Parte 3

Uso de Top Drives

Para la perforación de pozos horizontales el uso de top drives proporciona muchas ventajas sobre los sistemas convencionales de Kelly.
Entre las principales ventajas se destacan:
• Mayor capacidad de levantamiento.
• La capacidad de rotar cuando se está viajando, reduciendo carga y facilitando las maniobras.
• La capacidad de circular cuando se está sacando tubería, mejorando la limpieza del hueco.
• La capacidad de rimar en ambas direcciones.

Revestimiento y Cementación

Las principales consideraciones con respecto al revestimiento y a la cementación son:
• Se reducen las posibilidades para rotar y reciprocar el revestimiento.
• Las patas de perro severas y arrastre alto pueden impedir que se baje un revestimiento.
• Se necesita una centralización efectiva del revestimiento para lograr una buena adherencia anular y para evitar canalización del cemento.
• Se corre el riesgo de mal desplazamiento del lodo, lo cual podría contaminar el cemento.

Consideraciones en la perforación Horizontal - Parte 2

Fatiga en la tubería de Perforación

Las solicitaciones de torque y arrastre en la tubería durante la perforación horizontal son mayores que cuando se perfora un pozo vertical. Algunos de los factores a considerar son:

  • Mayores pesos al levantar (Pick-Up Weight).
  • Mayores Cargas torsionales.
  • Altas fuerzas tensionales en la sección de levantamiento.
  • Rotación fuera de fondo de forma que los HWDP en la sección de levantamiento estén en tensión y no en compresión.
  • Severidad de las patas de perro.

Limpieza de hueco

En las secciones horizontales los cortes de la perforación tienden naturalmente a caer a la cara inferior del pozo, formando acumulaciones que restringen el movimiento de tubería, aumentando el arrastre, lo cual puede llevar a una pega de tubería.

Varias precauciones se toman con el fin de evitar esto:
Velocidades anulares altas, que produzcan flujo turbulento en la sección horizontal (Las bombas del taladro deben ser capaces de suministrar altas ratas de flujo que permitan esto) Eficiente equipo de superficie que mantenga al mínimo el contenido de sólidos en el lodo.

Un umbral de geles alto pero un bajo punto de cedencia (yield point).

Circular exhaustivamente antes de sacar tubería.

lunes, 27 de agosto de 2018

Consideraciones en la perforación Horizontal - Parte 1

Efecto del Radio

Los pozos con radio corto y mediano obviamente requieren un desplazamiento horizontal más corto y por lo tanto son perforados más rápidamente que los pozos de radio largo, sin embargo dada su incapacidad de rotar la sarta sin exceder los límites de resistencia mecánica de la tubería, restringe la capacidad del perfil del pozo y tiene un impacto mayor en el diseño de la sarta de fondo, en las propiedades del lodo y en la hidráulica.

Diseño de sarta de perforación invertida (reversed drill string).

Las principales consideraciones son:

  • Transmitir peso a la broca.
  • Reducir torque y arrastre.
  • No exceder los límites de esfuerzo mecánico que puedan hacer fallar la tubería.
Los Drillcollars que se sitúan encima de la broca sólo son una desventaja en secciones horizontales pues no añaden peso a la broca sino que incrementan el torque y el arrastre, entonces se les sitúa en la sección vertical del pozo, donde pueden incrementar el peso y reducir el torque y el arrastre.

La tubería de Heavy-Weight-Drill-Pipe (HWDP) se utiliza para la sección de levantamiento del pozo, pues puede soportar las fuerzas de compresión y las cargas axiales que doblarían la tubería convencional.

Por la misma razón, se utiliza la tubería de HWDP para secciones horizontales cortas pues está diseñada para soportar cargas de compresión y puede transferir pesos altos a la broca.

La tubería de perforación puede resistir fuerzas compresionales moderadas en la sección horizontal y puede transmitir peso a la broca sin doblarse ( lo cual sencillamente no sería posible en un pozo vertical). Esto es debido a la fuerza gravitatoria, la cual empuja la tubería contra el lado inferior de la pared del pozo, suministrando soporte y estabilidad. Al mismo tiempo, disminuirá el torque y el arrastre que producen los drillcollars.

En esencia, este perfil invertido de la sarta maximiza el peso en la sección vertical, y minimiza el peso en la sección horizontal, así reduciendo el torque y el arrastre y poder seguir transmitiendo peso a la broca.

Perforación Horizontal - Clasificación

Se han dado varias definiciones para determinar que se clasifica como un pozo horizontal y como se describe su perfil.

Aquí distinguiremos como un pozo horizontal cuando tiene una inclinación mayor a 86° con respecto a la horizontal, en comparación con un pozo altamente desviado que es de más de 80°.

Los pozos horizontales también pueden estar caracterizados por la rata de levantamiento en la sección de levantamiento, la cual es la longitud resultante de la sección de levantamiento ( La distancia horizontal en la cual el pozo es llevado de la trayectoria vertical a la horizontal), o bien según la longitud de la sección horizontal (alcance).

Sin embargo a medida que avanzan la tecnología y la experiencia en perforación horizontal, estas categorías tienden a cambiar en relativamente cortos períodos de tiempo.

El siguiente diagrama nos ilustra el concepto de pozos de radios corto, medio y largo.

Obviamente puede apreciarse que los pozos de radio corto consiguen la trayectoria horizontal en una distancia mucho menor y generalmente se usan cuando el operador tiene limitaciones en cuanto al área dentro de la cual debe limitarse. Un valor típico puede ser un radio de menos de 60 pies (18 m), producido por una rata de levantamiento de 1°-4° por pié. Se utilizan juntas con unión escualizable para lograr este tipo de levantamiento, sin embargo, entre más severo sea el levantamiento, más corta será la sección horizontal.

Los pozos de radio medio ( con ratas de levantamiento de 8°-20°/100 pies, es decir con radios entre 100 a 200 m) deben ser llevados a cabo con motores de fondo pues tienen la limitación de que la sarta no puede ser rotada con seguridad a través de la sección de levantamiento.

Los pozos de radio largo se hacen cuando se requiere una sección horizontal larga, y el operador tiene la distancia suficiente (entre el objetivo y la cabeza del pozo) para poder levantar cómodamente el ángulo. Se utilizan sartas direccionables y alternativamente con rotación desde superficie para poder hacer correcciones de curso y mejorar la rata de penetración. Estos pozos de radio largo pueden tener ratas de levantamiento tan pequeñas como 1°/100 pies, y hoy por hoy, se pueden tener alcances de varios kilómetros.

Perforación Horizontal

Hay varias razones para perforar horizontalmente a través de un reservorio, principalmente debido a las características de la formación y con el fin de maximizar la producción de un pozo.

  • La producción de formaciones muy delgadas, la cual es muy poco económica en pozos verticales. Un pozo horizontal tendrá un área de contacto mayor con el reservorio, así incrementando el índice de productividad.(productivity index).
  • Producción de reservorios donde la permeabilidad vertical excede la permeabilidad horizontal.
  • Proporciona mayor información sobre el reservorio y sobre la formación.
  • Llega a zonas aisladas en reservorios irregulares.
  • Penetra fracturas verticales.
  • Incrementa la producción en reservorios de baja presión o baja permeabilidad.
  • Limita la contaminación por fluidos no deseados al mantener el pozo dentro de la zona de aceite, sobre el contacto agua / aceite.
  • Retarda la aparición de gas o agua pues un pozo horizontal crea un menor gradiente de presión al estar produciendo.
  • Reduce el número de pozos necesarios para explotar un reservorio. Varios pozos horizontales pueden ser perforados desde un solo pozo vertical, En vez de un gran número de pozos verticales necesarios para explotar adecuadamente la misma área del reservorio.

Cucharas (Whipstocks), Motores y Técnicas - Mediante Boquilla Desviadora(Jetting)

Este método de desviación es efectivo para pozos en formaciones blandas, se dispone de un ensamblaje adecuado con una broca con una boquilla especial para deflexión y se le orienta en la dirección deseada.

Generalmente, se tapan o se reducen en tamaño considerablemente todas las boquillas menos una. Circulando el fluido de perforación, al salir de la broca, se dirigirá preferencialmente en una dirección. Aplicando peso a la broca y una rata de circulación alta, el liquido expulsado a través del jet mayor o abierto erosionará un lado de la pared del pozo y en tal forma el pozo se desviará de la vertical.

Un problema asociado a este procedimiento es la creación de patas de perro. Esto se deberá determinar antes de continuar perforando, y remover las patas de perro más severas por medio de rimado.