Directional data sp

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MODULO MWD
Directional

Objectivos de los registros de Survey
• Determinar la posicion del agujero
• Monitorear la trayectoria del pozo para asegurarse de interceptar el
objetivo
• Orientar las herramientas Direccionales
• Analisis Anti-collision
• Determinar la TVD
• Evaluar la severidad de la pata de perro dogleg del hoyo
• Cumplir con las regulaciones requeridas

Aplicaciones de los Sensores Direccional
– Los Sensores Direccionales
miden:
• Data del Survey (Estatico
o Dinamico)
– Inclinacion
– Direccion del Hoyo
(Azimuth)
• Data Navegacion
(Dinamica)
– Magnetic Toolface
– Gravity Toolface

En que consiste un Survey?
• Un survey, o mas apropiado una estacion de survey, consiste de los
siguientes componentes:
– Inclinacion (Inc)
– Direccion del Hoyo (Azimuth)
– Profundidad Medida (MD)
• La maxima calidad del survey se obtiene con una medicion estatica
(con la sarta detenida)
• La data del Survey le dice al perforador direccional donde estaba la
hoyo hace un rato (antes de peforar los ultimos 30-40 pies-bit to
sensor distance)
• La Inclinacion y la direccion son mediciones tomadas hoyo abajo
• La Profundidad Medida es una medicion derivada del sistema de
monitereo de profundidad en superficie

Inclinación
• Inclinación es el angulo, medido
en grados, entre el eje del
instrumento de medicion de
survey – o lo que es igual el eje
del agujero , y la linea de la
vertical verdadera
• Una inclinación de 0° representa
que el pozo esta vertical
• Una inclinación de 90°
representa que el pozo esta
horizontal.

Dirección Hoyo
• La Direccion del Hoyo es el angulo,
medido en grados, que existe entre la
componente horizontal del hoyo o del
eje del instrumento de survey en
referencia a un norte conocido
• Esta referencia es el norte verdadero
o el norte grilla ( grid north) , y este es
medido en sentido horario por
convencion o regla
• La dirección del hoyo es medida en
grados y puede ser expresada tanto
en forma de azimuth (de 0° a 360°) ó
como forma de cuadrantes (NE, SE,
NW, SW)

Profundidad Medida
• La Profundidad Medida se
refiere a la distancia real del
hoyo perforado desde la
superficie ( boca del pozo)
hasta un punto dado a lo
largo de agujero.

What is Steering Data?
• Steering, or toolface data, is dynamic data and tells the
directional driller the position of the bend of the mud motor
• Orienting the bend to the desired position allows him to
control where the hole will be going
• There are two types of toolface data
– Magnetic
– Highside (Gravity)

Magnetic Toolface
• Magnetic toolface is the direction, in the
horizontal plane, that the mud motor bend is
pointing relative to the north reference
• Magnetic Toolface = Dir Probe Mag
Toolface + Total Correction + Toolface
Offset
• Magnetic toolface is typically used when the
inclination of the wellbore is less than 5°
• The magnetic toolface reading is whatever
magnetic direction the toolface is pointed to

Tool Face Gravitacional
• El tool face gravitacional ( cara de la herramienta gravitacional) es la
distancia angular que la linea de ajuste del motor deriva o se voltea en
su propio eje en relacion a la cara alta (high side) del hoyo
• Tool Face Gravitacional = Toolface Gravitacional de la Probeta Dir
+ Toolface Offset
• Cuando la inclinación del hoyo esta por encima de 5°, el toolface
gravitacional puede ser usado
• El toolface gravitacional estará referenciado al highside del hoyo,
independientemente de la dirección que tenga el hoyo ( o la direccion
que tenga el instrumento del survey) en ese momento
• El toolface será presentado en grados a la derecha o grados a la
izquierda del highside

Toolface Gravitacional
• Por ejemplo, un toolface del
instrumento que apunte al highside
of the hole será de 0°
• Un toolface del instrumento
apuntando al low side ( cara baja)
del hoyo mostrara un tool face
gravitacional de 180°
• Si el tool face de la probeta fue
girado en 70 grados apuntando a la
derecha, el toolface gravitacional
será de 70° a la derecha.

Artefactos para Surveys Direccionales
• Hay dos clases de artefactos de surveys:
• Magneticos ( Magnetómetros )
– Single Shot
– Multishot
– Steering tool
– MWD
• Giroscopicos
– Orientation tools
– Convencionales
– Rate Gyros

Compas Magnético Flotante
• El compas mecanico usa una tarjeta que se orienta a
si misma al norte magnetico, similar a un compas de
aguja magnetizada, que siempre apunta al norte
magnetico
• La tarjeta compas usa un magneto atado que la dá la
orientación. Como el magneto es atraido al norte
magnético, entonces la dirección del hoyo se puede
obtener
• La Inclinación es medida por medio de un péndulo o
un artefacto flotante
• En el artefacto flotante, el flotante es suspendido en
un fluido, el cuál permite al tubo del instrumento
moverse libremente a medida que la inclinación
cambie.

Ejes de los Accelerómetros & Magnetómetros
Electrónicos
• El eje “Z” es el que esta a lo
largo de la probeta (plano axial)
• Los ejes “X” y “Y” estan en
planos cruzados y estan
perpendiculares entre ellos y
tambien con respecto al eje “Z”
• El “Highside” esta alineado con el
eje “X”
• Los tres ejes estan “ortogonales”
entre ellos

Sensores Electrónicos
– Los Acelerometros miden la intensidad de
la fuerza de gravedad (acceleracion) que
actua sobre cada uno de los ejes
– La Inclinacion y el Toolface Gravitacional
son medidos con un paquete de
acelerometros tri-axial
– Los Magnetometros miden la intensidad
del campo magentico de la tierra que
actua sobre cada uno de los ejes
– El Azimuth y el Toolface Magnetico son
medidos con un pauete de
magnetometros tri-axial

Acelerometros de Bisagra de Cuarzo
• Responden al efecto del campo
gravitacional de la tierra en cada
plano
• Una corriente alterna (CA) se
utiliza para mantener la el
soporte de cuarzo en una
posición de referencia conforme
el acelerómetro se mueva
relativo a la fuerza gravitacional
• La intensidad de la corriente
aplicada “bucking” se relaciona
con la fuerza gravitacional
registrada por el acelerometro.

Magnetómetros de Flujo
• Responden al afecto del campo magnético
de la tierra en cada plano
• El magnetómetro consiste de dos bobinas
enrolladas en forma opuestas alrededor
de dos varillas con alta permeabilidad
magnética.
• Al aplicar una corriente alterna (CA) a las
bobinas, un campo magnético alterno es
creado, el cual magnetiza las varillas.
• Cualquier campo magnético externo
paralelo a las bobinas causará que alguna
de las bobinas se sature mas rápido que
la otra.
• La diferencia en el tiempo de saturación
representa la magnitud del campo
magnetico externo.

Principio Básico del Giroscopio
• Un giroscopio de rotor se compone de un arueda
volante montada en un eje. Is esta es energizada
por un motor electrico de alta velocidad capaz de
alcanzar mas 40,000 revoluciones por minuto
(rpm)
• La rueda volante (rotor) puede ser “orientada” o
apuntada a un direccion norte conocida. La
direccion en la cual el gyro da vueltas es
mantenida por su propia inercia. Por esa rason,
este puede ser usado como referencia para medir
el azimuth
• Un arreglos de aros externo e interno permite al
giroscopio mantener su direccion predeterminada
independiente de en que posicion se encuentre
el instrumento o probeta en el agujero.

Aplicaciones del Giroscopio
• Un instrumento Giroscópico de registro ofrece valores de surveys del
hoyo con alta precision en donde existe influencia magnetica externa
como lo es en los casos de hoyos entubados, hoyos de produccion,
cerca de pozos vecinos existentes o de algun pescado o escombro de
hierro abandonado hoyo abajo.
• Los sensores Giroscópicos pueden ser clasificados en tres categorias:
• Free gyroscopes (Giroscopios Libres o convencionales)
• Rate gyroscopes
• Sistemas de Navegacion Inerciales

Operación del Rate Gyro
• La electrónica del rate gyroscopes, tambien
llamada como north-seeking gyroscopes, usa
la componente vectorial horizontal de la tasa
de Rotacion de la Tierra para determinar el
norte
• La tierra rota 360° en 24 horas ó 15° en 1 hora.
La componente horizontal de la tasa de giro de
la tierra disminuye con el coseno de la latitud;
sin embargo, la referencia al norte verdadero
sera simpre resuelta en latitudes menores a
80° de Norte o de Sur
• El rate gyro no necesita relacionarse a una
referencia norte conocida para poder orientar
• La Inclinación es medida por medio de un
paquete de acelerometros triaxiales.

Campo Gravitacional de la Tierra
• La direccion del campo
gravitacional de la Tierra
define la “vertical”
• El vector gravitacional esta
siempre perpendicular a la
superficie terrestre
• Este es esencialmente 1.0 g
independiente de la locacion
en la tierra
1 gravity

Campo Magnético de la Tierra
• El núcleo de la tierra contiene acero,
níquel y cobalto y es ferromagnético
• Se puede imaginar a la tierra como si
tuviera una barra magnética en el
centro, a lo largo del eje de rotación
norte-sur
• Aunque la dirección del campo es al
norte magnético, la magnitud será
paralela a la superficie de la tierra al
ecuador y a puntos con altas
pendientes en la tierra cerca al polo
norte.

Componentes del Campo Magnético de la
Tierra
• M M = Dirección al Norte Magnético.
• N = Dirección al norte verdadero.
• Btotal = Intensidad total del campo
magnético local.
• Bv = Componente vertical del campo
magnético local.
• Bh = Componente horizontal del
campo magnético local.
• Dip = Angulo Dip de el campo
magnético con relación a la
horizontal.
• Dec = Variación entre la componente
horizontal del campo magnético y el
norte verdadero.
• Gtotal = Intensidad total de campo
gravitacional de la tierra.

Angulo Dip vs. Latitud
• Las líneas de flujo magnético son
perpendiculares (90°) a la
superficie de la tierra en los polos
magnéticos.
• Las líneas de flujo magnético son
paralelas a la superficie de la
tierra en el ecuador magnético
(0°).
• El ángulo dip se incrementa
conforme la latitud aumenta.
• Al aumentar el ángulo dip la
intensidad de la componente
horizontal del campo magnético
de la tierra disminuye.

Angulo Dip vs. Latitud
• En el ecuador magnético, Bh=
Btotal, Bv = 0
• En los Polos magnéticos, Bh = 0, Bv
= Btotal
• Bh es la proyección (usando el
ángulo dip) de Btotal en el plano
horizontal
Bh = Btotal
Bv = Btotal
Bh = 0
Bh = Btotal(cos Dip)
Btotal
Bv = Btotal(sin Dip)

Movimientos de los Polos Magnéticos (1945 – 2000)
Polo
Norte
Polo
Sur

Declinación Magnética
• Movimientos complejos de fluidos
(plasma) en el núcleo provocan
que el campo magnético de la
tierra cambie lento e
impredeciblemente.
• La posición de los polos
magnéticos también cambia en el
tiempo.
• Sin embargo se pueden
compensar estas variaciones
aplicando una corrección
(declinación) al survey magnético
que tiene como referencia el
norte verdadero.

Norte Verdadero
• El Norte Verdadero o norte
geográfico esta alineado con el eje
de rotación de la tierra
• El Norte Verdadero no se mueve,
haciéndolo así una referencia
perfecta.
• Un survey referenciado al norte
verdadero será valido hoy y en
cualquier otro momento en el futuro.
• La corrección que se aplica para
cambiar de norte magnético a norte
verdadero se le conoce como
declinación.

Convergencia de Grilla (Grid Convergence)
• Corrige la distorsión causada por la
proyección de la superficie curva de la
tierra sobre un plano.
• Esta corrección es mas severa cuando
se desplaza del ecuador hacia los polos.
• Dos métodos comunes son Transverse
Mercator y Lambert.

Proyección Grid UTM
• En Universal Transverse Mercator Grid, la tierra se divide en
60 zonas de 6° cada una

Zonas Grid
• Un meridiano central divide a la
mitad cada zona de 6°.
• Cada meridiano central se sitúa
a lo largo del norte verdadero.
• Si estamos situados
directamente en el meridiano
central o sobre el ecuador, la
corrección grid es CERO.
Convergence is
zero here

Zonas Grid
Maximum Grid Correction
• La corrección de
convergencia aumenta
conforme la locación se
aleja del ecuador y el
meridiano central.
• La convergencia no
deberá ser mayor a +/- 3 º,
de otra manera se ha
escogido un meridiano
central incorrecto.

Zonas Grid
• Para coordenadas
rectangulares, valores
arbitrarios han sido
establecidos como
convencion dentro de
cada grid

Comparando las diferentes Proyecciones
• Diferentes proyecciones generan planos diferentes en
términos de distancia, forma, escala y área.

Fuentes de error en Inclinación en tiempo real
• Estos factores pueden introducir errores en el valor de
inclinación que se entrega al perforador direccional:
– Movimiento durante el survey (axial o rotacional).
– Acelerómetro o falla electrónica asociada.
– Calibración fuera de especificaciones.
– Exactitud de los sensores.
– Resolución de datos en tiempo real.

Criterio de calidad para Inclinación
• La inclinación obtenida, concuerda con las acciones del
perforador direccional?
• Se encuentra Gtotal dentro +/- 0.003 g de la Intensidad del
Campo Gravitacional Local?
• Gtotal = (Gx2
+ Gy2
+ Gz2
) 1/2

Fuentes de error de azimut en tiempo real
• Estos factores pueden introducir errores en la dirección del pozo que
se entrega al perforador direccional :
– Interferencia Magnética (axial o inter-axial).
– Magnetómetro o falla asociada al hardware.
– Calibración fuera de especificación.
– Valor de acelerómetro “Malo” (la inclinacion y la cara de la
herramienta en posición alta son parte del calculo!).
– Error matemático (en inclinaciones de 0° y 90°).
– Exactitud de los sensores.
– Resolución de datos en tiempo real.
– Latitud, Inclinación, Dirección de pozo.
– Declinación incorrecta y/o Convergencia.

Criterio de calidad para el Azimut
• El azimut obtenido, concuerda con las acciones del perforador
direccional?
• Se encuentra Btotal dentro +/- 350 nT de la Intensidad del
Campo Magnético Local?
Btotal = (Bx
2
+ By
2
+ Bz
2
)
½
• Se encuentra Gtotal dentro +/- 0.003 g de la Intensidad del
Campo Gravitacional Local?

Criterio adicional para la aceptación de un
survey
(Bx * Gx) + (By * Gy) + (Bz * Gz)
MDIP = ASIN {----------------------------------------------}
Gtotal * Btotal
• Se encuentra el Angulo Magnético (Dip) calculado en +/- 0.3º del Angulo Magnético
Local ?
• MDIP utiliza valores de los acelerómetros y magnetómetros pero no es tan sensible al
criterio de aceptación como Gtotal y Btotal.
• Es posible que MDIP este fuera de especificación pero Gtotal y Btotal no lo están.
• NOTA: MDIP no debe ser utilizado como criterio de aceptación para descalificar un
survey si Gtotal y Btotal se encuentran dentro de las especificaciones

Criterio de aceptación para un Survey
• Gtotal = (Gx
2
+ Gy
2
+Gz
2
)
1/2
• Btotal = (Bx
2
+ By
2
+Bz
2
)
1/2
(Bx * Gx) + (By * Gy) + (Bz * Gz)
• MDIP = ASIN {----------------------------------------------}
Gtotal * Btotal

Limites de aceptación para Survey
• Gtotal = Gravedad Local +/- 0.003 g
• Btotal = Campo Magnético Local +/- 350 nT
• MDIP = Dip Local +/-

Ejemplo de Calidad de un Survey #1
• Dada la siguiente información, decidir si la calidad del survey esta
dentro de los límites.
• Referencias Locales: Gtotal = 1.000 g Btotal = 58355 nT
Mdip = 75.20°
• INC AZ Gtotal Btotal MDip
• 3.72 125.01 1.0012 58236 75.25
• Basado en tus observaciones, los valores de inclinación y azimut
son aceptables?

• Dada la siguiente información, decidir si la calidad del survey esta dentro de los limites
• Referencias Locales: Gtotal = 1.000 g Btotal = 58355nt Mdip = 75.20°
3.72 125.01 1.0012 58236 75.25
+0.0012 -119 -0.05
• Basado en tus observaciones, los valores de inclinación y azimut son aceptables? SI /
SI

dentro de los limites
Mdip = 75.20°
INC AZ Gtotal Btotal MDip
• 5.01 127.33 1.0009 58001 74.84
son aceptables?

• Dada la siguiente información, decidir si la calidad del survey esta dentro de
los limites
• Referencias Locales: Gtotal = 1.000 g Btotal = 58355 nT Mdip =
75.20°
5.01 127.33 1.0009 58001 74.84
+0.0009 -354 -0.36
• Basado en tus observaciones, los valores de inclinación y azimut son
aceptables?
SI / NO

Mdip = 75.20°
8.52 125.34 0.9953 58150 74.28
son aceptables?

• Dada la siguiente información, decidir si la calidad del survey esta dentro
de los limites
75.20°
8.52 125.34 0.9953 58150 74.28
-0.0047 -205 -0.92
aceptables?
NO / NO

dentro de los límites.
75.20°
17.13 129.88 1.0120 57623 73.44
aceptables?

75.20°
17.13 129.88 1.0120 57623 73.44
+0.0120 -732 -1.76
aceptables? NO/NO.

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