El proceso de perforación direccional horizontal

Las herramientas y técnicas utilizadas en la perforación direccional horizontal (DISCO DURO) proceso son un crecimiento de la industria de perforación de pozos de petróleo. Los componentes de una plataforma de perforación horizontal utilizada para la construcción de tuberías son similares a los de una plataforma de perforación de pozos de petróleo, con la principal excepción de que una plataforma de perforación horizontal está equipada con una rampa inclinada en lugar de un mástil vertical. Las operaciones de agujero piloto de HDD no son diferentes de las que participan en la perforación de un pozo de petróleo direccional. Las herramientas de perforación y pozo son generalmente intercambiables y el fluido de perforación se utiliza durante toda la operación para transportar el estroplodrado perforado, reducir la fricción, estabilizar el agujero, etcetera. Debido a estas similitudes, el proceso se conoce generalmente como perforación en lugar de.

La instalación de una tubería por HDD se realiza generalmente en tres etapas como se ilustra en la figura 1. La primera etapa consiste en perforar direccionalmente un agujero piloto de diámetro pequeño a lo largo de una trayectoria direccional diseñada. La segunda etapa consiste en ampliar este agujero piloto a un diámetro

adecuado para la instalación de la tubería. La tercera etapa consiste en tirar de la tubería de nuevo en el agujero ampliado.

1. Taladro piloto Perforación direccional de HDD

El control direccional del agujero piloto se logra mediante el uso de una cadena de perforación no giratoria con un borde de ataque asimétrico. La asimetría del borde delantero crea un sesgo de dirección, mientras que el aspecto no giratorio de la cuerda de perforación permite que el sesgo de dirección se mantenga en una posición específica durante la perforación. Si se requiere un cambio de dirección, la cadena de perforación se enrolla de modo que la dirección del sesgo sea la misma que el cambio de dirección deseado. La dirección del sesgo es conocida como la cara de la herramienta. Recto progreso puede lograrse por perforación con una serie de posiciones de cara herramienta de compensación. La columna de perforación puede también continuamente girar donde no se requiere control direccional. Asimetría de la punta puede realizarse por varios métodos. Por lo general, el borde tendrá un angular offset creado por un sub doblado o doblado de la cubierta del motor. Esto se ilustra esquemáticamente en la figura 2.

Es común en suelos blandos lograr el progreso de la perforación mediante el corte hidráulico con una boquilla de chorro. En este caso, la dirección del flujo de la boquilla se puede desplazar desde el eje central de la cuerda de perforación, creando así un sesgo de dirección. Esto se puede lograr bloqueando boquillas seleccionadas en una broca de cono de rodillo estándar o fabricando a medida una broca de desviación de chorro. Si se encuentran puntos difíciles, la cuerda de perforación se puede girar para perforar sin control direccional hasta que el punto duro ha sido penetrado.

AGUJERO PILOTO

2. Motores de pozo de HDD

La acción de corte mecánica de pozo necesaria para suelos más duros es proporcionada por motores hidráulicos de pozo. Motores hidráulicos de pozo, comúnmente conocidos como motores de barro, convertir la energía hidráulica de lodo de perforación bombeada de la superficie a la energía mecánica en la broca. Esto permite la rotación de la broca sin rotación de la cadena de perforación. Hay dos tipos básicos de motores de barro; desplazamiento positivo y turbina. Los motores de desplazamiento positivo se utilizan normalmente en aplicaciones de HDD. Básicamente, un motor de lodo de desplazamiento positivo consiste en un estator en forma de espiral que contiene un rotor en forma sinusoidal. Flujo de lodo a través del estator imparte rotación al rotor que a su vez está conectado a través de un enlace a la broca.

En algunos casos, un tubo de lavado de mayor diámetro se puede girar de forma concéntrica sobre la cadena de perforación no giratoria. Esto sirve para evitar que se pegue la cuerda direccionable y permite que su cara de herramienta esté orientada libremente. También mantiene el agujero piloto si es necesario retirar la cadena direccionable.

3. Downhole Topografía de HDD

La trayectoria real del agujero piloto se monitorea durante la perforación tomando lecturas periódicas de la inclinación y el acimut del borde de ataque. Las lecturas se toman con un instrumento, comúnmente conocido como una sonda, insertado en un collar de perforación lo más cerca posible de la broca. La transmisión de lecturas de inspección de sonda de pozo a la superficie generalmente se logra a través de un cable que se ejecuta dentro de la cadena de perforación. Estas lecturas, en conjunción con las mediciones de la distancia perforada desde la última encuesta, se utilizan para calcular las coordenadas horizontales y verticales a lo largo del agujero piloto en relación con el punto de entrada inicial en la superficie.

Las lecturas de acimut se toman del campo magnético de la Tierra y están sujetas a interferencias de herramientas de pozo, tubería de perforación, y campos magnéticos creados por estructuras adyacentes. por lo tanto, la sonda debe insertarse en un collar no magnético y colocarse en la cuerda para que esté adecuadamente aislada de las herramientas de pozo y del tubo de perforación. La combinación de bit, motor de barro (si se utiliza), Subs, sonda de encuesta, y los collares no magnéticos se conoce como el conjunto de agujero inferior o BHA. Un conjunto de agujero inferior típico se muestra como Figura 2.

4. Monitoreo de superficie de HDD

La trayectoria del agujero piloto también se puede rastrear usando un sistema de monitoreo de superficie. Los sistemas de monitoreo de superficie determinan la ubicación de la superficie de la sonda tomando medidas de una rejilla o punto en la superficie. Un ejemplo de esto es el sistema TruTracker. Este sistema utiliza una bobina de superficie de ubicación conocida para inducir un campo magnético. La sonda detecta su ubicación en relación con este campo magnético inducido y comunica esta información a la superficie. Esto se muestra esquemáticamente en la Figura 3.

5. Escariado & Retroceso del disco duro

La ampliación del orificio piloto se logra mediante pasadas de premeaming antes de la instalación de la tubería o simultáneamente durante la instalación de la tubería. Las herramientas de escote suelen consistir en una matriz circular de cortadoras y chorros de fluidos de perforación y a menudo son hechas a medida por contratistas para un tamaño de agujero particular o tipo de suelo.

6. Prereaming de HDD

La mayoría de los contratistas optarán por preream un agujero piloto antes de intentar instalar la tubería. Para un pase de premesión, escariadores conectados a la cadena de perforación en el punto de salida se giran y se dibujan a la plataforma de perforación, lo que agranda el agujero piloto. Tubo de perforación se añade detrás de los escariadores a medida que avanzan hacia el equipo de perforación. Esto asegura que una cadena de tubería siempre se mantiene en el agujero perforado. También es posible alejarse de la plataforma de perforación. En este caso, escariadores instalados en la cuerda de perforación en la plataforma se giran y empujan lejos de ella.

7. Retroceso del disco duro

La instalación de la tubería se logra conectando la sección de extracción de tubería prefabricada detrás de un conjunto de esmaltado en el punto de salida y tirando del conjunto de escote y tirando de la sección de retroceso a la plataforma de perforación. Esto se lleva a cabo después de la finalización del pre-reaming o, para líneas de diámetro más pequeño en suelos blandos, directamente después de la finalización del agujero piloto. Se utiliza un giratorio para conectar la sección de tracción al conjunto de esmaltado principal para minimizar la torsión transmitida a la tubería. La sección de tracción se soporta con una combinación de soportes de rodillos, equipo de manipulación de tuberías, o una zanja de flotación para minimizar la tensión y evitar daños en la tubería.

8. Control de flotabilidad del disco duro

Las fuerzas de elevación resultantes de la flotabilidad de las líneas de diámetro más grande pueden ser muy. Se pueden requerir altas fuerzas de tracción para superar el arrastre resultante de la elevación de flotabilidad. por lo tanto, los contratistas a menudo implementarán medidas para controlar la flotabilidad de las tuberías 30 pulgadas o más de diámetro. El método más común de controlar la flotabilidad es llenar la tubería con agua al entrar en el agujero. Esto requiere una línea de llenado interna para descargar agua en el borde delantero de la sección de tracción (después del punto de ruptura). También se puede requerir una línea de aire para romper el vacío que puede formarse en el borde delantero a medida que la sección de tracción se tira hacia arriba a la plataforma. La cantidad de agua colocada en la tubería se controla para proporcionar la distribución más ventajosa de las fuerzas boyantes. Algunos contratistas pueden optar por establecer una flotabilidad constante. Esto se puede lograr insertando una línea de diámetro más pequeño en la sección de extracción y llenando la línea más pequeña con agua. La línea más pequeña se dimensiona para sostener el volumen de agua requerido por pie lineal para compensar las fuerzas de elevación.