GUIA DE PERFORACIÓN DIRECCIONAL

Guía Práctica para el Diseño de la Perforación Direccional y Control de la Desviación

1. Objetivo

Actualmente, la mayoría de los pozos perforados son direccionales. Por lo tanto, el objetivo de la presente guía es proporcionar los criterios básicos de diseño que permitan optimizar la trayectoria del pozo para alcanzar el objetivo del mismo, en un tiempo mínimo, conforme a las necesidades del cliente y a un costo mínimo.

2. Introducción

La ubicación natural de los yacimientos petroleros

yacimiento en una posición predeterminada

(objetivo), localizada a determinada distancia

lateral de la localización superficial del equipo de

perforación. Para alcanzar el objetivo es necesario

tener control del ángulo y la dirección del pozo, las

cuales son referidas a los planos vertical

(inclinación) y horizontal (dirección),

respectivamente.

N

Ángulo de

es generalmente muy incierta. En la mayoría de los

casos, éstos se encuentran por debajo de áreas

inaccesibles verticalmente (zonas urbanas o

restringidas ecológicamente, como lagunas, ríos o

pantanos o montañas. Consecuentemente, la

forma más económica para explotar estos

yacimientos es a través de pozos direccionales,

perforados desde una localización ubicada a

cientos de metros del yacimiento. Por otro lado, el

desarrollo de yacimientos marinos resultaría

incosteable si no fuese posible perforar varios

pozos direccionales desde una misma plataforma.

Adicionalmente, la solución de problemas

mecánicos severos que suelen presentarse al

perforar (pescados, colapsos de TRs, etc.) y la

reubicación de objetivos son económicamente

factibles con la perforación direccional.

W

S

α dirección

E

KOP

θ

Ángulo de

inclinación

Objetivo

Yacimiento

Figura 1 Pozo direccional.

3. Conceptos Generales

Actualmente, la perforación direccional es una

práctica común utilizada para explotar yacimientos

petroleros. Sin embargo, el conocimiento de esta

técnica de perforación esta concentrado en muy

pocos ingenieros de nuestras áreas de diseño y

operación. Por lo tanto, es necesario difundirlo para

entender los conceptos básicos que sustentan esta

práctica de perforación, los cuales se describen a

continuación y se muestran esquemáticamente en

la Figura 1.

Un pozo direccional es aquel que se perfora a lo

largo de una trayectoria planeada para atravesar el

Otros conceptos específicos son: Profundidad

desarrollada (PD), que es la distancia medida a lo

largo de la trayectoria real del pozo, desde el punto

de referencia en la superficie, hasta el punto de

registros direccionales. Esta profundidad siempre

se conoce, ya sea contando la tubería o por el

contador de profundidad de la línea de acero.

La Profundidad vertical verdadera (PVV), es la

distancia vertical desde el nivel de referencia de

profundidad, hasta un punto en la trayectoria del

pozo. Este es normalmente un valor calculado.

Inclinación, es el ángulo (en grados) entre la

vertical local, dada por el vector local de gravedad

como lo indica una plomada, y la tangente al eje

Guía Práctica para el Diseño de la Perforación Direccional 2

del pozo en un punto determinado. Por convención, 0° corresponde a la vertical y 90° a la horizontal.

Desplazamiento Horizontal (HD), es la distancia total y lineal, en el plano horizontal, del conductor del pozo al objetivo del mismo.

Azimuth (Dirección del pozo) es la dirección del

pozo sobre el plano horizontal, medida como un

ángulo en sentido de las manecillas del reloj, a

partir del Norte de referencia. Esta referencia

puede ser el Norte Verdadero, el Magnético o el de

Mapa.

Pata de perro (Dog leg), es la curvatura total del

pozo (la combinación de cambios en inclinación y

dirección) entre dos estaciones de registro

direccional. La pata de perro se mide en grados.

Severidad de la pata de perro, es la magnitud de la

pata de perro, referida a un intervalo estándar (por

convención se ha establecido de 100 piés o 30

metros). La severidad se reporta en grados por

cada 100 pies o grados por cada 30 metros. Es

conveniente mantener las severidades tan bajas

como sea posible en la perforación convencional

(menos de 3 o 4°/100 pies). Las severidades altas

pueden provocar problemas en el pozo tales como

ojos de llave, atrapamientos de tubería o desgaste

de la misma o de la tubería de revestimiento.

Norte magnético, Es la dirección de la componente

horizontal del campo magnético terrestre en un

punto seleccionado sobre la superficie de la Tierra.

Lado alto del pozo, es el lado directamente

opuesto a la fuerza de gravedad. El punto que

representa el lado alto es importante para orientar

la cara de la herramienta. Es importante notar que

a una inclinación de 0° no existe lado alto. En este

caso, los lados del pozo o de la herramienta de

registros direccionales son paralelos al vector de

gravedad, y no existe un punto de intersección

desde el cual se pueda definir un lado alto. Otro

concepto importante es que sin inclinación (0°), el

pozo no tiene dirección horizontal. Es decir, el eje

del pozo se representaría como un punto y no

como una línea sobre el plano horizontal.

Herramienta (de fondo), cualquier elemento o dispositivo que se incluya en el aparejo de perforación y se corra dentro del pozo. Los motores de fondo, las camisas MWD, las herramientas de registros direccionales, etc., son ejemplos de herramientas de fondo.

Cara de la herramienta (Toolface), el término se

usa en relación a las herramientas desviadoras o a

los motores dirigibles y se puede expresar en dos

formas:

• Física. El lugar sobre una herramienta

desviadora, señalado comúnmente con una

línea de marca, que se posiciona hacia una orientación determinada mientras se perfora, para determinar el curso futuro del pozo.

• Conceptual. En el pozo, el término “cara de la

herramienta (toolface)” es a menudo utilizado

como frase corta para referirse a la orientación

de la misma (orientation toolface). Por ejemplo,

puede ser la orientación del sustituto de

navegación de un motor dirigible, expresada

como una dirección desde el Norte o desde la

boca del pozo.

Orientación de la cara de la herramienta, como ya se mencionó, es la medida angular de la cara de una herramienta flexionada con respecto al lado alto del pozo o al Norte.

4. Metodología práctica de diseño de la perforación direccional

La metodología propuesta en esta guía establece

que, una vez que se cuenta con la información

necesaria, se debe realizar el diseño, y

posteriormente, la evaluación de la trayectoria

direccional del pozo. Esto quiere decir que no se

debe concretar únicamente a diseñar las

trayectorias dentro del proceso de planeación de la

perforación de un pozo, sino que además, debe

verificarse durante la perforación del pozo la

trayectoria diseñada y, en su caso, si es necesario,

corregirla. Además, una vez perforado el pozo, se

debe realizar un análisis para obtener la trayectoria

real perforada, y utilizar esta información como

retroalimentación para el desarrollo de futuros

pozos.

Por tanto, la metodología se resume en los siguientes puntos:

1. Recopilación de Información

2. Determinación de la Trayectoria

3. Evaluación de la Trayectoria

4. Control de la Trayectoria

4.1 Recopilación de Información

La información es fundamental para la planeación y

diseño de la perforación de pozos. En este punto,

se recurre a diferentes fuentes para conseguir los

datos necesarios para aplicar los procedimientos

de diseño. Básicamente, la información se obtiene

del programa inicial de perforación, de propuestas

de compañías, de programas de ingeniería y

expedientes de pozos. En los siguientes puntos se

Guía Práctica para el Diseño de la Perforación Direccional 3

definen

...