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Mayor potencia para continuar la perforación

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La economía, la eficiencia, la protección del medio ambiente y la seguridad son los objetivos más importantes en la industria del petróleo y el gas. La nueva tecnología suele ser la clave para lograr estos objetivos, particularmente para quie-nes están involucrados en la perforación de pozos. Los perforadores aspiran a la nueva tecno-logía tan implacablemente como el resto de quienes operan en los campos petroleros. Si bien los sistemas rotativos direccionales están evolu-cionando rápidamente ofreciendo velocidades de perforación sin precedentes, los perforadores procuran obtener tecnologías que aceleren aún más el proceso de perforación. Sus motivaciones son diversas e incluyen la obvia reducción del tiempo y el costo de equipo de perforación que se genera a través de la utilización de un sistema rotativo direccional que suministre más potencia a la barrena de perforación.

La tecnología de perforación de avanzada ofrece ventajas adicionales más sutiles, tales como la reducción del desgaste de la tubería de revestimiento, ya que impide el contacto entre la columna de perforación y la tubería de revestimiento durante períodos de tiempo pro-longados (próxima página, a la izquierda). La nueva tecnología también ayuda a los perforado-res a reducir el tiempo de exposición de la formación; el tiempo que media entre el proceso de perforación y la evaluación de las formacio-nes. Esto minimiza la invasión de los fluidos de perforación y puede simplificar la evaluación petrofísica. Menos tiempo entre la perforación y la entubación significa menos tiempo para que

el pozo se degrade; pasado cierto punto, la bajada de la tubería de revestimiento se vuelve dificultosa. En última instancia, en muchos casos, un proceso de construcción de pozos más veloz implica más rapidez en la producción de petróleo y gas.

No obstante, frente a estas ventajas, los ingenieros de perforación consideran los incon-venientes que plantea un proceso de perforación más rápido; entre los cuales, el principal es la posibilidad de que la calidad del pozo sea pobre si las operaciones de perforación no se llevan a cabo en forma cuidadosa. Además, el sistema y las bombas de lodo del equipo de perforación tienen una capacidad inherente de limpieza del agujero que no debe ser excedida. La utilización de tasas de flujo altas para limpiar el pozo puede producir erosión hidráulica. Las propiedades del lodo y las velocidades de flujo deben ser equili-bradas para asegurar la estabilidad del pozo. Por último, en ocasiones, puede perderse el control direccional si la velocidad predomina por sobre todas las demás consideraciones.

En artículos recientes de Oilfield Review se describió un sistema rotativo direccional (RSS, por sus siglas en inglés) que facilita la per-foración de secciones horizontales largas con excelente control direccional; un sistema desa-rrollado para ambientes accidentados y rigurosos que soporta la perforación con barrenas bicéntricas y la perforación en forma-ciones blandas; y un sistema de perforación vertical.1Una característica en común que tie-nen todos los sistemas rotativos direccionales de Pierantonio Copercini

Farag Soliman

Belayim Petroleum Company (Petrobel) Cairo, Egipto Mohamed El Gamal Kattamia, Egipto Wayne Longstreet Jon Rodd Mark Sarssam Dragon Oil Plc.

Dubai, Emiratos Árabes Unidos

Iain McCourt

Bakú, Azerbaiján

Barry Persad Mike Williams

Sugar Land, Texas, EUA

Por su colaboración en la preparación de este artículo, se agradece a Emma Bloor, Phil Coffman, Liz Hutton, Steve Siswanto y Pipine Widjaya, Sugar Land, Texas, EUA; Erik Christiansen, Calgary, Alberta, Canadá; Tony Pink, Bottesford, Inglaterra; y Brian Stevens y Paul Wilkie, Stonehouse, Inglaterra.

adnVISION (Densidad-Neutrón Azimutal), NODAL, PowerDrive vorteX y SlimPulse son marcas de Schlumberger.

Mayor potencia para continuar la perforación

Un nuevo sistema de perforación rotativa direccional incluye una sección de potencia

integrada que convierte la energía hidráulica del fluido de circulación en esfuerzo de

torsión rotacional. Esto produce velocidades de penetración nunca antes alcanzadas.

Al igual que otros sistemas rotativos direccionales de avanzada, esta tecnología de

alto desempeño ofrece la ventaja de rotación continua, al menos a la misma velocidad

que la de la columna de perforación, para minimizar los fenómenos de

atascamien-to/deslizamiento y mejorar la eficiencia.

1. Williams M: “Un nuevo giro en la perforación rotativa direccional,” Oilfield Review 16, no. 1 (Verano de 2004): 4–9.

Brusco G, Lewis P y Williams M: “Perforación de pozos verticales,” Oilfield Review 16, no. 3 (Invierno de 2004/2005): 14–17.

2. Para mayor información sobre perforación en el modo de deslizamiento, consulte: Maidla E y Haci M: “Understan-ding Torque: The Key to Slide-Drilling Directional Wells,” artículo de las IADC/SPE 87162, presentado en la Confe-rencia de Perforación de las IADC/SPE, Dallas, 2 al 4 de marzo de 2004.

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Mejor control direccional Rotación continua de la tuberíapara lograr un pozo más limpio Sistema rotativo direccional motorizado

Mejor direccionamiento para reducir la tortuosidad del pozo

Menos riesgo de atascamiento de la tubería Menor arrastre para mejorar el

control del peso sobre la barrena

Menor costo por barril

Ahorros de tiempo mediante perforación direccional más rápida y con menos viajes

de la cuña de desviación Alcance extendido más

largo sin arrastre excesivo Se reduce el costo de terminación y se simplifica el trabajo de reparación Mayor alcance horizontal con buen direccionamiento

Menor costo por pie perforado Se necesitan menos pozos y menos

plataformas para desarrollar un campo

>Ventajas de la tecnología de perforación de avanzada. En última instancia, la tecnología de

perfora-ción de avanzada, tal como los sistemas rotativos direccionales motorizados, se traduce en menor costo por barril.

Schlumberger es la rotación continua de todos los componentes externos (arriba, a la derecha). El RSS más moderno incorpora un motor de fondo de pozo integrado para aumentar la veloci-dad de penetración (ROP, por sus siglas en inglés). Este sistema resulta ideal para la perfo-ración rápida de secciones verticales o direccionales largas. En este artículo, analiza-mos las demandas técnicas especiales que se plantean con respecto a los sistemas rotativos direccionales motorizados y la forma en que quienes desarrollan las herramientas lograron satisfacer esas demandas. Algunos ejemplos del Mar Caspio, Egipto y Canadá demuestran las ventajas que ahora se pueden obtener con un sis-tema rotativo direccional de avanzada.

La necesidad de velocidad

Los primeros sistemas de perforación direccio-nal se acoplaban a motores de fondo de pozo con una cubierta acodada ajustable, componente de la columna de perforación que permitía a los perforadores modificar la trayectoria del pozo. Estos arreglos de fondo de pozo (BHAs, por sus siglas en inglés) tendían a producir pozos de calidad pobre o pozos en espiral mientras la

per-foración alternaba entre el modo de desliza-miento y el modo de rotación. En el modo de deslizamiento, la columna de perforación no rota; por el contrario, el motor de fondo hace rotar la barrena de perforación en el fondo del pozo. Las fuerzas de fricción, conocidas como arrastre, aumentan a medida que la columna de perforación no rotativa es empujada por el lado bajo del pozo.2Los ritmos de perforación en el modo de deslizamiento son típicamente lentos y tanto el atascamiento mecánico como el atasca-miento diferencial de la columna de perforación son problemas que siempre están presentes.

Los sistemas rotativos direccionales más pri-mitivos mejoraron sustancialmente las velocidades de penetración y la calidad del pozo, limitando al mismo tiempo el atascamiento mecánico. Estas observaciones condujeron a los ingenieros de perforación a considerar la idea de incorporar un motor de fondo de pozo en una herramienta rotativa direccional. Esta combina-ción no es de ninguna manera insignificante: los cojinetes y la transmisión del motor de fondo deben ser suficientemente resistentes como para soportar el peso adicional de la herramienta rotativa direccional que está debajo. Además, la

sección de potencia del motor de fondo de pozo debe ser configurada para impedir que la veloci-dad de rotación exceda los límites del sistema rotativo direccional. Si la velocidad de rotación es excesiva, se dificulta el control direccional con la posibilidad de comprometer la trayectoria del pozo.

La integración exitosa de un motor de fondo de pozo con un sistema rotativo direccional pro-metía numerosas ventajas, desde velocidades de penetración más elevadas hasta la simplifica-ción del uso de barrenas de perforasimplifica-ción más agresivas. En áreas de gran sensibilidad ambien-tal, el accionamiento del sistema rotativo direccional con potencia de fondo de pozo única-mente elimina el exceso de ruido del equipo de perforación.

Dada esta diversidad de motivaciones, los científicos e ingenieros de Schlumberger se pro-pusieron afrontar los desafíos de construir un sistema de perforación rotativo direccional motorizado. El sistema rotativo direccional motorizado PowerDrive vorteX es el resultado de sus esfuerzos.

>Tecnología adecuada con fines específicos en

pozos de diámetros grandes y pequeños. Se dispone de diversos tipos de sistemas rotativos direccionales para perforar pozos con diámetros que oscilan entre 5.75 y 26 pulgadas.

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Tecnología de perforación poderosa

El sistema PowerDrive vorteX ofrece una serie única de capacidades para lograr un proceso de perforación direccional más rápido (arriba). Sus cuatro componentes principales son la sección de potencia; los filtros, los cojinetes y la sección de transmisión; la unidad de control; y la sección direccional. La integración de la sección de potencia con la herramienta rotativa direccional requirió que los ingenieros desarrollaran cojine-tes y un sistema de transmisión para el motor de fondo que soporten el peso adicional de la herra-mienta rotativa direccional y absorban el peso extra sobre la barrena (WOB, por sus siglas en inglés), o carga, desde la superficie, para perfo-rar con mayor rapidez. Los demás componentes del sistema PowerDrive vorteX incorporan tecno-logía comprobada de sistemas previos.

La sección de potencia convierte la energía hidráulica del fluido de perforación en energía mecánica en la barrena. Cuando el fluido de per-foración ingresa en la sección de potencia, hace girar el rotor (arriba). Un eje de transmisión, robustecido para responder a las demandas de este RSS, suministra el esfuerzo de torsión del rotor al eje de transmisión, lo que a su vez acciona la herramienta rotativa direccional y la barrena de perforación. Un elastómero especial-mente desarrollado para este uso, que sella el rotor, ofrece mayor eficiencia de fluido y además brinda mayor resistencia química a los lodos de perforación y está regulado para temperaturas más elevadas que los elastómeros previos.

La configuración de la sección de potencia puede ser modificada mediante la utilización de un rotor con un número diferente de lóbulos. El incremento del número de lóbulos permite que el rotor gire a velocidades más bajas proporcionando un mayor esfuerzo de torsión. La configuración más común utilizada actualmente, una sección de potencia con una relación de 7:8 en la que el rotor tiene siete lóbulos, opera a 130 rotaciones por minuto (rpm) o un valor inferior y genera aproxi-madamente 20,000 lbf-pie [27.12 J] de esfuerzo de torsión además del esfuerzo de torsión gene-rado en la superficie por el equipo de perforación. Los cojinetes y la transmisión de cualquier RSS transfieren el esfuerzo de torsión desde el rotor y el estator a la unidad de control. El sis-tema PowerDrive vorteX incluye cojinetes más

grandes que transmiten mayor esfuerzo de tor-sión y carga del rotor a la barrena. Un adaptador de filtro impide que los detritos del fluido de cir-culación entren en contacto con la unidad de control e interfieran con la operación confiable de la herramienta.

La unidad de control y la sección direccional establecen la trayectoria de la perforación. Las diversas opciones de estabilización disponibles permiten a los ingenieros adaptar el BHA a la respuesta direccional deseada.

Dadas estas poderosas adaptaciones, no resulta sorprendente que aproximadamente un 90% de los despliegues del sistema PowerDrive vorteX concretados hasta la fecha involucren aplicaciones de perforación en base al desem-peño, en las que los ingenieros procuran lograr velocidades de penetración más elevadas, mediante la utilización de la potencia excepcio-nalmente alta del sistema.

En aproximadamente un 5% de los desplie-gues, el sistema PowerDrive vorteX resulta conveniente porque el bajo esfuerzo de torsión, la velocidad de rotación restringida o las bombas de circulación pequeñas, limitan las capacidades del equipo de perforación. El sistema también es útil para limitar el desgaste de la tubería de revestimiento, mediante la reducción de la velo-cidad de rotación de superficie del equipo de perforación, a la vez que permite que la sección de potencia de fondo rote la barrena. El contacto mínimo entre la herramienta rotativa direccio-nal y la pared del pozo también reduce el desgaste de la tubería de revestimiento.

El sistema se destaca además en lo que res-pecta a las aplicaciones de manejo de choques en las que los perforadores se esfuerzan por aumentar la eficiencia. Por ejemplo, en la barrena pueden producirse efectos de atasca-miento/deslizamiento que hacen que ésta se atore momentáneamente antes de desconec-tarse. La minimización de éstos y otros efectos que tienden a demorar el proceso de perforación y dañan el BHA mejora la eficiencia.

El problema de atascamiento mecánico involu-cra la sarta de perforación entera, no sólo la barrena. La disponibilidad de una herramienta que tiene mínimo contacto con las paredes del pozo reduce la probabilidad de atascamiento mecánico, pero la buena limpieza del pozo es clave para evi-tar el atascamiento mecánico. La utilización del sistema PowerDrive vorteX reduce los riesgos de atascamiento porque todo rota como mínimo a la misma velocidad que la columna de perforación.3

Además de contar con los atributos de desempeño típicos de un RSS—por ejemplo, ele-vada velocidad de penetración, alta eficiencia y excelente control direccional—el sistema

Sección de potencia Puntos de estabilización múltiples para adaptar la respuesta del BHA a las necesidades específicas Unidad de control Sección direccional Cojinetes y transmisión Arreglo de filtro integrado Sección de potencia Cubierta Rotor Estator

>Componentes de un sistema de perforación

ro-tativo direccional motorizado. La herramienta de 9.625 pulgadas está diseñada para perforar pozos

de 121

4a 22 pulgadas y el sistema de 63⁄4pulgadas

perfora pozos de 81

2pulgadas.

>Sección de potencia. El rotor gira dentro del

estator para convertir la energía hidráulica en energía mecánica. La velocidad y el esfuerzo de torsión del rotor pueden modificarse mediante la utilización de un rotor con un número diferente de lóbulos. El rotor que se muestra en esta sec-ción de potencia con una relasec-ción de 5:6 tiene cinco lóbulos.

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PowerDrive vorteX optimiza el desempeño de las barrenas de un compuesto policristalino de dia-mante (PDC, por sus siglas en inglés).4El mayor esfuerzo de torsión permite la utilización de barrenas más agresivas, aumentando aún más las velocidades de penetración.

Prevención del atascamiento diferencial en el Mar Caspio

Los sistemas rotativos direccionales de avanzada están desempeñando un rol clave para la compa-ñía Dragon Oil Plc. en el redesarrollo del campo LAM situado en el bloque Cheleken del área marina de Turkmenistán, en el Mar Caspio. Este campo fue desarrollado inicialmente mediante la utilización de tecnología de perforación rusa en la década de 1980. Dragon Oil comenzó el redesa-rrollo del campo con perforación de pozos de relleno en el año 2001 y recientemente perforó cuatro pozos como parte de un programa de per-foración continua iniciado en noviembre de 2003. Los pozos en forma de S son perforados desde la plataforma de producción LAM 21 para acce-der a las reservas de petróleo del yacimiento Red Series, que comprende areniscas y arcilitas inte-restratificadas del Mioceno tardío al Plioceno temprano. Schlumberger fue seleccionada para proveer servicios de perforación direccional,

mediciones durante la perforación (MWD, por sus siglas en inglés), adquisición de registros durante la perforación (LWD, por sus siglas en inglés) y obtención de registros con cable para los pozos de desarrollo. Las operaciones de perforación llevadas a cabo en el bloque Cheleken, normal-mente requieren condiciones de sobrebalance de alta presión en la parte superior de cada sección de pozo cuando la sección se aproxima a la pro-fundidad total. Esto se debe en gran medida a la naturaleza sobrepresionada y al espesor del yacimiento. Por lo tanto los problemas de atasca-miento diferencial son comunes.

Para el segundo de los cuatro pozos de desa-rrollo, el pozo LAM 21/107, Dragon Oil seleccionó un arreglo de perforación direccional convencio-nal con un motor de fondo. Los arreglos de perforación direccional tienden a producir incre-mento angular en el yacimiento Red Series, de manera que el personal de perforación decidió reducir el peso sobre la barrena para controlar mejor la trayectoria del pozo. Esta reducción del WOB redujo la ROP, lo que a su vez incrementó el riesgo de atascamiento diferencial especialmente durante la perforación en modo de deslizamiento. Finalmente, ante la potencial ocurrencia de pro-blemas de atascamiento diferencial, se puso fin a las operaciones de deslizamiento. Por otra parte,

la tendencia natural del pozo a desviarse a razón de 3°/30 m [3°/100 pies] durante la perforación, creaba una desviación de la trayectoria del pozo que superaba las tolerancias preestablecidas.

Dragon Oil invitó a Schlumberger a optimizar el procedimiento de perforación para los tres pozos siguientes. Los ingenieros de Schlumberger propusieron la utilización del sistema PowerDrive vorteX para aliviar varios problemas. En primer lugar, el RSS motorizado mantendría las velocida-des de rotación elevadas especificadas por Dragon Oil. Las velocidades de penetración más altas y la consiguiente reducción de los días de perforación limitarían el desgaste de la tubería de revestimiento en los tramos superiores de los pozos. Finalmente, la utilización de un sistema de perforación completamente rotativo reduciría considerablemente el potencial de atascamiento diferencial mediante la eliminación de la perfora-ción en el modo de deslizamiento.

En el tercer pozo, el pozo LAM 21/108, Dragon Oil perforó 772 m [2,533 pies] de pozo de 81

2pulgadas en 66 horas utilizando el sistema

PowerDrive vorteX. Comparativamente, un arre-glo de motor de desplazamiento positivo estándar (PDM, por sus siglas en inglés) habría requerido aproximadamente 10 días para perfo-rar este tramo (izquierda).

Además de la elevada velocidad de penetra-ción, el RSS motorizado mantuvo la verticalidad en un tramo de pozo de 600 m [1,970 pies] a tra-vés del yacimiento, teniendo un 90% del pozo menos de 0.5° de inclinación. Los pozos son pla-nificados habitualmente con una trayectoria vertical o de bajo ángulo a través del yacimiento para minimizar los problemas de estabilidad del pozo. En el pozo LAM 21/108, la utilización del sistema PowerDrive vorteX posibilitó un ahorro de aproximadamente siete días de tiempo de equipo de perforación.

El sistema PowerDrive vorteX también fue desplegado en el cuarto pozo perforado desde la plataforma LAM, el pozo LAM 21/109. En este pozo, la velocidad de penetración fue de 204 m/d [669 pies/D] en el tramo de 121

4pulgadas y de

175 m/d [574 pies/D] en el tramo de 81 2

pulga-das. En este caso, el RSS motorizado permitió ahorrar aproximadamente nueve días de tiempo de equipo de perforación.

Dragon continuará con su programa de per-foración en la plataforma LAM 10 y proyecta basarse en los beneficios obtenidos durante la 5,000 0 5 10 15 20 25 30 40 Número de días 35 45 50 55 60 65 70 75 80 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 Profundidad medida, m LAM 21/107 LAM 21/108 LAM 21/109 Sección de 1214 pulgadas Sección de 812 pulgadas Sección de 6 pulgadas

3. Los componentes del arreglo de fondo de pozo debajo de la sección de potencia rotan a una velocidad equivalente a la suma de la velocidad de la columna de perforación y la velocidad rotativa de superficie.

4. Besson A, Burr B, Dillard S, Drake E, Ivie B, Ivie C, Smith R y Watson G: “Bordes cortantes,” Oilfield Review 12, no. 3 (Invierno de 2001): 38–63.

>Perforación más rápida en el Mar Caspio. Las operaciones de perforación

de desarrollo llevadas a cabo con el sistema PowerDrive vorteX en el campo LAM permitieron ahorrar varios días de tiempo de equipo de perforación. El pozo LAM 21/107 (curva negra) fue perforado con un motor de fondo

conven-cional. El RSS motorizado utilizado para la sección de 81

2pulgadas del pozo

LAM 21/108 (curva verde) y para las secciones de 121

4y 81⁄2pulgadas del pozo

LAM 21/109 (curva roja) perforó más rápidamente que el PDM convencional utilizado en el pozo LAM 21/107.

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perforación de los pozos de redesarrollo de la plataforma LAM 21. Los sistemas PowerDrive vorteX se utilizarán en las secciones de pozo de 121

4y 81⁄2pulgadas. La introducción de mejoras

adicionales en el equipo de perforación y en la columna de perforación podría permitir incluso la aplicación de la tecnología PowerDrive vorteX en secciones de pozo de 6 pulgadas.

Desarrollo de un campo maduro en Egipto Belayim Petroleum Company (Petrobel), una unión transitoria de empresas entre Eni y Egyp-tian General Petroleum Corporation (EGPC), ha estado utilizando la tecnología PowerDrive vor-teX con el fin de suministrar más energía y suficiente velocidad de rotación para perforar las vetas duras de anhidrita del campo maduro Belayim Marine ubicado en el área marina de Egipto, en el Golfo de Suez. Este campo petro-lero descubierto en el año 1961 está integrado por areniscas y lutitas interestratificadas que han planteado diversos desafíos durante la cons-trucción de sus pozos, tales como severas pérdidas de lodo y problemas de atascamiento diferencial y el daño de formación que se puso de manifiesto durante la producción.5

Durante el curso de los 40 años de desarrollo y producción de este campo petrolero, Petrobel desplegó numerosas tecnologías de avanzada para mejorar la producción, incluyendo la opti-mización de las tecnologías de fluidos de perforación, barrenas de perforación y emplaza-miento de pozos, análisis del sistema de producción NODAL, operaciones de estimula-ción y redisparos.6

Recientemente, el operador perforó varios pozos direccionales nuevos para drenar el campo en forma más eficaz. La clave para la incorporación de pozos nuevos consiste en reali-zar su construcción dentro de las restricciones económicas del campo. Para satisfacer los obje-tivos técnicos y financieros de los pozos, Petrobel seleccionó la tecnología PowerDrive vorteX. Antes de perforar los pozos, los ingenie-ros simularon el desempeño de un motor para circular el lodo convencional y del sistema PowerDrive vorteX y determinaron que el RSS motorizado incrementaría la ROP en más de un 123%, en comparación con el motor para circular el lodo. Estas operaciones, que se iniciaron en enero de 2003, constituyeron el primer desplie-gue de la tecnología PowerDrive vorteX en Egipto, y el RSS motorizado demostró ser vital en la prevención de problemas de atasca-miento/deslizamiento.

En el pozo 113M-86, cuyo objetivo era el petróleo de la formación Kareem, la utilización del sistema PowerDrive vorteX permitió un

aho-rro de más de 10 días de tiempo de equipo de perforación—un total de US$ 600,000. La ROP fue 47% más elevada que el mejor valor de desempeño registrado previamente en el campo. Además, el tramo de 121

4pulgadas fue perforado

en un solo viaje y la trayectoria se ajustó estre-chamente al plan. El RSS motorizado permitió un ahorro de al menos cinco días de equipo de perforación por pozo en otros tres pozos

(arriba). En base a estos resultados, Petrobel tiene previsto utilizar el sistema PowerDrive vor-teX en el futuro.

Perforación de tramos laterales largos en capas con echados pronunciados

En un campo del área de pie de monte de Alberta, Canadá, un operador está perforando pozos horizontales largos que producen gas. El plan para uno de esos pozos consistió en perforar fuera de la zapata de la tubería de revestimiento de superficie con un arreglo capaz de aumentar la inclinación hasta 15°, a razón de 1.0°/30 m, y luego perforar una sección tangencial de 2,260 m [7,415 pies] a través de formaciones con echados pronunciados.

Para perforar la sección de incremento angu-lar y la sección tangencial en forma más eficaz, Schlumberger propuso la utilización del sistema PowerDrive vorteX en combinación con el sistema de herramientas MWD de diámetro reducido, de tercera generación, SlimPulse. Si bien las veloci-dades de penetración más elevadas logradas con un RSS motorizado representaban una considera-ción importante, la compañía operadora también quería un sistema capaz de mantener la trayecto-ria deseada a través de las capas con echados pronunciados sin perforar en el modo de des-lizamiento como sucede con un arreglo PDM convencional. Además, la compañía quería mante-ner las rotaciones en superficie entre 30 y 60 rpm para minimizar el desgaste de la tubería de reves-timiento causado por la rotación.

El sistema PowerDrive vorteX proporcionó una transferencia de peso a la barrena de perfo-ración más eficiente y permitió el empleo de un diseño de barrena mucho más agresivo, aumen-tando la velocidad de penetración (próxima página, arriba).

Este sistema RSS motorizado posibilitó diver-sas alternativas de ahorro de tiempo y dinero. 2,300

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1,000 1,100

Sección vertical, m Azimut = 215.65° Origen = O N/S, O E/O

1,200 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1,000 1,100 1,200 1,300 1,400 1,500 1,600 1,700 1,800 1,900 2,000 2,100 2,200

Profundidad vertical verdadera, m

12 10 8 6 D ías 4 2 0 113M-86 1,200 1,000 800 600 Ahorro en t

érminos de costos, US$ 1,000

400 200 0 113M-03 Pozo 11.1 600 BM-35 113M-55 8.8 468 5.6 300 5.0 272 Días

Ahorro en términos de costos

>Perforación direccional en el campo Belayim Marine. El pozo 113M-86 en forma de S perteneciente

a Petrobel (extremo inferior) alcanzó una profundidad vertical verdadera (TVD, por sus siglas en inglés) de 2,730 m [8,960 pies], justo por debajo de la formación productiva Kareem. En los cuatro pozos per-forados con el sistema PowerDrive vorteX, Petrobel estimó que el sistema permitía ahorrar más de cinco días de equipo de perforación por pozo con un ahorro total de US$ 272,000 a US$ 600,000 por pozo (extremo superior).

(6)

Las velocidades de penetración más elevadas permitieron ahorrar 12 días de tiempo de equipo de perforación, valuados en más de 400,000 dóla-res canadienses. El sistema RSS motorizado produjo un pozo más suave que el obtenido con un motor de fondo y permitió bajar la tubería de revestimiento en forma rápida y sencilla (abajo).

Comparado con la experiencia en los pozos vecinos, este pozo requirió 56 horas menos de ensanchado.

Al igual que en muchas operaciones de cam-pos petroleros exitosas, la utilización de una sola herramienta no es el único factor de aporte. En este caso, la planeación cuidadosa, el diseño óptimo de los arreglos de fondo de pozo y el tra-bajo en equipo realizado en la oficina también incidieron en el resultado positivo.

Futuro de la perforación rotativa direccional El sistema PowerDrive vorteX combina una sec-ción de potencia integrada con un BHA que rota al menos a la misma velocidad que la sarta de perforación. Los consiguientes aumentos de la ROP resultan especialmente valiosos en las áreas donde las velocidades de perforación son altas, si bien esta tecnología también propor-ciona un incremento vital del desempeño en entornos operacionales de menor costo cuando las capacidades del equipo de perforación limi-tan el desempeño de la perforación. El sistema PowerDrive vorteX extiende las capacidades de otros sistemas rotativos direccionales ya que permite la perforación de pozos complicados en objetivos definidos estrictamente, dentro de for-maciones que son duras, inestables o profundas o que combinan todas estas características.7

Es probable que el desarrollo de sistemas rotativos direccionales adicionales continúe a un ritmo acelerado. Como se describe en este artículo, el sistema PowerDrive vorteX, desple-gado por primera vez en el año 2001 como una herramienta de 9 pulgadas para la perforación de pozos de 121

4pulgadas y posteriormente

des-plegado en el año 2003 con componentes totalmente integrados, ya está disponible como un sistema de 63

4pulgadas para perforar pozos

de 81

2pulgadas.

Se encuentra en desarrollo un motor de per-foración de alto rendimiento para ser integrado con los sistemas PowerDrive vorteX, que posee una capa delgada de elastómero extendida sobre metal para mantener una forma más consistente que el elastómero solo, independientemente de la presión de fluido existente dentro del motor. Esto permite que el nuevo motor transmita efec-tivamente un WOB aún mayor desde la superficie para lograr una perforación más rápida y más efi-ciente. No obstante, el nuevo motor requerirá un equipo de perforación regulado para una presión más alta y bombas capaces de manipular los volúmenes de recortes producidos a velocidades de penetración más elevadas.

Además de los esfuerzos de investigación y desarrollo de Schlumberger, BP, Shell y Statoil están proporcionando fondos para el desarrollo de un sistema rotativo direccional de diámetro súper reducido, basado en la tecnología PowerDrive vorteX (véase “Tecnología rotativa direccional: Drilling the Limit,” página 1).8Los responsables del desarrollo de tecnología están demostrando ser tan implacables como los inge-nieros de perforación a la hora de extender los límites de la tecnología. —GMG 0 4,000 0 10 20 30 Tiempo, días 40 50 60 70 3,500 3,000 2,500 2,000 Profundidad medida, m 1,500 1,000 500

Sistema PowerDrive vorteX PDM convencional

>Desempeño de la perforación direccional. Esta gráfica de tiempo en función

de la profundidad compara las carreras del sistema PowerDrive vorteX (negro) con una de las operaciones de perforación más rápidas llevadas a cabo con un motor PDM convencional (dorado) en el área de pie de monte. El sistema RSS permitió un ahorro de aproximadamente 12 días de tiempo de perforación cuando alcanzó el final de la larga sección tangencial.

>Pozos con trayectorias más suaves perforados

con el sistema RSS motorizado. Las imágenes de densidad de las formas de pozos obtenidas con el sistema de Densidad-Neutrón Azimutal adnVISION confirman que un pozo perforado con un motor PDM (extremo superior) muestra mucha más tortuosidad que el pozo suave perforado con el sistema PowerDrive vorteX (extremo inferior).

5. Elshahawi H, Siso S, Samir M y Safwat M: “Production Enhancement in the Belayim Fields: Case Histories,” artí-culo de la SPE 68688, presentado en la Conferencia y Exhibición del Petróleo y el Gas del Pacífico Asiático de la SPE, Yakarta, 17 al 19 de abril de 2001.

Eissa WM: “Optimizing Drilling Parameters Enhances Horizontal Drilling Performance,” artículo de las IADC/SPE 72881, presentado en la Conferencia y Exhibi-ción de Tecnología de PerforaExhibi-ción de Medio Oriente de las IADC/SPE, Bahrain, 22 al 24 de octubre de 2001. 6. Herramienta analítica utilizada en la predicción del

desempeño de los diversos elementos que componen el sistema de terminación y producción. El análisis NODAL se emplea para optimizar el diseño de las terminaciones de pozos a fin de que se adecuen a la productividad del yacimiento y para detectar las restricciones o límites presentes en el sistema de producción e identificar cual-quier forma de mejorar la eficiencia de la producción. 7. Para análisis más extensos de las tecnologías y las

apli-caciones RSS, consulte Ghiselin D: “Steering Technology Takes a Leap,” Hart’s E&P 76, no. 10 (Octubre de 2003): 79. Hartley F: “Rotary Steerable Systems Provide Advanta-ges, Opportunities,” Offshore 64, no. 4 (Abril de 2004): 66, 67–70, 72, 74.

8. “Working Together To Solve Problems,” en The New Age of Drilling: From Art To A Science, un suplemento de Hart’s E&P. Houston: Hart Energy Publishing LLP (Febrero de 2004): 16.

Referencias

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