Por qué se perforan los pozos Direccionales?
Incluso
fuera de la industria de la perforación, el concepto de la
perforación direccional, por el cual un taladro se guía precisamente a
través de un objetivo particular, es fascinante. Este artículo describirá las aplicaciones de la perforación direccional en la industria del petróleo y el gas. Más
adelante, vamos a discutir en varios aspectos de la perforación
direccional, tales como herramientas de perforación direccional, diseño
de la trayectoria del pozo, herramientas de navegación del pozo, etc.
Empecemos.
¿Por qué perforar pozos direccionales?
Es un hecho que siempre es más costoso perforar un pozo desviado a un objetivo no directamente debajo de la ubicación de la plataforma, en lugar de simplemente perforar verticalmente hacia el objetivo.
Sin embargo, hay una buena razón por la cual un pozo direccional podría ser utilizado: en algunas circunstancias, puede realmente reducir el costo total del proyecto. Algunas de las posibles razones para esto incluyen:
Múltiples pozos de exploración a partir de un solo hoyo
Es posible perforar un pozo para evaluarlo, y luego cementarlo de nuevo. Este pozo puede entonces ser desviado de su trayectoria original a un objetivo adicional. Esto puede hacerse con el fin de evaluar múltiples compartimentos en un solo reservorio, si está naturalmente dividido en varias secciones, o para ampliar el conocimiento de la estructura utilizando un solo pozo.
¿Por qué perforar pozos direccionales?
Es un hecho que siempre es más costoso perforar un pozo desviado a un objetivo no directamente debajo de la ubicación de la plataforma, en lugar de simplemente perforar verticalmente hacia el objetivo.
Sin embargo, hay una buena razón por la cual un pozo direccional podría ser utilizado: en algunas circunstancias, puede realmente reducir el costo total del proyecto. Algunas de las posibles razones para esto incluyen:
Múltiples pozos de exploración a partir de un solo hoyo
Es posible perforar un pozo para evaluarlo, y luego cementarlo de nuevo. Este pozo puede entonces ser desviado de su trayectoria original a un objetivo adicional. Esto puede hacerse con el fin de evaluar múltiples compartimentos en un solo reservorio, si está naturalmente dividido en varias secciones, o para ampliar el conocimiento de la estructura utilizando un solo pozo.
Figura 1 - Ejemplo de múltiples pozos de exploración de un solo pozo
Ubicación de una sola locaciòn en superficie para múltiples pozos
El drenaje efectivo de los yacimientos necesita pozos ubicados a través de múltiples partes del mismo. Si es posible, estos pozos deben alinearse hacia una única ubicación de superficie, de manera que todas las instalaciones de producción necesarias puedan estar ubicadas allí. Esto suele ser más barato que conectar varios pozos de varias ubicaciones en superficie. El personal de producción está centralizado, lo que reduce los costos de funcionamiento, y la plataforma sólo requiere un solo lugar. Así es como funciona la perforación desde una plataforma offshore; Una sola plataforma podría conectarse potencialmente a más de 30 pozos que se extienden por debajo de ella, que se unen en la plataforma.
Figura 2 - Ubicación de una sola superficie para múltiples pozos
Perforación de Domos Salinos
Algunas cúpulas de sal crean estructuras adicionales que capturan hidrocarburos. En estos casos, a menudo es más fácil perforar alrededor de la cúpula de sal en lugar de directamente a través de ella para llegar a un yacimiento.
Perforación de Domos Salinos
Algunas cúpulas de sal crean estructuras adicionales que capturan hidrocarburos. En estos casos, a menudo es más fácil perforar alrededor de la cúpula de sal en lugar de directamente a través de ella para llegar a un yacimiento.
Figura 3 - Perforación de cúpula de sal
Perforación en tierra hasta un yacimiento costa afuera
Es más económicamente viable alcanzar un objetivo offshore desde la costa, en lugar de construir una plataforma offshore. El campo Wytch (Figura 4), en la costa sur de Inglaterra, es un ejemplo de este tipo, y es de hecho el mayor yacimiento petrolífero en tierra en Europa Occidental, aunque gran parte de él se encuentra en alta mar. Esta zona es sensible al medio ambiente, por lo que las operaciones se hicieron económicamente posibles mediante la perforación de la tierra bajo el mar. Los pozos de alcance extendido, que se extienden horizontalmente sobre el doble de profundidad, permitieron esto
.
Figura 4 - Campo petrolero de Wytch Farm (Southampton.ac.uk)
Side Track
Figura 4 - Campo petrolero de Wytch Farm (Southampton.ac.uk)
Side Track
Puede
ser necesario a veces cimentar un pozo a una profundidad más baja, y
para un pozo nuevo ser perforado lejos de este agujero original. Esto
podría deberse a problemas de perforación, como la tubería atascada, o
porque un antiguo pozo productor debe ser desviado a una nueva
ubicación
.
Figura 5 - Taladrar un pozo de vía lateral
Orientación óptima en el yacimiento.
Desafortunadamente, los yacimientos no están limpios y ordenados. Algunas direcciones serán más permeables que otras. Si un depósito está en piedra caliza fracturada, entonces el pozo debe apuntar a interceptar tantas de estas fracturas como sea posible para maximizar la producción. Tales factores determinan la dirección en la que el pozo debe perforarse en el depósito. Algunos pozos pueden requerir caminos de pozos muy complicados para alcanzar su posición principal.
Pozos de alivio
En el peor escenario posible, se perfora un pozo como un pozo de alivio. Esto puede deberse a que, por ejemplo, un pozo ha sufrido una explosión, y está fugando hidrocarburos en el ambiente circundante, pero el pozo no se puede matar de la superficie. El pozo de alivio se perfora entonces para interceptar el pozo de soplado, y el barro denso es forzado en el pozo de soplado para matarlo desde abajo. Un ejemplo de esto fue el desastre de Deepwater Horizon en el Golfo de México en abril de 2010.
Figura 5 - Taladrar un pozo de vía lateral
Orientación óptima en el yacimiento.
Desafortunadamente, los yacimientos no están limpios y ordenados. Algunas direcciones serán más permeables que otras. Si un depósito está en piedra caliza fracturada, entonces el pozo debe apuntar a interceptar tantas de estas fracturas como sea posible para maximizar la producción. Tales factores determinan la dirección en la que el pozo debe perforarse en el depósito. Algunos pozos pueden requerir caminos de pozos muy complicados para alcanzar su posición principal.
Pozos de alivio
En el peor escenario posible, se perfora un pozo como un pozo de alivio. Esto puede deberse a que, por ejemplo, un pozo ha sufrido una explosión, y está fugando hidrocarburos en el ambiente circundante, pero el pozo no se puede matar de la superficie. El pozo de alivio se perfora entonces para interceptar el pozo de soplado, y el barro denso es forzado en el pozo de soplado para matarlo desde abajo. Un ejemplo de esto fue el desastre de Deepwater Horizon en el Golfo de México en abril de 2010.
Figura 6 - Pozos de alivio (pozo Macondo, horizonte de aguas profundas)
Perfil y Planeamiento de Pozos Direccionales
Por otro lado, podría ser necesario que el pozo penetre múltiples objetivos, siendo el objetivo final cada vez más complejo. Esto requiere lo que se conoce como "geosteering", o geonavegaciòn, un proceso que será discutido más adelante en la serie de perforación direccional. Por lo tanto, el ingeniero de perforación debe examinar las posibles ubicaciones a nivel de la superficie (si hay más de una disponible) y diseñar una trayectoria de pozos que cumpla todos los requisitos necesarios al menor coste posible. El coste se puede minimizar más eficazmente cuando hay un cierto grado de flexibilidad cuando viene a la localización de la superficie.
Perfiles de pozos direccionales
Los Perfiles de pozos pueden ser simplemente divididos en dos grupos que son de diseño 2-D y 3-D de diseño.
Diseño de perfil de pozo 2-DEl plan de diseño 2-D es un perfil cuyas inclinaciones se cambian para alcanzar el objetivo requerido pero no tiene cambio en azimuto o solo cambia ligeramente . Un ejemplo de perfiles de pozos 2-D se muestra en la figura 1-4.
Figura 1 - Perfil J (Build and Hold - Construir y Mantener)
Figura 2 - Perfil S (Construir y Soltar/ tumbar - Build and Drop)
Figura 3 - Construcción continua
Figura 4 - Perfil J + Construcción Continua
Diseño de perfil de pozo 3-D
El diseño del pozo 3-D tiene cambios tanto en la inclinación como en el azimut. El ejemplo de perfiles de pozos 3-D se ilustra en la figura 5.
Figura 5 - Perfil de un pozo 3D (Gruenhagen, H et al., 2002)
Ejemplo de planificación de pozoLa Figura 6 (Jones et al, 2008) proporciona un ejemplo de un perfil de pozo planificado, desde una vista en plano y una vista vertical. Este es un pozo direccional relativamente simple, que está diseñado para golpear dos objetivos, como se muestra en las casillas de la vista en planta. El tipo más fácil de perfil de pozo direccional es el denominado "perfil en forma de J", que es una construcción y mantenimiento hasta el objetivo. El objetivo en este caso es un área, en lugar de un solo punto, y el pozo no necesita por lo tanto golpear el centro del objetivo. Aunque es posible alcanzar objetivos pequeños, este aumento en la precisión viene con un mayor costo financiero. En la Figura 6, el blanco inferior será golpeado en el borde más cercano a la ubicación de la superficie.
Figura 6 - Planificación Direccional de un pozo Perfil J (Jones et al., 2008)
Este método tiene varias ventajas:
1.- Optar por el borde más cercano permite que el pozo se construya a una inclinación más baja, y por lo tanto no se necesita perforar tanta secciòn de hoyo.
2.- Si el pozo no consigue construir el ángulo a una velocidad lo suficientemente rápida, entonces podría terminar perdiendo su objetivo. Sin embargo, una tasa de construcción más alta no tiene un efecto negativo en la ROP de perforación. Por otro lado, reducir el ángulo para alcanzar el objetivo significará comprometer la velocidad de perforación. Esto es causado por el hecho de que la disminución del ángulo por lo general requiere la eliminación de peso de la broca. Sin embargo, esto no se aplica a todas las herramientas: algunas, como las herramientas giratorias orientables, están exentas de este problema, aunque tienen un costo financiero más alto. A menos que la operación de perforación ya tenga un alto costo diario, normalmente no se utilizarían herramientas giratorias orientables para corregir un problema direccional. Si el borde inferior está dirigido, entonces el trabajo de corrección direccional no tendrá un impacto negativo en la velocidad de perforación.
Existen Otros factores que deben ser tomados en consideración al planear una trayectoria del pozo. Siempre que el pozo cambie de dirección, la tubería de perforación debe doblarse alrededor de esa curva, y si el pozo se curva cuando todavía está cerca de la superficie, esta curva causará tensión adicional en el tubo de perforación a medida que se profundice el pozo y más peso se pondrá en la tubería de perforación. Esta fuerza lateral adicional puede causar numerosos problemas, incluyendo fatiga de metal o desgaste en la tubería, e incluso puede causar que la tubería se quede completamente atascada.
Tasa de Cambio de DirecciónLa velocidad de cambio de dirección se mide en el ángulo de cambio direccional para cada 100 pies (o 30 m) de hoyo perforado. Esto se conoce como la severidad de pata de perro o dogleg, ya que la curva en el hoyo es semejante al doblez de la pata de un perro. Se debe evitar una alta severidad de pata de perro en un punto poco profundo en el hoyo, ya que provoca fuertes fuerzas entre la tubería y la pared del orificio.
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Traducido por
Jean Jorge Achji
