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APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA POWERDRIVE XCEED PARA MINIMIZAR

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Clever Orellana

on 28 November 2013

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"APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA POWERDRIVE XCEED PARA MINIMIZAR LOS PROBLEMAS DURANTE LA PERFORACIÓN DEL POZO ITU-4D, CAMPO ITAU"
JULIO ADRIAN PADILLA CRUZ
OBJETIVOS ESPECÍFICOS Y ACCIONES DE LA INVESTIGACIÓN
A
Caracterización de las formaciones de interés.

B
Información sobre el plan direccional del pozo y sistema de perforación.

Identificación sobre las facilidades de la herramienta Powerdrive Xceed.
Arreglo de fondo (BHA) así como también el tamaño y tipo de “PD xceed”

Desarrollo del cálculo de la hidráulica.

C
Cálculo de la severidad del Dogleg.

Cálculo de torque y arrastre.

D
Determinación de la inversión y costos del proyecto.

Análisis comparativo técnico - económico de los resultados de las herramientas direccionales.

Información de las formaciones
del campo Itaú.

Caracterizar las formaciones del campo Itaú.
Efectuar el diseño hidráulico del arreglo de fondo (BHA) con la herramienta Powerdrive Xceed.

Realizar el diseño de la trayectoria del pozo ITU-4D.

Evaluar económica y técnicamente la aplicación de la herramienta “Powerdrive Xceed”.
Contenido Marco Práctico
INFORMACIÓN DE LAS FORMACIONES DEL CAMPO ITAU.

INFORMACIÓN SOBRE EL PLAN DIRECCIONAL DEL POZO Y SISTEMA DE PERFORACIÓN.
IDENTIFICACIÓN SOBRE LAS FACILIDADES DE LA HERRAMIENTA POWERDRIVE XCEED.
CÁLCULO DE LA SEVERIDAD DEL DOGLEG.

CÁLCULO DE TORQUE Y ARRASTRE

CARACTERIZACIÓN DE LAS
FORMACIONES DE INTERES.

ARREGLO DE FONDO (BHA)
ASÍ COMO TAMBIÉN EL TAMAÑO
Y TIPO DE
“POWERDRIVE XCEED”.

DESARROLLO DEL CÁLCULO
DE LA HIDRÁULICA.

Descripción del campo
Los reservorios potencialmente productores en el área del bloque, pertenecen a
las formaciones Huamampampa, Icla (en parte) y Santa Rosa.

Estratigrafía de la formación
Las formaciones de interés para Itau 4D van desde el Carbonífero (Tarija, Itacuami, Tupambi) hasta el Devónico (Iquiri, Los monos, Huamampampa).
Secuencia estratigráfica
Objetivo del Pozo
Se ha planificado el pozo dirigido (ITU-4D), cuyo objetivo principal es atravesar las areniscas de la Fm. Huamampampa (H0-H4), con az de 198° y ángulo vertical de 65° al llegar a los 5841 m.(MD)
Caracterización de la formación los Monos
La formación los monos está conformada por limolitas y lutitas negras laminadas con finas capas de areniscas. Extremadamente afectada por plegamientos y fallas.
En lo que respecta al sello, dentro de la columna litológica general se tienen varias formaciones lutiticas que cumplen con esta condición. Como la principal tenemos a la Formación Los Monos que se sobrepone a la roca almacén de la formación Huamampampa.
El pozo ITU-4D es el primer pozo de Desarrollo con objetivo Devónico (Fms. Huamampampa), que se perforará en el Campo Itau.
El objetivo fundamental de este pozo, es el de desarrollar las reservas de gas en niveles naturalmente fracturados de la Fm. Huamampampa.
Objetivos de perforación

El objetivo principal es perforar el pozo ITU-4D sin contratiempos y atravesar los objetivos propuestos por exploración, buscando reducir los tiempos no productivos y operaciones no planeadas, de manera de cumplir con los tiempos de perforación.
Propiedades del lodo para cada sección
Trépanos
Hidráulica
Trayectoria del Pozo
Características
Resistente y totalmente rotativo.
Control de fondo del pozo para las secciones tangenciales mediante un mecanismo de mantenimiento de la línea de circuito cerrado.
Metodos de direccionamiento
Push-the-bit

Fuerza opuesta a la del trepano, aplicada a las paredes del pozo (a través de los pads) haciendo que el trepano adquiera la dirección hacia donde necesitamos dirigir el pozo.

Point-the-bit
El trepano es direccionado hacia la dirección donde necesitamos perforar introduciendo un offset – sistema parecido a perforar con un motor con bend housing.
Especificaciones
Xceed:

Buena calidad de Hueco
Perfil liso
Buen calibre
No espiralamiento
Reduce los recortes que se generan en el fondo del pozo.

Pobre calidad de Hueco
Baja ROP en perforaciónDireccional.
Genera un perfil de pozo en grada
Se corre el riesgo de aprisionamiento en pozos direccionales ya que se perfora deslizando y rotando.
Aumentan los costos de equipo de perforación ya que se demora mas días al perforar con motor de fondo
Calidad del Pozo
Un aspecto muy importante en la perforación direccional es el diseño del BHA que es necesario para perforar una determinada trayectoria.
a) Intervalo Nº 1 tubería de perforación.
Lecturas a 600, 300 y 100 Valores de “n” y “k”

Velocidad de propagación en el medio Viscosidad efectiva
a) Intervalo Nº 1 tubería de perforación.
Número de Reynolds si >2100 (Flujo turbulento)
Factor de fricción
Pérdida de presión en los intervalos de tuberías de perforación
En los campos petroleros del sur de Bolivia existen formaciones geológicas complejas como la del carbonífero y devónico, donde se tiene problemas durante la perforación como: Inestabilidad del pozo debido a fuerzas tectónicas, Bajas ROP, Alta tendencia de desviación, altos buzamientos, pérdidas, lo que provoca un elevado costo económico para la perforación de un pozo en esa zona geológica.
En el presente proyecto se propone la aplicación de la herramienta de fondo Powerdrive Xceed para minimizar los problemas durante la perforación y disminuir los costos para la perforación de un pozo, donde se efectúo el estudio de la misma en el pozo ITU-4D, campo Itaú en la formación los monos perteneciente al devónico
Resumen Ejecutivo
b) Intervalo Nº2 Tubería de perforación extra pesada
Velocidad de propagación en el medio

Viscosidad efectiva
Número de Reynolds
Factor de fricción si >2100 (Flujo turbulento)
Pérdida de presión en los intervalos de tuberías de perforación extra pesada
c) Intervalo Nº 3 Collares de perforación
Velocidad de propagación en el medio

Viscosidad efectiva
Número de Reynolds
Factor de fricción si >2100 (Flujo turbulento)
Pérdida de presión en los intervalos de collares de perforación
d) Intervalo Nº 4 PowerDrive “Xceed”
Pérdida de presión a través de las herramientas de fondo “Xceed”

Pérdida de presión a través del Motor de fondo
e) Intervalo Nº 5 Telescope 825
f) Intervalo Nº 6 Tijera de perforación y X/Over
Pérdida de presión a través de la tijera de perforación
Pérdida de presión a través de X/Over
g) Hidráulica del trépano
Pérdida de presión en trépano



Potencia hidráulica en el trépano



Potencia hidráulica por pulgada cuadrada del área del trépano



Pérdida de presión total del sistema (sarta de perforación)



Potencia hidráulica del sistema (sarta de perforación)
Velocidad de tobera



Porcentaje de pérdida de presión en el trépano



Fuerza de impacto hidráulica (lb)



Fuerza de impacto/
Profundidad MD1= 3382 m Profundidad MD2= 3411 m
Inclinación I1= 8,04º Inclinación I2= 9,05º
Azimuth A1= 121,09º Azimuth A2= 125,51º
Target= 198º azimuth

Cambio en profundidad medida (m)

Dogleg (º)

Radio factor

Cambio en coordenadas Norte/ Sur (º)

Cambio en coordenadas Este/ Oeste (º)

Cambio en profundidad vertical TVD (m)

Profundidad vertical verdadera total TVD (m)

Coordenadas totales Norte/ Sur (º)

Coordenadas Totales Este/ Oeste (º)

Cálculo de la distancia y la dirección del closure

a) Distancia del Closure

b) Ángulo del closure (º)

Diferencia de Dirección (DD)

Sección Vertical (m)

Severidad de Dogleg (pies) ó (m)
ANALISIS DE VIABILIDAD
Mayor velocidad de penetración (ROP) en comparación con los motores de fondo.
Las operaciones de perforación fueron más simples, no había necesidad de efectuar Sliding para orientar la trayectoria del pozo y desaparecieron los peligros de aprisionamiento después de la operación de Sliding.
Mejor calidad del pozo, lo que traduce en mejores carreras de las cañerías. de revestimiento y operaciones de cementación de calidad superior.
Diminución de los costos de perforación para la construcción del pozo.
Mayor eficiencia de perforación.
ANÁLISIS COMPARATIVO TÉCNICO – ECONÓMICO DE LOS RESULTADOS DE LAS HERRAMIENTAS DIRECCIONALES.
El agujero perforado con PowerDrive Xceed, tiene un buen calibre, debido a que continuamente se rota el BHA, y básicamente no se perfora con deslizamiento de la herramienta.
Pobre calidad de Hueco
Baja ROP en perforación Direccional.
Genera un perfil de pozo en grada
Se corre el riesgo de aprisionamiento
en pozos direccionales ya que se
perfora deslizando y rotando.
Aumentan los costos de equipo de
perforación ya que se demora mas días
al perforar con motor de fondo

DETERMINACIÓN DE LA INVERSIÓN Y COSTOS DEL PROYECTO.
En la construcción de este tramo, se puede concluir que las herramientas de perforación Powerdrive Xceed representan un 40% del costo total de un motor de fondo (PDM), bajo las mismas condiciones formacionales. Esto representa un ahorro aproximado de 60% del total obtenido con un PDM en lo que respecta a los costos de equipos de perforación.
Determinación de la Relación Beneficio/ Costo (RBC)

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El performance general de la herramienta PowerDrive Xceed, ha demostrado mejores resultados en la aplicación a la formación Los Monos respecto a los Motores de fondo.
Para el primer objetivo se concluye lo siguiente:
La herramienta PowerDrive Xceed no requiere una caída de presión a través del trépano para funcionar. Esto otorga flexibilidad al ingeniero de perforación para una optimización del sistema hidráulico.
Para el segundo objetivo, se concluye lo siguiente:
Para el tercer objetivo, se concluye lo siguiente:
Los Dog Leg ocasionados con PowerDrive Xceed son mas controlables y se puede controlar la subida o bajada del DLS.
Y para el cuarto objetivo, se concluye lo siguiente:
Al bajar el BHA con PowerDrive Xceed, las operaciones de perforación fueron más simples, no había necesidad de efectuar Sliding para orientar la trayectoria del pozo y desaparecieron los peligros de aprisionamiento después de la operación de Sliding.
RECOMENDACIONES
Considerar el sistema Powerdrive Xceed para futuras aplicaciones en la formación los monos y en otras formaciones donde genere problemas al perforar un pozo direccional con motor de fondo ya que esta herramienta es aplicable en todo tipo de formaciones complejas.
¡MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION!
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El agujero perforado con PowerDrive Xceed, tiene un buen calibre, debido a que continuamente se rota el BHA, y básicamente no se perfora con deslizamiento de la herramienta.
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Las carreras con trépanos PDC y PowerDrive Xceed muestran un buen rendimiento consiguiendo una ROP máxima de 3.5 m/hr; mientras que los motores de fondo alcanzaron ROP máxima de de 2 m/hr.
Al perforar continuamente con el PowerDrive Xceed, no hay posibilidad de amago de aprisionamiento, porque el BHA está continuamente en rotación.
La herramienta de PowerDrive Xceed, es un herramienta más moderna respecto a los motores de fondo, para facilitar la perforación de Pozos Horizontales y Direccionales, ya que puede generar un máximo DLS = 6,5°/100 es por ello que cuando hay tendencias muy fuertes este Tipo de PowerDrive Xceed, es adecuado para efectuar el pozo Direccional.
La trayectoria actual del pozo perforado con Powerdrive Xceed siguió perfectamente la trayectoria planeada que se tenia del pozo, generando además un hueco en calibre respecto al perfil de pozo en grada que se genera después de haber perforado con motor de fondo.
Finalmente, la herramienta de perforación PowerDrive Xceed representa un ahorro del 60% del costo total invertido con un motor de fondo PDM, al perforar bajo condiciones formacionales similares.
Efectuar pozos Direccionales con Powerdrive Xceed, porque cuando los tramos de perforación son muy largos, se complica las operaciones de Sliding y se hace más difícil la orientación del BHA, perdiendo demasiado tiempo en la orientación del BHA al perforar con motor de fondo.
Realizar una combinación de la herramienta Powerdrive Xceed con el sistema de telemetría Powerpulse* MWD, permite transmitir mediciones de inclinación y azimuth frente al trépano en tiempo real.
Seleccionar la herramienta Power drive Xceed para la perforación de pozos direccionales ya que alcanza velocidades de penetración altas, minimiza los problemas durante la perforación y por consiguiente da como resultado un ahorro en la parte económica para la construcción de pozos direccionales.
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