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PERFORACION CON LASER Introducción La perforación rotatoria ha sido ampliamente usada para la extracción en la mayoría de los campos petrolíferos en varias partes del mundo por más de un siglo. Durante este período muchas técnicas de perforación alternativas han sido sugeridas, en función de la reducción del tiempo y el incremento de la eficiencia de la perforación. Estás técnicas incluyen el uso de tecnología de hoyo con herramientas conocidas comúnmente como nuevos dispositivos. Está categoría de nuevos dispositivos incluye: Inyectores de Agua, Haz de Electrones, Inyectores de Cavitación, Arcos Eléctricos, Plasmas y Láseres, por nombrar algunos. En comparación con los anteriormente mencionados, la perforación a laser ha demostrado tener un alto potencial para ser la herramienta futurística de avanzada que reemplazará al sistema de perforación rotatoria convencional. LASER básicamente es un anacrónico para Ampliación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). El laser es fundamentalmente un dispositivo el cual convierte la energía en una forma de haces radioactivos electromagnéticos (fotones). Estos fotones son principalmente producidos debido a la regresión de los átomos a su más bajo estado de energía después de su excitación a los más altos niveles. Cuando esto sucede un fotón es liberado. Está alta energía conforme con la luz radioactiva pueden ser enfocadas para formar un haz potente de alta intensidad, el cual puede ser empleado para fragmentar la roca, fundirla o evaporarla, dependiendo de la potencia de entrada, del tipo de laser, del ajuste focal y de las características de interacción del laser con el tipo de roca particular presente. Los otros parámetros del laser incluyen: el método de descarga (pulsado o continúo), la longitud de onda, el tiempo de exposición, la amplitud del pulso, la tasa de repetición, la potencia media y sus picos. Estos parámetros determinan la transferencia de energía efectiva a la roca. Los láseres son actualmente empleados como una herramienta de potencia con resultados efectivos, en varios campos como lo son: el médico, el metalúrgico y aplicaciones militares. Los láseres hoy en día son ampliamente usados para cortes con precisión y soldadura de metales, cerámicas y otros materiales.

Perforación a Laser La mayoría de las investigaciones en el campo de la perforación a laser están enfocadas únicamente al uso del laser para evaporar la roca. Estos métodos son propuestos para tener varias ventajas sobre la implementación de técnicas de perforación rotatoria, las cuales incluyen: 1.-Incremento de la Tasa de Penetración (ROP). La perforación a laser muestra el potencial de tener un ROP que representa ser más de 100 veces los ROP presentes. 2.-Equipar de revestidores temporales. 3.-Reducción del tiempo de viaje y un incremento de la vida útil de la mecha. 4.-El laser depende de los parámetros como: el peso de la mecha, la tasa de circulación del lodo, la velocidad de rotación y el diseño de la mecha. 5.-Perforaciones exactas y precisas, ya que la mecha viaja sin problemas para mantener una línea recta a lo largo del trayecto. 6.-Proporcionar mayor control, perforando y con capacidad de seguimiento lateral. 7.-Diámetro de hoyo único. 8.-El logro de estos avances, siendo atractivos ambientalmente y ofreciendo tecnología rentable y segura.

Tipos de Láseres Diferentes tipos de láseres están disponibles y son clasificados según las bases de las fuentes de producción como son: Láseres de Gas, Láseres de Tinta, Láseres de Vapor de Metales, Láseres de Estado Sólido, Láseres Semi Conductores, Láseres Libres de Electrones, Láseres con Bomba Nuclear. Sin embargo en este momento solo unos pocos láseres han sido considerados, únicamente una lista corta de estos está disponible para perforación de rocas. Estos incluyen: 1. 2. 3. 4. 5.

Laser de Fluoruro de Deuterio (FD) y Laser de Fluoruro de Hidrógeno (FH) Laser Libre de Electrones. Laser Químico de Oxigeno - Iodo. Laser de Dióxido de Carbono. Laser de Monóxido de Carbono.

6. 7. 8. 9.

Laser de Neodimio: Itrio Aluminio Granate (Nd:YAG) Laser excímero de Fluoruro de Kriptonita (KrF) Laser Químico de Avanzada Mid-Infrare (MIRACL) Laser de Diodo Directo.

El principal problema encontrado en el escenario actual que impide la venta comercial de los láseres para perforación, es el tamaño de los láseres de alta potencia. Los láseres compactos con suficiente potencia para evaporar la masa de roca entera pueden ser comercialmente fabricados, como por ejemplo, una mecha mecánica con laser puede ser usada.

Teoría La energía específica es empleada para predecir el desempeño y los requerimientos de potencia cuando los láseres son solo usados como un dispositivo removedor de roca. La energía específica E, está definida como la cantidad de energía requerida para remover una unidad de volumen de roca. Está es calculada como

Sin embargo, cuando los láseres son usados en tándem con cada término, se define la Energía Específica Kerfing. Cuando un sistema de laser mecánico es empleado, la tasa queda como

Sin embargo, cuando los láseres son usados en tándem con cada término, se define la Energía Específica Kerfing. Cuando un sistema de laser mecánico es empleado, la tasa queda como:

donde En un sistema de laser mecánico, el laser es usado primariamente sin ocasionar esfuerzos a la roca, esto facilita la perforación mecánica a través de la corteza. En mecánica de perforación el no soporte de la roca puede ser reducido a EM de la roca a más de la mitad y adicionalmente incrementar la tasa de perforación. Sin embargo, se detecto que la energía específica calculada para un dispositivo puede ser la misma y por lo tanto no puede ser usada para diferenciarlas en situaciones diferentes de Kerfing, es decir una profundidad estrecha kerf y una amplia pero somera kerf. Por lo tanto, se usa el término de Energía Específica de Kerfing (EEK). Está es definida como la potencia por una profundidad de kerf multiplicada por la velocidad del mecanismo de corte que atraviesa la estructura rocosa, está viene dada por :

Una comparación de la energía específica usando diferentes métodos de perforación y diferentes tipos de láseres está dada en la Tabla 1 y Tabla 2. Un rango de la Energía Específica de Kerfing necesaria, está mostrada en la Tabla 3.

PERFORACION DIRECCIONAL La perforación horizontal dirigida (direccional) permite instalar un ducto por debajo de un obstáculo, como un río o carretera, sin perturbar el entorno. Al contrario de la técnica de perforación horizontal, la trayectoria curva de una perforación horizontal dirigida permite hacer pasar el ducto por debajo de obstáculos desde la superficie, de manera que no se requiere efectuar ninguna excavación importante. Es ideal en suelos no pedregosos y bloques (arcilla, limo y arena), puede ejecutarse asimismo con casi todo tipo de rocas permite instalar ductos que pueden alcanzar 1.200 milímetros de diámetro, ofrece la posibilidad de efectuar perforaciones que alcancen hasta 1.800 metros de longitud (lo que varía según las condiciones del suelo y el diámetro requeridos).

Situaciones que requieren el uso de la perforación direccional

*Complicaciones por la geología local. *Incremento de la producción de un yacimiento desde un pozo en particular. *Disminuir de costos (ej. evitar instalaciones off-shore) *Disminuir riesgos ambientales. *Necesidad de mantener la verticalidad en pozos profundos. *Pozos de alivio .Comercialización y distribución (construcción de oleoductos y gasoductos)

Causas que originan la perforación direccional Existen varias razones que hacen que se programen pozos direccionales, estas pueden ser planificadas previamente o por presentarse en las operaciones que ameriten un cambio de programa en la perforación. Las más comunes son las siguientes 1.Localizaciones inaccesibles: Son aquellas áreas a perforar donde se encuentra algún tipo de instalación o edificación (parque, edificio) , o donde el terreno por condiciones naturales (lagunas, ríos, montañas) hacen difícil su acceso. 2. Domo de sal: donde los yacimientos a desarrollar están bajo la fachada de un levantamiento de sal por razones operacionales no se desee atravesar el domo. 3. Formaciones con fallas: donde el yacimiento esta dividido por varias fallas que se originan durante la compactación del mismo. 4. Múltiple pozo con una misma plataforma: desde la plataforma se pueden perforar varios pozos para reducir el costo de la construcción de plataformas individuales y minimizar los costos por instalación de facilidades de producción.

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5.-pozos de alivio Es aquel que se perfora para controlar un pozo en erupción. Mediante el pozo se contrarresta las presiones que ocasionaron el reventón. 6.- Zonas cerca de la costa.- En el caso en el que un depósito se encuentra en alta mar, pero muy cerca de la tierra, la forma más económica para explotar el depósito puede ser para perforar pozos direccionales a partir de una plataforma de tierra en la costa. 7.-Sidetrack.- Llamado también seguimiento de lado, dejar a un lado de un pozo existente es otra aplicación de la perforación direccional. Esto se hace para evitar una obstrucción en el pozo original, para explorar la extensión de una zona de producción en un sector determinado de un campo, o para desviar un pozo seco a un destino más prometedor.

TIPOS DE POZOS DIRECCIONALES 1.-TIPO TANGENCIAL La desviación deseada es obtenida a una profundidad relativamente llana y esta desviación se mantiene constante hasta el objetivo. Este tipo de pozo presenta muchas ventajas tales como: •

Configuración de la curva sencilla a lo largo de un rumbo fijo.

•

Ángulo de inclinación moderado.

•

Generalmente puntos de arranques someros.

•

Menor riesgo de pegamiento.

1.1 POZO TIPO J .- Este tipo de pozos es muy parecido al tipo tangencial, pero el hoyo comienza a desviarse más profundo y los ángulos de desviación son relativamente altos y se tiene una sección de construcción de ángulo permanente hasta el punto final. Características: *el KOP a poca profundidad *Sección construcción (que puede tener más de un tipo de acumulación) *Sección tangente Aplicaciones:Pozosmoderadamenteprofundoscondesplazamientohorizontal moderada, donde no se requiere cañería intermedia. 1.2.- POZO TIPO S .- En este tipo de pozo la trayectoria está configurada por una zona de incremento de ángulo, otra tangencial y una de disminución de ángulo. Estos tipos de pozos pueden ser de dos formas: Tipo “S”: constituido por una sección de aumento de ángulo, una sección tangencial y una sección de caída de ángulo que llega a cero grados (0º). “S” Especial: constituido por una sección de aumento de ángulo, una sección tangencial intermedia, una sección de caída de ángulo diferente a cero grados (0º) y una sección de mantenimiento de ángulo al objetivo. Características: tienen unKOPdepocaprofundidad una sección de construcción una Sección de caída

aplicaciones Varias zonas productivas reduce el angulo final en el reservorio arrendamiento o limitaciones de destino

2.- INCLINADOS O DE ALTO ANGULO.- Son pozos iniciados desde superficie con un ángulo de desviación predeterminado constante, para lo cual se utilizan taladros especiales inclinados. Los Taladros Inclinados son equipos cuya cabria puede moverse de 90º de la horizontal hasta un máximo de 45º. Características: Una torre de perforación inclinada para perforar desde pozos verticales hasta pozos de 45º de desviación vertical. Un bloque viajero, provisto de un sistema giratorio diseñado para enroscar y desenroscar la tubería, que se desliza a través de un sistema de rieles instalado en la estructura de torre. un KOP Profundo una Sección de construcción una Sección tangencial corta (opcional) Aplicaciones: cuando se perforan en domos salinos . Cuando se extiende el acceso a reservorios recién descubiertos , Reposicionando el fondo del pozo o re-perforando . 3.-POZOS MULTILATERALES.- Consisten básicamente en un hoyo primario y uno o más hoyos secundarios que parten del hoyo primario, cuyo objetivo principal es reducir el número de pozos que se perforan, además de optimizar la producción de las reservas. Según la geometría del yacimiento se puede construir distintas configuraciones de pozos multilaterales para lograr drenar los yacimientos de manera más eficiente. Hasta la fecha no se ha encontrado una manera de clasificar al tipo de pozo multilateral ya que la forma y variedad está solo limitada a nuestra imaginación y a las características de nuestros reservorios. Así podemos tener: