una sarta de perforación

7/25/2019 Una Sarta de Perforación

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Componentes de una Sarta de Perforación.

La sarta de perforación es un conjunto de elementos de acero resistente que la

conforman y estos son de diferentes longitudes, diámetros exteriores e interioresque se usan de acuerdo a la etapa o longitud que se perfora. Una sarta de

perforación está compuesta de:

a) Barrena.b) rill !ollars "lastrabarrenas) lisos y espiralc) #uber$a pesada "%ea&y 'eigt( '.%)d) #uber$a de perforación "#..)

*stos elementos nos sir&en para dar peso sobre la barrena, as$ como determinar

la profundidad del po+o que se está perforando. tra&-s de sus diámetros

interiores se circula el lodo de perforación.

Las tuber$as de perforación generalmente se les conoce como tuber$as de trabajo

porque están expuestas a mltiples esfuer+os durante las operaciones de

perforación en el cuerpo del tubo si costura tales como:

Tensión. Compresión. Presión interna y externa. Doblez. Fatiga. Torsión. Abrasión. Erosión. Corrosión.

La acción combinada o independiente de dic(os esfuer+os puede causar

problemas mecánicos durante la perforación del po+o en el cuerpo del tubo tales

como:

Desprendimientos. Pegaduras por presión diferencial. Derrumbes de pozo.



Arrastres. Cerramiento de aguero. Fugas en los elementos tubulares.

l incrementarse estos problemas mecánicos durante la perforación son causa de

altos costos y p-rdidas de tiempo, (asta perdida de lo perforado y en ocasiones

del po+o.

Un adecuado dise/o de la sarta de perforación es el complemento fundamental

para el -xito.

or lo tanto (ay que tomar en cuenta que sobre un dise/o que exija componentes

con resistencias mayores "#uber$as con mayor diámetro en el cuerpo y la junta)

tambi-n incrementa el costo de la perforación a la &e+ que pueden da/ar la

integridad de las tuber$as de re&estimiento que se deben de cuidar al máximo.

Los datos principales que se deben conocer sobre las tuber$as de perforación son

los siguientes:

Di!metro nominal. Peso "ominal. #rado de Tuber$a. Clase AP%& di'ide las tuber$as en Clase % (Tuber$a "ue'a)& Premium& Clase %% (*sada en +,-). Clase %%% (*sada en exceso)& los porcentaes son recomendaciones. Di!metro %nterior. Tipo de conexión.

Un dise/o ideal de la sarta de perforación seria en este orden descendente0

Tuber$a Perforación #rado

# 12345

# 62375

# 8295 ;ás usadas.



# *2<5

ebemos recordar que la tuber$a de perforación está trabajando siempre a la

tensión y esta es una condición mecánica que puede ocasionar la falla o la

fractura de la misma. = se origina por la acción de las cargas axiales que actanperpendicularmente sobre el área de sección trans&ersal del tubo. Las cargas

dominantes en esta condición mecánica son los efectos gra&itacionales, flotación,

flexión y esfuer+o por deformación material.

l usar los .!.s siempre debemos usar estabili+adores, pues estos sir&en para

e&itar que los lastrabarrenas se recarguen en las paredes del agujero. *l >..

">U# ?;*#*@) del estabili+ador debe ser cuerpo del .!. y sus aletas serán

del diámetro del agujero que se está perforando segn sea la etapa, estos son e

diferentes formas de estabili+adores: con aletas rectas, en espiral, cortos,

refor+ados con carburo de tungsteno, lisos, etc.

A>#:

Barrena CD 2222222 E 5F ó GCD @eg.

.!. ECD 2222222222222 GD ?.H

#. %.' 22222222222222 5D ?.H

#. 5D 22222222222222222 GD ?.H

*n algunas ocasiones se utili+an otras (erramientas0 o componentes que se les

llaman ensamble de fondo ""Bottom ssembly B.%.), como motor de fondo ;'

"measure I(ile drilling), L' "login I(ile drilling), martillo, amortiguador, etc.

1egn sea el programa de perforación de acuerdo a la profundidad de cada etapa

será un dise/o de la misma, o si se desea incrementar ángulo o disminuirlo

tambi-n.

@eg. J@egular.

?.H. J ?nternal Hlus(.

%.'. J %ea&y 'eig(t.



D%SE/ DE 0A SA1TA DE PE1F/1AC%2".

*n el proceso de perforación de un po+o, la sarta es el componente del equipo de

perforación que más se somete a esfuer+os "tensión, compresión, presión interna,

presión externa, flexión, fatiga, torsión, abrasión, erosión, y corrosión). La acción

independiente o combinada de dic(os esfuer+os puede causar problemas durante

la perforación, tales como desprendimientos, pegaduras por presión diferencial,

alta fricción, y fugas en los elementos tubulares. or su puesto estos problemas

son causa de altos costos y p-rdidas de tiempo de perforación consecuentemente,

un adecuado dise/o de la sarta es fundamental para el -xito de la perforación pero

debe tomarse en cuenta que un sobre2dise/o, que exija componentes con

resistencias mayores "tuber$as con mayor diámetro en el cuerpo y en la junta),tambi-n incrementa el costo de la perforación y pone en riesgo la integridad de las

tuber$as de re&estimiento.

!>A!*#>1.2

*l principio fundamental que debe respetarse al dise/arse una sarta de

perforación, es que los esfuer+os a que se someten sus componentes tubulares

deben ser siempre inferiores a las resistencias de dic(os componentes"especificados en tablas por el fabricante), sin deformarse permanentemente o

alcan+ar su l$mite elástico "Higura K3). !uando el l$mite elástico de un componente

tubular se rebasan, este sufre una deformación permanente y consecuentemente

una drástica reducción en su capacidad de resistencia.

esafortunadamente, en la mayor$a de los casos esta deformación es dif$cil de

detectar &isualmente. or lo tanto, el continuar usando este elemento deformando

ocasiona los problemas comunes de pesca o fugas.

Un adecuado dise/o de la sarta de perforación permite reducir costos y tiempos

de perforación a tra&-s de:



3. >ptimi+ar el nmero de lastrabarrenas "drill collars), tuber$a pesada y

tuber$a de trabajo.. @educir el riesgo de desprendimiento o ruptura de los componentes de

la sarta de perforación.

4. @educir la posibilidad de pegaduras por presión diferencial.G. ;antener un control sobre la &erticalidad e inclinación del po+o desde el

inicio de la perforación y por lo tanto, reducir arrastres por tortuosidad

"des&iación se&era) del agujero.

1ecopilación de información.

La información necesaria para el proceso de dise/o y selección de la sarta, se

puede resumir en los siguientes puntos:

rofundidad total. #rayectoria y ángulo máximo requerido. eso sobre barrena requerido. ensidades del lodo. Hactores de dise/o para el peso sobre la barrena. Hactor de dise/o a la tensión. ;áximo margen de jalón. ?n&entariado de tubulares y (erramientas "motor de fondo, martillo,

amortiguador, mId, lId, etc.) #abla de especificaciones de tuber$as. !omo se indica más adelante,

algunos cálculos del dise/o de sartas se basan en experiencias y

condiciones esperadas durante la perforación. or lo tanto, es necesario

estudiar los po+os de correlación para determinar &ariables como: posibles

arrastres, posibles pegaduras por presión diferencial e (idráulica.

Selección del apareo de fondo.

*l dise/o de la sarta de perforación se reali+a de abajo (acia arriba, por lo que

una &e+ que se cuenta con la información, se inicia el proceso de dise/o

seleccionando los lastrabarrenas y la tuber$a pesada.

Definir la configuración del ensamble de fondo.



*xisten tres diferentes tipos de configuraciones de ensambles de fondo, los cuales

permite mantener el punto neutro "punto en la sarta de perforación donde los

esfuer+os de tensión y compresión son igual a cero) por debajo de la sección de

tuber$a de trabajo. La selección del tipo de configuración se (ace en función de la

se&eridad de las condiciones de operación a las que estará sometida la sarta de

perforación, determinada en po+os de correlación.

#ipo 3.2 *s la configuración más simple y está compuesta por lastrabarrenas y

tuber$a de trabajo. *l peso sobre la barrena se aplica con los lastrabarrenas y el

punto neutro es locali+ado en ellos.

#ipo .2 *sta configuración utili+a tuber$a pesada arriba de los lastrabarrenas como

transición, entre estos y la tuber$a de trabajo. *n este arreglo el peso sobre la

barrena tambi-n se aplica con los drill collars y el punto neutro es locali+ado

dentro de la longitud de los mismos.

#ipo 4.2 *sta configuración utili+a lastrabarrenas nicamente para lograr el control

direccional, ósea mantener la &erticalidad del po+o o reducir la &ibración de la

sarta de perforación. *n este tipo el peso sobre la barrena se aplica con los

lastrabarrenas y la tuber$a pesada %.'., y el punto neutro se locali+a en la tuber$a

pesada. *sta configuración permite manejar el aparejo de fondo en forma rápida y

sencilla, reduce la posibilidad de pegadura por presión diferencial y fallas en las

conexiones de los lastrabarrenas. *n la perforación direccional este arreglo es el

más recomendado.

DETE13%"A1 E0 D%43ET1/ DE 0/S 0AST1A5A11E"AS.

!uando las posibilidades de pegaduras por presión diferencial sean m$nimas, la

experiencia establece que el diámetro de estos debe ser el máximo permisible de

acuerdo con la geometr$a del po+o y el diámetro de la barrena. *sto permitirá un

mejor control direccional, menor longitud del ensamble de fondo, menor posibilidad

o probabilidad de pegaduras por presión diferencial y menor margen de

mo&imiento lateral "menor esfuer+o de pandeo y fatiga de las conexiones). La



siguiente ecuación práctica proporciona una idea del diámetro m$nimo de

lastrabarrena:

dmlbJ "de!#@ M db):

ónde:

de!#@ J iámetro exterior del cople de la #.@. "plg)

db J iámetro de la barrena en plg.

*jemplo:

#.@. 5FD!>L* .*J 9.7 plg

Bna J CD

@ J 3.7G plg J .*. rill !ollar

!omo se ilustra en la figura , la mejor respuesta para incrementar el ángulo del

po+o se obtiene con los arreglos 5 y E. *s to ocurre porque la separación entre los

primeros estabili+adores es de < mts que permite la flexión de los

lastrabarrenas "punto de contacto tangencia entre los estabili+adores)incrementando la fuer+a lateral de pandeo en agujeros con inclinación menor de

N, el arreglo de fondo KG roporciona mayor fuer+a de pandeo o mayor respuesta

a incrementar el ángulo que los arreglos 5 y E. 1in embargo para agujeros con

inclinaciones mayores de N la mejor respuesta para incrementar el ángulo se

obtiene con los arreglos 5 y E. *stos tres arreglos de ensamble de fondo "G, 5, y E)

permiten incrementos de ángulo entre y 5N cada 47 mts. Los arreglos y 4

permiten incrementos de ángulos medianos "3 a 4N cada 47 mts). or otro lado, el

arreglo K3 es utili+ado para generar moderados incrementos de ángulo, de tal

manera que en ocasiones este se puede utili+ar para mantener el ángulo del po+o.

E"SA350ES DE F/"D/ PA1A 1ED*C%1 E0 4"#*0/ DE

%"C0%"AC%2".



La figura 9 muestra los ensambles de fondo comnmente usados para reducir el

ángulo de inclinación. este tipo de arreglos se les conoce como arreglos tipo

p-ndulo, debido a que la fuer+a lateral del p-ndulo ejercida por la gra&edad es

superior a la fuer+a de pandeo. !omo se muestra en la figura K9 este efecto de

p-ndulo se logra eliminando el estabili+ador colocado arriba de la barrena e

instalando el primer estabili+ador antes del primer punto de tangencia para e&itar

con esto los efectos de flexión en los lastrabarrenas que generan las fuer+as

laterales de pandeo.

Determinar la capacidad de presión interna (P%) y colapso de la

tuber$a de trabao (PC).

La premisa en este punto es comparar las condiciones más cr$ticas a las que se

someterá la tuber$a "adicionando un factor de seguridad) contra su resistencia.

!abe mencionar que la falla de la tuber$a de perforación, ya sea por presión

interna o de colapso es una situación que dif$cilmente se da. 1in embargo, es

necesario considerarla en el dise/o de la sarta por situaciones cr$ticas que

pudieras presentarse.

Presión %nterna.6

La sarta de perforación está sujeta a una presión interna de cedencia cuando la

presión interna ejercida es mayor que la presión externa. *sta diferencial de

presión se puede presentar por ejemplo, cuando se inducen presiones en la

superficie para algn control de brote en el po+o, o alguna operación de

cementación for+ada0 la condición que debe cumplirse para el dise/o es:

@?O?H"d?).

ónde:

@?J @esistencia a la presión interna de la tuberia a utili+ar.

?J *s la máxima presión de trabajo interna esperada



Hd?J*s el factor de dise/o a la presión interna "adimensional).

P1ES%2" DE C/0APS/.

Hallas por presión de colapso pueden presentarse cuando se reali+an pruebas deformación durante la perforación usando la sarta de perforación "rueba 1#) o

cuando se genera poca presión por el interior de la tuber$a como en el caso de

operaciones de perforación con aire, en este caso la condición que debe cumplirse

para el dise/o por presión de colapso es:

@!O!"Hdpc).

ónde:

@! J @esistencia a la presión de colapso y a la presión interna de la tuber$as de

perforación y estos datos se encuentran en las tablas del ?, as$ como en

catálogos de los fabricantes.

Los factores de dise/o a la presión interna "Hdpi) y colapso "Hdpc) oscilan entre 3.3 y

3.5 sin embargo 3.4 es el &alor más utili+ado para ambos.

C1%TE1%/S DE ESTA5%0%7AC%2" DE 0A SA1TA DEPE1F/1AC%2".

!omo se ilustra en la figura G, los ensambles de fondo de las sartas de perforación

originan fuer+as en la barrena que &ar$an de acuerdo con las condiciones de

operación "peso sobre la barrena) y las caracter$sticas de la formación durante la

perforación. urante la perforación estas fuer+as gobiernan el ángulo de

inclinación del po+o. ara mantener bajo control estas fuer+as generadas en la

barrena y consecuentemente la inclinación del po+o, se utili+an las fuer+as

laterales ejercidas por los estabili+adores al (acer contacto con las paredes del

agujero o de la #.@. or lo tanto, la manipulación de la posición y el nmero de

estabili+adores "untos de tangencia o contacto) es fundamental para un buen

control del ángulo del po+o.



CA0C*0A1 0A 0/"#%T*D DE 0A T*5E1%A PESADA SE#8" 0A

C/"F%#*1AC%2" DEF%"%DA.

!uando la tuber$a pesada se utili+a nicamente para reducir los ni&eles de

esfuer+o en la +ona de transición entre los lastrabarrenas y la tuber$a de trabajo

"arreglo K), el nmero de tramos de tuber$a pesada se selecciona de acuerdo con

las condiciones de trabajo y la experiencia obtenida en campo. Una práctica de

campo recomendada por la ? es usar de 9 a 37 tramos de tuber$a pesada.

or otro lado, cuando la tuber$a pesada se utili+a para reducir los ni&eles de

esfuer+o en la +ona de transición entre los lastrabarrenas y la #.., y

adicionalmente para proporcionar peso a la barrena "arreglo K4), la m$nima

longitud de tuber$a pesada. !uando el peso de la barrena es proporcionado por

los lastrabarrenas y por la tuber$a pesada "arreglo K4), el nmero de

lastrabarrenas debe ser el m$nimo necesario para controlar la des&iación del po+o.

SE0ECC%2" DE0 APA1E9/ DE F/"D/.

*l dise/o de la sarta de perforación siempre se reali+a de abajo (acia arriba, por lo

que una &e+ que se cuenta con la información se inicia el proceso de dise/o

seleccionando los lastrabarrenas y la tuber$a pesada.

FACT/1ES :*E AFECTA" 0A ;%D1A*0%CA.

Los equipos instalados en la unidad de perforación como la sarta de perforación,

las (erramientas de fondo, la geometr$a del po+o, el tipo de lodo y sus

propiedades, son todos factores que pueden afectar la (idráulica.

SA1TA DE PE1F/1AC%2" < ;E11A3%E"TAS DE F/"D/.

*l efecto principal de la sarta de perforación es la ca$da de presión por fricción o

llamadas tambi-n p-rdidas de presión parasitas, que ocurren dentro de la tuber$a

de perforación y los lastrabarrenas.



La adición de (erramientas de fondo puede tener un efecto en la ca$da de presión

disponible o permisible a tra&-s de la barrena.

Las (erramientas ;' de pulso negati&o, requieren un aproximado de ca$da de

presión de 77psi por debajo de ellas para la transmisión adecuada de datos entiempo real.

Los motores na&egables ";%) con barrenas ! tienen una ca$da total de presión

de 377 a 3577psi, esta ca$da de presión está compuesta por:

3. resión diferencial de 77psi con la barrena sin tocar el fondo.. !a$da de presión de perforación de E77 a 77psi para motores de alta

torsión y baja &elocidad.

4. !a$da de presión de perforación de 3777 a 777psi para motores de alta&elocidad.

G. !a$da de presión para e&itar parada del motor de G77 a 577psi.

Los motores na&egables con barrenas tricónicas tienen una ca$da de presión de

G77 a E77psi, debido a la torsión reacti&a más baja de estas barrenas comparadas

con la !.

#E/3ET1=A DE0 P/7/

;ientras más profundo sea el agujero, más alta será la perdida de presión

parasita dentro de la sarta de perforación y menor será la presión disponible para

se ser consumida en la barrena y optimi+ar el tama/o de las toberas.

;ientras más grande sea el diámetro del agujero, más baja será la &elocidad en el

espacio anular para un gasto o ta+a de flujo dado y más dif$cil será la remoción

efecti&a de los recortes del agujero. l contrario, mientras más peque/o sea el

diámetro del agujero más alta será la presión por fricción dentro del espacio

anular.

T%P/ DE 0/D/ < S*S P1/P%EDADES.



La densidad y reolog$a del lodo afectan directamente las p-rdidas de presión junto

con el sistema de circulación. La reolog$a del lodo y los diferentes modelos

disponibles, serán discutidos más adelante.

1E#0AS E3P%1%CAS #E"E1A0ES.

6asto de flujo "Polumen):

a) *l gasto o tasa de flujo deberá ser mantenido de 47 a E7 galFmin por

pulgada de diámetro de la barrena.b) Ao se debe reducir el gasto de flujo "&olumen) para lograr mayor potencia.c) Una ta+a de flujo demasiado baja causara el embotamiento de la barrena y

reducirá la limpie+a efecti&a del po+o.

otencia (idráulica.

a) ;antenga un consumo de potencia (idráulica de .5 a 5.7 (pFin del

diámetro de la barrena.

b) 1e deberá considerar el uso de potencia (idráulica máxima, cuando setiene suficiente potencia de bombeo disponible.

!a$da de presión a tra&-s de la barrena.

a) ise/e la (idráulica para tener una ca$da de presión a tra&-s de la barrena

entre el 57 y el E5Q de la presión total de circulación disponible en la

superficie.b) 1i las p-rdidas de presión parasitas son mayores al 57Q de la presión de

bombeo disponible, entonces optimice la &elocidad del c(orro de lodo en las

toberas de la barrena.

Pelocidad del c(orro.



a) La &elocidad del c(orro afecta la permanencia de los recortes en el fondo

as$ como la &elocidad de perforación.b) 1e debe mantener la &elocidad del c(orro "toberas) por encima de 57

ftFseg.

Pelocidad anular.

!uando se dise/a el programa (idráulico, la &elocidad anular debe ser

considerada, es importante e&itar la retención de sólidos en el espacio

anular, debido a que el incremento subsiguiente en la densidad del lodo y la

presión (idrostática podr$an causar p-rdidas de fluido (acia las

formaciones. Un &alor óptimo para la &elocidad anular es seleccionado

entre el l$mite alto y el bajo permisible.

La &elocidad del fluido en el espacio anular alrededor de la sarta de

perforación, esta usualmente dada por la siguiente expresión:

P J "G.53R)F?%,#@ M >

ónde:

P J Pelocidad anular en ftFmin.

R J 6asto de flujo en galFmin

?%#@ J iámetro del agujero o el diámetro interior de la #@ en plg.

> J iámetro exterior ya sea de la tuber$a o de los coples en plg.

P J "G.5345)F 7 M E.E5 5<.5 F 45E.37 J .G3

>E0/C%DAD A"*0A1 3%"%3A



La &elocidad anular m$nima es dada por medio de la capacidad de trasporte de los

recortes del fluido de perforación. 1i el po+o no se limpia de manera eficiente

(abrá una acumulación de recortes en el espacio anular que resultara en un

incremento de densidad del lodo. *l consecuente incremento en la presión

(idrostática podr$a causar p-rdidas de fluido a la formación.

>E0/C%DAD A"*0A1 3A?%3A.

#ambi-n es importante e&itar erosionar formaciones sueltas y lutitas blandas, que

podr$an resultar en grandes ensanc(amientos, problemas de agujero,

atrapamientos de la tuber$a, y trabajos deficientes de cementación. ebido a estola &elocidad anular máxima se encuentra limitada por las fuer+as dentro del

agujero y en particular en las formaciones sensiti&as, en donde a menudo está

limitada a 377 ftFmin.

F0*9/ 0A3%"A1.

Las part$culas del lodo se mue&en en l$neas derec(as paralelas a la tuber$a o las

paredes del agujero descubierto.

F0*9/ T*15*0E"T/.

*n contraste a las condiciones del flujo laminar, el perfil de la &elocidad del flujo

turbulento es casi plano.

C40C*0/S DE F0*9/ E" E0 ESPAC%/ A"*0A1 (@").

Los &alores de S y A para bajo esfuer+o cortante se puedes recalcular a partir de

las lecturas en el &iscos$metro a 377 y 4 @; y son utili+adas para cálculo de flujo

en el espacio anular.

naJ7.E5< x log"T377FT4)



SaJ533 x T4 F 5.33na

>elocidad de fluo en el espacio anular.

PaJ 7.G7 x R F ?%>L* M >

ónde:

R J gasto o tasa de flujo en gpm

PE1D%DAS DE P1ES%2" DE0 S%STE3A.

La lectura de presión de bombeo es la suma de todas las p-rdidas de presión

dentro del sistema.

La mayor$a de estas p-rdidas de presión representan energ$a cin-tica

desperdiciada, utili+ada en &ences la presión que experimenta el fluido a tra&-s de

las restricciones en el sistema. lgunas &eces se refieren a ellas como perdidas

parasitasD de presión. la ca$da de presión en la barrena es considerada sin

embargo como una p-rdida de presión til.

total J superficie V sarta de perforación V espacio anular V barrena.

sarta de perforación J tuberia de perforación V coples V (ta de fondo.

S%STE3AS C/" ;E11A3%E"TA DE F/"D/.

La mayor$a de los sistemas (idráulicos incluirán un arreglo o ensamblaje de(erramientas de fondo, tales como: motores de fondo, turbinas, registradores

";L = L') o similares. *stos (acen el proceso de optimi+ación de la (idráulica

un poco más complicado que en el caso básico ya que no puede ser modelado por

medio de un juego de simples ecuaciones.



*xisten dos formas de optimi+ar un sistema con (erramientas de fondo, el m-todo

más directo es el de restar las p-rdidas de presión esperadas para las

(erramientas de fondo de la presión de bombeo. *sta información deberá ser

pro&ista por los fabricantes o pro&eedores de los componentes de las

(erramientas.

*l segundo m-todo es el de optimi+ar el sistema como si no (ubiera (erramientas

en la sarta de perforación. La presión requerida para las (erramientas es entonces

restada de la presión disponible de la barrena. Los resultados de este m-todo dan

una ta+a de flujo más alta con un área de toberas mayor que la del m-todo 3,

debido a que ya conocemos la ta+a de flujo0 este m-todo dará una ca$da de

presión exacta para las (erramientas de fondo. mbos m-todos sin embargo

pro&-n limpie+a máxima del po+o.

2PT%3%7AC%/" DE 0A ;%D1A*0%CA E" 0A 5A11E"A.

*l propósito de optimi+ar la (idráulica de la barrena es el de pro&eer la máximalimpie+a del po+o y &elocidades optimas de perforación, con un m$nimo de

potencia.

1in embargo y como regla general en las secciones poco profundas y de mayor

diámetro del agujero, en donde la &elocidad de perforación es alta y son

generados altos &olmenes de recortes, los caudales de flujo más altos son

beneficiosos para la limpie+a efecti&a del po+o.

*n las secciones más profundas y de menor diámetro, en donde las &elocidades

de perforación son menores y las fuer+as estáticas de cortes dinámicos de atrape

(acia bajo se con&ierten en la mayor preocupación, las &elocidades más altas de

c(orro y la presión de fondo se &uel&en cr$ticas.



CA%DA DE P1ES%2" E" 0A 5A11E"A.

La ca$da de presión a tra&-s de una barrena, es definida como la diferencia entre

la presión de lodo saliendo por la toberas y la presión de fluido que se encuentra

dentro de la sarta de perforación inmediatamente antes de entrar a la barrena. *n

caso de que la ca$da de presión en la barrena sea extremadamente alta para un

gasto de flujo y un peso dado de lodo, el fluido que sale a tra&-s de las toberas,

tendrá una &elocidad alta correspondiente. or otro lado, una ca$da de presión

baja bajo las mismas condiciones de flujo y peso del lodo, resultaran en un fluido

que sale de las toberas con una &elocidad menor. La ca$da de presión de pende

del gasto de flujo, peso del lodo, y del área total del flujo en la barrena.

B?# JR' F 3743!A#H

ónde:

B?# J !a$da de presión en la barrena en 1?.

R J 6asto o tasa de flujo en galFmin.

' J ensidad del lodo en grFcm4

!A J !oeficiente de descarga de las toberas, usualmente tomado como 7.95.

#H J Wrea total del flujo en pulg

/PT%3%7AC%2" DE 0A P/TE"C%A ;%D14*0%CA C/"S*3%DA E"

0A 5A11E"A.

*ste m-todo supone que la remoción de recortes depende de la cantidad de

energ$a disipada producida por el fluido de la misma, debido a esto las

&elocidades optimas de perforación serán alcan+adas cuando la potencia

(idráulica por pulgada cuadrada o %%1? "%ydraulic %orsepoIer per 1quare ?nc()



consumida en la barrena sea maximi+ada. 1in embargo a medida que el gasto del

flujo incrementa, el #H necesitara e&entualmente se incrementado para mantener

una ca$da de presión adecuada, en cuyo caso la %%1? caerá una &e+ más la

potencia (idráulica por unidad de área de barrena y esta está dada por:

%%1? J RB?# F 3<3G

ónde:

%%1? J otencia %idráulica consumida por pulg.

B?# J !a$da de presión en la barrena en psi.

R J 6asto de flujo en gpm

J Wrea del agujero "piFG)"%>L*) en pulg

La fuer+a de impacto de c(orro "X?H) es la fuer+a ejercida por el fluido al 1alir por

las toberas, cuando l barrena está en el fondo. *s una función de la &elocidad de

c(orro, la densidad del lodo y el gasto de flujo. La &elocidad de c(orro es el

parámetro que gobierna este m-todo de optimi+ación de la (idráulica de la

barrena. mayor &elocidad de c(orro mayor será el efecto de limpie+a del po+o, el

&alor m$nimo aceptado de &elocidad del c(orro para una limpie+a de fondo

optimi+ada es aproximadamente de 457 piesFseg.

X?H J R'PA F 394

ónde:

R J 6asto de flujo en gpm.

' J ensidad del lodo en grFcm4

PA J Pelocidad de c(orro en piesFseg.



;%D14*0%CA E" E0 ESPAC%/ A"*0A1 < 0A 0%3P%E7A DE 0/D/.

La (abilidad del fluido de perforación de le&antar los recortes, es afectada por

&arios factores, incluyendo la densidad del fluido, la reolog$a, tama/o y

excentricidad del espacio anular, r-gimen del flujo, rotación de la tuber$a, densidad

de los recortes, tama/o y forma de las part$culas.

FACT/1ES #E"E1A0ES :*E AFECTA" 0A 0%3P%E7A DE0 P/7/

3.2 ?nclinación.

o+os &erticales y cercanos a la &ertical dentro de los agujeros con una inclinación

menos a los 4N, los recortes son efecti&amente suspendidos por la fuer+a cortante

del fluido y las camas de recortes que no llegan a formarse. *n este caso la

limpie+a del po+o no es por lo general problemática, suponiendo que la reolog$a

del lodo es la adecuada.

o+os des&iados con inclinación mayor de 4N, los recortes tienden a asentarse en

el agujero en el lado bajo del mismo formando camas de alturas &ariables estas

podr$an ya sea migrar (acia arriba en el agujero o desli+arse (acia abajo

resultando en el empacado del espacio anular .

.2 @eolog$a.

!ondiciones de flujo laminar el incremento de la &iscosidad del lodo mejora la

limpie+a del po+o, es particularmente efecti&o si la reolog$a es de esfuer+o

cortante bajo y los &alores de = y P son altos.

!ondiciones de flujo laminar: @educir la &iscosidad ayudara a remo&er los cortes.

4.2 @esistencia a la cedencia o punto de cedencia.

*s una medición de las propiedades del esfuer+o cortante bajo de un sistema de

lodos, el punto de cedencia = gobierna el tama/o de los reporte que pueden ser

dinámicamente suspendidos y transportados en el fluido.



G.2 ensidad del lodo.

La densidad del lodo afecta la flotabilidad de los reportes perforados. Un sistema

de lodos más pesado permite a los recortes flotar más fácilmenteD

5.2 6asto o ta+a de flujo.

*n po+os altamente des&iados el gasto de flujo combinado con agitación

mecánica, son factores importantes para una limpie+a efecti&a del po+o.

*n po+os &erticales la &elocidad anular en incremento yFo las propiedades

reolog$cas incrementadas mejoraran la limpie+a del po+o. La tabla de a

continuación pro&ee una aproximación al grosor y diámetros de part$culas en

forma de disco.

>elocidad de perforación

esperada piesBr

#rosor de las part$culas

(plg)

Di!metro de part$culas

(plg)

3ayor 7.4 7.E

7. 7.4

G, 7.3 7.G

3enor G, 7.3 7.4

>E0/C%DAD DE T1A"SP/1TE DE 0/S 1EC/1TES.



La &elocidad de transporte de los recortes para cada una de las geometr$as de un

agujero, es obtenida restando la &elocidad de ca$da de los recortes de la &elocidad

anular, para esa sección en particular.

P# JP M P1

onde.

P# J #ransporte de recortes.

P J Pelocidad anular en piesFmin

P1 J Pelocidad recorrida en piesFmin

#*%A DE D%SE/ PA1A 0A ;%D1A*0%CA E" 0A PE1F/1AC%/"

DE P/7/S PET1/0E1/S.

La perforación de po+os petroleros requiere de una (idráulica que cumpla con

di&ersos objeti&os, entre ellos mejorar la eficiencia de la barrena y pro&eer un

eficiente acarreo de recortes de formación a la superficie. *sta gu$a proporcionalos conceptos de ?ngenier$a Básicos para optimi+ar la (idráulica en las

operaciones de perforación.

*l cálculo (idráulico en este sistema define el diámetro óptimo de las toberas de la

barrena con la cual se obtendrá la potencia (idráulica del flujo del fluido de

perforación que promue&a la óptima remoción de recortes, incrementando la

&elocidad de penetración y la &ida de la barrena. *n consecuencia una reducción

en el costo total de la perforación.

Un sistema (idráulico eficiente requiere que todas sus partes funcionen de manera

óptima. La figura K3 nos muestra un esquema de las principales partes del sistema

de circulación. *ste se forma con los siguientes elementos.



a) *quipo 1uperficialb) #uber$a de erforaciónc) Barrenad) *spacio nular.e) Bombas de Lodo.

f) L$nea de escargag) #ubo Pertical

() ;anguera @otatoria.

1on algunos de los principales elemento que conforman el equipo superficial del

sistema de circulación.

EHuipo de superficie.

1e manejan G diferentes combinaciones del equipo de superficie con las

caracter$sticas detalladas en la tabla K3

TA50A G. T%P/S < CA1ACTE1%ST%CAS DE E:*%P/ DE S*PE1F%C%E.



5/35AS DE 0/D/.

1e deben conocer el tipo y caracter$sticas de las bombas de lodos para determinar

el gasto adecuado. Un gasto excesi&o puede pro&ocar derrumbes, agujeros

erosionados, disminución en la &ida de la barrena, y aumento en la densidad

equi&alente de circulación. Un gasto bajo o deficiente ocasiona limpie+a ineficiente

del agujero, remolienda de recortes, embotamiento de la barrena, y precipitaciónde recortes. La tabla muestra la capacidad de despla+amiento para bombas

dplex y triplex.

Tabla I. Tipos y capacidades de bombas de lodo

P0A"EAC%2" ;%D14*0%CA.

*n la planeación de la (idráulica se deben conocer al menos los siguientes

parámetros:

3.2 *stado ;ecánico del o+o.

.2 iámetro y caracter$sticas de la sarta de perforación.

4.2 ?nformación de las etapas de perforación anterior y actual.

G.2 iámetro y caracter$sticas de la barrena.

5.2 @eolog$a del Hluido de erforación.



>tros aspectos como el ritmo de penetración, desgaste de la barrena, costos de

operación, problemas de erosión de las paredes del agujero y condiciones de lodo

de perforación tambi-n deben ser tomados en cuenta. *l dise/o tradicional del

programa (idráulico se basa en la optimi+ación de la limpie+a del agujero en el

fondo. ara optimi+ar este parámetro los m-todos aplicados son 4:

a) ;áxima &elocidad a tra&-s de las toberas de la barrena.

b) ;áxima potencia (idráulica en la barrena.

c) ;áxima fuer+a de impacto del c(orro de lodo en el fondo del po+o.

/PT%3%7AC%/" DE 0AS T/5E1AS.

!uando se aumenta indiscriminadamente la potencia de la bomba el gasto

crecerá, y por lo tanto incrementaran las ca$das de presión en el sistema. *s decir

aumenta la potencia destinada para &encer la resistencia por circulación en todo el

sistema sin mejorar en forma significati&a la potencia (idráulica en la barrena. *stosignifica que la optimi+ación de la potencia (idráulica en la barrena se obtiene no

necesariamente aumentando la potencia de a bomba, si no por medio de la

selección adecuada del diámetro de las toberas.

0%3P%E7A DE0 P/7/

*l flujo del fluido de perforación en el espacio anular debe cumplir entre otros con

los siguientes objeti&os:

a) ar estabilidad al agujero.b) ro&eer un enjarre adecuado para pre&enir perdidas de fluido por filtraos

excesi&os.c) ro&eer la suficiente presión (idrostática para contener la entrada de fluidos

al po+o.



d) La remoción eficiente de los recortes de la formación.

3ET/D/0/#=A P14CT%CA PA1A E0 D%SE/ DE 0A

;%D14*0%CA.

3.2 eterminar el gasto máximo de flujo.

.2 eterminar el modelo reológico.

4.2 eterminar el gasto m$nimo de flujo.

G.2 eterminar las ca$das de presión por fricción.

5.2 Limpie+a del po+o.

Determinación del gasto m!ximo del fluo.

*s el gasto máximo disponible que la bomba puede desarrollar dentro de su l$mite

máximo de presión, smax.

Rmax J 3<3G %smax F smax "*&)

ónde:

%smax J ;áxima potencia superficial disponible.

*& J *ficiencia de la bomba.

DETE13%"AC%2" DE0 #AST/ 3="%3/ DE F0*9/.

*s el gasto m$nimo necesario para le&antar los recortes a la superficie y se obtiene

de acuerdo con la siguiente metodolog$a. 1e estima un gasto inicial utili+ando la

siguiente expresión emp$rica que relaciona el diámetro de la barrena, b, y gasto

Ri:



Ri J b G7.

onde el factor G7 "gpm) corresponde a un gasto adecuado para un ritmo de

penetración cercano o mayor a G.5 mtsF(r.

La &elocidad del fluido en el espacio anular "Pa) para este gasto es el siguiente:

onde el factor G7 "gpm) menos g corresponde a un gasto adecuado para un

ritmo de penetración cercano o mayor a G.5 mtsF(r, o la &elocidad en el espacio

anular para este gasto es la siguiente:

Pa J G.53 "R3Fa M

e)

ónde:

Pa J iámetro del agujero

e J iámetro de la #. de trabajo.

1e calcula una &iscosidad aparente Ya de acuerdo con el modelo reológico

seleccionado.

Ya J Yp V477tydp F Pa.

T*5E1=A F0E?%50E.

J:uK es la tuber$a flexibleL

La tuber$a flexible se utili+a en una amplia &ariedad de operaciones de en po+os

de petróleo y gas, para su producción as$ como la limpie+a y la cementación de losmismos. ueden reali+arse las operaciones de perforación si se usa

apropiadamente, as$ como tambi-n puede ser&ir para cualquier operación que se

llegase a necesitar en dic(a operaciones.



!uenta con una bobina que parece una cadena larga y continua de tubos que se

enrolla y desenrolla en un carrete puede &ariar de diámetros que &an de pies

".G4mts) a 3 pies "4.E5mts). La tuber$a flexible se fabrica en longitudes de

E,777 pies "<,9G mts) o más y es de un metal de acero al carbón de un tama/o

de grano muy fino. !omo dijimos esta se enrolla y esta soldada a lo largo de su

longitud de manera que las articulaciones no son &isibles.

*l diámetro exterior de una bobina puede &ariar desde 7.<5 plg "3.9 cm) a G.5 plg

"33.G cm). La parte inferior de la bobina se conoce comnmente como el ensamble

del fondo del po+o "B%). *l tama/o de esta cadena de (erramientas de fondo

puede &ariar muc(o dependiendo de la operación y la tuber$a por utili+ar.

*sta bobina lle&a a cabo funciones similares a la sarta de perforación pero con

&entajas adicionales. La l$nea fija es una tecnolog$a de cableado que se utili+a

tambi-n en po+os de petróleo y gas, y de terminación. >tra &entaja que tiene más

la #.H. es la capacidad de bombeo de productos qu$micos a tra&-s de la bobina,

as$ como impulsar la bobina en el agujero mientras que el cable depende de la

gra&edad de esta función.

demás la #.H. puede ser una alternati&a más económica en las operaciones de

perforación de po+os con&encionales. Una de las ra+ones es que permite la

introducción continua de esta en el agujero sin interrupciones constantes ya que

no se (acen conexiones.

La #.H. "!oiled #ubing) *s una t-cnica y (erramienta de trabajo de uso cada &e+

más frecuente usada en la perforación, terminación e inter&ención de po+os. La

#.H. consiste en un tubo metálico continuo sin conexiones construido de una

aleación de metales de alta resistencia que le permite que se le trate como un

tubo, pero que tiene las mismas caracter$sticas de una tuber$a con&encional del

mismo diámetro con la diferencia y &entaja que no (ay necesidad de roscarlo ni

estibarlo en lingadas o tramos para bajarla o sacarla del po+o, ya que esta se

enrolla y desenrolla en un carrete accionado mecánicamente. *sta ltima

caracter$stica permite un mejor y más rápido manejo y almacenaje, es por ello que



este tipo de tuber$a tiene mltiples aplicaciones tanto en la perforación de po+os

direccionales y (ori+ontales as$ como su terminación y reparación de los mismos.

/PE1AC%/"ES C/" T*5E1=A F0E?%50E.

*stos equipos inter&ienen en la perforación, terminación y mantenimiento de

po+os. 1u facilidad de instalación, bajo costo y seguridad (an permitido a(orros

significati&os a la industria petrolera.

Aos ocuparemos primordialmente de su utili+ación como un equipo de perforación.

C/3P/"E"TES DE *" E:*%P/ DE T.F.

3.2 Unidad de bombeo.

.2 Unidad de potencia.

4.2 !arrete y tuber$a flexible.

G.2 !abina de control.

5.2 !abe+a inyectora.

E.2 !onjunto de pre&entores.

<.2 6ra y estructura.

uede suministrarse en carretes de 3D (asta 4 CD y longitudes máximas de 5,777

pies. *ntre las mltiples aplicaciones que tiene la #.H. están:

Limpie+as, inducciones, estimulaciones, cementaciones, pescas, terminaciones

y perforación.

La unidad coiled tubing y la snobbing son material y una (erramienta de trabajo

de uso cada &e+ más frecuente, aunque se desarrollaron (ace poco más de

d-cadas, las nue&as t-cnicas de perforación, terminación e inter&ención de po+o

necesitan utili+arlos cada &e+ más.



3etodolog$a.6

nali+ar la información disponible de po+os perforados, recopilando todos los

antecedentes como datos (istóricos de perforación, columna geológica del área de

estudio, registros geof$sicos, ncleos, gradientes de presión y de fractura y fluidosutili+ados, etc.

DiseMo del pozo.6

nali+ar los requerimientos de producción para que, con base en ello, se dise/e la

geometr$a del po+o.

%nfraestructura.6

!on qu- equipos y accesorios se dispone para desarrollar este m-todo alterno de

perforación.

0og$stica.6

*ste punto es importante ya que conlle&a un a(orro significati&o, si el suministro

de materiales y accesorios se efecta a tiempo.

Eecución de la perforación y terminación.6

or ser la perforación una operación relati&amente rápida es necesario contar con

equipos de registros, parámetros de medición en tiempo real, para poder definir

con oportunidad los pasos a seguir durante el desarrollo de la inter&ención.

DiseMo de perforación.6

*n este punto, el dise/o se lle&a a cabo de manera similar al que se reali+a para

perforar con un equipo con&encional, considerando los siguientes parámetros:

3.2 #eometr$a del pozoN *sta se determina principalmente por la profundidad y

diámetro requerido. !on base en estos parámetros, seleccionar el diámetro de las



barrenas, que &a en relación directa a la tuber$a de re&estimiento que se requiera

y a los asentamientos de la misma.

.2 Profundidad desarrolladaN #omando en cuenta que la perforación es con #H

se debe considerar, por seguridad, un m$nimo de 7 m. de #H extra en el carrete.

4.2 5arrenasN !on base en la experiencia para perforar formaciones sua&es se

recomienda utili+ar barrenas tipo ! "diamante policristalino), para las demás

formaciones se debe seleccionar de acuerdo al código ?!.

G.2 Fluidos de perforación e Bidr!ulicaN !omo en la perforación con&encional, el

fluido de control debe ser compatible con la formación, enfriar adecuadamente la

barrena, tener capacidad de sustentación para acarrear el recorte, mantener laestabilidad de las paredes del agujero y un bajo contenido de sólidos.

ependiendo de las necesidades operati&as, tambi-n se debe considerar el fluido

para perforación bajo balance y el uso del fluido espumado.

5.2 Trayectoria del pozoN *sta se adecuará a los requerimientos del yacimiento,

pues prácticamente no existe limitación en cuanto a cumplir con las trayectorias

dise/adas, debido a que se perforan las formaciones con sarta na&egable "*n la

práctica se (a obser&ado que, en perforación &ertical, la inclinación del agujero nodebe exceder los 5 grados).

E.2 ;erramientas de fondoN Los componentes t$picos de una sarta de perforación

son: Barrena, motor de fondo, sustituto de flotación, dos lastrabarrenas

antimagn-ticos, equipo de medición durante la perforación ";'), martillo

(idráulico y conector de #H.

<.2 Conexiones superficiales de controlN eben ser acordes a las presionesesperadas en el yacimiento y contar como m$nimo de un pre&entor doble con

ariete de corte y ciegos. !arrete con salidas laterales para la l$nea de flujo y

estrangulador ajustable. re&entor cuádruple "con arietes de tuber$a, cu/as, corte

y ciegos) de acuerdo al diámetro de la tuber$a y estoperos adecuados.



La tuber$a flexible alguna &e+ considerada de alto riesgo y aplicable solamente a

ser&icios especiales, la t-cnica de tuber$a flexible "!#, por sus siglas en ingl-s) se

(a con&ertido en una (erramienta esencial de muc(as operaciones de

inter&ención de po+os. fines de la d-cada de 397, y durante toda la d-cada de

3997, esta tecnolog$a logro mayor aceptación entre los operadores debido a su

capacidad para reducir los costos generales, su confiabilidad significati&amente

mejorada y su espectro de aplicaciones en expansión, que lle&aron a incrementar

las operaciones de tuber$a flexible en forma sustancial.

Utili+ado gen-ricamente, el termino tuber$a flexible describe los tramos continuos

de tuber$a de acero de peque/o diámetro, el equipo de superficie relacionado y las

t-cnicas de reparación, perforación y terminación de po+os asociadas. esde su

introducción en las operaciones de campos petroleros a comien+os de la d-cada

de 39E7, la utili+ación de la tecnolog$a !# se (a incrementado debido a sus

mejores caracter$sticas de fabricación, los diámetros más grandes de los tubos y

los a&ances introducidos en los equipos que (an mejorado la eficiencia

operacional a tuber$a flexible se enrolla en un carrete para su conser&ación y

transporte. Las sartas de tuber$a flexible pueden tener una longitud de 9.G57 m

"43.777 pies) o superior, segn el tama/o del carrete y los diámetros de los tubos,

que oscilan entre 3 y G,5 pulgadas. Una unidad motri+ (idráulica, o aparato motri+,

controlado desde una consola instalada en una cabina de control central acciona

el cabe+al del inyector para desplegar y recuperar la tuber$a flexible. *l gran

carrete de almacenamiento tambi-n aplica contra tensión sobre la tuber$a.

La tuber$a continua pasa por encima de un cuello de cisne y a tra&-s de un

cabe+al del inyector antes de su intersección en un po+o a tra&-s del equipo de

control de po+o que consta t$picamente de un prensaestopas, un tubo prolongador

y un conjunto de pre&entores de re&entón sobre el cabe+al del po+o. *ste proceso

se in&ierte para recuperar la tuber$a flexible y enrollarla nue&amente en el carrete.

Las caracter$sticas f$sicas del !oiled #ubing "!#) son las mismas a las de tuber$a

con&encional de diámetro similar, con la &entaja de que no es necesario estibarla

tramo por tramo para bajarla o retirarla del po+o, ya que se le desenrolla o enrolla



en un carrete accionado mecánicamente como si fuera una manguera,

permitiendo as$ un mejor y más rápido almacenamiento y transporte "Per Higura

3). or ser una tuber$a r$gida flexible puede ser introducida en el po+o con muc(a

más facilidad desde la superficie, esta caracter$stica la (ace atracti&a para ser

utili+ada en los po+os muy des&iados y (ori+ontales.

!onjunto de fondo de po+o "B%, por sus siglas en ingl-s) con tuber$a flexible

para las operaciones de perforación en condiciones de bajo balance lle&adas a

cabo en los *miratos Wrabes Unidos. *l B% utili+ado para las operaciones de re2

entrada de perforación en condiciones de bajo balance en el !ampo 1ajaa incluye

dos &ál&ulas esf-ricas superiores y dos &ál&ulas esf-ricas inferiores para aislar

tanto la presión del po+o como la presión de la tuber$a flexible. *sto elimina la

necesidad de purgar la presión interna de la tuber$a flexible cada &e+ que se arma

o se desarma el BA. demás, incluye sensores para adquirir mediciones de

presión interna y externa, temperatura externa, peso sobre la barrena, &ibraciones

laterales y &ibraciones por atascamiento2desli+amiento, mediciones del detector de

collarines de la tuber$a de re&estimiento, a+imut direccional e inclinación y rayos

gama. BaZer %ug(es ?nteq coloca los componentes electrónicos en el B% los

más lejos posible del motor de perforación con aire de fondo, de <F pulgadas.

demás, B utili+a a(ora una barrena de un compuesto policristalino de diamante

"!) de 4[ pulgadas en lugar de una barrena ! bic-ntrica de GC pulgadas

para reducir las &ibraciones de fondo de po+o y las fallas del B% relacionadas.

PE1F/1AC%2" D%1ECC%/"A0.

*n -pocas anteriores en la perforación de un po+o nadie se preocupó por lades&iación de agujero, el objeti&o era perforar a la mayor &elocidad posible,

completar y producir tan rápidamente como fuera posible. ;uc(o personal que

perforaba asum$a que los po+os eran rectos a otros simplemente no les importaba.

!omo consecuencia se perforaron los po+os deliberadamente en alguna dirección

desconocida esto comen+ó como un funcionamiento terap-utico para resol&er un



problema de perforación normalmente un pescado o pie+as quedadas en el

agujero. %oy en d$a con el ad&enimiento de requisitos de espacios legales más

firmes el buen dise/o del depósito modelado y la perforación de po+os mltiples

desde una locación, se (a (ec(o muy importante dos aspectos, la posición real de

la trayectoria del po+o durante su perforación, y la información, la ubicación de los

demás po+os para conocer sus l$mites con el fin de que no c(oquen entre s$.

*l desarrollo de las (abilidades y equipo necesario para dirigir estos agujeros es la

ciencia de perforar direccionalmente. La perforación direccional es la ciencia de

dirigir un agujero a lo largo de un camino predeterminado llamado trayectoria para

obtener un objeti&o pre&iamente designado.

0AS AP0%CAC%/"ES DE 0A PE1F/1AC%/" D%1ECC%/"A0

3.2 Los po+os mltiples de estructura costa fuera.

Una de las aplicaciones más comunes de (oy en t-cnicas de perforación

direccional es en perforación costanero. ;uc(os yacimientos de aceite y gas se

sitan más allá del alcance de tierra y los equipos de uso en la misma. erforar unnmero grande de po+os &erticales de las plataformas indi&iduales es impráctico y

ser$a anti2económico. *l acercamiento con&encional para un gran yacimiento

petrol$fero (a sido instalar una plataforma fija en el lec(o marino y perforar tantos

po+os como puedan perforarse "(asta E7 po+os direccionales), la locali+ación de

estos po+os puede espaciarse cuidadosamente para la recuperación óptima, este

tipo de desarrollo mejora la &iabilidad económica de la cara industria costa fuera

reduciendo el nmero de plataformas y simplificando el sistema de recolección.

*n un desarrollo con&encional los po+os no pueden perforarse (asta que la

plataforma tenga construida e instalada su estructura en la posición requerida.

*sto puede significar un retraso de a 5 a/os antes de que la producción pueda

empe+ar, este retraso puede reducirse considerablemente por la pre2perforación

de algunos po+os a tra&-s de una plantilla del manto acu$fero mientras la



plataforma está siendo construida estos po+os se perforan direccionalmente

desde un equipo costero, normalmente en el semi2sumergible y atado atrás una

&e+ la plataforma cuando esta sea instalada.

P/7/S DE A0%>%/

1e usan las t-cnicas direccionales para perforar los po+os de ali&io para matarD

los po+os arrancados o en descontrol.

*l po+o de ali&io se des&$a para ser utili+ado como cierre posible de la reser&a del

po+o descontrolado, generalmente el objeti&o de este po+o es pegarle al po+o

fuera de control los costos de esta operación ser$an muy altos. 1e bombea el lodo

pesado en la reser&a para que supere la presión y logre que el po+o descontroladollegue a su completo control.

C/"T1/0A"D/ 0/S P/7/S >E1T%CA0ES.

1e usan las t-cnicas direccionales para endere+ar los agujeros cur&os, en otros

t-rminos cuando la des&iación ocurre en un po+o que se supo que es &ertical.

Parios usan las t-cnicas para traer el po+o a su &ertical, este era una de las

primeras aplicaciones de perforación direccional.

DES>%A"D/ ;AC%A AF*E1A (S%DE T1AC@%"#)

es&iar fuera de un agujero existente es otra aplicación de la perforación

direccional. *sta des&iación puede (acerse para e&itar una obstrucción "pescado)

en el agujero original o para explorar la magnitud de un campo.

0/CAC%/"ES %"ACCES%50ES.

1e perforan a menudo los po+os direccionales porque la situación de la superficie

directamente sobre el depósito o yacimiento es inaccesible, debido a obstáculos

naturales o artificiales.

Los ejemplos incluyen: los depósitos bajo ciudades, las monta/as, los lagos, etc.



/T1AS AP0%CAC%/"ES.

#ambi-n se perforan los po+os direccionales para e&itar taladrar un po+o &ertical a

tra&-s de una falla de formación inclinada que podr$a da/ar la #.@. en el

mo&imiento de dic(a falla.

#ambi-n pueden usarse los po+os direccionales para superar los problemas de un

domo salino perforado. *n lugar de perforar a tra&-s de la sal el po+o se perfora a

un lado de este y se des&$a entonces alrededor y debajo del mismo. #ambi-n

pueden usarse los po+os direccionales donde un depósito queda en el manto

acu$fero pero bastante cerca de la costa la manera más barata de apro&ec(arse

del depósito puede ser perforando los po+os direccionales de un equipo de la

tierra en la costa.

0A /PT%3%7AC%2" DE0 <AC%3%E"T/.

*l perforar (ori+ontal es la rama creciente más rápida de perforación direccional,

los po+os (ori+ontales permiten la penetración máxima del yacimiento sobre todo

en los depósitos más delgados0 permiten la máxima exposición de la +ona y

permite la producción más alta. Las numerosas aplicaciones espec$ficas por la

perforación (ori+ontal están siendo desarrolladas por adelantos que ocurren en las

(erramientas y t-cnicas usadas.

entro de la ciencia de perforar (ori+ontal el agujero perforado multilateralmente

se está con&irtiendo rápidamente en una opción comn, se perforan los po+os

(ori+ontalmente para sumar la profundidad y las perforaciones laterales para las

&arias direcciones. *stos laterales permanecen esencialmente (ori+ontales y se

controlan para asegurar la exposición máxima de +ona direccionalmente.

0/S PE1F%0ES / #E/3ET1=A DE P/7/S D%1ECC%/"A0ES.

ara alcan+ar las coordenadas de fondo requeridas (ay &arios perfiles o

geometr$as segn más con&enga:



3. 1LA#.. #?> X ?ncrementa y ;antieneD.4. *l alcance extendido *xtended @eac(D.G. %ori+ontal.

*stos perfiles pueden ser combinados tambi-n como sean necesarios paraalcan+ar el objeti&o u objeti&os

S0A"T.6 erforación especiali+ada y equipos de perforación especiales son

utili+ados para estos perfiles. *l po+o es perforado desde superficie con una

inclinación no mayor que 7N y menor o igual que G5N. *ste perfile es t$picamente

usado en los po+os poco profundos al intentar alcan+ar un objeti&o con un

despla+amiento (ori+ontal que es el 57Q o más de la #P "#otal Pertical ept().

T%P/ O9.6 *ste es el perfil principal o más comn para la mayor$a de los po+os

direccionales, incluye una sección de construcción de ángulo terminal y otra

sección que mantiene dic(a inclinación para atra&esar los objeti&os.

Una &e+ que el blanco u objeti&o se al alcan+ado no existe el riesgo de que se

pierda este, despu-s se rota el resto del agujero dejando as$ que tome el camino

natural de la formación. La inclinación es normalmente de 35N o más.

T%P/ OS.6 La cur&a tipo 1 tiene una sección de construcción una para mantener y

otra para bajar a 7N. *sta forma es por as ra+ones siguientes:

a) Llegar a los objeti&os mltiples al mismo despla+amiento (ori+ontal.b) 6anar un despla+amiento (ori+ontal deseado pero permite perforar a tra&-s

de formaciones se&eramente accidentadas o las formaciones molestas en

un modo cercano a la &ertical.c) *&ita las regiones accidentales locales.

Alcance extendido.6 Una modificada, o la geometr$a o compleja construye y

mantiene t$picamente una inclinación ente E7 y 7N con un alcance que es entre G

y < &eces mayor que la #P.



Las situaciones más comunes para estos po+os ">ffs(ore) perforados desde una

plataforma central.

;orizontal.6 Un perfil que consiste en una sección de construcción a \97N con una

sección (ori+ontal a tra&-s del mismo yacimiento.

TE13%"/0/#%A DE PE1F/1AC%/" D%1ECC%/"A0.6 *l blanco u objeti&o

"#arget), teóricamente es el punto o puntos en el subsuelo (acia donde la

trayectoria es dirigida. Usualmente este será un geólogo o ingeniero del proyecto

el que lo determine. *llos dise/aran el l$mite del objeti&o, es decir un c$rculo con

un radio especificado sobre un punto en el subsuelo.

E0 DESP0A7A3%E"T/ A0 /59ET%>/.6 *l despla+amiento al objeti&o se definecomo la distancia (ori+ontal desde la superficie de la locación (asta el centro del

objeti&o en una l$nea recta. *sta tambi-n es la suma direccional longitud

"despla+amiento al este o al oeste) y la latitud "despla+amiento al norte o sur). Los

rumbos designados son una mediad de la dirección en grados, minutos y

segundos "o decimales) t$picamente expreso con la referencia para centrar.

0A P1/F*"D%DAD >E1T%CA0 1EA0.6 La profundidad &ertical real "#P) es la

profundidad del agujero en un plano &ertical y normalmente es referenciado delplano (ori+ontal del Selly Bus(ing del equipo utili+ado.

P*"T/ DE %"%C%/ DE C*1>AT*1A (@%C@ /FF P/%"T QQ@./.P.RR).6 *ste es el

punto donde la (erramienta se utili+a para la des&iación, que es la salida en el

aumento del ángulo. La selección de los puntos de inicio de la cur&a depende de

muc(os factores que son: Hormación, #rayectoria del ángulo, rograma del lodo,

*l despla+amiento, y La se&eridad o inclinación máxima aceptable.

*ste punto S.>. se selecciona cuidadosamente para que el ángulo máximo este

dentro de los limites. ;enos problemas se enfrentan cuando el ángulo del agujero

esta entre 47 y 55N. ;ientras más profundo sea el S.>.. será mayor la inclinación

necesaria para alcan+ar el objeti&o o (acer se&eridades más agresi&as. *l S.>..



debe de estar a una profundidad promedio donde el ángulo máximo para construir

seria G7N y el m$nimo preferido es de 35N.

#1AD/ DE C/"ST1*CC%/".6 *l cambio en la inclinación por longitud moderada

perforada t$picamente en 7N por cada 3777 pies o N cada 47mts. la proporción dela cur&a se logra a tra&-s del uso de una (erramienta des&iadora "bandsu&),

defeccion en el motor de fondo la cual crea la construcción del ángulo y se regula

a tra&-s del rotor del motor.

0A TA"#E"TE.6 *sta sección tambi-n llamada la sección del sostenimiento, es

una porción recta del agujero perforado con el ángulo máximo a alcan+ar para

obtener el objeti&o requerido. Los cambios de curso tiles puede que se (agan en

esta sección.

SECC%2" DE DEC1E3E"T/.6 *n los agujeros #ipoD1D la sección donde la

inclinación del agujero se induce para el decremento del mismo y en algunos

casos &ertical a una proporción definida, una &e+ lograda la perforación continua

(asta alcan+ar la profundidad total con lecturas tomadas cada 47mts, el

decremento optimo es entre 3N y .5N cada 47 mts y se selecciona principalmente

con respecto a la facilidad de correr #.@., la terminación y eliminación de los

problemas de la producción.

0A 0/"#%T*D DE0 C*1S/.6 *sta longitud del curso es la distancia real

perforada de un punto del agujero al próximo punto como medida. La suma de

todas las longitudes del curso es la medida de la profundidad del agujero.

0A P1/<ECC%2" ;/1%7/"TA0 (0A >%STA DE0 P0A").6 Una &e+ librado de los

demás po+os se &uel&e a apuntar a su objeti&o. La trayectoria de los po+os

perforados en el plano (ori+ontal es tra+ado a tra&-s de las coordenadas

AorteF1ur totales y las coordenadas de *steF>este totales calculado por las

lecturas.



0A SECC%2" >E1T%CA0.6 La sección &ertical de un po+o es dependiente del

a+imut de inter-s. *ste es el despla+amiento (ori+ontal de la trayectoria del po+o

proyectado 97N al rumbo del plan deseado.

C*AD1A"TES.6 *l rumbo o dirección al que se encuentra dirigido un po+o esrepresentado en diferentes formas que son:

a) +imutal.b) !uadrante.

La dirección a+imutal es representada de 7 a 4E7N como se muestra en la figura

superior al sentido de las manecillas del reloj.

La dirección representada en cuadrantes es referenciada a los ejes Aorte "A), 1ur "1) que son los ejes de inter-s, es por esto que una medida en cuadrante siempre

&a encabe+ada por A o 1:

AK*.

AK'.

1K*.

1K'.

1i ponemos atención en la numeración de la parte de afuera de la circunferenciapodremos obser&ar que el incremento tanto a la derec(a * como a la i+quierdatienen como origen y el punto alto como origen as$ como el punto bajo "1).

*s decir siempre debemos buscar y toar lo ángulos sobre los ejes A y 1 nunca * y>, como ejemplo pasaremos lecturas de asimos a cuadrante y &ice&ersa.

*jemplo:

+imut E7N

*ste es el nico caso de 7 a 97N en que tanto en a+imut y cuadrantes la cantidadde grados pasa directo solo se le adicionan las siglas A* es decir, nuestro runo enel cuadrante seria:

AE7*



*jemplo K:

ngulo en cuadrante .

0/S 0=3%TES DE 0A PE1F/1AC%2" D%1ECC%/"A0.!ualquier l$mite de perforación direccional descrito en un libro de texto (oy,

simplemente se romper$a ma/ana por algn operador direccional se (an perforado

po+os (ori+ontales y del mismo laterales a más de E,577mts de longitud0 los po+os

de alcance extendido a más de 37,777 mts de alcance (ori+ontal los po+os

(ori+ontales multi2laterales con 37 ramificaciones0 los po+os (ori+ontales girados

37] en dirección0 erforado < po+os en una sola y sencilla locación en tierra0 re2

entrado en cada configuración del agujero para perforar un nue&o objeti&o yposteriormente perforar un po+o al par de este con una distancia de 4m a lo largo

de toda la trayectoria. !asi todo puede ser perforado con tal de que usted tenga el

apoyo financiero. *s bueno saber el potencial del equipo o las limitaciones del

agujero. Lo siguiente es una lista de algunos de los factores considerada al

planear un po+o direccional.

3. tra&-s de la experiencia muc(os operadores (an establecido su propio

máximo de la inclinación yFo la se&eridad l$mite de la pata de perro "dogleg)para minimi+ar problemas de re&estimiento.

. La 1e&eridad es una limitante tambi-n al momento en que se &an a tomar

registros el-ctricos con cable debido al diámetro de las (erramientas que

utili+an y la longitud de las mismas.



4. *l peso sobre la barrena tambi-n es una limitante para perforar el po+o es

posible no obtener el necesario debido a factores como: el arrastre, dise/o

de la configuración de la (erramienta, el fluido de perforación, el tipo y

geometr$a del agujero por nombrar algunos.

G. *l ojo de lla&e "Zey seat) y el alto potencial de pegaduras por diferencial.5. La limpie+a del agujero tambi-n es una limitante en la perforaciónE. La estabilidad del agujero "las condiciones tectónicas, desprendimientos o

derrumbes)<. La (abilidad de dirigir el B% a lo largo del curso requerido "el #orque

reacti&o).. La (abilidad del equipo de construir la inclinación a las proporciones

requeridas.

!omo las tecnolog$as de perforación direccional continan desarrollándose,nue&as aplicaciones &an surgiendo. unque el aceite y gas que se perforan

continuarán dominando el futuro de la industria direccional, las consideraciones

medioambientales y económicas podr$an for+ar a otras industrias para considerar

como alternati&a las perforaciones direccionales como tecnolog$as

con&encionales.

PESCAS.

*sta operación es una de las principales que se deben e&itar, durante la

perforación de un po+o o dentro de la terminación del mismo pues son muy

costosas debido a la p-rdida de tiempo, costo, y que lo principal no (ay a&ance en

la perforación o en la terminación0 en ocasiones se tiene que des&iar el po+o, o en

el ltimo de los casos abandonar el mismo.

or experiencia se (a &isto que un problema de pesca el tiempo máximo que se le

debe aplicar a ello no rebase las G (oras. =a que el costo de la (ora equipo esmuy alto y como se dijo no (ay a&ances.

La forma más segura de afrontar el problema de las pescas es e&itarlas, como no

es posible lograr esto totalmente es necesario pre&enirlas contra este tipo de

accidentes, tomando las medidas precautorias para e&itarlas



CA*SAS :*E 3/T%>A" 0AS PESCAS.

.2 fallas mecanicas.

B.2 punto de ruptura.

!.2 sarta de perforacion.

.2 A*6L?6*A!?.

nali+aremos cada una de ellas para estar consciente de ello y tomar las

precausiones para e&itarlas.

FA00AS 3ECA"%CAS.6

*stas son atribuibles al aparato o dipositi&os al trabajo "perforación, terminación,

etc):

P*"T/ DE 1*PT*1A.6

*se punto d-bil de ruptura puede ser causado por: anormalidades dentro del

agujero "des&iación se&era, patas de perro, ojos de lla&e, etc), anormalidades del

tubo propiamente "corrosión, fatiga, elongación, uso inapropiado, etc) que esto nosocaciona pfatigas prematuras y fallas consecuentemente

Sarta de perforación.6

*sta es una delas mas comunes por el uso napropiado de la #.. "trabajo exces&o

de las mismas):

"egligencia.6

ebido a no (aber una inpeccion pre&ia y oportuna la sarta, pero principalemten

en no (acer un dise/o optimo de la misma.

las rupturas por las fatiga, generalmente llamadas degolladuras "#Iist off) son

mas comnmente cuasadas por rotación de la tuber$a de trabajo en compresión



seguida de falla y fatiga permatura, para e&itar esto ed importante que la #p

permane+can en tensión durante la rotación, yFo que e ag^jero y la #

permane+can derec(os, Isto significa el empleo optimo de ! para que el 1B

se quede dentro de ellos.

La fallas en la sarta de perforación, ocurren debido tambi-n a la concentración de

esfuer+os a lo largo de (uellas circunferenciales marcadas o bien por las cu/as o

por desgaste en las formaciones durante la perforación, impresiones de acero

colocadas sobre el cuerpo del tubo (ec(as en la fabrica (an sido en muc(os

casos moti&os indrenctos de la falla de la tuber$a *l uso de cu/as de superfiecie

de contacto largo moti&ados por los dientes de los dados0 los dientes no muy

agudos e&itaran las causas de la primera falla, y la eliminación de (uellas de

estarcido "marca de los dientes de los dados) e&itara la segunda falla.

>tra cause comn de pesca de la sarta de perforación, es causada por roturas de

fatigs en la ra$+ de Zis (ilos del pi/os de los drill collars y la consiguiente rotura del

pi/on, esto puede ser causado por un enroscamiento inadecuado, un apriete en

las cjas, o bien por que se aflojo el pi/o en la caja debido a la fal de este. *stas

fallas pueden ser e&itadas mediante un apriete correcto en cajas y pi/ones, y

efectuando una distribución o colocación adecuada de los estabili+adores parae&itar lo mas posible la oscilación de la barrena en el fondo del po+o.

una sarta de perforación

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