La perforación direccional ha sido una parte integral de la industria del petróleo y el gas desde los años veinte. Si bien la tecnología ha mejorado con los años, el concepto de perforación direccional sigue siendo el mismo: la perforación de pozos en múltiples ángulos, no solo verticalmente, para alcanzar y producir mejor las reservas de petróleo y gas. Además, la perforación direccional permite múltiples pozos del mismo pozo vertical, minimizando el impacto ambiental de los pozos.
RECONOCIMIENTO DE LAS HERRAMIENTAS DIRECCIONALES.
La perforación direccional es sin duda uno de los más innovadores
procedimientos que en la actualidad forma parte de la industria
petrolera para la búsqueda, localización y explotación de arenas
petrolíferas. El hecho de “navegar” a través de un yacimiento
petrolífero e ir construyendo la trayectoria del pozo de acuerdo a un
plan previo de ingeniería, es ya una ventaja para optimizar la
producción de la arena.
Luego
de la Perforación del Hoyo Superficial, se comienza el empleo de las
herramientas direccionales que van a permitir inclinar la trayectoria de
la sarta de perforación, controlando la dirección o azimuth de la sarta
respecto al norte del plano horizontal. Las herramientas direccionales
comúnmente empleadas durante la perforación de hoyos horizontales son:
- Motor de Fondo con su prespectivo Bent Housing:
Llamese el codo de la herramienta que permite producir una desviación
de manera orientada, permitiendo ligeras inclinaciones que van
direccionando la sarta de perforación.
- Monel: es una herramienta que corrige los efectos del campo magnético de la Tierra y el material metálico de la sarta de perforación en la obtención de los datos tanto del MWD y el LWD. Está hecho de una aleación que permite despreciar la interferencia magnética y así la herramienta MWD pueda brindar datos confiables de azimuth e inclinación.
- Martillo (Jar) : están diseñados para desarrollar un impacto tanto en las subidas como en las bajadas del BHA. Son empleados para pozos direccionales para que la tubería pueda liberarse en caso de hoyos ajustados o que este atascada.
- Herramienta Double Pin: es una herramienta cuyas conexiones son PIN x PIN, para unir juntas cuyos extremos son caja.
- Estabilizador: Son necesarios para un BHA direccional. Los que están cercanos a la mecha tienen conexiones BOX x BOX., y los que se colocan en el resto de la sarta tienen conexionen PIN x BOX. Poseen espiral hacia la derecha Se emplean para controlar la desviación del hoyo, reducir el riesgo de pegas diferenciales y dog legs (patas de perro).
- HEL (Hostil Environment Logging): herramienta que permite cuantificar la profundidad de la perforación. Instala el MWD (Measuring While Drilling : Midiendo mientras se perfora). Esta herramienta permite ubicar la trayectoria de la sarta de perforación y por ende la del pozo en construcción debido a que proporciona los datos de Profundidad, Inclinación respecto a la vertical y azimut (inclinación respecto al plano horizontal), con lo cual se construyen los SURVEY’s, importantes datos que registran la secuencia del Pozo y permiten hacer una comparación respecto a la trayectoria planificada . En esta junta también cuando se requiera su corrida, se ubica el registro BAP (Bore Annular Pressure), que permite calcular las presiones en tiempo real en el hoyo anular, y con ello monitorear la limpieza del hoyo y asi optimizar una alta ROP sin alterar la estabilidad del revoque.
- MFR (Multiply Frecuency Resistivity): lleva instalada la herramienta LWD (logging while drilling: Registrando Mientras se perfora), la cual permite registrar cada una de las profundidades y obtener datos para cada una de ellas. Este es un servicio primordial que permite obtener data en tiempo real de la litología y fluidos presentes mientras se está perforando. Ello permitirá el estudio de las características geológicas presentes, y conllevará a la toma de decisiones, sobre todo a la hora de fijar los topes y bases de cada una de las formaciones, marcadores y arenas.
Otras
herramientas son el NDT , que ubica al registro Densidad Neutrón, y el
IDS , que emite información necesaria sobre la ubicación del pozo para
realizar la corrida del survey. Los registros comúnmente empleados en
las perforaciones en el Campo Uracoa son el Gamma Ray, el Densidad -
Porosidad Neutron y el Resistivo.
ARME DEL ENSAMBLAJE DIRECCIONAL .
La
compañía de Servicios de Perforación Direccional es la encargada de
armar el BHA direccional, posicionando cada una de las herramientas de
acuerdo a su funcionabilidad y al servicio solicitado. Para este paso,
los técnicos de la Compañía de Servicios Direccionales hacen primero una
charla de seguridad indicando al personal mantenerse alejado del área
de la planchada mientras van armando e instalando las fuentes
radioactivas que permitirán el registro de cada uno de los parámetros,
gamma ray por ejemplo.
Para
el hoyo intermedio, por lo general en los pozos del sur de Monagas, el
BHA direccional se arma comenzando con una mecha bicentrica de 8-3/8” x
9-1/2” , seguida de un motor de fondo, el LWD y el MFR portador de la
herramienta MWD, y las herramientas IDS, NDT. Se prueba la señal de los
registros en superficie, antes de ser bajados y se calibran los
sensores.
La
perforación en esta fase requiere un torque de 4500 a 7000 libras por
pie (en algunas fases el torque puede llegar a 10.000 libras por pie).
En cuanto a las revoluciones por minuto, para el motor de fondo se
requieren 126 -140 RPM y para el motor de superficie 45 - 60 RPM. El
primero depende del galonaje para el cual cada motor de fondo tiene un
factor que permite estimar las revoluciones por minuto de acuerdo a los
galones que se bombean en el mismo tiempo.
CORRIDAS DE GYRO .
Esta
herramienta permite corroborar la información suministrada para la
empresa de Servicios de Perforación Direccional. Este constituye un
sistema Giroscopico de Navegación para generar survey´s de la tasa
giroscópica basada en una tecnología de orientación inercial que no es
afectada por la interferencia magnética, ya que toma como referencia al
Polo Norte verdadero, proveyendo a la industria un significado más
preciso de la orientación y prospección del pozo. Estas corridas
permiten realizar:
- Generación de Surveys mediante los registros single Shot y Multi Shot en revestidores, tubería de perforación ya sea en modo eléctrico o mediante el uso de batería.
- Permite encontrar la orientación direccional de los motores de perforación y otras herramientas en el pozo.
- Mediciones de dirección de manera alámbrica e inalámbrica para la tasa giroscópica mientras se esta perforando.
OTRAS CONSIDERACIONES PARA PERFORACION DE HOYOS DIRECCIONADOS.
Shallow pulse test:
Constituyen pruebas de campo a nivel superficial o somero para evaluar
construir tasas en función de los ángulos de curva, la colocación de
estabilizadores, los efectos secundarios de las cargas, el torque de
reacción y la fiabilidad del sistema y el tiempo medio entre fallas del
mismo.
PRUEBAS DE LWD:
La herramienta LWD (logging while drilling) ha de ser probada antes en
superficie para comprobar eficiencia y precisión de cada uno de los
registros a ser corridos:
- Densidad neutron
- Resistividad
- Gamma Ray
CORRIDA DE TUBERIA:
Durante
la perforación de hoyos direccionales y horizontales es sumamente
importante que el perforador lleve controlado en una hoja los viajes los
diferentes parámetros para cerciorarse de que el pozo este llene y no
haya pérdidas de volumen. Estos volúmenes pueden ser medidos mediante el
tanque de viaje. Al final los datos son registrados en un formato
parecido al que se anexa abajo:
La
tubería a menudo tiene que ser probada de manera que pueda comprobarse
su resistencia durante la perforación y de esta forma evitar problemas
como estallido, pegas, etc.
Otro
punto importante a tomar en cuenta es el drift (en ingles: desviación)
de la tubería, que no es más que la calibración interna de la tubería
que permite garantizar su diámetro interno. De esta forma el drift de la
tubería vendría siendo el diámetro óptimo interno de la tubería.
PERFORACIÓN EN SHOE TRACKS:
Se
conoce como shoe Track el espacio comprendido entre la zapata flotadora
y el cuello flotador, enroscados respectivamente en la parte inferior
del primer y segundo revestidor que se baja durante el revestimiento de
un hoyo, sea el de superficie o el intermedio. La función del shoe track
es asegurar que la zapata esté rodeada de cemento de alta calidad y
evitar la contaminación de cemento más allá del tope .
Este
espacio generalmente esta cubierto de cemento antes de comenzar a
perforar en él. A pesar de que ya se debería comenzar a perforar en este
tramo con el BHA del Hoyo Intermedio, para el caso de un shoe track en
la fase del revestidor de 9-5/8”, para romper el cemento existente se
debe perforar con mecha tricónica de 8-1/2”. Con esta sarta se baja a
través del shoe track hasta romper zapata dejando algunos pies mas de
profundidad (10 pies aproximadamente).
TECNICAS EN HOYOS DIRECCIONADOS:
Durante
la perforación en hoyos direccionales y horizontales se pueden emplear
diversas técnicas más para ir construyendo el hoyo del pozo.
Primeramente la Rotación permite perforar el hoyo por la energía
proporcionada en la mecha al girar contra la formación. El Deslizaje, o
Sliding en inglés, es una técnica que permite ir direccionando la sarta
sin que la mecha este rotando, de manera que permita crear ángulo o
direccionar la sarta de perforación según el plan del Pozo. Ello es
posible por la herramienta Bent Housing del BHA, por la cual se
construye y controla el ángulo correcto, posicionando la mecha en la
dirección deseada.
La
orientación es controlada por la herramienta MWD (midiendo mientras se
perfora), que va aportando datos cada cierto punto. Estos datos son:
- PROFUNDIDAD:
midiendo la MD (Measured Deepth) o Longitud del hoyo (profundidad
medida). El MWD aporta en tiempo real la profundidad a la que está la
herramienta MWD haciendo una corrección con respecto a la ubicación de
la mecha.
- INCLINACIÓN: Mostrando el ángulo de desviación del hoyo respecto al plano vertical.
- AZIMUTH:
que es la desviación detectada desde la superficie del Bent Housing con
respecto al Polo Norte magnético en el Plano Horizontal.
Con esta data, la herramienta direccional puede calcular parámetros tan importantes como:
- TVD (true vertical deepht : profundidad vertical verdadera
- DOG LEG (PATAS DE PERRO): severidad de la desviación en angulos por cada 100 pies.
.
-
DESPLAZAMIENTO ESTE – OESTE (si los valores son positivos se muestra
una inclinación hacia el oeste, si son negativos hacia el Este).
-
DESPLAZAMIENTO NORTE – SUR (si los valores son positivos se muestra una
inclinación hacia el Norte, si son negativos hacia el Sur).
PRACTICAS OPERACIONALES:
Durante
la perforación de hoyos direccionales se pueden poner en práctica otras
técnicas según lo requiera la situación en la que se encuentre el pozo.
Una de las más comunes es el BACK REAMING o repaso que se hace rotando
la mecha para asegurar la estabilidad del hoyo y evitar que el mismo se
cierre una vez que se haya sacado la tubería. De esta forma se va
repasando en el hoyo ya perforado circulando. Este procedimiento también
permite volver a agrandar el hoyo para la instalación de revestidores,
tubos lisos, rejillas, etc, evitando de esta forma apoyos de tubería.
Otra
práctica operacional es el POOH (Pull out of Hole: Salir del Hoyo),
tambien abreviada en español como STH (sacar tubería del Hoyo). En Pozos
direccionales generalmente este proceso se realiza con backreaming y
con parámetros especificos de torque, revoluciones por minuto y
galonaje. Existe la prueba de Flow Check o Verificación de Flujo, que
asegura la estabilidad de las condiciones de un tapón, válvula o
dispositivo de control de flujo, observando los niveles de fluido
estable.
RECONOCIMIENTO DE PROBLEMAS: La
perforación en hoyos direccionales está sujeta a una mayor cantidad de
riesgos operacionales. Las Pegas diferenciales son una de las
situaciones más frustrantes y problemáticas que se presentan durante la
perforación, debido a muchos factores, entre ellos los debidos a las
características propias de la formación. Cuando una tubería se queda
pegada puede generar costosos daños, entre los que están el corte de
tubería, operaciones de pesca y la realización de un Desvío Lateral o
SIDE TRACK.
Las
pegas diferenciales se deben a una diferencia de presión entre el hoyo y
la formación, ocasionada por una larga sarta con demasiados drill
collars que se asienta o para en el lado opuesto de donde se esta
tomando fluido en el hoyo.
Cuando
los drill collars están sobredimensionados o la sarta posee larga
longitud de los mismos, se presta a ocasionar pegas. También son debidas
a una alta desviación del hoyo, altas densidades, muchos ripios,
interrupción de la circulación.
En
estas ocasiones en que los esfuerzos por recuperar toda la sarta de
perforación, se procede a la detección de puntos libres o que no estén
atascados mediante la aplicación de un alto torque para rotar la tubería
y observando los puntos en los que se observa que la tubería gira con
el torque aplicado. De alli se obtiene la profundidad en la que se
espera que la tubería no este atascada, se realiza una desconexión
mecánica o mediante cañoneo, separando la parte libre de la sarta de la
que esta atascada para recuperarla. Este proceso se conoce como back Off, mediante el cual se saca la tubería que fue desconectada mecánicamente.
Otro
problema a presentarse en la perforación de hoyos horizontales y
direccionales es el no controlar la tasa de inclinación o Patas de Perro
(Dog legs – DLS), que indica el ángulo de desviación por cada 100 pies
perforados. La empresa de Servicios Direccionales incluye en los surveys
entregados, el Dog Leg calculado para cada profundidad, así si hubo
poca inclinación entre una profundidad y otra separadas por una
distancia de 100 ft MD, se mostraran valores pequeños de Dog Leg. Este
término también hace referencia a las veces cuando las secciones del
hoyo cambian de dirección de manera más rápida de lo previsto o
planeado, generando con ello serios problemas de desviación notable con
respecto al plan direccional, que puede incluso ocasionar la pérdida de
la arena o la realización de un side track.
EVALUACION DE MECHAS
Antes
y después del empleo de una mecha, es necesario que un operador de la
empresa proveedora de la mecha este presente para evaluar la mecha e
indicar mediante un código IADC los resultados de su evaluación. Los
mismos comprenden una serie de números y letras que permiten en cuatro
ítems diagnosticar el estado de la mecha, indicando si es nueva, si
tiene la mitad de su tiempo de uso, el estado de sus sellos o si esta
totalmente perdida.
Es
importante una buena evaluación de la mecha para que se garantice el
empleo de la misma durante la perforación de un pozo sin que se puedan
generar problemas ligados a un daño a la mecha. Por ejemplo:
0 – 0 – NO- A - E – I – NO - TD.
OPERACIONES COMUNES:
En
un pozo tipico del sur de Monagas (Venezuela) antes del ensamblaje de
la sarta direccional se procede a romper cemento y zapata con mecha
tricónica de 8-1/2” , la cual perforó hasta unos 10’ mas por debajo de
la zapata (1060’). Luego se saco la tubería del hoyo, se quebró el BHA y
la mecha tricónica, la cual fue evaluada posteriormente para garantizar
o descartar su uso en un proximo pozo.
Seguidamente
la Compañía de servicios direccionales, luego de realizar la reunión de
seguridad, arma el BHA direccional para la fase del hoyo intermedio, en
el cual ya se comenzaría la desviación del pozo. Este BHA consiste
generalmente de una mecha Bicentrica de 8-3/8” + motor de fondo + MFR
LWD +IDS + NDT. Seguidamente se prueba la funcionabilidad de las
herramientas y se baja el ensamblaje con drill pipes y heavy weights de
5”.
La
perforación inicia con los siguientes parámetros PSM: 4-6 KLBS; GPM:
500; PB: 700 PSI; RPM: 45/140 MOT; TQ: 4500-5000 LBS-PIE; ROP: +/- 60
pph . Al principio Rotando 100% y luego deslizando según la ocasión y
situación requerida. Se monitorea la trayectoria real vs el plan para ir
corrigiendo estas desviaciones, bombeando tren de píldoras cada 300
pies para mantener la limpieza del hoyo y realizando varios backreaming
en las zonas que ameriten repaso, mientras que personal de geologia
identifica cada una de las formaciones, arenas y marcadores para
correlacionarlos respecto al plan.
Se
perfora hasta la profundidad planeada, a la cual se asenterá el
revestidor. Luego se circula reciprocando hasta retornos limpios y se
saca tubería libre del hoyo. Una vez en superficie se quiebran las
herramientas direccionales, recuperando fuentes radiactivas y evaluando
mecha. Seguidamente se procede la vestida de la llave hidraulica y a la
bajada de revestidor de 7” con equipo de flotación para luego cementar.
Para
el hoyo de producción, de geometría horizontal, el BHA se compone de
mecha PDC de 6-1/8” seguida igualmente de motor de fondo + LWD + MWD.
Bajando con DP de 3-1/2” y llenando el pozo cada 1500 pies. Bombeando
continuamente píldora viscosa + píldora de limpieza + agua de formación
hasta alcanzar la profundidad final
