1 IAPG Uso de Trépanos Impregnados con Turbina Para Mejorar ROP en Formaciones Duras y Abrasivas...

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IAPG

Uso de Trépanos Impregnados con Turbina Para Mejorar ROP en Formaciones Duras y Abrasivas del Carbonífero - Pozos HPHT en el

Sur de Bolivia

Ricardo Vásquez

Repsol YPF Bolivia S.A.

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Situación Geográfica

P E

R U

P E

R U

C H

I L E

C H

I L E

OC

EA

NO

PA

CIF

ICO

P A R

A G

U A

Y

P A R

A G

U A

Y

ARGENTINAARGENTINA

B R A S I L

B R A S I L

BOLIVIA

TARIJA

CHUQUISACASANTA CRUZ

CO

CH

AB

AM

BA

LA PEÑA-TUNDY

RIO GRANDE

ITATIQUI

CAMIRI

GUAIRUY

MARGARITA

SURUBI

CASCABEL

VIBORA

LOS PENOCOS

SIRARI

PATUJU

YAPACANI

ENCONADA

PALACIOS

CAMBARI

SANTA CRUZ DE LA SIERRA

PALOMA

MAMORÉ

SARA-BOOMERANG

GRIGOTÁ

CUMANDAIRENDA

CHARAGUA

CUEVO

HUACAYA

CASTELLÓN

CAIPIPENDI

Norte

Centro

Sur

Áreas de Operación Repsol YPF

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Descripción de Formaciones del CarboníferoFM. Taiguati La litología principal de esta formación es la diamictita, fracturada irregularmente y no calcárea.

FM. Tarija Esta formación usualmente ha sido dividida en tres miembros menores basados en la variación litológica:•Miembro 1 de diamictita en el tope (aproximadamente un cuarto del espesor total de la formación), compuesta casi en 100 % de una típica diamictita medianamente gris, compuesta de granos de cuarzo, silicio, arcilla y también rocas de granito, riolita, cuarzo, etc. mezclados y con una dureza extrema por compactación.

•A continuación viene el Miembro 2, arenoso, consistente de un grueso intervalo de arena con intercalaciones delgadas de limolitas arenosas.

•Por ultimo esta el Miembro 3, principalmente limolítico en la base (aproximadamente un cuarto del espesor total de la formación), consistente de una limolita gris bastante tenue en el tope, debajo yace una capa gruesa de arenisca de grano fino a medio, dura cuando hay una presencia de cemento calcáreo y limpia y suelta cuando no hay cemento

Fm. Itacuamí Compuesta por arcillita levemente micromicacea con escasa presencia de cristales de pirita. Estudios superficiales hacen que sea considerada una excelente capa sello debido a su buena capacidad sellante..

Fm. Tupambi La parte superior de esta formación esta compuesta de arena, regularmente intercalada con diamictitas arenosas rojizas muy oscuras y limolitas.

Descripción Litológica

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Experiencias Anteriores

MGR-X1El record fue un trépano de 12¼” IADC 637 que perforo 120 m en 70 horas a 1.7 mph y fue sacado 5-5-WT-A-E-1-BT-PR. Se utilizo lodo 9.6 ppg WBM HT Polímero y BHA convencional

MGR-X2Todavía con trépanos de insertos (IADC 437, 447 & 515), el mejor fue un 12¼” IADC 515 con un record de 68 m a 1.5 mph y fue sacado 6-8-BT-M/G-E-I-OC-PR. Se uso lodos 14.5 ppg WBM Glydril y BHA convencional 30’–60’

MGR-X3Uso trepano de insertos (IADC 445X & M432), la mejor carrera fue de un 12¼” IADC 445X que perforo 68 m a 2 mph y salio 8-7-WT-A-E-2/16”-RG-HR. Se utilizo lodo 10.8 ppg WBM (Bentonítico extendido) y BHA rígido con estabilizadores a 0’-30-60’

MGR-4Aun con trépanos de insertos (IADC 435 & 515), la mejor carrera fue un 17½” IADC 515 que perforo 103 m a 1.2 mph y fue sacado 4-5-WT-A-E-I-BT-PR. Se uso lodo 9.6 ppg WBM Drilplex BHA con RSS (Vertitrack)

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Primera corrida12¼” IADC M842

SPC promedio = 116

Aletas = 12

Cortadores frente = (5) 13mm

Cilindros GHI = (68) 13mm

3259-3371 m (112 m)

Tupambi

Turbina9½” AKO 1°

Segunda y tercera corrida12¼” IADC M842

SPC promedio = 190

Aletas = 18

Cortadores frente = (5) 13 mm

Cilindros GHI = (85) 13 mm

Corrida 1

3587-3931 m (344 m)

Tupambi-Iquiri

Corrida 2

4014-4241 m (227 m)

Iquiri-Los Monos

Pruebas en HCY-X1D ST

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DIAM BRAND TYPE IADC SERIAL TFA IN OUT RUN HOURS ROP12.1/4 Hughes GX-C20DX 517 5107298 16 16 16 16 0,78 2788 2830 42 39,90 1,05

12.1/4 Hughes HHS158G1G5U4 M842 7303005 1,20 2830 2974 144 167,25 0,86

12.1/4 Smith GFS20BODVCPS 517-X MX-7375 16 16 16 16 0,78 2974 3013 39 41,35 0,94

12.1/4 Smith GS20HBDVCPS 517-X MY-8633 16 16 16 16 0,78 3013 3058 45 49,44 0,91

12.1/4 Hughes HHS158G1G5U4 M842 7303062 1,20 3058 3209 151 173,30 0,87

12.1/4 Smith GF20BDVPS 517-X MY-5378 16 16 16 16 0,78 3209 3259 50 65,91 0,76

12.1/4 Smith K705TPBXC M842 JX-2081 3,00 3259 3371 112 55,00 2,04


12.1/4 Hughes GX-C20DX 517 5106999 16 16 16 16 0,78 3407 3452 45 57,70 0,78

12.1/4 Hughes HHS158G1G5U4 M842 7303062 1,20 3452 3515 63 82,20 0,77

12.1/4 Hughes MX-CS20GDX 517 6038895 16 16 16 16 0,78 3515 3587 72 69,37 1,0

JETS

Dull Grade 4-8-RO-T-X-I-WT-PR

ROP promedio90 min/m



Prueba 1 en HCY-X1D ST (12¼”)

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Conclusiones Prueba 1 HCY-X1D ST

Beneficios• La primera prueba fue exitosa, considerando el incremento de ROP de 0.94 (mejor ROP

promedio de trepano impregnados anteriores) a 2.04 m/h.• Fue mas fácil deslizar y efectuar las correcciones direccionales requeridas que en carreras

anteriores y los direccionales pudieron comparar los resultados del trabajo planeado y el real en una misma carrera.

• El balance económico comparando carreras anteriores con trépanos tricónicos de insertos con

motor de fondo se calcula en un beneficio neto de aproximadamente 176.000 U$.• Las curvas de Profundidad y Costo vs. Tiempo mejoraron considerablemente.

Desventajas• El trepano elegido fue suave para la formación y el tramo de 112 m no fue suficientemente

bueno para el propósito inicial, el desgaste mostró un anillado y el trepano no se pudo reutilizar• La descripción litológica de la formación fue dificultosa debido a la salida de recortes quemados

y estructuras / texturas modificadas por acción del excesivo calor inducido por la turbina y el trepano girando a altas RPM’s. Debido a que Geología estaba esperando un pase de formación (de Tupambi a Iquiri), esta fue la causa principal para volver a utilizar trépanos de insertos nuevamente luego de la primera prueba.

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Dull Grade2-2-WT-A-X-I-SS-BHA




Tope de formación Iquiri3886 m


DIAM BRAND TYPE IADC SERIAL TFA IN OUT RUN HOURS ROP12.1/4 Hughes GX-C20DX 517 5107298 16 16 16 16 0,78 2788 2830 42 39,90 1,05

12.1/4 Hughes HHS158G1G5U4 M842 7303005 1,20 2830 2974 144 167,25 0,86

12.1/4 Smith GFS20BODVCPS 517-X MX-7375 16 16 16 16 0,78 2974 3013 39 41,35 0,94

12.1/4 Smith GS20HBDVCPS 517-X MY-8633 16 16 16 16 0,78 3013 3058 45 49,44 0,91

12.1/4 Hughes HHS158G1G5U4 M842 7303062 1,20 3058 3209 151 173,30 0,87


12.1/4 Smith K705TPBXC M842 JX-2081 3,00 3259 3371 112 55,00 2,04


12.1/4 Hughes GX-C20DX 517 5106999 16 16 16 16 0,78 3407 3452 45 57,70 0,78

12.1/4 Hughes HHS158G1G5U4 M842 7303062 1,20 3452 3515 63 82,20 0,77

12.1/4 Hughes MX-CS20GDX 517 6038895 16 16 16 16 0,78 3515 3587 72 69,37 1,04

12.1/4 Smith K503TBPXC M842 JX2026 3,02 3587 3931 344 187,00 1,84

12.1/4 Hughes MXL-DS28DX 527 6040313 20 20 20 0,92 3931

JETS

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Beneficios• La segunda carrera fue la mejor, logro mejorar la ROP de 0.8 m/h (mejor ROP con trépanos de

inserto luego de la primera prueba) a 1.8 m/h. El mayor éxito, sin embargo, fue la perforación de un tramo de 344 m, remplazando 5 carreras con trépanos tricónicos.

• Nuevamente, el control direccional fue mas fácil de ejecutar y los deslizamientos para ajustar el plan fueron realizados en varios intervalos, con óptimos resultados.

• El balance económico para la segunda prueba, muestra un ahorro de aproximadamente

1’038.594 U$• Nuevamente, las curvas de Profundidad y Costo vs. Tiempo mejoraron considerablemente.• Se detectó el tope de la formación Iquiri en 3886 m sin mayores problemas para Geología.• El trepano salio en muy buenas condiciones, por lo que puede ser reutilizado en futuros pozos

(desgaste 2-2-WT-A-X-I-SS-BHA).

Desventajas• Nuevamente, en algunos tramos, se observaron muestras quemadas.• Como este fue el problema principal de la primera prueba, se incluyo un GR en la herramienta

MWD para ayudar a detectar topes formacionales.

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Dull Grade5-5-WT-A-X-I-SS-PN




Tope formación Los Monos4219 m

DIAM BRAND TYPE IADC SERIAL TFA RUN HOURS ROP I O D L B G O R

12¼ Hughes MX-CS20GDX 517 6038895 0,78 72 69,37 1,0 3 5 WT A E 1 BT/TR HR

12¼ Smith K503TBPXC M842 JX2026 3,00 344 187,00 1,8 2 2 WT A X I SS BHA

12¼ Hughes MXL-DS28DX 527 6040313 0,92 46 51,80 0,9 2 3 WT A E 1 FC/RG HP

12¼ Hughes MX-CS28DX 527 6027733 3,14 5,5 14,50 0,4 1 1 WT A E I TR PR

12¼ Hughes MX-CS28DX 527 6027733 1,17 31,5 40,12 0,8 2 3 WT A E 1 TR/RG HR

12¼ Smith K503TBPXC M842 JX2026 3,00 227 161,90 1,40 5 5 WT A X I SS PJ

12¼ Hughes HCM507ZX M423 7302877 1,20 58 27,21 2,1 0 0 NO A X I NO HP

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Beneficios• Se logro mejorar la ROP de 0.78 m/h (promedio de 3 trépanos de inserto luego de la segunda

prueba) a 1.4 m/h logrando perforar un tramo de 227 m.• Se cumplieron a cabalidad los objetivos propuestos, alcanzando el tope de la formación Los

Monos @ 4219 m, sin mayores problemas para Geología.• Nuevamente, el control direccional fue mas fácil de ejecutar y los deslizamientos para ajustar el

plan fueron realizados en varios intervalos, con óptimos resultados.

• El balance económico para la segunda prueba, muestra un ahorro de aproximadamente

400.000 U$• Se tuvieron perdidas de lodo importantes durante la perforación, las mismas que se pudieron

controlar con baches de material sellante.

Desventajas• Nuevamente, en algunos tramos, se observaron muestras quemadas.• El trepano tuvo que ser sacado a superficie luego de detectar una perdida de lodo y en el intento

por sellarla, se preparo y envió un bache con 80 lpb de material sellante, lo que ocasiono taponamiento en la sarta de perforación.

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Drill Days Drill DaysDEPTH IN (m) 3587 DEPTH IN (m) 3587DEPTH OUT (m) 3931 DEPTH OUT (m) 3931FOOTAGE (m) 344 FOOTAGE (m) 344ROP: (m/hr) 1,84 187,0 7,79 ROP: (m/hr) 0,89 386,5168539 16,10TRIP TIME (hr/trip) 30 TRIP TIME (hr/ trips) 180TRIP FACTOR (hr/mt) 0,09 30,0 1,25 TRIP FACTOR (hr/mt) 0,52 180,0 7,50REAMING (hrs/m) 0,131 45,00 45,0 1,88 REAMING (hrs/mt) consi 60m/run 0,12 40,13 40,1 1,67TOTAL TIME (Days) 10,91 TOTAL TIME (Days) 25,28

Operation OperationPersonnel day $/day $ Personnel day $/day $Turbine Operator (2) 2 11 2000 22.000 Directional Operator (2) 2 26 1400 36.400MWD operator (2) 2 11 1000 11.000 MWD operator (2) 2 26 1000 26.000Directional operator (2) 2 11 1400 15.400 Caseta (1) 1 26 50 1.300Caseta (1) 1 11 50 550

4450 48.950 2450 63.700Operation Operation

$/day $/dayTools Tools9.1/2" Turbina 1 11,00 16.000 176.000 8.1/2" DHM 1 25,28 5.160 130.430Turbine Redress 1 4000 4.000 4.000 DHM Redress 2 3000 6.000 6.000Power Pulse 8.1/2" 1 10,91 5.780 63.088 Power Pulse 8.1/2" 1 25,28 5.780 146.102Redress 1 2400 2.400 2.400 Redress 2 2400 4.800 4.800No Stand By rates considered No Stand By rates considered

21.780 245.488 10.940 287.331Total Personnel + Tools 294.438 Total Personnel + Tools 351.031OTHER COST OTHER COST

Bit Cost (Impregnated) 1 140.000 140.000 Bit Cost (Tricone) 6 37.000 222.000Drilling Cost ($US/day) 60.000 660.000 Drilling Cost ($US/day) 60.000 1.560.000Total Drilling Metric Cost ($US/mt) 3.181,5 Total Drilling Metric Cost ($US/mt) 6.200,7Total Drilling Cost ($US) 1.094.438 Total Drilling Cost ($US) 2.133.031

HUACAYA -X1(D) 12.1/ 4" -BASE TUPAMBI + IQUIRITURBINE + IMPREGNATED MUD MOTOR + TRICONES

Análisis Económico de Pruebas en 12¼” HCY-X1D ST

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Prueba 4 en HCY-X1D ST (6”)

Dull Grade1-3-WT-N-X-I-LT-TD



Tope formación Icla4737 m


DIAM MARCA TIPO IADC SERIAL TFA RUN HOURS ROP I O D L B G O R

6 Hughes HH172 M842 7300828 1,10 12 16,10 0,7 3 3 WT A X I NO CP

6 INTEQ C-201 314408 0,30 2,2 10,34 0,2 1 1 WT A X I NO PR

6 Hughes DP409XZ M333 7012546 0,56 32,8 39,80 0,8 2 8 WT A X I CT TQ

6 Hughes HH372G1G5G8U4 M842 7107813 0,82 17,5 28,70 0,6 8 8 WT A X I NO PR

6 Hughes STX-1 117 5113769 0,75

6 Smith KGR50ABCETPX M842 JT6643 1,20 85,5 58,90 1,5 1 3 WT N X I LT TD

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Beneficios• La carrera con trepano impregnado y turbina fue la mejor de la fase, logro mejorar la ROP de 0.8

m/h (mejor ROP con trépanos impregnados y motor de fondo) a 1.5 m/h.• El tramo perforado fue de 85.5 m y tuvo que ser detenido al llegar a profundidad final del pozo.

Se remplazando 3 carreras con trépanos impregnados y motor de fondo.• El control direccional no tuvo problemas al estar ya dentro del objetivo (Huamampampa), sin

embargo, la turbina incluía un AKO de 0.75° por si había necesidad de efectuar correcciones.

• El balance económico comparando el uso de motor de fondo, muestra un ahorro de

aproximadamente 170.000 U$• Nuevamente, las curvas de Profundidad y Costo vs. Tiempo mejoraron considerablemente.• Se detectó el tope de la formación Icla en 4737 m sin mayores problemas para Geología.• El trepano salio en muy buenas condiciones, por lo que puede ser reutilizado en futuros pozos

(desgaste 1-3-WT-N-X-I-LT-TD).

Desventajas• No se tuvo ningún problema en especial en esta carrera.

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Drill Days Drill DaysDEPTH IN (m) 4715 DEPTH IN (m) 4714,5DEPTH OUT (m) 4800 DEPTH OUT (m) 4800FOOTAGE (m) 85,5 FOOTAGE (m) 85,5ROP: (m/hr) 1,5 57,0 2,38 ROP: (m/hr) 0,8 106,875 4,45TRIP TIME (hr) 30 TRIP TIME (hr) 90TRIP FACTOR (hr/mt) 0,35 30,0 1,25 TRIP FACTOR (hr/mt) 1,05 90,0 3,75REAMING (hrs/m) 0,211 18,00 18,0 0,75 REAMING (hrs/mt) consi 60m/run 0,22 19,00 19,0 0,79TOTAL TIME (Days) 4,38 TOTAL TIME (Days) 8,99

Operation OperationPersonnel day $/day $ Personnel day $/day $Turbine Operator (2) 2 5 2000 10.000 Directional Operator (2) 2 9 1400 12.600MWD operator (2) 2 5 1000 5.000 MWD operator (2) 2 9 1000 9.000Directional operator (2) 2 5 1400 7.000 Caseta (1) 1 9 50 450Caseta (1) 1 5 50 250

4450 22.250 2450 22.050Operation Operation

$/day $/dayTools Tools4.3/4" Turbina Oper. 1 5,00 18.500 92.500 4.3/4" DHM 1 8,99 4.560 41.016Turbine Redress 1 4000 4.000 4.000 DHM Redress 1 125,875 20 2.518Slim Pulse 4.1/2" Oper. 1 4,38 4.560 19.950 Slim Pulse 4.1/2" 1 8,99 4.560 41.016Slim Pulse Redress 1 75,0 16,66 1.250 Slim Pulse Redress 1 125,875 16,66 2.097Slim Pulse Stby 1 4,0 1800 7.200 Slim Pulse Stby 1 4,0 1800 7.200GR Oper. 1 4,38 575 2.515,6 GR Oper. 1 8,99 575 5.172,0Float Sub Oper. 1 4,38 50 218,8 Float Sub Oper. 1 8,99 50 449,7Monel 4,3/4" Oper. 1 4,38 120 525,0 Monel 4,3/4" Oper. 1 8,99 120 1.079,4

No existe Stby p/Turbina128.159 100.548

Total Personnel + Tools 150.409 Total Personnel + Tools 122.598OTHER COST OTHER COST $/mr

Bit Cost (Impregnated) 1 59.000 59.000 Bit Cost (Tricone) 188 16.074 16.074Drilling Cost ($US/day) 60.000 300.000 Drilling Cost ($US/day) 60.000 540.000Total Drilling Metric Cost ($US/mt) 5.958,0 Total Drilling Metric Cost ($US/mt) 7.937,7Total Drilling Cost ($US) 509.409 Total Drilling Cost ($US) 678.672

HUACAYA -X1D (ST) 6" - HUAMAMPAMPATURBINE + IMPREGNATED (SMITH) MUD MOTOR + IMPREGNATED (HUGHES)

Análisis Económico de Pruebas en 6” HCY-X1D ST

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Resultados Finales en HCY-X1D ST

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

5200

5400

5600

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 575 600 625DÍAS

PR

OF

UN

DID

AD

(m

)

01234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465

CO

ST

O A

CU

MU

LA

DO

(MM

$u

s)

Time Prognosis Side Track (Days)

DFS (days)

Real Cost

Est. Acum. Cost ($)

Trepano impregnado y turbina

Pérdida de circulacion

Cambia Lodo

Corona 6"Problem TD

Trepano impregnado y turbina

Grafica de Tiempo & Costo vs, Profundidad

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Conclusiones Finales:

Beneficios• La utilización de trépanos impregnados y turbinas en las fases de 12¼” y 6” permitió un ahorro

de ± 1’800.000 U$ si comparamos el rendimiento que se tenia anteriormente utilizando la combinación de trépanos tricónicos de insertos y motores de fondo.

• El trabajo direccional es mas fácil de realizar debido a que se superan las dificultades para deslizar y efectuar las correcciones direccionales requeridas, además que al ser mas largos los tramos perforados, se puede comparar los resultados del trabajo planeado y el real en una misma carrera.

• La experiencia obtenida anima a pensar que esta tecnología podría expandirse a diámetros mayores (17½”) y permitir su uso en pozos en los que las formaciones duras y abrasivas se presentan someras.

• Se esta trabajando también en alternativas de utilización en tramos de formaciones duras y abrasivas que necesitan ser ampliados, analizando oportunidades de realizar este trabajo mas eficientemente.

Desventajas• La descripción litológica de la formación puede llegar a ser dificultosa debido a la salida de

recortes quemados y estructuras / texturas modificadas por acción del excesivo calor inducido por la turbina y el trepano girando a altas RPM’s, por lo que se deben incluir herramientas de LWD en el BHA, especialmente cuando se espera una transición de formaciones.

• No existen muchas compañías que cuenten con las herramientas requeridas, por lo que la competencia es casi nula o focalizada entre muy pocas.

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