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.

Cucharas (Whipstocks), Motores y Técnicas - Rotando y Deslizando (Sliding)

Se puede usar una combinación de deslizamiento (Rotación solamente con el motor de fondo) y rotación (Rotación adicional suministrada desde superficie) para deflectar el pozo.
Cuando se está deslizando, es decir con rotación debida únicamente al motor de fondo, las ratas de penetración son menores, incrementando el costo. Si la dirección del pozo es la deseada se puede añadir rotación desde superficie, suministrando así mayores ratas de penetración. Esta rotación añadida desde superficie contribuye a reducir el ángulo de levantamiento.

Motores de fondo (Downhole Motors) y substitutos angulados (Bent Subs) - El substituto angulado

se usa para proporcionar una deflexión constante a la broca. Es un dispositivo cilíndrico corto instalado entre el drillcollar más inferior y el motor de fondo. El substituto angulado hidráulico puede ser ajustado para perforación recta, o bien para perforación direccional, para que la broca siga la orientación dada al substituto en un arco suave y continuo.

La rotación generada por los motores está determinada por la rata de circulación presente. Por ejemplo si se hace una vuelta cada ocho litros de fluido que pasen por el motor, una rata de flujo de 1.6 m3/min. (1600 litros) producirá unas RPM de 200.

Motores de fondo (Downhole Motors) y substitutos angulados (Bent Subs) - El motor de desplazamiento positivo (PDM)

funciona en forma similar a la turbina pero a RPM inferior para un volumen dado de lodo, y actualmente es el más usado. Su rotor es movido y girado por la presión de la columna de lodo el cual transmite la fuerza rotacional a la broca. Se pueden usar motores de desplazamiento positivo aunque se esté agregando al lodo material de control de pérdida.

Cucharas (Whipstocks), Motores y Técnicas - Motores de fondo (Downhole Motors) y substitutos angulados (Bent Subs)

El motor de fondo con un substituto angulado (bent sub) es la herramienta de deflexión más utilizada actualmente. Se mueve a impulso del lodo bombeado por entre la sarta de perforación para producir fuerza rotante en el fondo, eliminando así que toda la sarta tenga que girar desde la superficie. Sin que la sarta tenga que rotar, el pozo se desviará en la dirección en que se haya orientado el sustituto angulado.

La turbina es un tipo de motor de fondo. Su estator estacionario lleva el fluido de perforación al rotor interno unido sólidamente a la broca. Las turbinas son generalmente de alta velocidad y bajo torque comparables a motores de desplazamiento positivo.

Se instala una malla entre la Kelly y la tubería de perforación para evitar que material extraño llegue hasta la turbina causando daños o fallas al motor. La turbina no se debe utilizar cuando se esté adicionando material de control de pérdida al lodo, pues se taponaría la malla y / o el motor.