13 Herramientas de LWD

Mediciones durante la Perforación de pozos.

Detalles Técnicos de Herramientas LWD

Contenido

Compensated Dual Resisitivity (CDR)

Resistividad Doble Compensada 3 Resistivity at the Bit (RAB)

Resistividad en la Barrena durante la perforación 6 Azimuthal Density Neutron (ADN) Densidad Neutrón Azimutal 9 Isonic 12 Sensores GR 15 Annular Pressure While Drilling (APWD) Presión Anular Mientras se Perfora 17 Integrated Weight On Bit (IWOB) Mediciones de Peso Efectivo en la Barrena Integrado al MWD 19 Imágenes Resistivas y Nucleares 21

CDR

Compensated Dual Resistivity

CDR ( Compensated Dual Resistivity) Resistividad Doble Compensada Medidas Cuantitativas de resistividad en tiempo real durante la perforación ayudan a ahorrar tiempo de equipo y disminución de costos. El sistema IDEAL esta diseñando para operar con las diferentes herramientas LWD (Logging While Drilling). El CDR puso los estándares industriales para las herramientas LWD con su introducción en los 80s.

La Herramienta CDR La Herramienta de resistividad doble compensada toma lecturas de Rayos Gama y resistividad somera y profunda compensadas, las cuales permiten una correlación precisa, definición de los bordes de capa y detección de hidrocarburos con todo tipo de lodo de perforación. El CDR complementa la herramienta RAB para una cobertura exacta de todo el rango de resistividad. Dos profundidades de investigación, somera (20 a 45 pulgadas) y profunda (35 a 65 pulgadas), aseguran la detección de invasiones, indicando la zona permeable y el contacto aceite-agua; y permite la determinación de la resistividad real. Las medidas permiten una correlación lateral y vertical precisa mientras se perfora, ayudando al perforador a seleccionar el punto de la TR y puntos de núcleo, identificar marcas geológicas y localizar el punto de desviación (kick of point) para pozos horizontales antes que la invasión ocurra. Después que estas capas hallan sido invadidas profundamente, no hay otro método confiable para obtener la resistividad real.

Una característica muy útil del CDR es la capacidad de calcular el diámetro del agujero llamada PCAL (Phase Shift Caliper) , la cual permite reconocer sí el agujero esta lavado. Y el diámetro del mismo.

El CDR tiene la opción de calcular la temperatura y la presión anular, llamada APWD (Annular Pressure While Drilling) con la cual el perforador puede controlar las condiciones de fondo de hoyo tales como la densidad equivalente del lodo (ECD), la limpieza de recortes, eficiencia de perforación, perforación bajo balance, invasión de fluidos de la formación.

RAB

Resistivity At the Bit

RAB (Resistivity At Bit) Resistividad Laterolog En La Barrena Las medidas en la barrena son una ventana a la formación

La herramienta RAB es una herramienta corta, normalmente usada como un estabilizador encima de la barrena en una sarta rotaria. El RAB permite al grupo de trabajo en el pozo “ver “ la formación desde todos los ángulos (arriba, abajo, derecha e izquierda) para obtener una información que asegura una evaluación rápida de la formación antes del efecto de invasión. Las medidas del RAB incluyen resistividad laterolog en la barrena, resistividad laterolog azimutal de alta resolución con cuatro profundidades de investigación, rayos gamma, inclinación en la barrena y choques o vibraciones de la sarta. Los datos pueden ser enviados a la herramienta MWD vía telemetría electromagnética o conexión directa. Los datos en tiempo real junto con los datos guardados en memoria de la herramienta pueden ser usados para una evaluación de formación mas completa y para detección de fracturas y formaciones delgadas o permeables.

Beneficios de la tecnología “ En-La- Barrena” • La herramienta RAB puede ser utilizada como estabilizador encima de la barrena o con camisa lisa asi

como encima del motor de fondo dependiendo de los requerimientos del direccional. • La herramienta puede correr justo arriba de la barrena y comunicarse con la herramienta MWD por

medio de telemetría electromagnética o ser conectada convencionalmente a la herramienta MWD • Las mediciones de golpes en la barrena permiten al perforador variar la velocidad de rotación para

evitar daños en la barrena. • Las medidas de Rayos Gama API en la barrena son ideales para correlación y selección del punto

exacto de la TR • Como la resistividad en la barrena es obtenida utilizando la barrena como el electrodo, el geólogo

puede detectare la TR o puntos de núcleo justo cuando la barrena penetra la formación. • Las medidas de resistividad “laterolog” de alta resolución y calidad de herramientas de cable

minimizan los efectos “shoulder bed” y provee la resistividad real (Rt) en capas hasta de pulgada y media y en formaciones de alta resistividad perforadas con lodos saturados de sal.

• Una hilera opcional de tres electrodos de botones azimutales provee la determinación del borde superior e inferior de la formación, cuatro profundidades de investigación, detección y perfil de la invasión, detección de zonas permeables, y un escaneo azimutal de 360 grados de la resistividad real (Rt) de la formación, La hilera de botones además puede producir imágenes estilo “FMI” y una inclinación de formación (dip) con una cobertura total del agujero en tiempo real.

ADN

Azimuthal Density Neutron

ADN (Azimuthal Density Neutron) Densidad Neutrón azimutal. Una Historia de Excelencia en Evaluación de Formaciones Schlumberger fue el primer en hacer mediciones de densidad neutrón mientras se perfora, con la introducción del CDN (compensated Dual Resistivity) en 1987, El CDN provee medidas de densidad neutrón con corrección ambiental y compensadas, además de densidad litológica compensada. El procesamiento de rotación es un acercamiento estadístico para mejorar la medida de densidad cuando hay una separación variable de la herramienta con la pared del agujero. El CDN como todas las herramientas nucleares de Schlumberger tienen la capacidad de recuperación de la fuente nuclear en

caso de que la sarta se pegue. El CDN ha sido reemplazado en el campo con nueva tecnología. El ultimo avance en procesos de densidad provee la habilidad de correr la herramienta con camisa lisa. EL ADN guarda las medidas de densidad en cuadrantes azimutales al mismo tiempo que la sarta esta rotando en el agujero. Cuando el ADN esta corriendo con un estabilizador en calibre, todos los cuadrantes producen medidas cuantitativas de densidad. Si la herramienta corre con camisa lisa el cuadrante inferior tendrá el mejor contacto con la superficie inferior del agujero teniendo así el mejor valor de densidad. Además las medidas azimutales reducen la sensibilidad a rugosidad del agujero. Las medidas de neutrón compensadas son corregidas ambientalmente en el pozo. La nueva visión de densidad neutrón ( AND 4) han aumentado las aplicaciones de las medidas de densidad proveyendo imágenes del agujero. El sistema guarda las medidas en 16 sectores azimutales y calcula densidad y PEF (Photoelectric Factor)para cada sector. Las imágenes producidas en el pozo son una medio eficiente y fácil de determinar la inclinación de las capas (dip inclination) y la identificación de bordes de capa y formaciones heterogéneas.

Servicios del ADN La herramienta ADN provee porosidad neutrón aparente, densidad “bulk” de la formación y datos del factor fotoeléctrico para caracterizar la porosidad y la litología de la formación. Estas medidas son compensadas para el agujero, para mejorar la exactitud de la medida. Las mediciones azimutales de las propiedades de la roca y del fluido en cada cuadrante proveen una mayor exactitud en la evaluación de la formación, mejora la identificación de reservas y los nuevos diagnósticos de la capacidad. Zonas potenciales de producción pueden ser detectadas y cuantificadas rápidamente. Los contactos de Aceite-Gas y otros fluidos pueden ser determinados en tiempo real mientras se perfora. Invasiones de gases en el fondo de pozo pueden ser detectadas rápidamente con el caliper ultrasónico. Las fuentes de Radioactividad del ADN están aseguradas dentro de un drill collar y conectadas por medio de una varilla de titanio, haciendo estas fáciles de pescar por medio de cable y a través de la tubería de perforación, esta capacidad reduce inconvenientes ambientales y mejora la seguridad. Un caliper ultrasónico es colocado en el ADN, el cual provee una lectura exacta de la separación de la herramienta a la pared del agujero además de la medida exacta del mismo. Estos datos son usados para corrección de agujero de las medidas nucleares

Beneficios del ADN • Exactitud de densidad y porosidad igual a la

de herramientas por cable. • Mayor capacidad de memoria (5 megabytes)

para mayor información • La fuente se puede recuperar si la sarta se

pega • Exposición a la radiación minimizada • El personal del pozo puede trabajar en el piso

de perforación sin tener exposición a la radioactividad

Una Herramienta amigable para el perforador • Puede ser corrida con camisa lisa o

estabilizador • Alto galonaje (800 gpm) para una limpieza

mejor del pozo • Permite una velocidad de perforación y de

viaje alta • La capacidad “LINC” permite recuperar la

información en memoria sin necesidad de sacar la sarta

• Las medidas en el fondo del agujero de choque o vibración, temperatura y RPM mejoran la eficiencia de perforación.

ISONIC

ISONIC Datos Sónicos en Tiempo Real Guían las Decisiones de Perforación en Tiempo Real

Durante la perforación, la herramienta ISONIC recibe formas de onda acústica, de las cuales son extraídas tiempo de transito. Las formas de onda son grabadas en la memoria en el fondo del agujero, pero el tiempo de tránsito es enviado a la superficie en tiempo real para determinar la porosidad de la formación, evaluar la litología, estimar la presión del poro y como dato de entrada para sismogramas sintéticos. El rango de tiempo de transmisión que puede ser medido y grabado va desde el más rápido que es de 40 micro segundos/ft hasta el mas lento que es menor de 180 microsegundos/ft. Valores de tiempo de transito pueden ser determinado en rocas rápidas. Combinando información en tiempo real de porosidad y litología sónica con resistividad y medidas nucleares hechas mientras se perforan, permite a los geólogos evaluar las zonas de producción antes de que se produzca daños en el agujero o la formación. Además, los registros en tiempo real de tiempo de tránsito sónico y resistividad ayuda al perforador a identificar y anticipar zonas de alta presión e incrementar la eficiencia de perforación, por medio de una optima selección del peso en barrena y peso del lodo.

Los sismogramas sintéticos que utilizan tiempo de tránsito de la herramienta ISONIC como dato de entrada pueden ser usados para verificar y correlacionar con eventos sísmicos en la superficie para la profundidad del perforador.

Una Visión Clara La integración de perforación y registros en tiempo real con sísmica en 3D puede ser hechos en una computadora que funcione como estación de trabajo. Mientras la perforación avanza, los datos de ISONIC pueden ser utilizados para colocar la posición de la barrena en un mapa sísmico. En un futuro cercano, estaciones de trabajo avanzadas le darán a los perforadores y a los geo-científicos los medios para actualizar los modelos de los reservorios durante los minutos en que la barrena perfora a través de la formación. Esta vista mas clara del pozo y su posición dentro del reservorio, mejorara dramáticamente las decisiones de perforación. Los sismogramas sintéticos del ISONIC permiten al pozo ser dirigido a lo largo del perfil sísmico. La locación de la barrena puede ser graficada en estudios sísmicos existentes mientras el pozo es perfora.

Características y Beneficios • Porosidad sónica con calidad de herramienta de cable. • Tiempo compresional en tiempo real. • Interpretaciones de presión de poro • Datos de entrada para sismogramas sintéticos • Registros antes de antes de alteración o invasión

Sensores Gamma Ray

Sensor de Rayos Gama Los registros de GR reflejan los contenidos de lutitas y arcillas en formaciones sedimentarias debido a su alto contenido de elementos radiactivos (potasio, torio, uranio) dando valores para GR altos. En formaciones limpias como calizas o arenosas los valores de GR son bajos. Esta diferencia en las medidas GR dan la base para las aplicaciones del GR Correlación. • Esta permite puntos de referencia entre

viajes separados en el pozo, posicionamiento de herramientas en hoyo abierto para la toma de muestras, control de profundidad para perforaciones de la TR, tomas de puntos como posicionamiento de la TR o puntos de núcleo

• Indicador general de litología • En áreas donde ciertos aspectos de la

litología son conocidos, el registro GR puede ser usado como un indicador de la litología

• Evaluador cuantitativo de la cantidad de lutita registros GR da la proporción de lutita en la formación y, en muchas regiones, puede ser usado cuantitativamente como un indicador de lutita para la correlación de los registros de porosidad.

Schlumberger trabaja con dos tipos de sensores GR plateu y spectral. El sensor tipo plateu da una medida absoluta de los rayos gamma provenientes del torio, uranio y potasio. El sensor tipo spectral discrimina los rayos gamma proveniente de cada elemento, permitiendo hacer un registro de GR para cada uno de ellos por separado, también se hace el registro de los rayos gamma provenientes del torio y del potasio, llamado CGR Rayos Gamma Corregido ( corrected Gamma Ray),el cual es utilizado para corregir el GR total de la influencia del uranio , que en algunos casos esta asociado con sales evaporadas, las cuales no influyen en la porosidad. La edad de las arcillas también puede ser estimada, lo cual puede ser un indicador de zonas de alta presión.

APWD

Annular Pressure While Drilling

APWD (Annular Pressure While Drilling) Presión Anular Mientras se Perfora El APWD tiene la capacidad de medir la temperatura y presión anular alrededor de la sarta, esto es muy útil para el perforador ya que puede controlar parámetros de la perforación que mejoraran la eficiencia y la seguridad del agujero. Servicios del APWD • Comparación con los cálculos hidráulicos hechos en superficie, esto con el fin de mejorar los cálculos

hidráulicos del programa • La limpieza del pozo puede ser seguida con la indicación de la acumulación de recortes. Algunos

aditivos pueden ser usados para corregir este problema. Si el espacio anular ha acumulado recortes, la presión anular aumentara debido a que estos restringen el flujo del lodo

• La eficiencia de perforación puede ser optimizada, ya que se podrá disminuir los viajes de limpieza, monitorear el aumento y disminución de presión debidos a la metida y sacada de la sarta y optimizar tiempos de circulación.

• La comparación de la presión real de fondo de agujero con el gradiente de fractura en tiempo real es probablemente la aplicación más importante del APWD, debido a que el peso de lodo estático puede estar por debajo del gradiente de fractura, pero cuando se circula, el peso del lodo efectivo puede aumentar, causando fracturas en la formación, y finalmente una invasión.

• En caso de estar trabajando con presión bajo-balance, el APWD podrá monitorear la presión hidrostática y compararse la presión del fluido en la formación

Características • Alta velocidad de transmisión de datos • Datos grabados en el fondo del agujero • Tres rangos de sensores: 5 K, 10 K, 20 K psi Beneficios para el cliente • Un vistazo rápido a las condiciones del fondo del agujero • Datos basados en tiempo o profundidad • Diferentes rangos de presión para mayor precisión en la medida • Evaluación de la Geomecánica en tiempo real • Pruebas LOT y FIT

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IWOB

Integrated Weight On Bit

IWOB (Integrated Weight on Bit) Peso en Barrena Integrado (IWOB) El IWOB es usado para proveer en tiempo real el peso y torque en barrena, en el fondo del agujero. Este puede ser corrido en cualquier PowerPulse MWD y junto con los software SPIN Indicador de Tubería pegada (Sticking pipe indicator) y MEL Registro de Eficiencia Mecánica (Mechanical Eficciency Log) optimiza el proceso de perforación, ahorrando dinero en tiempo real al cliente.

Aplicación y Beneficios • Monitoreo de las condiciones de la barrena en tiempo real, incrementando la eficiencia de perforación

y reduciendo los costos de la barrena por medio de maximizar el tiempo de uso de la barrena, previniendo viajes para cambio de barrenas que se encuentran en buen estado.

• Detección temprana de problemas de tubería pegada, con tiempo suficiente para remediarlos, evitando que suceda esto y reduciendo el tiempo de equipo gastado en maniobras de martillo, pesca y desviaciones.

• Detección de conos bloqueados, previniendo la pérdida de conos de la barrena y evitando costos de pesca.

• Detectar si el estabilizador bajo la herramienta MWD sé esta colgando en la formación, proveyendo al perforador un claro entendimiento de las condiciones del fondo del agujero

• La medición del peso real aplicado en la barrena, permite al perforador mantener un óptimo peso en barrena para obtener la rata de penetración lo mas alta y segura posible

• La activación de un calculo exacto del esfuerzo de resistencia de la formación, da una información precisa de la profundidad de la barrena a la cual se tendrá la TR y los puntos de núcleo.

• La detección de fracturas de la formación, incrementa la productividad de hidrocarburos.

Imágenes Resistivas

Y Nucleares

Imágenes Resistivas y Nucleares Las imágenes resistivas o nucleares son fotos tomadas haciendo un barrido de 360 grados al interior de la formación, estas muestran los diferentes niveles de la propiedad de la formación por medio de una escala de colores. Dependiendo en que ángulo se perfore la formación, las fotos darán una imagen de las diferentes camas con forma sinusoidal, dependiendo de la suavidad de esta curva se puede calcular valores como el de inclinación de las capas ( dip angle)

Nucleares Las imágenes nucleares creadas por el ADN son formadas en 60 secciones de 11 grados y orientadas con la parte superior del agujero, reduciendo la sensibilidad a la rugosidad del agujero. Las imágenes nucleares son de densidad y factor fotoeléctrico de la formación. La imagen de densidad provee indicadores de inclinación geológica (dip angle), precisando la detección de capas e identificación de formaciones heterogéneas. Las imágenes PEF (Photoelectric Factor) son muy útiles para la determinación de la rugosidad del agujero cuando se perfora con lodos bentoniticos. Estas imágenes pueden ser usadas para optimizar el índice de producción de pozos horizontales por medio de geodireccionamiento de acuerdo con el tipo de fluido, saturación del agua, litología y zonas de alta porosidad.

Resistivas

Estas son producidas al dividir el agujero en 56 sectores y tomar una medida en cada sector por vuelta de la sarta, para poder tomar esta resistividad azimutal sé escanea la formación utilizando un botón como electrodo. Esta imagen puede ser utilizada para ir un nivel mas alto en la interpretación de las características de formaciones particularmente en el plano de las capas. Las Imágenes resistivas remueven las dudas de geodireccionamiento al poder mostrar si la sarta este saliendo de la formación de interés por la parte superior o inferior.

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