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Diseño de la Perforación de Pozos           Diseño de la Perforación de PozosÍNDICE                                       ...
Diseño de la Perforación de PozosPreguntas y respuestas                                                22V. DETERMINACIÓN ...
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Diseño de perforación de Pozos

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  1. 1. Diseño de la Perforación de Pozos Diseño de la Perforación de PozosÍNDICE páginaAspectos Generales 7Introducción 7I. OBJETIVO DE LA PERFORACIÓN 7Coordenadas del conductor y objetivo 7Posición estructural 8Profundidad total programada 9Diámetro de la tubería de explotación 9Preguntas y respuestas 11II. COLUMNA GEOLÓGICA ESPERADA 11Preguntas y respuestas 11III. PROGRAMA DE TOMA DE INFORMACIÓN 11Registros 12Núcleos 13Pruebas de producción 16Preguntas y respuestas 18IV. RECOPILACIÓN Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN DE POZOS DE CORRELACIÓN 18Registros geofísicos 19Registros de fluidos de perforación 20Historia de perforación 21Resumen de operaciones 21Distribución de tiempos 22Registro de barrenas 22Configuraciones estructurales 22 1
  2. 2. Diseño de la Perforación de PozosPreguntas y respuestas 22V. DETERMINACIÓN DE LOS GRADIENTES DE PRESIÓN (FORMACIÓN Y FACTURA) 25Gradientes de formación y de fractura 26Conceptos fundamentales 26Presión hidrostática 26Presión de sobrecarga 27Presiones de formación 27Presión de fractura 29Proceso de compactación 29Ecuación de Eaton 30Origen de las presiones anormales 30Nivel piezométrico de fluido 31Características del sistema roca-fluido 31Ritmo de sedimentación y ambiente de depósito 32Actividad tectónica 32Efectos diagenéticos 33Represionamiento o recarga 34Fénomenos osmóticos y de filtración 34Efectos termodinámicos 34Metodología para determinar las presiones anormales 35Técnicas utilizadas antes de la perforación 35Interpretaciones sísmicas 35Interpretaciones geológicas 36Técnicas utilizadas durante la perforación 36Velocidad de penetración 38Momento de torsión aplicado a la tubería 38Carga soportada por el gancho al levantar la tubería 39Exponente “d” y “dc” 39Presión de bombeo del lodo 40Incremento en el volumen de lodo 40Registros del lodo 40Incremento de recortes (volumen, forma y tamaño de recorte) 42Densidad de la lutita 42Porcentaje de montmorillonita 42Temperatura del lodo 43Paleontología 43Técnicas utilizadas después de la perforación 44Registro de inducción 44Registro sónico de porosidad 442
  3. 3. Diseño de la Perforación de Pozos Diseño de la Perforación de Pozosciones (por ejemplo, los límites de falla por ten- 0.97 mmpcd de gas. Ha producido durante 6 años, la producción Registro de densidad 45sión y compresión). de agua es 4%, durante la toma de información se presentó un Registro sónico dipolar 46 problema al quedarse la sonda y durante las operaciones de pes-Aplicación en campo ca se quedó más herramienta, sin lograr recuperarla en interven- Puntos para la graficación 47Un análisis linealmente elástico, el cual utiliza unas ción con equipo. Tendencia normal de compactación 48ecuaciones relativamente sencillas, combinado con Pruebas de integridad y de goteo 48buenas estimaciones de parámetros in-situ y el crite- Proponga por lo menos 2 alternativas de solución desarrollando el Métodos de evaluación para la determinación de losrio de falla adecuado, pueden bajo circunstancias programa operativo, días de intervención y estado mecánico final.geométricas apropiadas, proveer de una herramien- gradientes de presión, de formación y fractura 50ta cuantitativa consistente para predecir la estabili- Determinación del gradiente de presión de formación 51dad del agujero. Preguntas y respuestas 55 Bibliografía 55La adecuada determinación de esfuerzos, in-situ enun área, resulta en reducción de costos en las tube-rías de revestimiento y cementaciones. VI. SELECCIÓN DE LAS PROFUNDIDADES DE ASENTAMIENTO DE LAS TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO 55Preguntas y respuestas Preguntas y respuestas 561 Cuáles son los principales requerimientos que seconsideran en la elaboración de un proyecto hori- VII. SELECCIÓN DE LA GEOMETRÍA DEL POZO 57zontal y/o multilateral.3. Qué consideraciones básicas se tienen para la per- Preguntas y respuestas 57foración horizontal. VIII. SELECCIÓN Y PROGRAMA DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN 574. Enumere los métodos de perforación horizontal ylas características principales de cada método. Introducción 575. Qué tipos de terminación son las más comunes en Inestabilidad del agujero 58pozos horizontales. Estructura general de las arcillas 58 Mecanismos de inestabilidad de las arcillas 606. Cuáles son las consideraciones especiales paraevaluar la probabilidad de una reentrada. Hidratación 60 Estabilización de la lutita 627. Si tuviéramos un pozo con las siguientes caracte- Programa de fluidos de perforación 63rísticas: Preguntas y respuestas 67Profundidad: 3500 mTR 16" a 800 m, densidad de lodo 1.10 gr/cc, ROP 15 IX. DISEÑO DE LAS TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO 68m/hr.TR 10 ¾" a 2500 m, densidad de lodo 1.30 gr/cc, ROP Introducción 6820 m/hr.Liner 7 5/8" de 2350 a 3500 m, densidad de lodo 1.65 Tubería conductora 68gr/cc, ROP 20 m/hr. Tubería superficial 68Empacador anclado a 3100 m. Tubería intermedia 69Aparejo de producción 3 ½" Tubería de explotación 69El intervalo productor es 3280-3308 m, arena conespesor de 34 m, producción 1200 BPD de aceite y210 3
  4. 4. Diseño de la Perforación de Pozos Diseño de la Perforación de PozosTubería de revestimiento corta (liners) 69 Para alcanzar un entendimiento más profundo de los Po= presión de poro factores que afectan la estabilidad, se deben exami-Selección de las tuberías de revestimiento 70 Para un pozo horizontal:Esfuerzos de la tubería de revestimiento durante la introducción, Sqmín =3SH-Sv-Pw-Po (50)cementación y posterior a la cementación 71 Una revisión cuidadosa de las ecuaciones 49 y 50Efecto de choque 71 revela que 3SH-Sv siempre será menor que 2SH para Sv>SH. Por lo tanto Sqmín, siempre será menor en unEfecto de cambio en la presión interna 72 pozo horizontal que en uno vertical.Efecto de cambio en la presión externa 72Efectos térmicos 72 ColapsoEfectos de flexión 72Estabilidad de la tubería 72 Para el colapso se debe considerar Sqmáx. Conforme la inclinación se incrementa, Sqmáx se incrementa. SiPandeo de las tuberías 73 Sqmáx excede la resistencia a la compresión de la rocaPreguntas y respuestas 73 en la pared el agujero, la pared del pozo se colapsará.Bibliografía 73 La ecuación para Sqmáx es:X. DISEÑO DE CEMENTACIÓN 73 Fig. 192.- Reposicionamiento del agujero de una posición Para un pozo vertical: vertical a una horizontal, la pared del agujero está sujeta alCementación primaria 73 más alto valor de esfuerzo. Sqmáx= 2SH-Pw-Po (51)Recomendaciones para cementaciones primarias 74Factores para mejorar el desplazamiento 75 Para un pozo horizontal: nar varias de las expresiones matemáticas para es-¿Cómo mejorar la cementación de tuberías de revestimiento? 75 fuerzos en el agujero. Las ecuaciones presentadas Sqmáx= 3Sv-SH-Pw-Po (52)Centradores 75 están en su forma más simple y suponen que SH=Sh y Sv>SH.Productos químicos 76 Efecto de la inclinación del agujero Revisando las ecuaciones 51 y 52, Sqmáx para un pozoPerfiles de velocidad y presión de desplazamiento 77 horizontal será mayor, colocando la roca de la paredFuerza de arrastre y centralización de la tubería 77 A una profundidad determinada, con esfuerzos in del agujero en un pozo horizontal bajo una cargaFuerza de arrastre del lodo, resistencia del gel y erosión del lodo 78 situ fijos, el esfuerzo tangencial (Sq) varía con res- compresiva mayor que en un pozo vertical. El único pecto a la posición alrededor del pozo. Si la elipse de factor que puede ser modificado para reducir la com-Mover la tubería durante el acondicionamiento del lodo y la cementación 78 esfuerzos alrededor de la circunferencia de la pared presión es el peso del lodo Pw.Acondicionar el lodo antes de la cementación 79 del pozo pudiera ser medida a una profundidad de-Evitar reacciones adversas lodo-cemento 79 terminada, se vería que existen un esfuerzo tangencialControlar los gastos de desplazamiento y la reología de las lechadas 79 máximo Sqmáx y uno mínimo Sqmín. La localización de Teoría de estabilidad del agujero éstos depende del estado de esfuerzos in situ.Preguntas y respuestas 80 Como ya se ha visto, el determinar con precisiónBibliografía 80 Fractura el rango de densidades del fluido de perforación para perforar sin que se presenten problemas deXI. DISEÑO DE LAS SARTAS DE PERFORACIÓN 80 Conforme la inclinación se incrementa, Sqmíndisminuye estabilidad es un aspecto muy importante durante y cambia hacia un estado de tensión. Si esta tensión la perforación de pozos horizontales y de alcance excede la resistencia a la tensión de la roca ocurrirá extendido. Por esto, es conveniente utilizar unObjetivo 80 una fractura. modelo de estabilidad mecánica que se adecue aLastrabarrenas 81 las condiciones generales de un campo determi-Estabilizadores 81 Para un pozo vertical: nado. Básicamente, cualquier modelo de estabili-Tubería pesada (H.W.) 82 dad mecánica consta de un conjunto de ecua- Sqmín =2SH-Pw-Po (49) ciones constitutivas asociadas a un criterio de fa-Tubería de perforación (T.P.) 82 lla. Las ecuaciones constitutivas describen las pro-Procedimiento para un diseño de sarta de perforación 82 donde: piedades de deformación de la formación y el cri-Preguntas y respuestas 85 Pw= peso del lodo terio de falla determina los límites de las deforma-4 209
  5. 5. Diseño de la Perforación de Pozos Diseño de la Perforación de Pozostos de sondeo y surgencia. Debido a la longitud del situ se distribuyen alrededor de la pared del agu- XII. PROGRAMAS DE BARRENAS 90agujero, el sondeo y surgencia pueden ser significa- jero y se remueve el soporte provisto originalmentetivos en pozos de alcance extendido. por la roca. Esos esfuerzos son: el radial efectivo (SR), actuando perpendicular al pozo, el tangencial Tipos de barrenas 90Alta densidad de circulación equivalente (Sq), actuando alrededor de la circunferencia de la Factores para la selección de barrenas 90 pared del pozo y el axial (Sz), actuando paralelo al Tamaño de barrenas 90Debido a la longitud del agujero en un pozo de este eje del agujero. Determinación del costo por metro 91tipo, una alta caída de presión en el espacio anular(con un rango de operación de densidad estrecho) Un modelo matemático de mecánica de rocas pue- Preguntas y respuestas 92puede incrementar la densidad de circulación equi- de ser utilizado para relacionar directamente SR, Sq yvalente, hasta llegar a fracturar. Sz con Sv, SH y Sh, así como la inclinación y el azimut XIII. PROGRAMA HIDRÁULICO 92 del agujero, para determinar si estos esfuerzos pue- Objetivo 92Los efectos de inclinación, azimut, tiempo, densidad den producir tensión o compresión.y tipo del lodo, sondeo, surgencia y densidad de cir- Factores involucrados 92culación equivalente, afectan los esfuerzos impues- Resistencia de la roca Parámetros hidráulicos 93tos en el agujero y cuando éstos son mayores que la Impacto hidráulico 93resistencia de la roca, el agujero falla mecánicamen- La roca puede fallar por tensión o por compresión. Caballos de fuerza hidráulicos 93te. La falla compresiva (colapso del agujero) ocurre cuan- do los esfuerzos compresivos impuestos a la roca Velocidad del fluido de perforación en las toberas 93Esfuerzos contra Resistencia exceden su resistencia uniaxial a la compresión. La Velocidad anular 93 falla por tensión (fractura del agujero) ocurre cuan- Guía para la optimación hidráulica 93Los esfuerzos in situ pueden descomponerse mate- do Sq, se convierte en tensión y excede la resistencia Recomendaciones para el diseño hidráulico 94máticamente en sus componentes principales: un a la tensión de la roca. La resistencia a la compresiónesfuerzo de sobrecarga (Sv), un esfuerzo horizontal puede determinarse sometiendo un núcleo a esfuer- Nomenclatura 97máximo (SH) y un esfuerzo horizontal mínimo (Sh), zos compresivos en una celda triaxial hasta que éste Preguntas y respuestas 98tal como se muestra en la Fig. 191. Para efectos de falle. La resistencia a la tensión, la cual es básica- mente el esfuerzo requerido para separar la roca, XIV. TOMA DE INFORMACIÓN 100 puede también determinarse de muestras de roca o de pruebas de goteo. Registros geofísicos 100 Los investigadores de mecánica de rocas han adop- Núcleos 102 tado una convención, la compresión es positiva y la Preguntas y respuestas 102 tensión es negativa. Conceptualizar las fuerzas sobre la pared del aguje- XV. PERFORACIÓN DIRECCIONAL 102 ro, es otra manera de entender la naturaleza de la inestabilidad sin tener que hacerlo a través de Aspectos generales 102 ecuaciones. Como se mencionó anteriormente, a medida que la inclinación del pozo se incrementa, el Planeación del proyecto direccional 109 agujero es más sensible a la inestabilidad mecánica. Cálculo de la trayectoria de un pozo direccional 121 Suponiendo que el esfuerzo de sobrecarga Sv, es Aspectos de operación 127 mayor al esfuerzo horizontal SH (lo cual sucede en Nomenclatura 137 una formación compacta), el movimiento hacia una Fig. 192. Esfuerzos In situ comparados con la resistencia Ejemplo de aplicación 137 situación inestable a medida que se incrementa la de la roca. inclinación es más fácil de entender. Como el pozo Bibliografía 142 va de la vertical a la horizontal, la pared del agujerosimplificación, SH y Sh se consideran iguales. En una está sujeta al valor más alto del esfuerzo Sv (Fig. 192). XVI. PERFORACIÓN HORIZONTAL, MULTILATERAL Y DE ALCANCE EXTENDIDO 143formación compacta estos son muy semejantes, aun- Para contrarrestar este elevado nivel de esfuerzos, seque en una formación sometida a esfuerzos debe incrementar la densidad del fluido de perfora- Introducción 143tectónicos éstos pueden diferir significantemente. ción. Antecedentes 144Conforme el pozo es perforado, los esfuerzos in- Proceso multilateral 144208 5
  6. 6. Diseño de la Perforación de Pozos Diseño de la Perforación de PozosRequisitos del sistema 145 Si el pozo tiene un ritmo de incremento relativamen- éxito de un pozo de alcance extendido. te bajo (1 a 3°/100 pies) y un ángulo tal que la tensiónSelección del sistema-propuesta técnica 145 sea mínima, no se puede esperar que el desgasteOperaciones 146 sea un problema potencial. Sin embargo, los benefi- La inestabilidad del pozo se manifiesta como fallasVida útil de proceso 146 cios de tener bajos ritmos de incremento y una ten- por compresión (derrumbes) cuando la presión sión reducida en la sarta de perforación pueden hidrostática del fluido de perforación es insuficienteEsquema operacional del estudio de factibilidad 146 disminuire por la práctica de repasar el agujero para para mantener la integridad del agujero y comoSelección de equipo 146 fallas por tensión (fracturas), cuando la presión mantenerlo limpio. El repasar maximiza la tensión yEstudio de factibilidad de perforación 146 las fuerzas en la pared del agujero a través de la sec- hidrostática del fluido es excesiva.Perforación horizontal y multilateral 147 ción de incremento al mismo tiempo que la sarta gira.Objetivo 147 La cuantificación del rango de densidades para una La figura 190 compara la tensión superficial mien- operación segura, requiere del conocimiento de losConsideraciones básicas dentro de la perforación horizontal 151 tras se perfora con la tensión generada cuando se esfuerzos in situ del campo, el comportamiento me-Diseño de las tuberías de revestimiento 153 repasa en un agujero de 12 1/4" a 21mil 200 pies cánico de la formación y la magnitud de la presiónMétodos de perforación horizontal 154 de profundidad desarrollada. En este ejemplo, el formación.Aplicaciones 162 punto de inicio de desviación está a 1,000 pies y el pozo tiene un ritmo de incremento de 2°/100 pies Estrecho rango de operaciónCaracterización de yacimientos 164 a un ángulo de 75°, con una profundidad de 5 milCaracterización del campo Santuario 167 300 pies. La tensión en ambos casos fue calculada En general, conforme la inclinación del agujero seAnálisis comparativo entre pozos horizontales, verticales y desviados 173 utilizando un programa comercial, el cual está incrementa a través de formaciones de lutita prin-Proyecto de reentradas en campos de la División Sur 174 basado en un modelo de torque y arrastre. La ten- cipalmente, se necesita una densidad del fluido de sión es suficiente para causar un problema por perforación mayor para prevenir el colapso delProyecto multilateral del pozo santuario 28-H 176 desgaste dependiendo del tiempo que se prolon- agujero. Al mismo tiempo, el gradiente de fractu-Objetivo 176 gue la operación de repasar, de la abrasividad del ra se mantiene o decrece. En otras palabras, sePredicción de la producción 187 lodo y del tipo de bandas en las juntas. Por esto, estrecha el rango de operación de densidad delAnálisis económico 187 es necesario considerar los efectos de desgaste al lodo, entre el gradiente de fractura y la presión de repasar y si es el caso, se debe considerar el uso poro.Alcances de la producción 192 de protectores de hule para las tuberías y bandasConclusiones 192 Dependencia del tiempoPerforación de alcance extendido 194 Operación Tensión Klb Porcentaje de incrementoAplicación en campo 209 Debido a que las secciones de un pozo tiendenPreguntas y respuestas 210 Perforando con rotación 116 - a ser mayores y requieren de mayor cuidado para mantenerlas libres de recortes, se emplea Sacando con rotación (repasar) 231 100 más tiempo de perforación en comparación con un pozo vertical o con baja inclinación. Por lo tanto, existe una mayor oportunidad para que no abrasivas en las juntas de la tubería dentro del la lutita del pozo se hidrate cuando se emplea agujero ademado. un lodo base agua. La hidratación incrementa Estabilidad mecánica de pozos el contenido de agua en la roca, el cual afecta los esfuerzos en la cercanía de la pared del pozo Hasta 1940, los expertos entendían que los esfuer- y reduce la resistencia. Esto no ocurre usual- zos en la pared del agujero, podrían en algunos mente con un fluido base aceite, ya que éste no casos, exceder la resistencia de la roca y esto penetra en los espacios porosos a menos que la traducirse en la inestabilidad del agujero. En 1979, densidad del lodo esté inusualmente sobre- un modelo matemático demostró que conforme balanceada. se incrementa la inclinación del pozo se requiere una densidad del lodo mayor para prevenir el co- Intolerancia a la surgencia y sondeo lapso. Si el rango de operación de densidad del fluido de Desde mediados de los 80, los expertos identifica- perforación es estrecho, debe existir una pequeña ban la inestabilidad del pozo como crítica para el tolerancia en la densidad del lodo asociada a los efec-6 207
  7. 7. Diseño de la Perforación de Pozos Diseño de la Perforación de Pozosción a los cuales fueron construidas las curvas res-pectivas. F igura 188Limpieza del agujero P res ión de circulación, ps i Diseño de Perforación de PozosLa limpieza del agujero es un elemento muy impor- P V/Y P GP M 5 5*6 5/8"tante en la perforación de pozos de alcance extendi- 3/6 530 1781 1120do con altas inclinaciones y grandes desplazamien- 7/10 780 3814 2459tos. Cuando se le aplica rotación a la tubería de per- 11/14 940 5612 3638foración, los recortes son agitados dentro del flujo ycirculados fuera del agujero. Por esto, para mejorarla limpieza del agujero, es conveniente rotar la sarta ASPECTOS GENERALES carse para el diseño de cualquier tipo de pozos ymientras se perfora. una adecuada limpieza de los pozos de alcance ex- cuyo único requerimiento consiste en aplicar la tec- tendido. Introducción nología adecuada en cada etapa. La planeación dePresión de bombeo y diámetro de la tubería de per- Relación velocidad anular - Diámetro de la tubería de la perforación de un pozo, requiere de la integraciónforación perforación El diseño de la perforación de pozos es un proceso de ingeniería, segurídad, ecología, costo mínimo y sistemático y ordenado. Este proceso requiere que utilidad.Estudios de laboratorio han mostrado que el flujo La velocidad anular es un factor clave en la limpieza algunos aspectos se determinen antes que otros.turbulento es benéfico para la limpieza del agujero. del agujero. Por lo tanto, siempre es deseable en- Por ejemplo, la predicción de presión de fractu- I. OBJETIVO DE LA PERFORACIÓNDe cualquier modo, en un pozo de alcance extendi- contrar caminos para incrementar la velocidad anu- ramiento requiere que la presión de formación seado de gran longitud, la capacidad de presión de bom- lar. La velocidad anular está relacionada directamen- determinada previamente. El objetivo de la perforación es construir un pozobeo puede limitar la posibilidad de alcanzar el flujo te con el espacio anular entre el agujero y la tubería. útil: un conducto desde el yacimiento hasta la su-turbulento. Si se desea obtener flujo turbulento, uti- La figura 189 muestra la velocidad anular para dife- Las etapas a seguir durante el diseño de pozos estan perficie, que permita su explotación racional en for-lizar un diámetro mayor de tubería, no sólo rentes diámetros de tubería y agujeros. Estas veloci- bien identificadas y son las siguientes: ma segura y al menor costo posible.incrementará la velocidad anular para un gasto de- dades están basadas en la suposición que 1,100 gpmterminado, sino que permitirá utilizar mayores gas- pueden ser bombeados en un agujero de 17 1/2" o -Recopilación de la información disponible. El diseño de un pozo incluye un programa detalladotos para una presión superficial dada. 16" y 900 gpm en un agujero de 12 1/4". Como lo para perforarlo con las siguientes características: ilustra la Tabla 3, variar de un agujero de 17 1/2" con -Predicción de presión de formación y fractura. -Seguridad durante la operación (personal y equi-La figura 188 muestra un ejemplo de los beneficios tubería de perforación de 5" a un agujero de 16" con po).del empleo de una combinación de 5" - 6 5/8" de tubería de perforación de 6 5/8" incrementa la veloci- -Determinación de la profundidad de asentamientotubería de perforación, comparado con el empleo de las tuberías de revestimiento. -Costo mínimo. F igura 189de tubería de perforación de 5". El gasto y la presiónde bombeo para este ejemplo están basados en al- iam. Agujero,pg. T P , pg. GP M Vel. anul. pie/min -Selección de la geometría y trayectoria del pozo. -Pozo útil de acuerdo a los requerimientos de pro-canzar flujo turbulento en el espacio anular en la sec- 17 1/2 5 1100 96 ducción y yacimientos (profundidad programada,ción de 12 1/4" de un pozo de alcance extendido de 16 6 5/8 1100 117 -Programa de fluidos de perforación. diámetro establecido, etcétera).20 mil pies. La densidad del lodo es de 12 lb/gal. La 12 1/4 5 900 176sarta está compuesta por 10 mil pies de tubería de 5" 12 1/4 6 5/8" 900 208 -Programa de barrenas. Cumpliendo con lo siguiente:y 10,000 pies de tubería de 6 5/8", aparejo de fondo ybarrena PDC, sin motor de fondo ni MWD. Como se dad anular de 96 pies/min a 117 pies/min, o sea un -Diseño de tuberías de revestimiento y Programa de · Seguridadmuestra en la figura 188, el empleo de tubería de 23 por ciento. cementación.perforación de 6 5/8" reducirá significativamente la Otro beneficio de un agujero de 16" con relación a la · Ecologíapresión de bombeo asociada con flujo turbulento. limpieza, es que se genera un 16 por ciento menos -Diseño de las sartas de perforación. de recortes en volumen. · Costo mínimoPor ejemplo, a 940 gpm, el flujo turbulento es alcan- -Programa hidráulico.zado alrededor de la tubería de 5" con casi 2 mil psi Relación desgaste de la tubería - Operación de repa- · Utilidadde presión de bombeo. De cualquier modo, si se sar el agujero -Selección del equipo de perforación.agregara un MWD o un motor de fondo a la sarta, lapresión de bombeo sería de 6 mi psi para alcanzar el El desgaste de la tubería es función del tiempo de -Tiempos estimados de perforación. Coordenadas del conductor y objetivoflujo turbulento, aún con tubería de mayor diáme- rotación, del ritmo de incremento y de la tensión entro. Debido a que la mayoría de las bombas y de los la sarta por debajo de la sección de incremento. En- -Costos de la perforación. Una forma de posicionar exactamente un punto ensistemas de circulación no pueden manejar esta pre- tre mayores sean el tiempo de rotación, los ritmos la tierra es mediante el uso de las coordenadas U.T.M.sión, se han desarrollado otros medios para obtener de incremento y la tensión, mayor será el desgaste. Debido a que este proceso es general, puede apli- (Universal Transversal de Mercator) que son univer-206 7
  8. 8. Diseño de la Perforación de Pozos Diseño de la Perforación de Pozossales y están referidas a cierta proyección cónica de nósticos geológicos que consisten en: nera tradicional:la tierra. (43) 1. La columna geológica esperada.Para perforar un pozo, se requiere de uno o más 3HVR(76 ) = . % cosθ7 [ ( Z3 * /3 ) + ( Z$ * /$ ) ]puntos para ubicar la trayectoria que debe seguir 2. Los bloques afallados de la estructura para selec-un pozo. Una coordenada nos indicará la posición cionar los pozos vecinos. donde:desde la cuál se inicia la perforación y otra que nosindicará el punto en el que se localiza el objetivo de- 3. La identificación de las anomalías geológicas que Peso(TS) = peso flotado total de la tubería en una sec-finiendo así si el pozo será vertical o direccional. Sin puedan encontrarse durante la perforación del pozo. ción tangente, lb.embargo, es posible que un pozo sea perforado para LDP= longitud de la sección de tubería de perfora-alcanzar más de un objetivo. 4. Contar con mapas geológicos para seleccionar los ción, pies pozos que se revisarán para programar el nuevoPosición estructural pozo. Para evitar el pandeo en la sección recta arriba del punto de pandeo, el peso sobre barrena no debeEl primer paso en la planeación de un pozo es la En la mayoría de los casos se obtiene de primera exceder la suma de las cargas de pandeo críticasrecolección de información de los pozos vecinos mano, un plano de ubicación (figura1) y un plano más el peso total flotado colgando por debajo (Ec. Fig. 187.- Solución gráfica para la determinación del pesoperforados en el área, una vez que se establecen los de isocimas que muestra las características de la 44): de la tubería en la sección de incremento.objetivos del pozo, se deberán considerar los pro- estructura (figura 2), el cual conforma el yacimiento (44) to y proporciona un valor apropiado para sustituirse en la Ec. 46. PROYECTO DE POZOS PLANO REGIONAL 5, 729 . 6 * Z 3 ( VLQθ 7 − VLQD ) Variaciones en el peso del lodo DE UBICACIÓN :2% <= )&5,7 + . % + REGION SUR ´ %5 Cuando se utilizan las curvas basadas en las Ecs. 38 CD DEL CARMEN IC O o 42, puede ser conveniente realizar un ajuste si es O D E M EX LAGUNA + cos θ Τ ( Z S * /3 ) + ( Z $ * /$ ) que la densidad real del lodo difiere substancialmente LF GO DE COSACO COSTERO TERMINOS de la densidad teórica. Esto puede hacerse con las TENGUAYACA FRONTERA NUEVOS NARVAEZ LIRIOS H E Para el caso más común, donde el agujero es verti- siguientes ecuaciones: EC PTO. CEIBA MANEA TIZON LAG.ALEG. CA MP cal arriba del punto de inicio de desviación, la ecua- CARDO ESCUINTLE BOCA SAN DE O. SANTUARIO SEN CAPARROSO MENTARICINO DTTO. DEL TORO ROMAN ED ción 5 se simplifica de la siguiente manera: Para la ecuación 1: YAGUAL CHINCHORRO BELLOTA COMALCALCO C. MACUSPANA (47) PALANGRE CD. JONUTA 5 PTES. RODADOR (45) CHIPILIN VILLAHERMOSA PEMEX .% BLASILLOMAGALLANEZ )&5,7 − $- = )&5,7 S. SAMARIA TABACO JOLOTE CO A. DULCE OGARRIO CARDENAS PLATANAL JOSE ET AB AS 5, 729. 6( VLQθγ ) 0.765 JACINTO COLOMO ED OD 3HVR( %6 ) = . % * Z 3 LA CENTRAL FORT. NAL %5 donde : CARMITO ED TAPIJULAPA LAS CHOAPAS A. PRIETO O. DE CALETON GAUCHO TA BA PALENQUE REPUBLICA y debido a que la carga de pandeo crítica dada FCRIT-ADJ = carga crítica de pandeo ajustada para va- DTTO. AGUA DULCE SECADERO CHIRIMOYO SC O por la ecuación 38 y por las prácticas comunes es riaciones en el peso del lodo, lb. CHUMIAPAN CAMBAC CHINTUL DE cero en un agujero vertical, la ecuación 44 se sim- CATEDRAL ED O BACHAJON GUATEMALA plifica a: Para la ecuación 45: DE PRESA NETZAHUALCOYOTL DTTO. REFORMA CH IA DTTO. OCOSINGO (46) (48) PA EDO. DE OAXACA .% 3HVR( %6 − $- ) = 3HVR( %6 ) [ ] S OCOSINGO RI O SU 5, 729. 6 * Z 3 ( VLQθ 7 ) YAJALON C HI MESOZOICO PRESA CHICOASEN AT E :2% <= . % + 0.817 RI TERCIARIO O GR IJ A OCOTAL %5 donde: LV DTTO. CARDENAS A CAMPO cos θ Τ ( Z S * /3 ) + ( Z $ * /$ ) TUXTLA GTZ NAZARETH LACANTUN CANTIL Peso(BS-ADJ) = Peso total flotado de tubería en una LACANDON BONAMPAK sección de incremento ajustado por variaciones de PRESA B. DOMINGUEZ Como la Ec. 38, la Ec. 45 tiene su representación peso en el lodo, lb. gráfica (Fig. 187). La solución gráfica es útil para esti- mar el peso de la tubería en la sección de incremen- Los factores 0.765 y 0.817 son los factores de flota- Figura1 Plano regional de ubicación.8 205
  9. 9. Diseño de la Perforación de Pozos Diseño de la Perforación de Pozos (41) acompañados generalmente de una sección pozos pueden clasificarse de la siguiente manera: diagramática que muestra el perfil del objetivo con -Someros.- pozos con profundidad menor a 15 mil donde: respecto a pozos vecinos (figura 3). ft (4 mil 570 m). LDA = longitud del aparejo de fondo, pies wDA = peso en el aire del aparejo de fondo, lb/pie CAMPO MUSPAC HORIZONTE CRETACICO SUPERIOR qT = inclinación del agujero en una sección tangente, grados. Si la sección tangente es horizontal, el tercer término en la ecuación 41 es cero. Teóricamente, la compresión mecánica en la sección tangente de- 2780m . AGU bería ser igual al WOB, en toda su lon- 28 00 AC A EIT gitud. En este caso, si el peso sobre la NIV EL E HVTQ68ÃÃ Fig. 186.- Trayectoria típica de un pozo de alcance extendido barrena excediera la carga crítica de 00 27 pandeo, el pandeo se debería predecir 2652 3190 43 21 en la totalidad de la sección tangente. 26 00para una sarta que esta rotando y moviendose 2576 2780 2861lentamente hacia abajo: 2630 De cualquier modo, es improbable que todo el arras- 00 41 25 2445 63 00 tre por tensión pudiera ser despreciado con parte de 22 24 4503Compresión = WOB-peso flotado abajo del punto la tubería pandeada, así el pandeo puede presentar- 2549 2741de interés (39) 2981 Ig E 2615 00 se abajo del punto de tangencia donde la carga 23 61 compresiva pudiera ser mayor. 42 27 00Después se compara la compresión en la tubería con 2303 52 2354 81 M. Int. 2487 280su carga de pandeo crítica para determinar si existe Para la sección recta, arriba del punto de inicio de 2328 320 300 340 0 2246 2580pandeo. Alternativamente, sustituyendo la carga crí- 0 desviación, para calcular el peso flotado abajo del 0 44 2825 0 2299tica de pandeo por compresión en la Ec. 39, el peso punto de inicio de desviación se debe agregar el peso 2553 82 64sobre barrena puede limitarse para que la tubería no de la tubería en la sección de incremento al peso porpresente pandeo: 2301 debajo del punto de tangencia. El peso flotado de la 2551 2630 2380 tubería en la sección de incremento puede ser calcu-WOB = Fcrit + peso flotado abajo del punto de lado por: SIMBOLOGIA.interés (40) (42) POZO PRODUCTORWOB = Peso Sobre Barrena 5,729.6( VLQθγVLQD ) 3HVR( %6 ) = . % * Z3 [ ] Figura 2 Plano estructural de un campo.Cálculo del peso flotado abajo del punto de %5interés donde:Para la sección recta abajo del punto de tangencia, si Peso(BS) = peso total flotado de la tubería, en una -Profundos.- pozos con profundidad entre 15 mil yel ángulo de tangencia es menor a 90°, la compre- sección de incremento, lb Profundidad total programada 20 mil ft (4 mil 570 y 6 mil 100 m).sión mecánica más alta en la tubería de perforación wDP = peso de la tubería en el aire, lb/piese ubicará en la junta inferior, en este caso, en la a = inclinación de una sección recta arriba del Es la profundidad vertical a la que se encuentra el -Ultraprofundos.- pozos con profundidad mayor a 20cima del aparejo de perforación. El pandeo de la tu- punto de inicio de desviación, grados objetivo, pero cuando un pozo no es perforado en mil ft (6 mil 100 m).bería en este punto se evita manteniendo el peso sobre BR = ritmo de incremento, °/100 pies forma vertical, entonces existe una profundidad lla-barrena por debajo de la suma de la carga de pan- mada profundidad desarrollada total que es mayor adeo crítica más el peso flotado del aparejo de perfo- Si la sección tangente no es horizontal, la sarta de la profundidad vertical total. Diámetro de la tubería de explotaciónración abajo de la junta inferior de la tubería de per- perforación por debajo del punto de tangencia tam-foración: bién contribuye al peso. Para evaluar el peso colga- De acuerdo a la profundidad vertical alcanzada, los El diseño de un pozo se realiza a partir de la tubería do abajo del punto de tangencia, se calcula de ma-WOB = Fcrit + KBcosqT(wDA*LDA)204 9

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