TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES

Cálculo de Dirección y Desplazamiento Horizontal:*Con los valores de Coordenadas de Superficie y Coordenadas de Fondo u Objetivo, podemos calcular dos de los puntos de mayor interés en un pozo direccional.*Podemos decir que las tres definiciones que están más relacionadas con la culminación exitosa de un hoyo desviado, son: Inclinación, Dirección y Desplazamiento Horizontal (Vertical Section)*Con esta información de Coordenadas podemos conseguir dos ellas: la Dirección del Pozo y elDesplazamiento HorizontalEjercicio práctico*Dada la siguiente información de Coordenadas para la realización de dos pozos de alivio. Calcular la Dirección de ambos pozos y los Desplazamientos Horizontales de los mismos--Coordenadas de Fondo u Objetivo – POZO SLB – 54XSUR (S): 134.050,74 mtsOESTE (O): 11.990,63 mts--Coordenadas de Superficie – POZO TRITON IISUR (S): 134.319,04 mtsOESTE (O): 11.620,43 mts--Coordenadas de Superficie – POZO PLATAFORMA BSUR (S): 134.444,66 mtsOESTE (O): 12.060,09 mts*Los pozos direccionales poseen una clasificación la cual dependerá de la forma que tome el ángulo de inclinación en lo que corresponde a su trayectoria dentro del hoyo.*Existen varios tipos de pozos direccionales, estos son los siguientes:

Tipo Tangencial o “J” Invertido (Slant) Tipo “S” Tipos “S” Especial o Modificado Tipo Inclinado (uso de taladro especial) Tipo Horizontal o Multilateral

TIPO TANGENCIAL*Consta de:

Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) Una sección aumentada o de construcción de ángulo Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial

El Pozo Tipo Tangencial se construye de una manera sencilla, su inclinación pudiese llegar hasta los 75º (alto ángulo) TIPO “S”Consta de:

Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) Una sección de construcción de ángulo o sección aumentada Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial Una sección de descenso o disminución de ángulo a 0ª grado

El Pozo Tipo “S” tiene una construcción más complicada, dada la dificultad para tumbar todo el ángulo construidoTIPO “S” ESPECIAL:Consta de:

Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) Una sección aumentada o de construcción de ángulo Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial Una sección de descenso o disminución de ángulo diferente de 0ª grado

En el Pozo Tipo “S” Especial se desea entrar al yacimiento perpendicular al buzamiento de la estructuraTIPO INCLINADO*Este tipo de pozo es perforado con un Taladro Tipo Slant o Inclinado, para lo cual el mismo puede perforar pozos de hasta 45º de Inclinación, consta de:

Una sección de mantenimiento de ángulo o tangencial hasta el objetivo. No es necesario perforar el K.O.P El mismo debe estar orientado al objetivo, durante la perforación se hacen las correcciones

pertinentesTIPO HORIZONTAL Y MULTILATERAL*Pozos que pueden tener ángulo inclusive mayores de 90º, pero necesariamente deben perforarse el pozo paralelo al estrato, o sea navegando a través de él.*En el caso de los pozos multilaterales, los mismos pueden ser de dos o más brazos, atravesando las arenas de la misma forma o sea navegando a través de la formación.*Consta de:

Una sección vertical hasta el Punto de Arranque (K.O.P) Una sección aumentada o de construcción de ángulo Una sección de mantenimiento de ángulo a través de la (s) arena (s), Algunos pozos pudiesen tener una sección tangencial, antes de finalizar el ángulo máximo

del pozo

TIPO HORIZONTALPara los pozos horizontales es necesario navegar a través de la arenaPOZOS MULTILATERALES*Esta técnica es una de las que representa mayor complejidad en la Ingeniería de Diseño de pozos desviados.*La experiencia en Venezuela a crecido con el transcurso de los años con pozos que van de lo menos a lo más complejos. Una de las empresas con mayor valor agregado en estas prácticas operacionales está en el Oriente del país

MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN*Las técnicas de construcción de los distintos tipos de pozos direccionales, se basan en el Método de Radio de Curvatura, el cual describe el pozo como un arco parejo y esférico. Como recordamos, la longitud de un arco esta dada por:

*Si derivamos la ecuación anterior con respecto al ángulo y convertimos de radianes a grados, nos quedará una ecuación definitiva para el Radio de Curvatura con la siguiente expresión

aº : Angulo de inclinación parcial o totalMÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN – TIPO TANGENCIAL*Para la construcción del pozo Tipo Tangencial, es necesario comparar el Desplazamiento Horizontal (DH) calculado con las Coordenadas de Superficie y Objetivo, con el valor calculado del Radio de Curvatura (Rc)*Una vez, seleccionada la comparación de estos valores, podemos encontrar a través de principios trigonométricos el valor del Angulo de Inclinación final (aº) De allí que:

1er Caso: Radio curvatura = Desplaz. Horizontal

2do Caso: Radio curvatura < Desplaz. Horizontal

3er Caso: Radio curvatura > Desplaz. Horizontal

MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN – TIPO “ S ”*En los pozos tipos “ S ”, dado que consta de una sección de construcción y una sección de descenso, es necesario calcular dos Radios de curvaturas (uno con la tasa de aumento (Rc1) y otro con la tasa de disminución (Rc2), posteriormente se suman ambos resultados y se comparan con el Desplaz. Horizontal (DH)De allí que:1er caso: Rc1 + Rc2 > DH2do caso: Rc1 + Rc2 < DH

1er caso: Rc1 + Rc2 > DH

aº max = arc tg (Vt / Rt) – arc cos [(Rr / Vt) x sen (arc tg (Vt / Rt))]donde:Vt = V4 – V1V4 = Profundidad Vertical donde el ángulo se tumba OºV1 = Profundidad del KOP1Rt = Rr - DHRr = Sumatoria de Radios de Curvatura (Rc1 + Rc2)DH = Desplazamiento Horizontal calculado con lasCoordenadas dadas

Una vez finalizada la sección tangencial, tumbe el Ángulo de Inclinación a cero grado

1er Caso: Radios curvaturas > Desplaz. Horizontal

2do caso: Rc1 + Rc2 < DH aº max = 180º - arc tg (Vt/Rd) – arc cos[(Rr/Vt) – sen (arc tg (Vt/Rd))]donde:Vt = V4 – V1V4 = Profundidad Vertical a OºV1 = Profundidad del KOP1Rd = DH - RrrRrr = Diferencia de Radios de Curvatura (Rc1 - Rc2)Rr = Sumatoria de Radios de Curvatura (Rc1 + Rc2)DH = Desplazamiento Horizontal MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN – TIPO “S ” ESPECIAL*Para el cálculo del ángulo de inclinación en el pozo tipo “S” Especial, es necesario comparar elRadio de Curvatura en la sección de construcción (Rc1) con el Desplazamiento Horizontal al punto medio de la sección tangencial (II´)De allí que:1er caso : Rc1 < II´ 2do caso: Rc1 > II´

1er caso : Rc1 < II` aº max =180º - arc cos [(Rc1 / AI) x sen (arc tg (AI /( II`- Rc1))]–arc tg (AI / (II`- Rc1))donde:Rc1 = Radio de Curvatura de la sección de construc.AI = ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x AEAE = Profundidad vertical desde el KOP1 al objetivoAE = (TVD del tope del yac. – KOP1) + RC2 x sen JºJ1 = Angulo de buzamiento de la formación de interésII`= ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x EO`Rc2 = Radio de Curvatura de la sección de descensoEO` = Desplazamiento horizontal al tope del yac.

2do caso: Rc1 > II`

aº max =90º - arc cos[¨(Rc1 /(Rc1 –II`)) x sen (arc tg (Rc1 – II`) / AI)]–arc tg (Rc1 – II)`/AIdonde:Rc1 = Radio de Curvatura de la sección de construcciónAI = ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x AEAE = Profundidad vertical desde el KOP1 al objetivoAE = (TVD del tope del yacimiento – KOP1) + RC2 x sen JºJ = Ángulo de buzamiento de la formación de interésII`= ( Rc1 / (Rc1 + Rc2)) x EO`Rc2 = Radio de Curvatura de la sección de descensoEO` = Desplazamiento horizontal al tope del yacimiento

MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN – TIPO INCLINADO*Este tipo de pozo es perforado desde la superficie con un ángulo pre-determinado y constante (tangencialmente), para lo cual se utilizan taladros especiales inclinados*El rango de movimiento de estos taladros Slant es entre 90º y 45º de inclinación con respecto a la horizontal*Algunos de los equipos con los que cuenta este tipo de taladro

Un brazo hidráulico a fin de manejar los tubulares Un bloque viajero provisto de un sistema giratorio Un sistema hidráulico para general el torque Un sistema de movilización tipo oruga Equipos auxiliares los cuales permanecen fijos durante el proceso de perforación

MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN – TIPO HORIZONTAL*Su construcción también esta basada en el Método de Radio de Curvatura, para lo cual es necesario obtener información de la formación, tales como el Rumbo de la Estructura y el Buzamiento de la misma, a fin de calcular el Angulo de Inclinación máxima del pozo, básicamente cuando su valor difiere de 90º*Una de las cosas de interés en estos tipos de pozos, es el cálculo de los esfuerzos presentes en la sarta de perforación y el diseño optimizado de sus componentes* Así mismo, en los pozos multilaterales es necesario conocer la configuración de las arenas productoras a explotar, para lo cual el número de ellas definirá la forma final del pozo

Ejercicio Tipo Tangencial*La planificación de los pozos direccionales envuelven una serie de cálculos, los cuales permiten diseñar los gráficos y el programa de perforación direccional. De la información geológica y el levantamiento topográfico se obtiene los siguientes datos:

Coordenadas de Superficie: S: 16.202,64 mts E: 13.338,99 mtsCoordenadas de Objetivo: S: 16.470,38 mts E: 13.229,00 mtsElevación del terreno: 34 piesElevación de la mesa rotaria: 4 pies (b.n.l)Buzamiento de la estructura: 5º S-OMiembro Ojeda: 2.192 pies (bmr)Miembro La inferior: 2.254 piesTope de arenas productora: 2.364 piesTope formación lutita La Rosa: 2.510 pies - 2.557 piesTasa de aumento de ángulo: 3º / 100 piesPunto de arranque (KOP): 347 piesRadio de Tolerancia: 50 pies

Ejercicio Tipo “ S ”Diseñar la gráfica de Inclinación y Dirección del siguiente pozo:

Coordenadas de Superficie: N: 10.000 pies E: 30.000 pies

Coordenadas de Objetivo: N: 7.432 pies E: 29.312 pies

Punto de arranque (KOP1): 1.480 piesTasa de aumento de ángulo: 2º / 100 piesPunto de arranque (KOP2): 5.300 piesTasa de disminución de ángulo hasta 0º de inclinación: 2.5º / 100 pies a 6.695´Radio de tolerancia: 100 pies a la profundidad vertical de 7.000 piesProfundidad vertical total (TVD): 7.200 pies