perforacion iii.pptx

8/13/2019 PERFORACION III.pptx

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PERFORACION III

PERFORACIONMULTILATERAL


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INTRODUCCIN La tecnologa de perforacin de pozos multilaterales ofrece

grandes beneficios que no pueden ser alcanzados conperfiles de pozo vertical o incluso horizontal.

Con esta tecnologa es posible aprovechar al mximo lascondiciones geolgicas que presenta el campo porque losdiseos son flexibles y pueden ser adaptados a losrequerimientos del yacimiento.

La importancia del proyecto se basa en que a nivel mundialya se han perforado miles de pozos multilaterales pero enColombia su aplicacin ha sido escaza. La razn delproyecto es estimular el estudio de esta tecnologa en elpas, ya que su aplicacin no se limita a pozos nuevos,

tambin es posible aplicarla en pozos existentes de camposmaduros, como el campo Colorado. El objetivo principal dela investigacin es realizar una evaluacin de la tecnologade pozos multilaterales aplicada al campo Colorado. Paraello, inicialmente se realiz una revisin bibliogrfica de losaspectos generales de los pozos multilaterales.


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ANTECEDENTES DE LA TECNOLOGAMULTILATERAL El primer avance que se dio en la tecnologa de

perforacin y completamiento fue con laimplementacin de pozos horizontales yposteriormente los direccionales. Con base en

stas, se desarroll otra tecnologa un poco msavanzada y compleja que corresponde a los pozosmultilaterales. Si bien es lo ltimo enperforacin, no se trata de una nueva tecnologaya que lleva una larga historia de desarrollo,

desde el ao 1929 que se registra la primerapatente de tecnologa multilateral. Acontinuacin se muestran los aspectos msrelevantes que contribuyeron con el desarrollo deesta tecnologa.


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CRONOLOGA A inicios de los aos 50, el sovitico Alexander Mikhailovich Grigoryan se

involucr en el trabajo terico del cientfico americano L. Yuren, quien decaque era posible aumentar la produccin aumentando el dimetro del hueco delpozo en la zona productiva2. As que Grigoryan llev esta teora un poco msall al proponer la perforacin de brazos a partir de un wellbore en la zonaproductiva para aumentar la exposicin superficial. Es por esta idea que seconsidera a Grigoryan como padre de la tecnologa de la perforacinmultilateral.

En 1953, Grigoryan puso en prctica esta teora en el campo Bashkiria (hoy

Bashkortostan) en Rusia, en donde la zona de inters era el horizonte deAkavassky, un intervalo de 33 a 197 pies de espesor. Perfor el pozo N 66-45hasta una profundidad total de 1886 pies, justo encima de la zona de inters yluego perfor nueve brazos desde el hueco abierto. Una vez completado el pozo,tena nueve laterales produciendo con un mximo alcance horizontal de 446pies desde el KOP (Kick Off Point). En la Figura 2 se puede observar una vistadel pozo. Este fue el primer pozo multilateral documentado aunque los intentosrudimentarios de multilaterales se haban hecho desde la dcada de 1930.

Al comparar este pozo con los dems del mismo campo, se encontr que fue 1,5veces ms costoso pero penetr 5,5 veces ms el espesor de la zona productora ysu produccin por da era 17 veces mayor. El xito de la primera perforacinmultilateral llev a los soviticos perforar 110 pozos multilaterales en suscampos petroleros durante los prximos 27 aos, de los cuales Grigoryanperfor 30 de ellos.


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PRIMERPOZOMULTILATERALENBASHIKIRIA, RUSIA


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Avance histrico de la tecnologa multilateral


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DEFINICION DE PERFORACION DEPOZOS MULTILATERALES

DISEO ESPINA DE PESCADO (POZO MULTILATERAL)


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TECNICAS ESPECIALES DE RAMALESLASTCNICASDEPERFORACINPARAPERFORARPOZOSHORIZONTALESYPOZOSLATERALESSECLASIFICANENCUATROCATEGORAS(VASEFIG.2), DEPENDIENDODELRADIODECURVATURA. ELRADIODECURVATURAESELRADIOREQUERIDOPARACAMBIARLA

DIRECCINVERTICALALAHORIZONTAL.

a) radio de curvatura

ultracorto.b) radio de curvatura corto.

c) radio de curvatura medio.

d) radio de curvatura largo.

FIG.2 ILUSTRACIN DE LOS MTODOS DE CURVATURA.


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Pozos de Radio de Curvatura Ultra CortoSon aquellos pozos horizontales que poseen un radio de curvatura de 1 y 2 pies(0.3048 y 0.6096 m), con grados de desviacin entre 45 y 60 grados por pie y un

desplazamiento horizontal de 100 pies (30.48 m).Esta tcnica es muy apropiada en la aplicacin de inyeccin de agua enformaciones blandas, no consolidadas y depresionadas.

Pozos de Radio de Curvatura CortoEstos pozos tienen un radio de curvatura entre 20 y 45 pies (6.096 y 13.716 m),

con un ngulo de desviacin de 1 a 3 grados por pie y un desplazamientohorizontal de 100 a 500 pies (30.48 a 152.4 m). El dimetro del hoyo es una delas pocas variables que limitan la aplicacin del sistema.

Pozos de Radio de Curvatura MedioEste tipo de pozos tiene un radio de curvatura entre 100 y 1,000 pies (30.48 y

304.8 m), con un mximo de desviacin de 20/100 pies cuando se perfora enforma orientada, aunque el espacio entre el hoyo, la herramienta y la bajada delrevestidor pueden cambiar estos lmites. Debido a su reducida profundidadvertical, se requiere menos espacio de localizaciones para alcanzar un objetivohorizontal comparativamente con pozos de radio largo. Una curva de radio largorequiere 1,400 pies (426.72 m) de hoyo desviado.


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POZOSDERADIODECURVATURALARGOELUSODEESTETIPODEPOZOSESLIMITADOPARALASPERFORACIONESDEDESARROLLO, PORLOQUEUSOESBSICAMENTECONFINESDEESTUDIOY

DEFINICINDELYACIMIENTO. ELRADIODECURVATURAOSCILAENTRE1,000Y3,000 PIES(304.8Y914.4 M), CONUNNGULODEDESVIACINDE1A7 GRADOSPORCADA100 PIES(30.48 M).STATCNICAESLAMSCOMNYAPLICABLEENPOZOSCOSTAAFUERA. ESCONOCIDACOMOLARGOALCANCEOALCANCEEXTENDIDO.

ILUSTRACIN DE LOS MTODOS DE CURVATURA II


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CLASIFICACIN TAML.A NIVELMUNDIALEXISTEUNACLASIFICACINDEPOZOSMULTILATERALESREALIZADAPORLAASOCIACINDECOMPAASDEPERFORACINQUELABORANPRINCIPALMENTEENLOSCAMPOSPETROLEROSDEMARDELNORTE.

DICHOORGANISMOCONOCIDOCOMOTECHNICALADVANCEMENTOFMULTILATERALS(TAML) PORSUSINICIALESENINGLS, CONSIDERAPRINCIPALMENTEELRIESGOOPERATIVOQUEEXISTEENLACONSTRUCCINDEUNPOZOMULTILATERALPARAEVALUARELNIVELASIGNADO.

NIVEL-1Pozo principal y lateral en agujerodescubierto.

NIVEL-2Pozo principal revestido y cementado; pozolateral en agujero descubierto.


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NIVEL-3Pozo principal revestido y cementado; pozolateral revestido con TR corta anclado sincementar.

NIVEL-4Pozos principal y lateral revestidosy cementados; unin sellada.


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NIVEL-5Pozos principal y lateral revestidos y cementadosintegridad mecnica de la unin lograda conoperaciones de terminacin.

NIVEL-6Pozos principal y lateral revestidosy cementados integridad mecnicaLograda con accesorios.


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EJEMPLOS DE POZOS MULTILATERALES Pozo bilateral apiladoComo se observa en la Figura3, con este diseo es posibledrenar lo yacimientos K1 y K2simultneamente, sinembargo, en el reaseleccionada de K1 no sepresenta la suficientecontinuidad lateral y parapoder controlar la produccinde cada lateral se requiere uncompletamiento inteligente odos bombas electrosumergiblesde cuerdas concntricas.

FIGURA3. POZODEDOBLELATERALAPILADO


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Pozo bilateral tipo trincheEste diseo se observa en laFigura 4. Con l es posibledrenar reas adyacentes a un

mismo yacimiento (K2), por lotanto el contacto con K1 esmenor, sin embargo la longitudde los laterales est limitada porel contacto agua-petrleo.

FIGURA4. POZODEDOBLELATERALTIPOTRINCHE


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FIGURA5. POZOMULTILATERALALADEGAVIOTA

Pozo multilateral ala degaviotaEste diseo es el que seobserva en la Figura 5. Laevaluacin muestra que eldesplazamiento de los lateralesdebe alcanzar los puntos deentrada del yacimiento K2 ypermitir la separacin lateral yla exposicin de los yacimientosK1 y K2 aumenta. Para lograrun manejo estratgico del

yacimiento se requiere escogerel adecuado tamao de equiposde produccin y ubicaradecuadamente lasprofundidades.


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Configuraciones bsicas de pozos multilateralesLos tramos laterales horizontales, que forman arreglos de tipo hornilla, abanico oespina dorsal, tienen como objetivo una sola zona y estn destinados a maximizar laproduccin de yacimientos someros de baja presin o yacimientos de petrleopesado, y campos con agotamiento parcial. Los tramos laterales apiladosverticalmente resultan efectivos en formaciones laminadas o en yacimientosestratificados; la mezcla de la produccin de varios horizontes aumenta laproductividad del pozo y mejora la recuperacin de hidrocarburos. En lasformaciones de baja permeabilidad y naturalmente fracturadas, los tramos lateralespueden intersectar ms fracturas que un solo pozo horizontal especficamente si seconoce la orientacin de los esfuerzos en el subsuelo y tambin pueden reducir lacada de presin por friccin durante la produccin.


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YACIMIENTOS CANDIDATOS PARA LA PERFORACINDE POZOS MULTILATERALES. Yacimientos irregulares.Donde se encuentran formaciones productoras; este tipo de formaciones son

muy difciles de localizar con precisin con mediciones ssmicas. Una vez quehan sido localizadas estas formaciones, pueden ser fcilmente alcanzadas porpozos multilaterales.

Yacimientos con problemas de conificacin de agua.Cuando en las zonas productoras existe agua y particularmente cuando laviscosidad del aceite es significativamente ms alta que la del agua, si seperfora un pozo vertical se tendrn problemas de conificacin, ya que seproduce agua y aceite, y con el transcurso del tiempo, aumenta la produccinde agua. Si se perfora un pozo multilateral que atraviese nicamente laformacin productora, se reducir la conificacin del agua.

Yacimientos con problemas de conificacin de gas.Debido a que el gas tiene una menor viscosidad que el aceite, la conificacindel gas es mucho ms severa que la del agua. Si la conificacin del gas no sepuede controlar, el gas que se extrajo debe inyectarse nuevamente alyacimiento para evitar un depresionamiento prematuro en el yacimiento. Si seperfora un pozo multilateral, ayudara a prevenir problemas de conificacindel gas, asegurndose que los pozos sean terminados en las zonas productorasde aceite y alejados del gas, obteniendo con esto volmenes de produccineconmicos sin excesivos gradientes de presin los cuales inducen a la

conificacin.


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Formaciones de baja permeabilidad.En formaciones con baja permeabilidad, perforar un pozomultilateral a travs de la zona productora produce

excelentes resultados, si se perforan varios cientos de pies, elpozo se comportar como una fractura, incrementando lapermeabilidad y mejorando la productividad.

Yacimientos con poco espesor.Donde se tienen zonas productoras con poco espesor(delgados) se puede abatir este problema realizandoperforacin doble lateral en forma de Y, con lo cual setendr una mayor rea expuesta y mayor rea de drene,incrementando la productividad del pozo.

Estructuras en forma de domo.Cuando se tienen estructuras en forma de domo y si se cuentacon pozos existentes, estos pueden ser desviados y perforadosarriba de la estructura para recuperar el aceite voltil a lolargo de los flancos del domo.


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Yacimiento fracturados verticalmenteEn yacimientos con fracturas verticales con zonas productorasorientadas en ste plano, un pozo vertical podra fallar en alcanzar

alguna zona, pero con pozos multilaterales y perpendiculares a losplanos de las zonas productoras aumenta la probabilidad deinterseccin y drenado para diferentes sistemas de fracturas y asobtener una mayor produccin.


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Yacimientos de petrleo pesadoAdems de mejorar la inyeccin de vapor, los tramos laterales horizontalesmaximizan la produccin y mejoran la recuperacin de depsitos de petrleo

pesado y de yacimientos delgados, someros o agotados, mediante elincremento del rea de drenaje del pozo. En yacimientos con columnas depetrleo delgadas, los tramos laterales horizontales mitigan la irrupcinprematura de agua o gas, o la conificacin.


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Zonas con cuerpos productores multicapas.Si se tienen zonas productoras multicapas, con pozos

multilaterales se pueden abarcar todas las capas productorascon lo que se tendr una mayor productividad del pozo.


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Comportamientos geolgicos aisladosLos pozos multilaterales suelen ser mas eficaces que los pozosindividuales para explotar hidrocarburos pasas do por alto en

distintos comportamientos geolgicos cono resultado delagotamiento parcial de las reservas.


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CRITERIOS PARA EL DISEO DE UN POZOMULTILATERALEXISTENDOSFACTORESPRINCIPALESQUEJUSTIFICANLAPERFORACINDEPOZOSMULTILATERALES:

Factores de la Construccin:

Reducir en nmero de pozos Reducir la cantidad de slots en

plataformas costa afuera Reducir el nmero de macollas Reducir la cantidad de

instalaciones de superficie Se pueden utilizar pozos

existentes sin necesidad deconstruir otro nuevo

Reducir los costos de terminacin Reducir la cantidad de tuberas

intermedias

Factores de Desarrollo deYacimientos:

La exposicin del yacimiento serincrementada tanto para estrategiasde perforacin e inyeccin

Incremento de reservas Explotacin ms eficiente deestructuras geolgicas complejas

Acceso a yacimientos mltiples desdeun solo punto en superficie

Exploracin y evaluacin de objetivosmltiples

Valor agregado en trminos deproduccin adicional Valor agregado en trminos de

produccin acelerada

Es importante recalcar que un multilateral no son dos pozos, y que en teora, seespera un incremento en la produccin de un 30 - 60 %.


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LIMITACIONES Si bien los pozos multilaterales han recibido gran atencin en

la industria petrolera, en la prctica su implementacincorresponde a una pequea fraccin del total de pozosperforados hasta ahora. Una razn que podra explicar suaplicacin limitada es que el beneficio econmico puede estaren cuestionamiento aun cuando los resultados en teoraproyectan una buena produccin.

A pesar de que no se trata de una nueva tecnologa, laperforacin multilateral an no se considera que ha maduradoen la industria. Las compaas operadoras an lo piensan dosveces antes de implementar esta tecnologa debido a que son37 muchos los riesgos asociados. Adems de lo que se ha

mencionado, hay que considerar el riesgo de interferenciaentre los laterales, formacin de flujo cruzado, dificultades dedistribucin de produccin y la sensibilidad a yacimientosheterogneos. Por lo tanto, para disminuir estos riesgos serequiere bastante inversin de tiempo y dinero en anlisis einvestigacin.


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SELECCIN DE LA BROCA Las brocas son seleccionadas con la esperanza de alcanzaruna velocidad de penetracin ptima. Esto significa que

deben perforar muy rpido y durar suficiente tiempo paraminimizar los viajes por una broca nueva. Idealmente, unasola broca debera perforar una seccin completa delagujero descubierto.

La seleccin inapropiada de las brocas propicia menoresvelocidades, viajes innecesarios y demasiada exposicin delagujero. Ocasionalmente, la broca se puede pegar,especialmente cuando se perfora con motor de fondo. En losagujeros direccionales, la seleccin de la broca tambin

influye en la tortuosidad y calidad del agujero. Existe una gran variedad de brocas pero se pueden

clasificar en dos grupos: brocas con cortadores fijos y brocascnicas.


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Broca PDC bicntrica Brocas de diamante


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Broca de conos dentados Broca de insertos


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MOTOR DE FONDOSe debe considerar un sistema

que controle la direccin de laperforacin a medida que labroca va avanzando en laconstruccin de la trayectoriadel pozo lateral. Entre estossistemas se encuentra eldenominado Rotary Steerable

System (RSS). Este sistema estotalmente rotativo y orientala broca a travs de unmecanismo interno dedireccionamiento, (ver Figura25), lo cual resulta muyconveniente en casos donde los

mecanismos dedireccionamiento externoalcanzan sus lmites derendimiento.

Ilustracin del sistema RSS


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CONSIDERACIONES DEL LINERDEL LATERALSe deben considerar un nmero de

factores al planear la instalacin delliner del lateral. Estos factoresincluyen: El tamao del hueco del lateral

permitido por el sistemadetermina el tamao permitido deliner. As que el sistema debe serseleccionado de tal manera que

permita el tamao requerido delliner a ser corrido. Ciertossistemas restringen el tamao delhueco del lateral.

Puede ser que no sea posible,dependiendo del sistema derevestimiento utilizado, desplazarel liner hacia el fondo, por lo tanto,

se debe planear procedimientospara obtener las mejorescondiciones posibles para el hueco.

SECUENCIA DE PERFORACIN La secuencia de perforar los

laterales es totalmente a discrecin

del operador debido al hecho de queel acoplamiento del cierre norestringe el dimetro interno delcasing. Sin embargo, se recomiendaimplementar una secuencia dearriba hacia abajo para minimizarlos riesgos de perder acceso asecciones anteriormente perforadas,

ya que de lo contrario podrasuceder una falla por encima deellas.


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CONSIDERACIONES DEL HUECOLos siguientes factores deben ser examinados en el proceso de planeacin:

Al planear la perforacin del hueco principal se debe considerar elmximo dimetro externo efectivo de las uniones. Es posible que seencuentren problemas al correr el casing a la profundidad requerida,entre los que se podra incluir consideraciones de estabilidad del hueco,intervalos sensibles al tiempo de hinchazn de las arcillas, potencialcierre de empaque y llenado excesivo. Si se presenta algunos de estosproblemas, puede ser 76 prudente perforar el hueco principal msprofundo de lo que era normalmente planeado.

El tamao del agujero se establece de acuerdo con el dimetro de latubera de revestimiento. Debe haber suficiente espacio libre en elanular para correr y cementar la tubera de revestimiento. Algunasveces, se perforan agujeros mayores para formaciones apretadas. Eltamao del agujero influye en su limpieza, estabilidad, pega diferencialy empacamiento. Generalmente, para dimetros de agujero grandes, esms difcil la limpieza, pero es menor el riesgo de pegas.

Los elementos de sello de componentes como el tamiz de presin internoo herramienta hidrulica recuperable pueden ser adversamenteafectados por temperaturas muy altas. Es necesario conocer lastemperaturas (esttica y en circulacin) que se esperan dentro del pozo yrealizar una evaluacin en cuanto a s o no requerir materialesespeciales que resistan alta temperatura.


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LODO DE PERFORACIN El lodo de perforacin debe ser adaptado al pozo. El peso dellodo debe ser balanceado cuidadosamente para ajustarlo a la

ventana de peso de lodo permitida en el programa de tuberade revestimiento. Los lubricantes, aditivos para perdida deflujo y otros aditivos qumicos pueden requerirse para prevenirpegas, sin embargo no se recomienda usarlos en altas dosis. Elpunto de cedencia y la viscosidad plstica deben ser

controlados para optimizar la limpieza del agujero. El costo del lodo es difcil de predecir y frecuentemente causa

que el proyecto tenga un presupuesto adicional, incluso puedeser uno de los componentes ms costosos de un programa deperforacin.

El peso del lodo es uno de los ms grandes culpables de las

pegas de tuberas. Se perfora ms rpido con lodos menos densos, pero si el peso

del lodo es muy ligero, el agujero puede perder estabilidad, loque a final de cuentas puede disminuir o parar el progreso encurso.


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CONTROL DE SLIDOS Un inadecuado control de slidos puede generar

incremento del espesor de la torta del lodo, altaspresiones de suaveo y surgencia, disminucin de lavelocidad de penetracin, dao de la broca y cuellos,desgaste de los equipos, pobres trabajos de

cementacin de tubera de revestimiento y prdidasde circulacin. Todos estos problemas pueden contribuir al riesgo de

una pega de las tuberas. Es importante tener elequipo para el control de slidos especificado por el

pozo, adecuadamente instalado y supervisado, pueslos problemas del agujero son, por lo general,reducidos a medida que la eliminacin de slidos seoptimiza.


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PLAN DE CONTINGENCIA Para minimizar el impacto de cualquier problemaque puede interferir con la operacin del sistema,

es esencial desarrollar procedimientos decontingencia como parte del proceso de

planeacin. La herramienta requerida paraimplementar cualquier plan de contingencia debeestar disponible en el taladro antes de comenzarcada operacin.


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CONCLUSIONES Con base en la evaluacin de produccin y los valores de obtenidos, se

considera que la perforacin de pozos multilaterales en el campo, es

tcnica y econmicamente factible, siendo el de mejor escenario el quese presenta con el diseo del pozo . De acuerdo a la informacin geolgica y datos petrofsicos del campo,

es posible considerar la aplicacin de la perforacin de pozosmultilaterales para aumentar la produccin con el aumento del reade drenaje en zonas donde se puede aprovechar la geometra delanticlinal.

La prediccin de produccin para los diseos propuestos sugiere queefectivamente los pozos multilaterales logran mayor produccin encorto tiempo al realizar la comparacin con la produccin de los pozosexistentes del campo.

La herramienta software COMPASSTM es de gran ayuda para laplaneacin de pozos direccionales y multilaterales porque cuenta condiferentes mdulos integrados que logran aproximar los diseos a larealidad.

La investigacin de los casos de aplicacin de la perforacin de pozosmultilaterales contribuye al conocimiento de nuevas tecnologas quepermiten incrementar la eficiencia, disminuir costos y optimizar las

operaciones de perforacin y completamiento.


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RECOMENDACIONES Realizar un modelo geomecnico basado en la ssmica del campo para permitir

una evaluacin ms detallada y precisa de los riesgos o problemas asociados ala litologa, ya que el modelo incluye los esfuerzos presentes y se puedendetectar zonas de presin anormal o subnormal.

Para obtener datos de produccin del campo ms realistas se recomiendautilizar datos de campo actualizados y representativos.

Evaluar los riesgos del proyecto de perforacin de pozos multilaterales en elCampo mediante un software especializado como Osprey Risk, que permitecrear un plan operacional detallado de perforacin incluyendo una evaluacin

econmica y de riesgos. Antes de aplicar este proyecto al campo, se debe realizar un estudio bien

detallado de la geologa del campo para verificar las zonas prospectivasescogidas y las coordenadas de los objetivos. Si se llegase a implementar esteproyecto en el campo, se recomienda realizar una revisin del estado mecnicode los pozos existentes, y visitar la locacin del punto propuesto para el pozo.

Se debe desarrollar planes de contingencia que prevean todo tipo de problemasque pueden presentarse durante la perforacin en el campo.

Al aumentar el nivel de complejidad de la unin de un pozo multilateral seaumenta tambin el nivel de riesgo asociado a la perforacin del pozo, por lotanto es prudente tenerlo en cuenta en la fase de planeacin de un proyecto deperforacin de pozos multilaterales.

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