Que es un BHA ? Diseño de Sartas Fulcrum, Empacada y Pendular en Perforación Direccional

COMPONENTES, TIPOS Y MECANISMO DEL CONJUNTO DE PERFORACIÓN DEL AGUJERO INFERIOR (BHA)

Mecanismo de tipos de componentes de ensamblaje de orificio inferior
El conjunto de perforación del fondo del pozo (BHA) es la parte de la sarta de perforación que está debajo de los tubos de perforación. 
Los componentes más comunes del BHA son los collares de perforación, los estabilizadores, los amortiguadores, los frascos, los escariadores, el tubo de perforación pesado y la broca de perforación. 
El propósito del BHA del conjunto de fondo de agujero es perforar un agujero utilizable de forma económica. Este objetivo se logra con la selección adecuada de brocas y la selección de collares de perforación que se requieren para proporcionar altos pesos de broca WOB para mejorar la tasa de penetración de ROP. Se necesitan estabilizadores para minimizar la tasa de cambio del ángulo del agujero y prevenir la formación de doglegs y asientos de llave. Los amortiguadores juegan un papel importante para prolongar la vida útil de la broca y la tubería de perforación. Es posible que se necesiten frascos de perforación de fondo para despegar el BHA. 
 
El diseño de BHA se basa en los requisitos de tener suficiente transferencia de peso a la broca (WOB) para poder perforar y lograr una tasa de penetración (ROP) suficiente, lo que le da al perforador o al perforador direccional control direccional para perforar según la trayectoria planificada. e incluir también las herramientas de Registro durante la perforación (LWD) / Medición durante la perforación (MWD) para la evaluación de formaciones. Como tal, el diseño del BHA del ensamblaje del fondo del pozo puede variar mucho desde pozos verticales simples con pocos o ahora requisitos de LWD hasta pozos direccionales complejos que deben ejecutar conjuntos de LWD de múltiples combinaciones.

Antes de ejecutar un BHA, la mayoría de los proveedores de servicios de yacimientos petrolíferos tienen software para modelar el comportamiento del BHA, como el máximo WOB alcanzable, las tendencias y capacidades direccionales e incluso los armónicos naturales del ensamblaje para evitar la vibración provocada por excitantes frecuencias naturales.

Tipos principales de BHA utilizados en el campo petrolífero

  1. Ensamblaje rotatorio: Los ensamblajes rotatorios se usan comúnmente donde las formaciones son predecibles y la economía de la plataforma es un problema. En tal montaje, el peso de los collares de perforación le da al BHA la tendencia a combarse o flexionarse hacia el lado inferior del orificio, la longitud de la rigidez del collar y el diámetro del estabilizador y la ubicación están diseñados como un medio para controlar la flexión del BHA. esto producirá la tendencia deseada de agarre, construcción o caída. La capacidad de variar la tendencia direccional del ensamblaje proviene de variar el peso en la broca. Un conjunto fijo tiene una sola tendencia direccional. El peso sobre la broca te permite afinar esa tendencia
  2. BHA direccional: que puede estar usando un motor de lodo con sub doblado o usando sistemas rotativos direccionales

Componentes de BHA:

  1. Estabilizadores
  2. Escariadores
  3. Amortiguadores
  4. Dispositivos discordantes
  5. Collar de taladro
  6. Broca de perforación

Cómo Perforar la Ley BHA / Comportamiento de BHA

Los ensamblajes rotativos están diseñados para construir, bajar o mantener un ángulo. El comportamiento de cualquier conjunto giratorio se rige por el tamaño y la ubicación de los estabilizadores dentro de los primeros 120 pies desde la barrena. Los estabilizadores adicionales colocados más arriba en la sarta de perforación tendrán un efecto limitado en el rendimiento del conjunto.
Los conjuntos rotatorios no son "orientables"; Primero, el comportamiento del azimut (giro a la derecha / izquierda) de un conjunto giratorio es casi incontrolable. En segundo lugar, cada conjunto giratorio tiene su propia tendencia única de construcción / caída que no se puede ajustar desde la superficie. Por lo tanto, se requiere un disparo para el cambio de ensamblaje para corregir el curso del pozo.

Tipos de BHA giratorios

Los principales tipos de BHA giratorios son: ensamblaje liso, fulcro y ensamblaje de péndulo

 

 

TIPOS DE PERFORACIÓN DE BHA UTILIZADOS EN CAMPO PETROLERO

Tipos y aplicaciones de BHA de perforación


Tipos de perforación BHA

En general, hay tres tipos de  BHA de ensamblaje de fondo de pozo: Slick, Pendulum y Packed BHA.

El Slick BHA

El elegante BHA consta de una broca y collares de perforación
sin estabilizador.

Este BHA es adecuado para formaciones que tienen tendencia leve a agujeros torcidos. Rara vez se utilizan conjuntos de orificios de fondo liso.

El péndulo BHA 

se utiliza principalmente para reducir o mantener la desviación del pozo. La técnica del péndulo se basa en la fuerza de la gravedad para desviar el agujero hacia la vertical. La fuerza de gravedad, F sen I en la figura anterior, está relacionada con la longitud de los collares de perforación entre la broca y el punto de tangencia. La componente a lo largo del agujero de la fuerza F es F cos I, que intenta mantener la dirección actual del agujero.

 

Montaje y diseño del péndulo BHA

El péndulo BHA consta de una broca, varios collares de perforación para proporcionar la fuerza del péndulo y uno o más estabilizadores.
 
 Lubinski presentó tablas para determinar la ubicación del primer estabilizador de la broca y el peso que se puede aplicar en la broca para mantener la mejor posición del estabilizador es lo más alto posible, siempre que los collares de perforación debajo del estabilizador no entren en contacto o apenas toquen la pared del agujero.
 
La posición óptima del estabilizador depende del tamaño de los collares de perforación, el tamaño del orificio, la inclinación del orificio y el peso en la broca (WOB). Si el peso en la barrena (WOB) obtenido de los gráficos se mantiene constante, la desviación del pozo no cambiará. Si se aumenta el peso en la broca (WOB), el ángulo del agujero aumentará y ocurre lo contrario.

Las desventajas del péndulo BHA

La principal desventaja del conjunto de orificio inferior de péndulo BHA es que el estabilizador debe colocarse a unos pocos pies de una posición definida obtenida de las tablas. Además, si es necesario cambiar el peso de la broca, se debe extraer el BHA para cambiar la posición del estabilizador.

Tipos de perforación BHA Ensamblaje de orificio inferior empaquetado

 

El conjunto de fondo de pozo empacado

Se basa en el principio de que dos puntos entrarán en contacto y seguirán una curva cerrada, mientras que tres puntos seguirán una línea recta como se muestra. Se obtiene una estabilización de tres puntos colocando tres o más  estabilizadores  en la parte del agujero inmediatamente arriba de la barrena.

Hay tres tipos diferentes de BHA envasado:

BHA con relleno de agujero torcido leve

Se utiliza para formaciones que tienen una leve tendencia a la formación de agujeros torcidos que producen poca o ninguna desviación, como rocas duras e isotrópicas. La estabilización de tres puntos se proporciona en la Zona-1, inmediatamente arriba de la broca de perforación, en la Zona 2, inmediatamente arriba de un collar de perforación de diámetro exterior grande y corto; y en la Zona 3, encima de un collar de perforación de longitud estándar. Si se requiere un amortiguador de vibraciones (amortiguador), debe colocarse en la Zona-2 para una máxima efectividad.

BHA con relleno medio torcido.

Este BHA de montaje de fondo de pozo se utiliza para formaciones que tienen una tendencia media a perforaciones torcidas, como formaciones medias y blandas. En este tipo de BHA de conjunto de fondo de pozo, se incluye un segundo estabilizador en la Zona-1 con el fin de proporcionar una mayor estabilización de la barrena de perforación contra los efectos de desviación de la formación.

 BHA lleno de agujeros torcidos severos

 Este tipo de BHA de ensamblaje de fondo de pozo se utiliza para perforar formaciones que tienen una tendencia severa a perforaciones torcidas, como formaciones medianas y blandas que muestran un alto grado de inmersión, fractura y variación en la resistencia. En este tipo de ensamblaje de fondo de pozo, BHA se incluyen tres estabilizadores en la Zona-1.
Tipos de perforación BHA Ensamblaje de fondo de pozo lleno

 

Fuerzas que actúan sobre el ENSAMBLAJE DE FONDO

La tendencia de BHA de perforación se ve afectada por las fuerzas que actúan sobre el conjunto del pozo que lo conducirán en una dirección determinada. Estas Fuerzas deben entenderse para poder elegir el tipo de BHA de ensamblaje de fondo de pozo más aplicable.
 

 

 

COMPORTAMIENTO DE TENDENCIA DE PERFORACIÓN PARA EL ENSAMBLE DE FONDO DE AGUJERO (BHA)

Comportamiento de tendencia de perforación BHA

Comportamiento BHA

Introducción

El propósito del conjunto de perforación de fondo de pozo BHA es perforar un orificio vertical útil con calibre completo, orificio liso y libre de doglegs y repisas.
En el siguiente dibujo, que muestra el conjunto de orificio inferior más simple (conjunto liso) que consta de una broca y collares de perforación y sin estabilizadores, notará lo siguiente:

  • En las proximidades de la broca, la cuerda no hace contacto con la pared del agujero. 
  • A cierta distancia por encima de la broca, la cuerda hace contacto con la pared. 
  • Por encima del punto de contacto, la cuerda se encuentra en el lado bajo del agujero. 
Perforación comportamiento de BHA hábilmente ensamblado

Tendencia BHA de perforación

Sin peso sobre la broca , la única fuerza que actúa sobre la broca es la fuerza F, que es el peso de la porción de la cuerda entre la broca y el punto de contacto. Esta fuerza se puede descomponer en dos componentes:

  • F costó I a lo largo de la línea central del agujero 
  • F sen I perpendicular al eje del agujero: La fuerza es una fuerza beneficiosa porque tiende a llevar el agujero hacia la vertical. 

La segunda fuerza que actúa sobre el BHA de perforación es el peso de la broca W, que se puede descomponer en componentes.El componente de fuerza W2 es responsable de la desviación del pozo y su magnitud aumenta con el aumento del espacio libre entre los collares de perforación y el pozo y con el aumento de peso en la broca. La magnitud y dirección de la desviación del pozo resultante depende de la diferencia entre W2 y F sen I.

 
La principal fuente de desviación natural del pozo son las características de la formación. Las estructuras laminadas compuestas de bandas alternas blandas y duras pueden provocar una desviación del agujero. La experiencia práctica ha demostrado que las formaciones de inmersión laminadas provocan una desviación del pozo. Cuando el ángulo de inclinación es inferior a 45 grados, la broca tiende a perforar la inclinación. Cuando el ángulo de inclinación es superior a 45 grados, la broca tiende a perforar la inclinación.

 

Que es un BHA ? Cuales son sus tipos y funciones

Funciones y Tipos de BHA . @ingenieria_todoterreno

 

 La porción inferior de la sarta de perforación, que consiste (desde el fondo hacia la superficie de un pozo vertical) en la barrena, la reducción para la barrena, un motor de lodo (en ciertos casos), los estabilizadores, el portamecha, la columna de perforación pesada, los dispositivos que operan por golpes ("tijeras o percutores") y los cruces para las diversas formas de roscas. 

El arreglo de fondo de pozo debe proporcionar la fuerza para que la barrena fracture la roca (peso sobre la barrena), sobreviva en un ambiente mecánico hostil y proporcione al perforador el control direccional del pozo. 

A menudo, el arreglo incluye un motor de lodo, el equipo de medición y de perforación direccional, las herramientas de adquisición de mediciones durante la perforación, las herramientas de adquisición de registros durante la perforación y otros dispositivos especiales. 

 Un BHA simple, compuesto por una barrena, varios cruces y los portamechas, puede ser relativamente barato (menos de USD100 000 en 1999), en tanto que uno complejo puede costar aproximadamente diez veces más.




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