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Instituto Tecnológico de la Chontalpa Carr. Nacajuca-Jalpa de Méndez km. 0+800, Ejido Rivera Alta, Nacajuca, Tabasco. Tel. 9143372488 y 89 e-mail: dir01_chontalpa@tecnm.mx tecnm.mx | chontalpa.tecnm.mx Fecha de inicio 2015.06. Fecha de Fecha de terminación renovación 2021.06.22 2024.06.
Instituto Tecnológico de la Chontalpa
Carrera:
Ing. Petrolera
Título del proyecto:
Diseño, programa, operación y terminación de proyecto
direccional Pozo-X.
Nombre del Alumno:
Alfredo Portilla Corona
No de Control:
Periodo:
Septiembre 2021-Enero 2022
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Ing. Ariel Mozqueda Castillo Ing. Deyvi F. de la Cruz de S.
Asesor Interno Asesor Externo
Numero de Residencia Profesional: ITECH- 001 - 14 Nacajuca, Tabasco; 14 de enero de 2022
Preliminares
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AGRADECIMIENTOS
Preliminares
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INDICE RESUMEN___________________________________________________________________ i
Preliminares
Preliminares
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Ilustración 4. 10 Determinación de la máxima inclinación del pozo ............................................ 77 Ilustración 4. 11 Identificación de triángulos rectángulos y cálculo de β y α .............................. 78 Ilustración 4. 12 Calculo del nuevo valor de EOB con la TVD de 1418 metros. .......................... 78 Ilustración 4. 13 Calculo del valor de M.D. (metros desarrollados del pozo) .............................. 79 Ilustración 4. 14 Obtención del valor M.D. del pozo direccional en estudio. ............................... 79 Ilustración 4. 15 Resultados obtenidos del pozo direccional en estudio. ...................................... 80 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2. 1 Longitudes de tubería (TP) disponible ......................................................................... 37 Tabla 3. 1 Tipo y características de trayectorias. (PEMEX,2010) ............................................... 57 Tabla 3. 1 Tipo y características de trayectorias. (PEMEX,2010) ............................................... 57
Capítulo 1. Generalidades del proyecto 6 Capítulo 1. Generalidades del proyecto
1.1 Introducción
La ingeniería Petrolera, se encarga de desarrollar métodos y aplicación de técnicas adecuadas para cumplir con las tareas necesarias para el desarrollo y la explotación de campos productivos. La perforación es una de las ramas de la industria petrolera con más especialización, ya que esta es una de las etapas de mayor costo debido a los altos riesgos que esta conlleva. La perforación es imprescindible para la certificación de presencia de hidrocarburo en un campo exploratorio y posteriormente la explotación del mismo. Debido a las constantes innovaciones y las dificultades para llegar a zonas cada vez más difíciles de alcanzar y explotar, las tecnologías de la perforación han evolucionado hasta el nacimiento de la perforación direccional de un pozo. Este consiste en la desviación controlada de un pozo para alcanzar un objetivo a través de herramientas y técnicas aplicadas que permitieron una reducción de costos en procesos y reduciendo catástrofes ecológicas. Este documento provee información sobre la perforación direccional, como sus inicios, evolución, casos prácticos, análisis y desarrollo desde el diseño hasta la terminación de un pozo asi como el impacto durante su aplicación dentro de la industria. En el capítulo uno se hará una breve descripción sobre el área donde ocurren sucesos relacionados con las operaciones de perforación al igual que la problemática y justificación del tema a desarrollar y para que fines. En el capítulo dos se dará a conocer algunos conceptos básicos sobre perforación direccional para obtener un conocimiento más amplio sobre la problemática que puede llegar a presentarse en ciertas situaciones. Posteriormente en el capítulo tres se desarrollará diferentes procedimientos o actividades relacionadas con el diseño y programa de un pozo direccional como base y guía para consulta general. Asimismo, en el capítulo cuatro se podrá observar a detalle cómo se realizan los procedimientos antes mencionados y cuáles son los más viables para obtener las mejores soluciones.
Capítulo 1. Generalidades del proyecto 8 El proyecto se realiza en la empresa PEMEX, concretamente en el Centro Técnico Administrativo Región Sur ubicado en la calle Avenida Campo Sitio Grande número 2000, Fraccionamiento Carrizal en Villahermosa Tabasco Ilustración 1. 2 Macro y micro localización de la empresa. CTA PEMEX PEP Carrizal. PEMEX es una Empresa de clase mundial en la industria petrolera y en la generación de energía, una de las más importantes de América Latina, con un lugar considerable dentro de las del mundo. Tiene desarrollo de todas las cadenas de la industria desde la exploración hasta la transformación.
1. 2. 2 Misión Generar valor económico para Pemex y nuestros clientes, a través de soluciones de perforación y servicio a los pozos. 1. 2. 3 Visión Ser la empresa de perforación y de servicios más competitiva y segura de la Industria Mexicana y referente internacional
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1. 2. 4 Política de Seguridad, Salud en el Trabajo y Protección Ambiental Petróleos mexicanos es una empresa eficiente y competitiva, que se distingue por el esfuerzo y el compromiso de sus trabajadores con la seguridad, la salud en el trabajo, la protección ambiental y el desarrollo sustentable mediante la administración de sus riesgos, el cumplimiento normativo con disciplina operativa y la mejora continua. 1. 2. 5 Política de la empresa Petróleos Mexicanos es una Empresa eficiente y competitiva que se distingue por el esfuerzo y el compromiso de sus trabajadores con la Seguridad, la Salud en el Trabajo, la Protección Ambiental y el Desarrollo Sustentable, mediante la Administración de sus Riesgos, el Cumplimiento Normativo con Disciplina Operativa y la Mejora Continua. 1.2.6 Macro localización: La localización en la que se realizara el proyecto se encuentra al sureste de la República Mexicana, ubicado en las coordenadas 18°01'06.9" latitud Norte 92°57'12.0" longitud Oeste, específicamente en la Ciudad de Villahermosa en el estado de Tabasco. 1.2.7 Antecedentes de la empresa Empresa 100% mexicana creada tras los sucesos ocasionados por las huelgas contra las compañías petroleras de la época en 1937. En 1938, tras negarse el amparo por la Suprema Corte de Justicia y ratificar el Laudo por la Junta Federal de Conciliación y Arbitraje a favor de los trabajadores. Las compañías petroleras se negaban a cumplir el mandato judicial por lo que el 18 de Marzo de ese año se decreta la expropiación de los bienes muebles e inmuebles de 17 compañías petroleras. El 7 de Junio de ese mismo año se crea Petróleos Mexicanos. En 1942 PEMEX junto con el Sindicato de Trabajadores Petroleros de la República Mexicana STPRM firman el primer Contrato Colectivo de Trabajo. En 1946 se inaugura la primera refinería 18 de Marzo En los siguientes años se descubren yacimientos de aceite y gas importantes que impulsan la industria y la adquisición de equipos e insumos para la producción de hidrocarburo y gas.
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1.3. Problemas a resolver
Desde el inicio de la industria petrolera, la perforación de pozos es una de las áreas más relevantes dentro de la ingeniería petrolera, tanto para exploración como explotación de un yacimiento petrolero. En sus inicios, la perforación vertical fue la única utilizada debido a la tecnología disponible y que esta cumplía con las expectativas de explotación de esa época, pero con el paso del tiempos y el acelerado avance tecnológico e industrial incremento la demanda y utilización de hidrocarburos (aceite y gas) requiriendo y haciendo necesaria la explotación de yacimientos más complejos e inaccesibles para la perforación vertical. Actualmente los diseños de las sartas de perforación han mejorado demasiado, gracias a este avance es posible perforar pozos sumamente profundos tanto en tierra así como en regiones marinas, además de perforar pozos multilaterales, inclinados y horizontales. Uno de los avances más notables es el control que se tiene de la dirección del pozo, lo cual facilita el asentamiento de tuberías de perforación y futuras operaciones que se quieran llevan dentro del pozo. Ahí nace la perforación direccional, cuyo objetivo es brindar un acceso y/o incrementar la capacidad productiva del yacimiento establecido a través de una planificación de su trayectoria, cambiando a través de herramientas y bombas, la trayectoria durante la perforación y así cumplir con los objetivos establecidos.
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1.4. Objetivos del proyecto
1.4.1. Objetivo general: Documentar como se realiza el diseño de un pozo direccional, en sus diferentes etapas de perforación y terminación, este se realizará de manera manual y así mismo utilizando un software especializado para el diseño. 1.4.2. Objetivos específicos:
- Compilación y Análisis de información documental acerca de la Perforación Direccional disponible.
- Descripción de la metodología y procedimientos de diseño de Perforación direccional
- Compilación de la información disponible del pozo a diseñar
- Análisis estadístico para determinar el Diseño viable aplicable a pozo.
- Descripción del diseño análogo de la terminación en un pozo direccional.
- Análisis de diseño digital (Software).
Capítulo 1. Generalidades del proyecto 14 1.6 Alcances y delimitación Este proyecto se enfocará en el diseño de un pozo direccional y los resultados serán aplicables solo a este pozo en particular, y podrán utilizarse como referencia para pozos similares del mismo yacimiento. La información documental es obtenida a través de análisis de proyectos concluidos tanto como en proceso, diseño, desarrollo y seguimiento. Esto bajo la supervisión de Ing. Oscar Zamora Torres, Subgerente de la Coordinación de Diseño Táctico Operativo de Pozos ubicado en el Centro Técnico Administrativo Region Sur. Debido a las políticas de la empresa, los datos, análisis y procesos dentro de la empresa deben ser de carácter confidencial, de tal manera que se modificaran algunos datos sobre los antecedentes técnicos a fin de preservar el derecho de confidencialidad de PEMEX. El presente trabajo, se enfocará en el desarrollo y aplicación de un diseño y seguimiento operativo para un pozo direccional, con la finalidad de documentar análisis y propuesta adecuada con el fin de obtener los resultados propuestos en un programa de perforación identificando las áreas de oportunidad para la mejora en el diseño de pozos. .
Capítulo 2. Marco teórico 15 Capítulo 2. Marco teórico
2.1 Perforación de pozos petroleros
La perforación, como la exploración, es una actividad que demanda tiempo y recursos financieros. Por eso, un equipo de perforación sólo se instala y comienza a perforar cuando geólogos y geofísicos han acordado la locación más apta para la búsqueda de hidrocarburos en el subsuelo. Los petroleros no fueron los primeros en perforar pozos profundos: 2.000 años atrás lo hacían los chinos para encontrar salmuera, con la cual obtenían sal. Para lograr sus propósitos disponían de un equipo consistente en una estructura de madera, de la cual suspendían por cable una herramienta cortante y pesada. La percusión intermitente sobre el terreno iba horadando sucesivos estratos del subsuelo hasta llegar al objetivo. Este ingenioso sistema permitió perforar hasta más de 900 metros de profundidad, aunque demandaba años completar el trabajo. En los primeros años de la industria petrolera se utilizaron los mismos principios, de perforación a percusión. Aunque todavía en ciertas circunstancias y principalmente en Estados Unidos se sigue utilizando esta técnica fue universalmente reemplazada por el método de perforación rotativa. Por lo general, cuando se trata de actividades en tierra la locación a perforar está ubicada en algún sitio de difícil acceso, y hay que realizar importantes trabajos preparatorios antes de instalar el equipo. Casi siempre se deben construir los caminos de acceso, que muchas veces suponen la construcción de puentes y obras viales especiales, desmonte de selvas, o drenaje de pantanos. En algunos casos, todo el equipo de perforación se traslada en helicópteros de gran Porte hasta la locación previamente preparada. La torre o mástil de perforación conforma la parte más prominente del equipo (por lo general de 40 metros de altura), y está integrada por cuatro grandes columnas de acero de forma rectangular, unidas lateralmente. (Véase figura 2.1) En lo alto de la torre o mástil, suspendida de cables, se ubica la cabeza de inyección, conectada con la barra de sondeo. La cabeza de inyección deja pasar un líquido (lodo de perforación) y a la vez permite a la barra de sondeo rotar libremente en el subsuelo. La barra de sondeo - unida en tramos de 9 metros- pasa por un buje maestro ubicado en la mesa rotativa colocada en el piso del mástil o torre. Motores diesel o eléctricos hacen rotar la mesa rotativa y toda la columna de
Capítulo 2. Marco teórico 17 objetivos cada vez más complicados por lo cual los desarrollos de pozos con una trayectoria diferente a la vertical fueron requeridos para alcanzar dichos objetivos de difícil acceso, ya sea por cuestiones ambientales o sociales (p. e. algún yacimiento que se encuentre por debajo de una población). Los siguientes tipos de perforaciones que pueden ser clasificadas por su trayectoria direccional son los de principal aplicación en la industria petrolera debido a su amplio margen de aplicación. 2.2.2 Pozos direccionales de tipo "S". Los pozos de tipo "S" alcanzan el objetivo de interés de manera vertical, aunque este objetivo no se es encuentre directamente por debajo del aparejo o maquinaria de perforación. De manera concreta, un pozo que será perforado bajo esta forma comenzará con una sección vertical que irá desde el equipo de perforación hasta un punto previamente determinado bajo cálculos que será conocido como punto de arranque o Kick-off Point (KOP, por sus siglas en inglés), este KOP será el inicio de la llamada sección de construcción o Build Section, dicha sección será en la cual es alcanzado el ángulo de desviación necesario para llegar al objetivo. Una vez que se ha alcanzado la desviación necesaria continúa la perforación mediante una sección relativamente carente de desviación que es conocida como sección de mantenimiento o Hold Section, esta sección será desarrollada hasta perforar prácticamente toda la longitud dentro de la formación para alcanzar el objetivo hasta la llamada salida horizontal u Horizontal Departure, dicha salida horizontal será la distancia medida de la ubicación en superficie del aparejo de perforación hasta donde se encuentra el objetivo. La última sección del pozo tipo "S" será conocida como la sección de caída o Drop Section que es una modificación a la trayectoria de perforación en la que el ángulo de inclinación será medido de forma negativa, es decir, el ángulo de perforación será desarrollado de manera contraria al ángulo construido en el KOP, esto tendrá como objetivo alcanzar el objetivo o yacimiento de manera vertical con respecto a la superficie como referencia. 2.2.3 Pozos direccionales de tipo "S-modificado". Los pozos direccionales con esta forma constan de dos secciones similares y relativamente de construcción similar a los pozos de forma "S". Las secciones compartidas entre un pozo de forma S y de forma S-modificado son la sección de construcción y la sección de aguante o
Capítulo 2. Marco teórico 18 mantenimiento. Hasta estos puntos, el pozo de tipo "S" y "S-modificado" no presentan diferencia, es la sección en la que entra en contacto con la formación la que se verá modificada. El pozo de forma "S- modificado" presenta una sección de caída con un cambio mínimo en el camino del pozo, es decir, el pozo entra en contacto con un ángulo de inclinación poco menor al ángulo presente en la sección de mantenimiento. 2.2.4 Pozos direccionales de tipo "J" o "Slant". Como su nombre lo indica, este tipo de pozo será construido hasta obtener la forma de una letra J. Este tipo de configuración de pozo es de construcción similar a los anteriores, con la diferencia de que éste carece de la sección curvada cercana a la salida horizontal, es decir, este tipo de pozo atraviesa la formación objetivo mediante una sección tangencial y que ya no va a cambiar la inclinación del ángulo cuando esté llegue a la sección de interés. De igual manera que los tipos anteriores, este tipo de pozo va a estar compuesto por diferentes secciones. La primera sección de construcción de un pozo tipo Slant, será una sección vertical cuyo objetivo sea alcanzar la profundidad requerida para el KOP. Cuando el KOP ha sido alcanzado, de igual manera que los pozos descritos anteriormente, iniciará la sección de construcción, un proceso de desviación en la perforación donde el pozo alcanzará el ángulo de inclinación requerido para llegar al objetivo. La última sección de este tipo de pozo será la sección de aguante o mantenimiento, es decir, esta sección relativamente recta y carente de inclinación será la que alcance el objetivo deseado. 2.2.5 Pozos direccionales de construcción continúa. Otro tipo de pozo que puede ser perforado de forma direccional es el llamado pozo de construcción continúa, este tipo de pozo tiene de inicio los mismos principios que los pozos anteriores. Este tipo de pozo carecerá de otra sección que se puede encontrar en el tipo de pozo "S", "S- modificado" o "Slant". La perforación de un pozo de construcción continúa será, de igual manera que los demás, una sección vertical por debajo del equipo de perforación hasta que el KOP sea alcanzado a la profundidad requerida. Cuando se ha llegado al KOP, será iniciada la sección de construcción,
