TESIS DISEÑO DEL PROGRAMA DE BROCAS Sy Ildelcid $espafl$1 15, 2016 40 pases CAPÍTULO 1 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 1 . 1. Brocas Es la herramienta de corte localizada en el extremo inferior de la sarta de perforación y se utiliza para triturar y/o cortar las formaciones del subsuelo durante el proceso de perforación. 1. 1. 1. Principios Durante la perforación, las brocas funcionan bajo un principio esencial: vencer los e la roca. Para cumplir en el caso de la tricó posteriormente corta En el tipo PDC el pro PACE 1 orao a, aeD ompresión de s de la broca, n la formación y entro de la misma. l cizallamiento enerado por los cortadores de la broca que vencen la resistencia de la formación. Por esta razón se distinguen dos tipos fundamentales de brocas: de dientes y de arrastre. El trabajo de la broca dependerá del tipo y características de la roca que se desea cortar, principalmente en función de la dureza, factor que resulta importante para clasificar las brocas. 1. 1. 2. Tipos Los tipos de broca más utilizados para la perforación de pozos petroleros en nuestro país, se clasifican de la slguiente manera: Brocas Tricónicas Están formadas oor tres conos cortadores aue giran sobre su o conos.
Cojinetes. Cuerpo de la broca. La Estructura de Corte o Conos Las brocas triconicas emplean dos tipos de estructura de corte: Dientes de Acero (ST): Se fabrican a partir de piezas forjadas de aleación de acero con níquel, molibdeno y cromo. Las brocas con dientes de acero son las más económicas; cuando se usan apropiadamente pueden perforar por varias horas y se diseñan para trabajar en formaciones blandas, medias y duras. Dientes con Insertos de Carburo de Tungsteno (TCI): En estas brocas el fabricante introduce insertos duros de Carburo de Tungsteno aplicando presión en huecos perforados en el cono de la broca.
Su tiempo de vida útil es mayor debido a que el Carburo de Tungsteno es más resistente al desgaste durante la perforación que el acero. Este tipo perfora desde formaciones blandas, medianas, hasta muy duras. FIGURA 1. 1 ESTRUCTURAS DE CORTE FIGURA 1. 2 BROCA TRICÓNICA PARA FORMACIONES DURAS En general, la estructura de corte está montada sobre los cojinetes, que rotan sobre pernos y constituyen una parte fundamental del cuerpo de la broca. Cojinetes Permiten a los conos girar alrededor del cuerpo de la broca. Se clasifican en dos tipos principales: Cojinete a rodillos: posicionados de tal forma que soporten la arga radial. OF Broca Uno de los propósitos del cuerpo de la broca es dirigir el fluido de perforación para lograr una limpieza más efectiva en el fondo del pozo. Anteriormente, los orificios en el cuerpo estaban ubicados para dirigir el fluido de perforación de forma tal que limpiaban los conos de la broca. En la actualidad, la mayoría de las brocas son del tipo a chorro, donde el fluido apunta hacia el fondo del pozo. FIGURA 1. 4 CUERPO DE BROCA TRICÓNICA El Cuerpo de la Tricónica consiste de: Una conexión roscada que une la broca con la tubería de perforación. Tres ejes para los cojinetes en donde van montados los conos.
Los depósitos que contienen el lubricante para los cojinetes. Los orificios a través de los cuales el fluido de perforación limpia y transporta del fondo los recortes. La siguiente figura muestra las partes constitutivas de una broca tricónica. FIGURA 1. 5 PARTES DE UNA BROCA TRICÓNICA El Código IADC para Brocas Tricónicas La Asociación Internacional de Contratistas de Perforación (IADC) ha desarrollado un sistema estandarizado para clasificar las brocas tricónicas y evitar que exista confusión entre los tipos de rocas equivalentes en relación con los distintos fabricantes.
Para este propósito se creó el sistema (código IADC) de clasificación de tres dígitos, que se explica en la siguiente tabla: 3 OF brocas de diamante con cuerpo sólido y cortadores fijos, que utilizan diamantes sintéticos. Los cortadores se diseñan y fabrican en forma de pastillas (compactas de diamante), montadas en el cuerpo de los cortadores de la broca, pero a diferencia de las de diamante natural su diseño hidráulico se realiza con sistema de toberas para lodo, al igual que las brocas tricónicas.
Por su diseño hidráulico y el de sus cortadores en forma de pastillas tipo moneda, actualmente este tipo de broca es la más usada para la perforación de pozos petroleros. También presenta ventajas económicas por ser reutilizables. Una desventaja son los problemas de acuñamiento en formaciones poco consolidadas y en pozos en donde se debe repasar el agujero debido a constantes derrumbes de la formación, situación que contribuye a que sean atrapadas más fácilmente que una tricónica. FIGURA 1. 6 BROCA DE CORTADORES FIJOS (PDC) Componentes de la Broca con Cortadores PDC
La estructura de una broca de diamante se compone de tres partes: la estructura de corte, el cuerpo (también denominado corona) y la espiga (shank). Todas las brocas de diamante poseen esencialmente los mismos componentes pero distintos elementos de corte y sistemas hidráulicos. Cada parte tiene una serie de características que se aprecian en las siguientes figuras. FIGURA 1. 7 CORTE TRANSVERSAL DE UNA BROCA PDC FIGURA 1. 8 VISTA FRONTAL DE UNA BROCA poc Estructura de Corte La estructura de corte de una broca PDC está constituida por diamantes sintéticos.
El ti o de corte depende de la 4 OF ormación en la que se diamantes sintéticos. El tipo de elemento de corte depende de la formación en la que se trabajará. Cortadores PDC: Un cortador PDC consiste de una serie de diamantes sintéticos unidos a una base de carburo de tungsteno. Los cortadores PDC se sueldan a la broca después de haberse unido al cuerpo y su principal objetivo es obtener un cortador de mayor duración y más resistente al desgaste. FIGURA 1 . g CORTADOR PDC Cuerpo de una Broca con Cortadores PDC: puede estar fabricado de acero o de carburo de tungsteno.
Cuerpo de Carburo de Tungsteno: Consiste de una matriz hecha partir de carburo de tungsteno en polvo, con una aleación de níquel-cobre que actúa como aglutinante. La matriz protege y soporta los cortadores y define la dirección en que circulan los fluidos (incluyendo los conductos interiores) y las áreas de los canales de limpieza. Cuerpo de Acero: El material es un acero de alta aleación, que provee buena resistencia y elasticidad. Al finalizar el proceso de fabricación, la corona se suelda a la espiga y simultáneamente los cortadores se adhieren a la broca mediante soldadura.
Dado que el acero ofrece resistencia a la abrasión y a la erosión mucho enor que la matriz de carburo de tungsteno, es necesario aplicar material duro (hardfacing) en zonas críticas del cuerpo, con el fin de prolongar su vida útil. Espiga (Shank): Es la que vincula la broca con la sarta de perforación que se fabrica con acero de alto porcentaje de aleación tratado térmicamente. 0 El Código IADC para Broca térmicamente. El Código IADC para Brocas PDC Similar que para las brocas tricónicas existe un código IADC para las brocas PDC, el cual se muestra a continuación.
TABLA 1. 2 CÓDIGO IADC PARA BROCAS PDC 1 . 1 Aplicación Las Brocas Tricónicas Están diseñadas para una amplia variedad de aplicaciones. Pueden perforar formaciones muy duras, muy abrasivas, blandas, plásticas, pegajosas y cualquier combinación de estas aplicando distintos parámetros operativos. Las Brocas PDC La dureza extrema y la a ta conductividad térmica dan al diamante alta resistencia para perforar en formaciones duras a semiduras, y en algunos casos formaciones suaves. 1 . 1. 4.
Descripción de los mecanismos de Perforación Mecanismos de Corte de las Brocas PDC El cortador PDC fractura la roca por corte. Durante esta acción la dirección de la carga y la fractura resultante son proximadamente paralelas. A medida que el cortador penetra en la formación, la punta de este corta y remueve el material en forma de capas. FIGURA 1. 10 FRAULJRA D R CORTE 6 OF la técnica que consiste en dirigir un pozo a través de una trayectoria predeterminada, para interceptar un objetivo (target) en el subsuelo. .2. 1. 2. 1 1. 2. 2.
Tipos de Pozos Direccionales En general se pueden encontrar tres configuraciones: FIGURA 1. 12 TIPOS DE pozos DIRECCIONALES Pozo Tipo S Son pozos inicialmente perforados en sentido vertical; después se desvían siguiendo un determinado ángulo máximo que se antiene hasta cierta profundidad, para entonces volver a la vertical, disminuyendo el ángu o, alcanzando el objetivo final. Pozo Tipo J También conocido como Curvo. Esta trayectoria es similar a la anterior con la dlferencia de que no presenta la parte final correspondiente a la caída del ángulo.
En este caso con el ángulo máximo de desviación construido desde la vertical a cierta profundidad se llega al objetivo final (target). Pozo Horizontal Esta configuración se diferencia de las anteriores en su parte final porque el ángulo de desviación con respecto a la vertical e construye desde cierta profundidad, a partir de la cual se va incrementando hasta llegar a los goo de desviación de la vertical, alcanzando el sentido horizontal, de donde se deriva su nombre. CAPÍTULO 2 0 2. INFORMACION PRELIMI ECCION DE LAS BROCAS las brocas previamente empleadas.
Los rendimientos de las brocas obtenidos en pozos vecinos. Los registros geofísicos de pozos vecinos y del mismo pozo (si se tienen). El software especializado en cálculo y análisis para la selección (hidráulica). Las propiedades de los fluidos de perforación por emplearse en función de la broca elegida. La columna litológica de las formaciones a perforar. 2. 1. Descripción general del Pozo El pozo XD servirá para desarrollar el campo Sy será perforado desde la plataforma «SI» con el objetivo de incorporar a la producción reservas de aproxmadamente 1. MMBP. Se planea perforar un pozo tipo «J» modificado, cuyo objetivo primario es alcanzar la Formación Hollín Inferior a 9928′ TVD, con un hueco de Para lograr el objetivo, la configuración final del pozo será: Primero se perforará verticalmente un hueco de 26″ hasta 300′ para asentar un revestidor conductor de 20″ @ 300′ MD. Posteriormente se continuará perforando verticalmente un hueco de 16″ hasta 2500′ (KOP), desde donde se iniciará la perforación direccional, construyendo ángulo con un DLS de 1 . 50/100′ , hasta alcanzar 28. 00 de inclinación con un azimuth de 2480 a 4367′ MD; luego se continuará perforando tangencialmente hasta el final de la sección 100′ por debajo del tope de la formación Orteguaza. El revestidor de 13 3/8″ será asentado @ 5757′ MD. Manteniendo inclinación y azimuth se perforará un hueco de 12 1/4″‘, atravesando las formaciones Orteguaza, Tiyuyacu, Conglomerado Tiyuyacu y Tena, hasta 80′ antes del tope de Basal Tena. El correspondiente revestid 8 OF Tena. El correspondiente revestidor de 9 5/8″ será asentado @ 9303’ MD.
Finalmente se perforará tangencialmente un hueco de 8 h’, hasta 9414′ MD donde se tumbará ángulo con un DLS de 1. 50/100′ en la formación Napo. Luego se continuará perforando la formación Hollín Inferior (objetivo principal), hasta alcanzar la profundidad total del pozo a 10785′ MD – 10050′ TVD, donde se tendrá r de inclinacion con un azimuth de 2480. El liner de 7″ será asentado @ 10785′ MD. FIGURA 2. 1 CONFIGURACIÓN MECÁNICO PLANEADO La configuración final describe las sguientes etapas: a) Hueco de 26″ hasta 300′ MD, revestidor de 20″, 94#, K-55, BTC. ) Hueco de 16″ hasta 5757′ MD, revestidor de 13 3/8″, 72 C-95, BTC. c) Hueco de 12 1/4″ hasta 9303′ MD, revestidor de 9 5/8″, 47#, c-go, BTC. d) Hueco de 8 W hasta 10785′ MD, Liner de 7″, 26 # N-80, BTC (200″ Over Lap). Para este pozo se estima un tiempo de duración de 28 días. 2. 2. Información de pozos vecinos Un análisis objetivo de los elación (pozos offset) ofrece la oportunidad de c s condiciones en el fondo cumplido en cada corrida, para determinar los factores que ejoraron o redujeron el desempeño de la perforación y usarlos en una próxima corrida.
Dichos factores son: Condición de la broca anterior que se corrió en el pozo, por ejemplo, broca nueva o reutilizada. Parámetros operacionales de la corrida anterior. Recomendaciones y observaciones sugeridas en la perforación de dichos pozos. TABLA 2. 1 PARÁMETROS UTILIZADOS EN pozo VECINO YD No Tamaño (in) Tipo de Broca Depth out GPM WOB RPM ROP (ft/hr) Comentario 26 GTX CCI 288 340 2-15 70 35 La broca salió en calibre con sus conos efectivos y no presentó características de desgaste. 2 GTX-CSI 470 500
