El BHA es la sección de la sarta de perforación que se encuentra directamente encima de la barrena. El artículo clasifica estos ensamblajes según su capacidad para controlar la trayectoria del pozo:
Slick BHA (Liso): Es la configuración más básica, compuesta únicamente por la barrena y portamechas (drill collars) sin estabilizadores. Se emplea en formaciones donde no hay tendencia a la desviación (hoyos rectos). Su principal ventaja es que es fácil de "pescar" en caso de atascamiento, aunque rara vez se usa en perforaciones modernas de precisión.
Pendulum BHA (Péndulo): Diseñado para reducir la inclinación del pozo. Utiliza un estabilizador colocado a una distancia específica por encima de la barrena (normalmente 30-60 pies). La gravedad actúa sobre los portamechas suspendidos, creando una fuerza lateral que empuja la barrena hacia la vertical. Es crucial la ubicación exacta del estabilizador según tablas de diseño para maximizar este efecto.
Packed BHA (Empacado): Se basa en el principio de que tres puntos de contacto definen una línea recta. Utiliza múltiples estabilizadores (tres o más) para maximizar la rigidez y obligar a la barrena a seguir una trayectoria recta, evitando cambios bruscos de ángulo (doglegs). Se subdividen según la severidad de la formación:
Leve: Para formaciones duras e isotrópicas.
Medio/Severo: Para formaciones con buzamientos (inclinaciones de capa) pronunciados que tienden a desviar la barrena.
Tipos de Ensamblaje de Fondo (BHA)
El Ensamblaje de Fondo (BHA) es la sección inferior de la sarta de perforación, que se extiende desde la barrena hasta la tubería de perforación (Drill Pipe). El diseño del BHA es crítico, ya que determina la dirección del pozo, la estabilidad de la sarta y la eficiencia de la perforación.
Los BHA se clasifican principalmente en tres categorías según su configuración y su objetivo de control direccional:
1. BHA Liso (Slick BHA)
Es la configuración más sencilla y básica. Se compone únicamente de la barrena y portamechas (drill collars), sin ningún tipo de estabilizador.
Uso principal: Se utiliza en pozos verticales donde las formaciones son estables y no existe una tendencia natural a la desviación.
Ventajas: Es económico, reduce el torque y es extremadamente fácil de liberar en caso de un atascamiento (pesca).
Desventajas: No ofrece control direccional. Si se aplica demasiado peso sobre la barrena (WOB), los portamechas tienden a pandearse y desviarse de la vertical.
2. BHA de Péndulo (Pendulum BHA)
Este diseño utiliza la fuerza de gravedad para reducir la inclinación de un pozo que ya se ha desviado. El principio se basa en colocar un estabilizador a una distancia calculada por encima de la barrena.
Mecanismo: La porción de portamechas entre la barrena y el primer estabilizador "cuelga" debido a la gravedad, creando una fuerza lateral que empuja la barrena hacia el lado bajo del hoyo (lado vertical).
Configuración típica: Barrena + Portamecha (30 a 60 pies) + Estabilizador + Portamechas.
Factores críticos: El efecto de péndulo aumenta con portamechas más pesados y disminuye si se aplica un WOB excesivo.
3. BHA Empacado o Rígido (Packed BHA)
Se utiliza para mantener el ángulo y la dirección actuales del pozo (comúnmente llamado "BHA de mantenimiento"). Utiliza tres o más puntos de contacto con las paredes del pozo para maximizar la rigidez.
Principio de los Tres Puntos: Se basa en la teoría geométrica de que tres puntos en un plano definen una línea recta. Al usar múltiples estabilizadores, se obliga al BHA a seguir el camino recto ya perforado.
Componentes:
Barrena.
Estabilizador de mandril (cerca de la barrena).
Portamecha corto (Short Drill Collar).
Estabilizador de sarta.
Portamechas estándar.
Tercer estabilizador.
Niveles de Empacado:
Suave: Para formaciones con poca tendencia a la desviación.
Medio: Para formaciones moderadamente difíciles.
Severo: Para zonas con buzamientos pronunciados que intentan desviar la trayectoria del pozo constantemente.
Factores que influyen en la selección del BHA
El artículo destaca que la elección entre estos tipos depende de:
Dureza de la formación: Las formaciones duras requieren BHA más rígidos.
Buzamiento de la formación: Si las capas de roca están inclinadas, la barrena tenderá a "subir" perpendicularmente a ellas.
Objetivo del pozo: Si es vertical, direccional o de alcance extendido.
Hidráulica y limpieza: El espacio anular debe permitir un flujo de lodo adecuado para retirar los recortes.
Resumen de Selección
- El Slick BHA
- La Asamblea del Péndulo BHA
- El conjunto de agujero inferior embalado
- Fuerzas que actúan sobre tipos de ensamblaje de agujero de fondo
Este tipo de conjunto de orificio inferior (BHA liso) consiste en una broca y un collar de perforación sin estabilizadorStabilizer. Slick BHA es adecuado para formaciones que tienen tendencias de orificios ligeramente torcidos. Los conjuntos de agujeros inferiores lisos rara vez se usan. Como no hay componentes caros en este tipo de BHA, es más fácil pescar dicho BHA.
A veces, queremos lavar y remar (limpiar) en algunos agujeros difíciles. Elegimos retirarnos del BHA direccional actual. Luego, tratamos de diseñar un BHA liso pero con la misma configuración que el BHA direccional. En otras palabras, será un BHA elegante, ya que no agregará ningún componente de BHA. Sin embargo, debe usar estabilizadores con la misma OD y posición que en el BHA direccional utilizado anteriormente. Es decir, para mantener la geometría del conjunto de limpieza (que será un BHA liso con algunos estabilizadores igual que la geometría del conjunto de orificio inferior direccional).
BHA Tipo Pendulo
El conjunto de agujero inferior del péndulo (BHA) es un tipo de BHA que se utiliza para reducir o mantener la desviación del agujero durante la perforación. Esta técnica utiliza la fuerza de la gravedad para desviar el agujero verticalmente. La fuerza de la gravedad, conocida como F sin I en la figura, se ve afectada por la longitud de los collares de perforación entre la broca de perforación y el punto de tangencia. La fuerza en la dirección de la dirección del agujero es F cos I, que tiene como objetivo mantener la dirección actual del agujero.
El Pendulum BHA y Diseño
El tipo de péndulo del conjunto de orificio inferior BHA consiste en una broca de perforación, varios collares de perforación para proporcionar la fuerza del péndulo y uno o más estabilizadores. Lubinski presentó gráficos para determinar la ubicación del primer estabilizador a partir de la broca de perforación y el peso que se puede aplicar en la broca de perforación 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 entren en contacto con la pared del orificio.
La posición óptima del estabilizador depende del tamaño de los collares de perforación, el tamaño del agujero, la inclinación del agujero y el peso en la broca (WOB). Así que si podemos mantener el peso en bit (WOB) de la constante de los gráficos, la desviación del agujero no cambiará. Si el peso sobre la broca (WOB) aumenta, el ángulo del agujero aumentará, y lo contrario es cierto.
Las desventajas del ensambaje del Péndulo BHA
- Cuando se utiliza el conjunto de agujero inferior del péndulo BHA, es esencial colocar el estabilizador a unos pocos pies de una posición específica obtenida de los gráficos.
- Además, si necesitamos cambiar el peso en el bit, tendremos que tirar del BHA para cambiar la posición del estabilizador.
El conjunto de agujero inferior embalado
Se basa en el principio de que dos puntos entrarán en contacto y seguirán una curva aguda, mientras que tres puntos seguirán una línea recta, como se muestra. Podemos obtener estabilización de tres puntos colocando tres o más estabilizadores en la parte del orificio inmediatamente por encima de la broca.
Tipos de BHA de ensamblaje de agujero inferior embalado:
En la figura siguiente, puede ver tres conjuntos básicos que se requieren para proporcionar la rigidez y estabilización necesarias para un conjunto de orificio empaquetado. Para reducir la cantidad de deflexión causada por el peso del collar de perforación, se utiliza un collar de perforación corto entre la Zona 1 y la Zona 2. Como regla general, la longitud del collar de perforación corto en los pies es aproximadamente igual al tamaño del agujero en pulgadas, más o menos dos pies. Por ejemplo, si el tamaño del agujero es de 8 pulgadas, una longitud de collar de perforación corta de 6 a 10 pies (23 metros) sería satisfactoria.
Agujero Torcido Suave Embalado BHA
Estamos utilizando este tipo de conjunto de orificios de fondo para formaciones que tienen tendencias de orificios ligeramente torcidas que producen poca o ninguna desviación, como rocas duras e isotrópicas. La estabilización de tres puntos se proporciona en la Zona 1, inmediatamente por encima de la Broca de Perforación; en la Zona 2, inmediatamente por encima de un Collar de Perforación de OD corto, grande; y en la Zona 3, en la parte superior de un Collar de Perforación de longitud estándar.
Nota: Si es necesario un amortiguador de vibraciones (amortiguador), debemos colocarlo en la Zona 2 para una máxima efectividad.
Conjunto de agujero inferior empaquetado de agujero torcido medio BHA.
Siempre utilizamos este tipo de conjunto de agujero inferior BHA para formaciones con tendencias de orificios torcidos medios, tales como formaciones medias y blandas. En este tipo de conjunto de agujero de fondo BHA, colocamos un segundo estabilizador en la zona 1 para proporcionar una mayor estabilización de la broca de perforación frente a los efectos de desviación de la formación.
Agujero Torcido Severo Embalado BHA
Los ingenieros de perforación utilizan este tipo de conjunto de agujero inferior BHA en formaciones de perforación con tendencias de orificios severamente torcidas, como formaciones medias y blandas, que muestran un gran grado de inmersión, fracturación y variación de resistencia. Recuerde que en este tipo de Conjunto de Agujero Inferior (BHA), necesitamos incluir tres estabilizadores en la Zona 1.
Fuerzas que actúan sobre tipos de ensamblaje de agujero de fondo
La tendencia del conjunto de orificio inferior (BHA de perforación) se ve afectada por las fuerzas que actúan sobre el conjunto de orificio inferior, que lo impulsarán en una cierta dirección. Estas Fuerzas deben entenderse para elegir el tipo de conjunto de agujero inferior más aplicable BHA. Volvamos a nuestro tema principal, Step By Step Learn How To Perform Full Drill String Design.
