MATERIA: PERFORACIN IDOCENTE:TEMA:PLANEACIN Y DISEO DE LA PERFORACINIng. Jos Ernesto Bautista Rodas

Tecnologa de la PerforacinIntroduccinProceso de la Perforacin RotatoriaComponentes del Sistema de Perforacin RotatoriaPlaneacin de la PerforacinIntroduccinProceso de PlaneacinDiseo de PozosDefinicinEtapas del Previas al Diseo del PozoElaboracin del Diseo de PozosPrograma de PerforacinContenidoPrograma Operativo de PerforacinContenidoInforme Final del PozoContenidoEvaluacin de la Perforacin

PLANEACIN DE LA PERFORACIN

CONTENIDO

Tecnologa De La Perforacin

TECNOLOGA DE LA PERFORACINIntroduccinDurante mucho tiempo, la Industria Petrolera consider a la Perforacin de Pozos como un arte o labor artesanal y no como una ingeniera.En los inicios de la perforacin esto era justificable, a partir de los 40s se desarrolla la Tecnologa de la Perforacin de Pozos en forma acelerada (desarrollo, investigacin, modernizacin, etc.).Para tener el estado actual de desarrollo se incorporan varias ramas de la ingeniera petrolera generando la tecnologa propia de perforacin, haciendo ms que nunca verdadera ingeniera.Lo anterior no significa que el arte involucrado haya dejado de existir, sino que se ha conjuntado dentro de las diferentes disciplinas de ingeniera (Len Loya).

Objetivo de la Tecnologa de Perforacin:Lograr perforar pozos petroleros en forma eficiente, segura, econmica y que permita la explotacin adecuada de los hidrocarburos.

Objetivo de la Optimizacin de la Perforacin:Incrementar la eficiencia de las operaciones involucradas en la perforacin de Pozos.IntroduccinTECNOLOGA DE LA PERFORACIN

TECNOLOGA DE LA PERFORACINIntroduccinLa operacin de perforacin, puede ser definida tan simple como el proceso de hacer UN AGUJERO, sin embargo es una tarea bastante compleja y delicada, por lo que debe ser planeada y ejecutada de tal manera que sea efectuada en forma segura, eficiente y produzca un pozo econmico y til.Las prcticas y procedimientos empleados durante el diseo y la operacin del pozo, son determinadas usualmente por prcticas comunes y costumbres en el rea, experiencia y habilidad del personal, procedimientos y polticas de la empresa.Todo esto debe ser revisado, estudiado y comprendido por todo el personal, a fin de cumplir con los objetivos esperados.La seguridad del pozo (personal, instalaciones y medio ambiente), es un factor de primordial importancia.

Mquina de vapor, energa ms utilizada.Equipo rudimentario, torres de madera.Principio de la perforacin rotatoria.Primeras trpanos de conos (Sharp & Hughes 1908).Diseos de TR y cementaciones (Halliburton 1904).Primeras bombas de lodos (1910).Fluidos de perforacin (Nat. Lead Co. 1914).En Mxico se perfor el pozo La Pez No.1 (1904).DESARROLLO DE LA PERFORACIN ROTATORIAPERIODO DE ORIGEN(1888-1928)TECNOLOGA DE LA PERFORACIN

Equipos de perforacin de mayor potenciaMejores diseos de trpanosEn Alemania (1935) se fabrican las primeras trpanos con carburo de tungsteno.Prcticas de cementacin mejoradas.Uso de bentonita en los fluidos de perforacin (1935)Fluidos especialesDESARROLLO DE LA PERFORACIN ROTATORIAPERIODO DE DESARROLLO (1928-1948)TECNOLOGA DE LA PERFORACIN

Logro principal, el incremento de la perforacin (31,000 pies en 1974, en EUA)Investigacin sobre la perforacinIntroduccin de la hidrulica de la perforacinMejoramiento en la trpanosInicio de la perforacin automatizadaInicio de la tecnologa de fluidos de perforacinSe introducen las turbinas en la perforacinDESARROLLO DE LA PERFORACIN ROTATORIAPERIODO CIENTFICO (1948-1968)TECNOLOGA DE LA PERFORACIN

Se incrementa la profundidad y velocidad de perforacinSe introduce el motor de fondoAutomatizacin del equipo y manejo del fluido de perforacinControl de las variables de perforacinPlaneacin de la perforacinEn los fluidos se incorporan los polmeros, nuevos productos qumicos, aditivos, etc.Se aplica la tecnologa por computadorasDESARROLLO DE LA PERFORACIN ROTATORIAPERIODO AUTOMATIZACIN (1968-1995)TECNOLOGA DE LA PERFORACIN

?DESARROLLO DE LA PERFORACIN ROTATORIAPERIODO ROBOTICA? (1995-...)TECNOLOGA DE LA PERFORACIN

TECNOLOGA DE LA PERFORACINProceso de la Perforacin RotatoriaEl proceso de perforacin rotatoria consiste en perforar un agujero mediante la aplicacin de movimiento rotatorio y una fuerza de empuje a un elemento de corte denominado trepano que ataca a la roca convirtindola en ripios (recortes).El movimiento rotatorio se genera en la superficie y se transmite a la trepano por medio de la sarta de perforacin o en forma hidrulica accionando un motor de fondo conectado a la trepano.La fuerza de empuje se genera con el peso mismo de la sarta de perforacin (aparejo de fondo).Los ripios son sacados del pozo mediante la circulacin de un fluido el cual se inyecta por el interior de los tubos y se regresa por el espacio anular. En la superficie son separados del fluido.

Componentes del Sistema de Perforacin Rotatoria (equipo convencional)TECNOLOGA DE LA PERFORACINSistema de izajeSistema circulatorioSistema rotatorioSistema de controlSistema de monitoreoEsquema de un sistema de perforacin rotatoria convencional

SISTEMA DE IZAJEFuncin:Aportar los medios para levantar y bajar la sarta de perforacin, revestimiento y otros equipos subsuperficiales, para realizar conexiones y viajes.

Componentes:Torre (mstil) y subestructura.Bloque viajero y polipasto.Malacate.SISTEMA DE PERFORACIN ROTATORIAComponentes (equipo convencional)

Torre mstil. Aporta la altura vertical (y el soporte) requerido para levantar secciones de tubera del pozo o hacia el pozo. La longitud ms comn es de 27 a 30 pies (9 m), lo correspondiente a la altura de una lingada o tres tubos unidos.

Subestructura. Es el soporte de la torre, tiene el espacio para colocar los preventores, a su vez soporta todos los equipos instalados sobre el piso de perforacin.

El API ha publicado especificaciones estndares para torres y mstiles, as como para subestructuras.SISTEMA DE PERFORACIN ROTATORIAComponentes (equipo convencional)SISTEMA DE IZAJE (continuacin)

Bloque viajero. Compuesto por el gancho, polipasto y cable, aportando el movimiento que permite manejar las cargas. El cable en especial debe tener continua supervisin, para evitar rupturas que provoquen dao al personal, al equipo o prdida de la sarta.

Malacate. Aporta la fuerza requerida para levantar o bajar la sarta. Compuesto por: tambor, freno, transmisin y cabrestantes. SISTEMA DE PERFORACIN ROTATORIAComponentes (equipo convencional)SISTEMA DE IZAJE (continuacin)

SISTEMA CIRCULATORIOFuncin. Su funcin principal es la de remover los recortes de roca del agujero durante el proceso de perforacin.

Circuito: de los tanques el lodo es absorbido por las bombas, pasa por el interior de las tuberas y regresa por el espacio anular nuevamente a los tanques.SISTEMA DE PERFORACIN ROTATORIAComponentes (equipo convencional)

Componentes:Presas de lodosBombasEquipo superficialInterior de TPInterior del aparejotrepanoEspacio anularLnea de descargaZarandaEquipo de control de slidosDesgasificadorSISTEMA DE PERFORACIN ROTATORIAComponentes (equipo convencional)SISTEMA CIRCULATORIO

SISTEMA DE PERFORACIN ROTATORIAComponentes (equipo convencional)SISTEMA ROTATORIOFuncin:Genera y transmite la rotacin a la trepano.Partes:Unin giratoria.- Soporta el peso de la sarta y permite el movimiento de rotacin.Flecha.- 1ra. Seccin de la sarta, transmite a travs del buje el movimiento rotatorio aportado por la mesa rotatoria.Mesa rotatoria.- Genera el movimiento rotatorio.Sarta de perforacin.- Transmite el movimiento rotatorio a la trepano.trepano.- Elemento de corte.

Funcin. Proveer el control del flujos de fluidos de la formacin (brotes).Permite: detectar brotes, cerrar el pozo, circular bajo presin, mover sarta bajo presin, diversificar el flujo.

Partes:Detectores de flujo.Conjunto de preventores.Tablero de control remoto.Sistema de acumuladores.SISTEMA DE PERFORACIN ROTATORIAComponentes (equipo convencional)SISTEMA DE CONTROL

Funcin. Aporta la seguridad y eficiencia, permitiendo detectar rpidamente cualquier anomala. Para esto, se tienen una serie de consolas que despliegan:Profundidad, Ritmo de perforacin, Carga al gancho, Velocidad de rotacin, torque, gasto de bombeo, Presin de bomba, Densidad del lodo, Temperatura del lodo, nivel de presas, flujo de lodo, etc.

SISTEMA DE PERFORACIN ROTATORIAComponentes (equipo convencional)SISTEMA DE MONITOREO

Planeacin De La Perforacin

PLANEACIN DE LA PERFORACINIntroduccinLa Industria de la Perforacin esta cambiando rpidamente en todas las reas (tecnologa, seguridad, administracin, relaciones contractuales, entrenamiento, etc).Por lo que tenemos que ser ms eficientes, mejorar nuestras habilidades, adquirir nuevas tecnologas y mejorar nuestra formas de trabajo.La computacin a creado cambios dramticos, ayudando a obtener mejores decisiones. Podemos almacenar, accesar, analizar y resumir grandes cantidades de datos y realizar clculos complejos fcilmente.

PLANEACIN DE LA PERFORACINIntroduccinAntiguamente las grandes empresas operadoras tenan incorporados todos los procesos como parte de la misma, hoy en da solo incorporan las partes sustantivas y los dems servicios los contratan.Por tal razn es requerido continuo contacto con contratistas y proveedores de servicios, por lo que la habilidad de negociacin debe ser creada en los planeadores de la perforacin de pozos.

PLANEACIN DE LA PERFORACINIntroduccinOtra tendencia que se presenta, es que la gente que planea y supervisa pozos cada vez se encuentra menos tiempo fsicamente en el sitio (en el pozo), incluso crea los diseo y los enva a la aplicacin, perdindose parte de la capacitacin que ofrece la ejecucin de programas.Por lo que se requiere que los diseadores cada vez sean ms inteligentes y adquieran rpidamente ms habilidades.

PLANEACIN DE LA PERFORACINIntroduccinEl xito de un pozo esta determinado, primero, por el esfuerzo dedicado a la creacin del mejor plan posible del pozo y segundo, por la competente supervisin mientras se esta perforando. DISEO Y OPERACIN

Definicin:Planeacin de la perforacin es el concepto de crear el diseo del pozo, el programa de operacin y el programa de supervisin, previo al inicio de las actividades directas en la generacin del pozo.

Proceso de Planeacin del Pozo (Steve Devereux)Adquisicin y revisin de datos (Informacin)Anlisis de Datos (Informacin)

Definicin del Tipo y Caractersticas del Pozo (especificaciones)Elaboracin del Diseo del Pozo (Programa de Perforacin)Distribucin del Diseo Propuesto para Comentarios(corroboracin)Elaboracin del Programa OperativoDiscusin del Programa OperativoReunin previa antes del inicio de la perforacin(involucramiento)PLANEACIN DE LA PERFORACIN

ProcesoPLANEACIN DE LA PERFORACINAdquisicin y revisin de datos (Informacin)

Anlisis de Datos (Informacin)

PLANEACIN DE LA PERFORACINProcesoDefinicin del Tipo y Caractersticas del Pozo (especificaciones)

Elaboracin del Diseo del Pozo (programa de perforacin)

PLANEACIN DE LA PERFORACINProcesoDistribucin del Diseo Propuesto para Comentarios(corroborar)

Elaboracin del Programa Operativo

PLANEACIN DE LA PERFORACINProcesoDiscusin del Programa Operativo

Reunin previa antes del inicio de la perforacin(involucrarse)

Diseo Del Pozo

DISEO DEL POZOEl diseo del pozo es el estado final ideal deseado.Por lo tanto se debern aqu pre-definir todos los elementos que determinan las caractersticas del pozo, tanto en su etapa de perforacin como de terminacin.Una vez determinado el diseo, se puede proceder a elaborar el programa operativo de perforacin.Definicin

Colectar, analizar, resumir y evaluar todo la informacin referente.Identificar todos los riesgos y problemas de perforacin, potenciales.Definir el tipo de terminacin requerida.Disear la perforacin del pozo (estimar geopresiones, determinar la profundidad de asentamiento de TRs, seleccionar tuberas, definir requerimientos de cementaciones, seleccionar trpanos, seleccionar fluidos de control, determinar sartas de perforacin, definir tiempos de perforacin, etc.).Definir los cabezales y rboles de vlvulas requeridos.DISEO DEL POZOActividades del Diseo del Pozo

Revisar todos los aspectos propuestos y en consenso discutir el diseo.Estimar tiempos y costos. Elaborar los documentos del diseo del pozo, Programa de Perforacin.Identificar los aspectos crticos que puedan obstruir el proceso.Coordinarse con los programas de movimiento de equipos y logstica.Definir lo antes posible la fecha real de inicio de las actividades.DISEO DEL POZOActividades del Diseo del Pozo

El xito o fracaso de un pozo, desde el punto de vista de perforacin, es fuertemente dependiente del diseo del pozo previo al inicio de la perforacin.La planeacin del pozo es fuertemente dependiente de la calidad y cantidad de los datos disponibles para la planeacin.Es importante que en la recopilacin de la informacin intervengan tanto personal de exploracin, yacimientos y produccin (activos) como de perforacin.BUENA INFORMACINBUEN DISEOPOZO EXITOSODISEO DEL POZO

Documento de Solicitud (del activo) por escrito y firmada por responsables.Objetivo del pozo y localizacin superficial.Calendario estimado.Evaluaciones que se desean realizar:Programa de registros (geofsicos)Programa de toma de ncleosMediciones de trayectoria requeridasRequerimiento de registros de lodosCualquier otro tipo de evaluacin (ejemplo: paleontologa, etc)Pruebas de produccin requeridasCaractersticas finales deseadas del pozoDISEO DEL POZOSolicitud del Pozo

Datos esenciales para el Diseo del Pozo:Tipo de terminacin requeridaIntervalo a disparar (tipo de disparos, si se conoce)Implementos que se requerirn en la terminacin del pozo (tubera, empacadores, vlvulas de ,seguridad, sistemas artificiales, etc.)Presin de fondoEstimulaciones futuras requeridas,Temperaturas y presiones estimadas durante la vida productiva del pozoCaractersticas de los fluidos de formacin que se encontrarnTipo de rbol de vlvulas que se emplearTipo de abandono que se realizar al fin de la vida del pozoDISEO DEL POZO

Datos esenciales para el Diseo del Pozo (continuacin):Cualquier otra informacin relevante de la terminacinPerfiles de presin de formacin y fractura de pozos de correlacinInformacin de gases que se presentarnInformacin geolgica y litolgica de los pozos de correlacinZonas problemticas de la formacinPerfil de temperaturaDISEO DEL POZO

Formular un programa donde se involucren todas las variables para la perforacin de un pozo, persiguiendo las siguientes caractersticas:SeguridadMnimo costoUtilidadDISEO DEL POZOObjetivo

Seguridad.- Mxima prioridad en la planeacin (principal: proteccin al personal). El plan debe ser tal que minimice el riesgo por brotes de la formacin y otros factores que generen problemas.

Mnimo costo.- Sin afectar la seguridad, el plan deber pretender minimizar costos.

Utilidad.- Se pretende perforar pozos donde:El dimetro sea el adecuado.La formacin no quede con dao.DISEO DEL POZOObjetivo

Recopilacin y anlisisde la Informacin

Prediccin de la Presinde la Formacin

Prediccin del Grad.de Fractura

Determinacin del Asentamiento deTRs

Programa detrpanos

Diseo de T.R.

Diseo de la Sartade Perforacin

Seleccin del Equipode Perforacin

Estimacin de Costos

DISEO DEL POZOProceso

Planeacin de laTerminacin

Geometra delPozo

Diseo del Fluidode Perforacin

Diseo de laCementacin

Trayectoria del Pozo

Programa De Perforacin

El programa de perforacin es el documento en donde se encuentra toda la informacin del pozo:Informacin del rea.Caractersticas del pozo.Diseo del pozo.Operacin para realizar el pozo.Documentos de solicitud y aceptacin.Etc.DefinicinPROGRAMA DE PERFORACIN

PROGRAMA DE PERFORACINContenidoDatos Generales:LocalizacinEstructura Geolgica Columna Geolgica EsperadaPlano EstructuralObjetivoAparejo de produccinGeopresionesPerfil de presin de formacinPerfil de Presin de fracturaPerfil de presin de sobrecargaMapa de Geo-presiones

PROGRAMA DE PERFORACINContenidoTuberas de RevestimientoProfundidades de asentamiento de TRsDensidades programadas de lodosGeometra del pozo (TRs y trpanos)Tipos y Caractersticas de las TRsCementaciones y accesoriosPrograma Direccional (trayectoria)Proyecto direccionalAparejos de fondo por etapaPrograma de mediciones de trayectoriaFluidos de PerforacinPrograma de fluidosCaractersticas y propiedades de los fluidos

PROGRAMA DE PERFORACINContenidotrpanos e HidrulicaPrograma de trpanos (tipos y caractersticas)Hidrulica de perforacin propuestaSartas de PerforacinSartas de perforacin por etapaAparejos de fondo por etapaPrograma de Toma de InformacinPrograma de registrosPrograma de ncleosPruebas de formacinPruebas de produccin

PROGRAMA DE PERFORACINContenidoConexiones Superficiales de ControlConjunto de preventores por etaparboles de vlvulasCabezalesPrograma de pruebas a preventores, cabezales y TRsTipo de TerminacinCaractersticas del Equipo de PerforacinDistribucin de TiemposPrograma operativoTiempos programados por operacinGrfica de profundidad vs Tiempo ProgramadaInformacin de Pozos de CorrelacinResumen de la informacin por pozo de correlacin

PROGRAMA DE PERFORACINContenidoPrograma Calendarizado de Requerimiento de MaterialesCostos de PerforacinAnexosToda la informacin que se considere importante, clculos de respaldo, oficios, reglamentaciones, etc.Firmas de Autorizacin

Programa Operativo

PROGRAMA OPERATIVOEl programa operativo consiste en la descripcin cronolgica de los eventos que se debern realizar para la construccin del pozo.Deber conformarse con:Descripcin de la actividadRelacin de profundidadesTiempos programados para realizar la actividadTiempos acumulados esperados por etapa.Grfica de la profundidad vs. Tiempo programadaDefinicin

PROGRAMA OPERATIVO

Informe Final Del Pozo

INFORME FINAL DEL POZOEl Informe Final es el documento elaborado por la compaa o seccin de perforacin y avalado por la compaa o seccin encargada del yacimiento.Representa el estado final en el que se desarroll el pozo y estado actual del mismo.Su contenido debe incluir un anlisis comparativo entre el programa (diseo) y el resultado final.Definicin

INFORME FINAL DEL POZOContenidoInformacin de la perforacin.Informacin de la terminacin.Resumen de costos y prosupuestosResumen de serviciosResumen de materiales empleadosPermisosAnexos

Evaluacin De La Perforacin

EVALUACIN DE LA PERFORACINIntroduccinEs importante una medida comparativa entre los pozos programados y los pozos finales reales:Programas de Perforacin vs. Informes FinalesEsta comparacin permitir observar cuales son las debilidades y cuales las fortalezas.Es necesario eliminar aspectos comparativos subjetivos o no tangibles. Esto es buscar las actividades comparables cuantitativamente.No todos las actividades de la perforacin tienen la misma trascendencia, por lo que deben ser cuantificadas en funcin de su importancia en el desarrollo del pozo.

EVALUACIN DE LA PERFORACINConceptoSi consideramos que el programa de perforacin ha sido realizado en forma adecuada y es el proceso ideal para la creacin del pozo que estamos deseando tener, cualquier variacin con respecto al informe y resultado final es una anomala que debe ser corregida.

Es importante tener en cuenta que el programa de perforacin es el estado ideal del pozo, por lo que ser prcticamente imposible obtener una imagen como informe final, sin embargo buscaremos siempre estar lo ms cercano posible.

EVALUACIN DE LA PERFORACINConceptos relevantes de comparacinSe deben seleccionar los aspectos relevantes del pozo, que determinan la calidad y caractersticas del pozo como son:Tuberas de RevestimientoTrayectoria del pozoCementacinTiemposCaractersticas del agujero (estabilidad)Informacin empleadatrpanosTecnologa empleadaCostosInformes y reportes

EVALUACIN DE LA PERFORACINConceptos relevantes de comparacinIndudablemente existen mucho ms parmetros de evaluacin, los cuales se pueden incorporar.

Esto depender del punto de vista de los diseadores, cuando consideren que parmetros son relevantes.Una propuesta de evaluar el desempeo, es asignar calificaciones a cada parmetro comparativo, en funcin de su influencia en la calidad del pozo.La calificacin total o final ser por tanto la sumatoria de todas las calificaciones parciales.Si el pozo result idntico al diseo (situacin ideal) la evaluacin ser: eficiencia 100%

EVALUACIN DE LA PERFORACINEficienciaRealizando esta actividad podemos:Visualizar cual pozo fue mejor comparando ms parmetros (usualmente se comparan slo tiempos y costos).En cual rubro o parmetro tuvo mejor (o peor) desempeo.En que parmetros la empresa es fuerte y en cuales es dbil.Enfocar las medidas de mejora en los aspectos dbiles, con bases y no con apreciaciones.Justificar el buen o mal desempeo.Determinar en caso de falla si debemos mejorar el diseo o debemos mejorar la operacin (o ambos)

Optimizacin es el proceso para encontrar el conjunto de condiciones requeridas con el fin de obtener los mejores resultados para una situacin dada. Sus caractersticas esenciales son: objetivos, factores conflictivos y restricciones.

la perforacin optimizada consiste en emplear los datos y experiencias obtenidas en el primer pozo perforado, como base para determinar y aplicar tcnicas adecuadas para la perforacin de los pozos subsecuentes; de tal manera que el costo total de perforacin sea reducido al mnimo en el menor tiempo y con el menor nmero de pozos posibles.

OPTIMIZACION DE LA PERFORACION

Consideraciones en la optimizacin de la perforacin.Fluido de perforacin.Hidrulica.Seleccin del tipo de trepano.Condiciones de operacin de la trepano.Seleccin del equipo.Adquisicin de datos (correlacin de pozos vecinos).Programa de tubera de revestimiento.Sarta de perforacin.Control de presiones subsuperficiales (brotes).Planeacin de la perforacin.

CONSIDERACIONES PARA LA OPTIMIZACION DE LA PERFORACION

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