Existen ciertas situaciones que requieren el usode tecnologa de perforacin de avanzada(prxima pgina). La geologa local puede deter-minar una trayectoria complicada para un pozo,tal como perforar alrededor de domos salinos olminas de sal.1 Se podra incrementar el drenajeo la produccin del yacimiento desde un pozo enparticular, si el mismo penetrara varios bloquesde fallas o se construyera en forma horizontalpara interceptar fracturas o maximizar la superfi-cie del hueco que se encuentra dentro delyacimiento. Un pozo con mltiples tramos late-rales, por lo general, drena varios compartimien-tos del yacimiento. En los campos maduros, loscompartimientos pequeos tambin pueden serproducidos en forma econmica si los pozosdireccionales se encuentran ubicados de maneraadecuada.

Los operadores perforan pozos de alcanceextendido para llegar a los yacimientos que no sepueden explotar de otra manera sin incurrir en

costos o riesgos ambientales inaceptables, porejemplo perforar desde una superficie terrestre auna locacin marina en lugar de construir unaisla artificial. La perforacin de varios pozosdesde una locacin de superficie ha sido la prc-tica habitual en las reas marinas durantemuchos aos y, hoy en da, es comn en zonasterrestres restringidas, por ejemplo en las selvastropicales, como medida de proteccin del medioambiente. Tambin existen casos en los cuales eloperador desea perforar un hoyo vertical, porejemplo el pozo profundo del programa KTB(Programa Alemn de Perforacin ProfundaContinental) y utiliza un sistema direccional paramantener la trayectoria vertical del hueco.2

En ciertas situaciones de emergencia, la tec-nologa de perforacin direccional resulta esen-cial, por ejemplo para construir pozos de aliviocuando se produce un descontrol. En situacionesmenos peligrosas, como las desviaciones alrede-dor de una obstruccin en el hueco, tambin

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Nuevos rumbos en la perforacin rotativa direccional

Geoff DowntonStonehouse, Inglaterra

Andy HendricksMount Pearl, Newfoundland, Canad

Se agradece la colaboracin de Vince Abbott, NuevaOrlens, Luisiana, EE.UU.; Julian Coles, Kristiansund,Noruega; Greg Conran, Barry Cross, Ian Falconer, JeffHamer, Wade McCutcheon, Eric Olson, Charlie Pratten,Keith Rappold, Stuart Schaaf y Deb Smith, Sugar Land,Texas, EE.UU.; Torjer Halle y Paul Wand, Stavanger,Noruega; Randy Strong, Houston, Texas; Mike Williams,Aberdeen, Escocia; y Miriam Woodfine, Mount Pearl,Newfoundland, Canad.ADN (Densidad Neutrn Azimutal), CDR (Resistividad DualCompensada), InterACT Web Witness, PowerDrive,PowerPak y PowerPulse son marcas de Schlumberger.

Los sistemas rotativos direccionales, desarrollados inicialmente para perforar pozos de

alcance extendido, tambin resultan efectivos en costos en aplicaciones de perforacin

convencional, ya que permiten reducir el tiempo de perforacin en forma considerable.

Los avances realizados tanto en la tasa de penetracin como en la confiabilidad de estas

herramientas han impulsado su difusin en el mundo entero.

Trond Skei KlausenNorsk HydroKristiansund, Noruega

Demos PafitisSugar Land, Texas, EE.UU.

1. Para ver un ejemplo sobre experticia en perforacindireccional subsalina, por favor referirse a: Cromb JR,Pratten CG, Long M y Walters RA: Deepwater SubsaltDevelopment: Directional Drilling Challenges andSolutions, artculo de las IADC/SPE 59197, presentado en la Conferencia de Perforacin de las IADC/SPE, Nueva Orlens, Luisiana, EE.UU., Febrero 23-25, 2000.

2. Bram K, Draxler J, Hirschmann G, Zoth G, Hiron S y KhrM: The KTB BoreholeGermanys Superdeep Telescopeinto the Earths Crust, Oilfield Review 7, no. 1 (Enero de1995): 4-22.

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resultan de utilidad por su capacidad para con-trolar la trayectoria del hueco. En el campo de lacomercializacin y distribucin de los hidrocar-buros, la perforacin direccional se utiliza paraconstruir huecos para la instalacin de oleoduc-tos y gasoductos sin afectar el medio ambiente.3

Al igual que en otras operaciones de per-foracin, en la perforacin direccional tambinexiste la necesidad de obtener un rendimientoque resulte efectivo en costos. De acuerdo conlos informes de las compaas dedicadas a laexploracin y produccin, los gastos de per-

foracin representan alrededor del 40% de loscostos de descubrimiento y desarrollo.4 En reasmarinas, la reduccin de un da de operacin delequipo de perforacin puede significar un ahorrode $100.000 o incluso ms, y un da de adelantoen la puesta en produccin de un pozo puedegenerar ganancias similares.5

Resulta evidente, que sin la tecnologa deavanzada de la perforacin direccional, no serafsicamente posible perforar un pozo determi-nado, ya que el mismo sera perforado en unalocacin poco adecuada o resultara ms costoso

o ms riesgoso. Los sistemas rotativos direc-cionales permiten planificar geometras de pozoscomplejas, incluyendo pozos horizontales y dealcance extendido. Posibilitan la rotacin con-tinua de la columna de perforacin mientras sedirige la trayectoria del pozo, con lo cual seelimina el problemtico modo de deslizamiento,propio de los motores direccionales conven-cionales. Los resultados obtenidos resultan muyelocuentes: en 1999, el sistema rotativo direc-cional PowerDrive contribuy en la perforacindel pozo de produccin de petrleo y gas mslargo del mundo, el pozo M-16SPZ del campoWytch Farm de 11.278 m [37.001 pies] de longi-tud. En este artculo se examina el desarrollo dela tecnologa de la perforacin direccional, seexplican cuntas nuevas herramientas rotativasdireccionales operan y se presentan ejemplospara demostrar cmo estos nuevos sistemas per-miten resolver problemas y reducir los gastos enel campo petrolero.

3. Barbeauld RO: Directional Drilling Overcomes Obstacles,Protects Environment, Pipeline & Gas Journal 226, no. 6(Junio de 1999): 26-29.

4. Drill into Drilling Costs, Harts E&P 73, no. 3 (Marzo de2000): 15.

5. Para ver varios ejemplos del valor econmico de la tec-nologa avanzada de perforacin, por favor referirse a:Djerfi Z, Haugen J, Andreassen E y Tjotta H: StatoilApplies Rotary Steerable Technology for 3-D ReservoirDrilling, Petroleum Engineer International 72, no. 2(Febrero de 1999): 29, 32-34.

> Inclinaciones direccionales. Existen obstrucciones en la superficie o anomalas geolgicas del subsuelo que podran impedir la perforacin de un huecovertical. En estos casos, para optimizar el drenaje del yacimiento se puede perforar un hoyo inclinado. En una emergencia, como en el caso de un descon-trol, un pozo direccional de alivio reduce la presin del subsuelo de una manera controlada.

Evolucin de la tecnologa de perforacin direccionalDesde las primitivas herramientas utilizadas paraperforar en busca de sal durante cientos de aoshasta el desarrollo de las tcnicas modernas, sehan realizado impresionantes avances en la tec-nologa de perforacin. Con el advenimiento de laperforacin rotativa, cuyos orgenes y data sonmotivo de debate, pero que se produjo alrededorde 1850, los perforadores obtuvieron un mayorcontrol para alcanzar el objetivo deseado.6 Losavances posteriores dependieron del desarrollode sistemas de relevamiento ms precisos y otrosdispositivos de fondo.

Por otra parte, el progreso de la tecnologa seha visto acompaado por un mayor nivel de segu-ridad en las tareas de perforacin. Por ejemplo, lamanipulacin de las tuberas se ha mecanizadocada vez ms por medio de llaves automatizadasque permiten minimizar el nmero de operariosen el piso del equipo de perforacin; se han elimi-nado las herramientas poco seguras, como lasjuntas giratorias que reemplazan a las cadenasenroscadoras; se utilizan equipos de perforacinms grandes y de mejor calidad que manejan lascargas con mayor seguridad; el software capazde detectar amagos de reventn y el uso de dis-positivos que identifican los cambios de la pre-sin anular ayudan a mejorar la limpieza del hoyoy mantienen el control del pozo.7 Gracias a estosy otros avances en las operaciones de perfo-racin modernas, el nmero de accidentes y heri-dos se ha visto reducido en forma substancial.

En 1873 se otorg la primera patente de unaturbina de perforacin, un tipo de motor de per-foracin para uso en el fondo del pozo.8 La per-foracin direccional controlada comenz a finesde la dcada del 20, cuando los perforadoresquisieron impedir que los hoyos verticales se cur-varan, cuando necesitaron desviar la trayectoriadel hueco alrededor de obstrucciones o perforarpozos aliviadores para recuperar el controldespus de un brote imprevisto. Se produjeronincluso casos de perforaciones que invadanlmites de propiedades privadas para obtener

reservas de crudo y gas en forma ilegal. El desa-rrollo del motor de lodo constituy un poderosocomplemento para los avances en la tecnologade relevamientos. Desde entonces, los motoresde desplazamiento positivo que se colocan en losconjuntos de fondo (PDM y BHA, por sus siglas enIngls, respectivamente) para rotar la mecha hanperforado la mayora de los hoyos direccionales.Existen pozos con diseos exticos que continanextendiendo los lmites de la tecnologa de la per-foracin direccional, donde se combinan los sis-temas de perforacin rotativos y direccionalesdisponibles hoy en da.

Uno de los problemas principales de la per-foracin direccional consista en determinar lainclinacin del hoyo, hasta que se inventaron dis-positivos de medicin precisos. Los relevamien-tos direccionales proporcionan por lo menos tresdatos fundamentales: la profundidad medida, lainclinacin y el azimut del hoyo. A partir de estosdatos, se puede calcular la locacin del hoyo. Lastcnicas de relevamiento abarcan desde el uso de

instrumentos magnticos de un solo disparohasta sofisticados giroscopios. Los relevamien-tos magnticos registran la inclinacin y la direc-cin del pozo en un punto dado (un solo disparo)o en muchos puntos (disparos mltiples), uti-lizando un inclinmetro y una brjula, uncronmetro y una cmara. Los relevamientosgiroscpicos brindan mayor precisin utilizandouna masa giratoria que apunta hacia una direc-cin conocida. El giroscopio mantiene su orien-tacin para medir la inclinacin y la direccin enestaciones especficas del relevamiento. Hoy enda, la industria petrolera busca desarrollar mto-dos giroscpicos de relevamiento no invasivos quese puedan utilizar durante la perforacin.

Los modernos sistemas de medicin durantela perforacin (MWD, por sus siglas en Ingls)envan datos de relevamientos direccionales a lasuperficie por telemetra de pulsos del lodo; lasmediciones del relevamiento son transmitidascomo pulsos de presin en el fluido de per-foracin y decodificadas en la superficie mientrasse avanza con la perforacin. Adems de la direc-cin y la inclinacin, el sistema MWD transmitedatos acerca de la orientacin de la herramientade perforacin direccional. Las herramientas derelevamiento slo indican el lugar donde se haemplazado el pozo, mientras que las herramien-tas direccionales, desde una simple cucharadesviadora hasta los avanzados sistemas direc-cionales, son las que le permiten al perforadormantener el control sobre la trayectoria del hoyo.

Antes del desarrollo de los sistemas direc-cionales de ltima generacin, el correctoemplazamiento de los portamechas y los estabi-

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6. Para mayor informacin acerca de los orgenes proba-bles de las tcnicas de perforacin para la industria delpetrleo y el gas, por favor referirse a: Yergin D: ThePrize: The Epic Quest for Oil, Money & Power. NuevaYork, Nueva York, EE.UU.: Simon & Schuster, 1991.

7. Para mayor informacin acerca de las mediciones de la pre-sin anular durante la perforacin, por favor referirse a:Aldred W, Cook J, Bern P, Carpenter B, Hutchinson M, LovellJ, Rezmer-Cooper I y Leder PC: Using Downhole AnnularPressure Measurements to Improve Drilling Performance,Oilfield Review 10, no. 4 (Invierno de 1998): 40-55.Para mayor informacin acerca de riesgos de per-foracin, por favor referirse a : Aldred W, Plumb D,Bradford I, Cook J, Gholkar V, Cousins L, Minton R, FullerJ, Goraya S y Tucker D: Managing Drilling Risk, OilfieldReview 11, no. 2 (Verano de 1999): 2-19.

8. AnadrillPowerPak Steerable Motor Handbook. SugarLand, Texas, EE.UU: Anadrill (1997): 3.Para mayor informacin sobre el uso de turbinas de per-foracin en la construccin de pozos con mltiplestramos laterales, por favor referirse a : Bosworth S, El-Sayed HS, Ismail G, Ohmer H, Stracke M, West C yRetnanto A: Key Issues in Multilateral Technology,Oilfield Review 10, no. 4 (Invierno de 1998): 14-28.

9. McMillin K: Rotary Steerable Systems Creating Niche inExtended Reach Drilling, Offshore 59, no. 2 (Febrero de1999): 52, 124.

10. Para ver varios artculos generales sobre el aprisiona-miento de las tuberas, por favor referirse a: Oilfield Review 3, no. 4 (Octubre de 1991).

11. Mims M: Directional Drilling PerformanceImprovement, World Oil 220, no. 5 (Mayo de 1999): 40-43.

Conjunto para incrementar el ngulo Conjunto pendular o para reducir el ngulo

> Cambio de direccin sin un motor de fondo. Un cuidadoso emplazamiento de los estabilizadores ylos portamechas le permiten al perforador controlar el incremento (izquierda) o la reduccin(derecha) angular sin un BHA direccional. Por lo general, el emplazamiento y el tamao del(los) esta-bilizador(es) y la flexibilidad de la estructura intermedia determinan si el conjunto favorecer el incre-mento o la reduccin angular.

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lizadores en el BHA les permitan a los per-foradores controlar el incremento o la reduccinangular (pgina opuesta, arriba). Si bien estastcnicas les daban un cierto control sobre la incli-nacin del hueco, no tenan casi ningn controlsobre el azimut del hoyo. En algunas regiones, losperforadores experimentados pudieron aprove-char la tendencia natural de la mecha de per-foracin para alcanzar una limitada desviacindel hoyo de una forma bastante previsible.

Los motores direccionales, que utilizan unaturbina de fondo o PDM como fuente de potencia yun BHA con una curvatura fija de aproximadamente12, fueron desarrollados a comienzos de la dcadadel 60 para permitir el control simultneo delazimut y la inclinacin del hoyo.9 Hoy en da, unmotor direccional tpico consta de una seccin parageneracin de potencia, a travs de la cual sebombea el fluido de perforacin que hace girar lamecha de perforacin, una seccin curva de 0 a 3,un eje propulsor y la mecha (abajo).

La perforacin direccional con un motor direc-cional se logra en dos modos: rotacin y des-lizamiento. En el modo de rotacin, la totalidad dela sarta de perforacin rota, como ocurre en la per-foracin rotativa convencional y tiende a perforarhacia adelante.

Para iniciar un cambio en la direccin del hoyo,la rotacin de la columna de perforacin esdetenida en una posicin tal, que la seccin curvadel motor se encuentre ubicada en la direccin dela nueva trayectoria deseada. Este modo, denomi-nado modo de deslizamiento, se refiere al hechode que la porcin de la sarta de perforacin que norealiza un movimiento rotativo, se desliza pordetrs del conjunto direccional. Si bien esta tec-nologa ha funcionado en forma extraordinaria, serequiere una extrema precisin para orientar co-rrectamente la seccin curva del motor debido a laelasticidad torsional de la columna de perforacin,que se comporta casi como un resorte en espiral yse retuerce hasta tal punto que resulta difcilorientarlo. Las variaciones litolgicas y otros par-metros tambin influyen en la posibilidad de lograrla trayectoria de perforacin planeada.

Quizs el mayor problema que se presenta enla perforacin por deslizamiento convencionalsea la tendencia de la columna no rotativa a sufriraprisionamientos.10 Durante los perodos de per-foracin por deslizamiento, la tubera de perfo-

racin se apoya sobre el lado inferior del hoyo, locual produce velocidades de fluido alrededor dela tubera desparejas. Por otra parte, la falta derotacin de la tubera disminuye la capacidad delfluido de perforacin de remover los recortes, demanera que se puede formar un colchn derecortes sobre el lado inferior del hoyo. Lalimpieza del hoyo se ve afectada, entre otros fac-tores, por la velocidad de rotacin, la tortuosidaddel hueco y el diseo de los conjuntos de fondo.11

La perforacin en el modo de deslizamientodisminuye la potencia disponible para hacermover la mecha, lo cual, sumado a la friccin dedeslizamiento, reduce la tasa de penetracin(ROP, por sus siglas en Ingls). Finalmente, enproyectos de perforacin de gran alcance, lasfuerzas de friccin durante el deslizamiento seacumulan hasta tal punto que el peso axial re-sulta insuficiente para hacer frente al arrastre dela tubera de perforacin contra el hoyo, hacien-do imposible continuar la perforacin.

Por ltimo, la perforacin por deslizamientopresenta diversas ineficiencias poco deseables.Si se cambia del modo de deslizamiento al modode rotacin durante la perforacin con herra-mientas direccionales, es probable que se obtengauna trayectoria ms tortuosa en direccin al obje-tivo (abajo). Las numerosas ondulaciones o patasde perro en el hoyo aumentan la tortuosidad del

Seccin de potencia

Dispositivo de ajuste angular en superficie

Seccin de cojinetes y estabilizador

> BHA direccional. El PowerPak es un disposi-tivo direccional simple pero resistente, com-puesto por una seccin generadora de potencia,un dispositivo de ajuste angular en superficie, unestabilizador y la mecha de perforacin.

> Optimizacin de la trayectoria. La perforacin direccional en los modos de deslizamiento y derotacin por lo general da como resultado una trayectoria ms irregular y ms larga que la planifi-cada (trayectoria roja). Las patas de perro pueden afectar la posibilidad de colocar el revestidorhasta la profundidad total. El uso de un sistema rotativo direccional elimina el modo de desliza-miento y produce un hoyo ms suave (trayectoria negra).

mismo, lo que a su vez incrementa la friccinaparente durante la perforacin y la bajada delrevestidor. Durante la produccin, se puede pro-ducir una acumulacin de gas en los puntos altos yagua en los puntos bajos, lo cual dificulta la pro-duccin (derecha). A pesar de estos problemas, laperforacin direccional con motor direccional sigueresultando efectiva en trminos econmicos y, porel momento, es el mtodo de perforacin direc-cional ms utilizado.

El prximo paso en la tecnologa de per-foracin direccional, que todava se encuentra ensu etapa de desarrollo, es el sistema rotativodireccional (RSS, por sus siglas en Ingls). Estossistemas permiten la rotacin continua de lacolumna de perforacin mientras se controla ladireccin de la mecha. En la actualidad, la indus-tria petrolera clasifica los sistemas rotativosdireccionales en dos grupos, los sistemas msgeneralizados de empuje de la mecha, que in-cluyen el sistema PowerDrive y los sistemas me-nos desarrollados de direccionamiento de lamecha (abajo).

Cmo funciona un sistema rotativodireccional?El sistema PowerDrive es un sistema compacto ypoco complicado desde el punto de vista mecni-co, que comprende una unidad sesgada y una uni-dad de control que agregan slo 3,8 m [1212 pies]a la longitud total del BHA.12 La unidad sesgada,ubicada directamente detrs de la mecha, aplicauna fuerza sobre la mecha en una direccin con-trolada mientras toda la columna gira. La unidadde control, que se encuentra detrs de la unidadsesgada, contiene dispositivos electrnicos, sen-sores, y un mecanismo de control que proporcio-nan la magnitud y la direccin promedio de lascargas del lado de la mecha, necesarias para alcan-zar la trayectoria deseada (prxima pgina, abajo).

La unidad sesgada tiene tres patines externosarticulados, que son activados por el flujo de lodocontrolado a travs de una vlvula. La vlvula uti-liza la diferencia de presin de lodo existenteentre el interior y el exterior de la unidad sesgada(prxima pgina, arriba). La vlvula de tres vasde disco rotativo acciona los patines al dirigir ellodo en forma sucesiva a la cmara del pistn decada patn, a medida que rota para alinearse conel punto de empuje deseado en el pozo, que es elpunto opuesto a la trayectoria deseada. Una vezque un patn pasa el punto de empuje, la vlvularotativa corta el suministro de lodo y el mismo seescapa a travs de una compuerta especialmentediseada para la filtracin del lodo. Cada patn seextiende no ms de 1 cm [38 pulgada] durantecada revolucin de la unidad sesgada. Un ejeconecta la vlvula rotativa con la unidad de con-trol para regular la posicin del punto de empuje.Si el ngulo del eje se encuentra geoestacionariocon respecto a la roca, la mecha ser empujada

constantemente en una direccin, que es ladireccin opuesta al punto de empuje. Si no senecesita modificar la direccin, el sistema seopera en un modo neutral, donde cada patn seextiende de a uno por vez, de manera que lospatines empujen en todas las direcciones y susmovimientos se cancelen entre s.

La unidad de control mantiene la posicinangular propia del eje de impulso relativa a laformacin. La unidad de control est montadasobre cojinetes que le permiten rotar librementealrededor del eje de la sarta de perforacin. Pormedio de su propio sistema de activacin, sepuede dirigir a la unidad de control para quemantenga un ngulo de giro determinado, ongulo de orientacin de la herramienta conrespecto a la roca de formacin. Los sensores delacelermetro y magnetmetro de tres ejes pro-porcionan informacin relativa a la inclinacin yal azimut de la mecha, adems de la posicinangular del eje de impulso. Dentro de la unidad

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12. Para ms detalles sobre trabajos con la herramienta PowerDrive, por favor referirse a: Clegg JM y Downton GC: The Remote Control of a Rotary Steerable Drilling System, presentado en la Conferencia de la Sociedad de Energa Nuclear Britnica sobre Tcnicas Remotas para Ambientes Peligrosos, Londres, Inglaterra, Abril 19-20, 1999.Para ver varios estudios de casos del campo WytchFarm, por favor referirse a: Colebrook MA, Peach SR,Allen FM y Conran G: Application of Steerable RotaryDrilling Technology to Drill Extended Reach Wells,artculo de las IADC/SPE 39327, presentado en laConferencia de Perforacin de las IADC/SPE, Dallas,Texas, EE.UU., Marzo 3-6, 1998.

13. Para mayor informacin sobre software de planea-miento integrado de pozos, por favor referirse a:Clouzeau F, Michel G, Neff D, Ritchie G, Hansen R,McCann D y Prouvost L: Planning and Drilling Wells inthe Next Millennium, Oilfield Review 10, no. 4 (Invierno de 1998): 2-13.

GasPetrleo

Agua

> Optimizacin del flujo durante la produccin. Los puntos altos y bajos en el hoyo ondu-lante (arriba) tienden a acumular gas (rojo) y agua (azul), dificultando el flujo de petrleo.Un perfil ms suave (abajo) facilita el flujo de hidrocarburo hacia la superficie.

Turbina generadora de potencia

Rotacin del collar

Rotacin del motor

Motor

Tendencia de la perforacin

Paquete de sensores y sistema de control

Fuer

za a

plic

ada

> Diseos de sistemas rotativos direccionalescaracterizados por su comportamiento estable.En los sistemas que dirigen la mecha (izquierda),la mecha se encuentra inclinada en relacin conel resto de la herramienta para lograr la trayecto-ria deseada. En los sistemas que empujan lamecha (derecha) se aplica una fuerza contra elhueco con el mismo fin.

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de control, se encuentran unos impulsores deturbina de rotacin contraria, montados sobreambos extremos de la misma, que desarrollan eltorque estabilizador necesario por medio deimanes permanentes de gran potencia, cuyaaccin se suma a la de las bobinas de torsin ubi-cadas en la unidad de control. La transmisin deltorque desde los impulsores a la unidad de con-trol se controla en forma elctrica modificando laresistencia de las bobinas de torsin. El impulsorsuperior, o torquer, se utiliza para aplicar torque ala plataforma en la misma direccin de la rota-cin de la columna de perforacin, mientras queel impulsor inferior la hace girar en la direccininversa. Otras bobinas generan energa para losdispositivos electrnicos.

La herramienta se puede adecuar a las nece-sidades especficas en la superficie y se puedeprogramar previamente de acuerdo con las varia-ciones esperadas de inclinacin y direccin. Sifuera necesario modificar las instrucciones, unasecuencia de pulsos en el fluido de perforacintransmite las nuevas instrucciones al fondo delpozo. El funcionamiento del sistema PowerDrivepuede ser monitoreado por medio de herramien-

tas MWD y de los sensores instalados en launidad de control; esta informacin ser transmi-tida a la superficie por medio del sistema decomunicacin PowerPulse.

El nivel de referencia utilizado para estable-cer el ngulo geoestacionario del eje es propor-cionado por un acelermetro triaxial o bien por elmagnetmetro montado en la unidad de control.Cuando se trata de huecos casi verticales, paradeterminar la direccin de la desviacin se utilizacomo referencia un clculo del Norte magntico.En los huecos que presentan mayor desviacinrespecto de la vertical, los acelermetros propor-cionan la referencia necesaria para el control dela direccin.

Uno de los mltiples beneficios derivados deutilizar una plataforma con rotacin estabilizadapara determinar la direccin de navegacin es suinsensibilidad con respecto al comportamiento decolgamiento-deslizamiento de la columna de per-foracin. Los sensores adicionales que se en-cuentran en la unidad de control registran lavelocidad instantnea de la columna de perfora-cin con respecto a la formacin, con lo cual seobtiene informacin til acerca del comporta-

miento de la columna. Los sensores trmicos y devibracin tambin estn incluidos dentro de launidad de control para registrar datos adi-cionales sobre las condiciones de fondo. La com-putadora instalada a bordo muestrea y registrainformacin relativa a las condiciones de per-foracin, que se transmite en forma inmediata ala superficie por medio del sistema MWD o biense recupera posteriormente. Esta informacin haayudado a diagnosticar problemas de perforaciny, junto con los registros MWD, registros de lodoy de la formacin, resulta de gran importanciapara optimizar las operaciones futuras.

Conceptos bsicosLa capacidad de controlar la trayectoria del pozono basta para garantizar la construccin de unpozo perfecto, ya que, para que la perforacindireccional resulte exitosa es necesario realizaruna cuidadosa planificacin. Para optimizar losplanes de los pozos, los gelogos, los geofsicosy los ingenieros deben trabajar en forma conjun-ta desde un primer momento, en lugar de hacer-lo en forma secuencial utilizando una base deconocimientos incompleta. Una vez determinadauna ubicacin en la superficie y un objetivo de-seado en el subsuelo, el planificador direccionaldebe evaluar los costos, la exactitud requerida ylos factores tcnicos y geolgicos para determi-nar el perfil apropiado del hueco (oblicuo, enforma de S, horizontal o quizs tenga una formams extica). La perforacin dentro de otrohueco, fenmeno denominado colisin, es total-mente inaceptable, por lo cual se utiliza comn-mente un programa anticolisin con el fin deplanificar una trayectoria segura.13

Eje de control Vlvula de disco giratorio

Activador

Giro hacia la derecha

< Empuje de la mecha. El flujo de lodo impulsatres patines externos (arriba) a travs de unavlvula de tres vas de disco rotativo. Los patinesejercen presin contra el hueco en el punto ade-cuado en cada rotacin para alcanzar la trayec-toria deseada: en este caso, un giro a la derecha(arriba a la derecha) y extensin hacia afuera dehasta 1 cm [34 pulgada]. Las ilustraciones inferio-res muestran la herramienta con los patinesretrados (izquierda) y extendidos (derecha).

Unidad de control Unidad sesgada

Electrnica de control TurbinaTurbina Patn activador direccional

> Sistema rotativo direccional PowerDrive.

Por otra parte, es importante seleccionar elRSS apropiado para el trabajo. En las situacionesproclives al aprisionamiento, una herramientaprovista de patines u otros componentes exter-nos que rotan con el collar, como el sistemaPowerDrive, minimiza el riesgo de que se pro-duzca un aprisionamiento de la columna de per-foracin y permiten la rectificacin del hueco. ElRSS tambin debe ser capaz de alcanzar el incre-mento angular deseado.

En ciertas situaciones, la comunicacin entiempo real y la posibilidad de evaluar la forma-cin resultan crticas para lograr resultadosexitosos. El sistema PowerDrive est ligado alsistema PowerPulse MWD y al conjunto de sis-temas de perfilaje durante la perforacin (LWD,por sus siglas en Ingls) de Schlumberger. Dentrode la herramienta PowerDrive, se puede colocaruna sonda de comunicaciones de respuesta rpi-daun sistema telemtrico de corta distanciaque no requiere cableadopara facilitar lacomunicacin en tiempo real con el exterior(arriba). La sonda de respuesta rpida conecta lainterfaz del sistema telemtrico PowerPulse conel sistema MWD por medio de pulsos magnti-cos y confirma que las instrucciones han sidorecibidas en la superficie.

En los sistemas rotativos direccionales lavariedad de mechas que se pueden utilizar esmayor que en el caso de los motores direc-cionales, puesto que el control de la orientacinde la herramienta es suficiente an cuando seutilizan mechas de perforacin agresivas.14 Elcontrol direccional con un PDM y una mechaagresiva puede resultar difcil porque una mechaagresiva puede generar grandes fluctuaciones enel torque. Las variaciones en el torque alteran laorientacin de la herramienta en detrimento delcontrol direccional. Una mecha corta de un com-puesto policristalino de diamantes (PDC, por sussiglas en Ingls), por ejemplo, la Hycalog DS130,maximiza el rendimiento del sistema PowerDrive.La versatilidad de la herramienta PowerDrivetambin permite el uso de otros diseos demechas, como las mechas tricnicas.

La rotacin de la sarta de perforacin mejoraen gran medida la limpieza del hoyo, minimiza elriesgo de aprisionamiento de la columna de per-foracin y facilita el control direccional. Lapotencia en la mecha no disminuye por la necesi-dad de realizar operaciones de perforacin condeslizamiento. El control direccional se puedemantener ms all del punto donde el torque y elarrastre hacen que el deslizamiento con un motorresulte poco efectivo. Los beneficios del incre-mento de la ROP en comparacin con un motorde deslizamiento tradicional quedan demostra-dos al utilizar el sistema PowerDrive.

Evolucin de los sistemas PowerDrive Desde su primera operacin comercial en 1996,la herramienta PowerDrive ha demostrado que laeliminacin del deslizamiento durante la per-foracin direccional provoca un gran incrementode la tasa de penetracin. La eliminacin delmodo de deslizamiento tambin hace posible larealizacin de trayectorias de pozos poco habi-tuales, como lo demuestran los siguientesrelatos de casos reales.

Hasta la fecha se han realizado 230 opera-ciones con la herramienta PowerDrive, que com-prenden miles de horas de operacin en ms de 40pozos. En el viaje o carrera individual ms larga selogr perforar una seccin de 1602 m [5255 pies].

En el campo Njord del rea Haltenbanken aloeste de Noruega, la compaa operadora NorskHydro comenz utilizando el sistema PowerDrivepara perforar la seccin del yacimiento corres-pondiente al pozo A-17-H, que finaliz 22 dasantes de lo programado. A partir del xito deesta operacin, la compaa se embarc en unpozo con objetivos mltiples, lo cual constituaun reto mucho mayor ya que el pozo presentabaun perfil sinusoidal destinado a manejar losproblemas provocados por las incertidumbresgeolgicas y la escasa conectividad delyacimiento. En abril de 1999, se perfor el pozoA-13-H con el sistema PowerDrive. Se planificuna trayectoria inusual en forma de W parapoder penetrar el yacimiento primario en diver-sos bloques de fallas (prxima pgina, arriba).

El pozo penetr la formacin heterogneaJurassic Tilje, en la que predominan las arenis-cas con menor presencia de fongolitas y limos,en cuatro bloques de fallas. El yacimiento se en-cuentra compartimentado por echados (buza-mientos) pronunciados y planos de falla sellantesseparados por desplazamientos verticales de 30a 50 m [98 a 164 pies]. Como complicacin adi-cional se observa que la permeabilidad horizon-tal del yacimiento Tilje es muy superior a lapermeabilidad vertical, por lo cual es preferibleque se lo explote con pozos horizontales.

26 Oilfield Review

14. Si bien este artculo no incluye una discusin exhaustivasobre la seleccin de la mecha, este tema ser tratado enprofundidad en un prximo nmero de Oilfield Review. Eneste caso, una mecha agresiva es aqulla que ha sido di-seada para perforar en forma rpida utilizando cortadoreslargos que producen recortes de gran tamao. Las mechasmenos agresivas, en cambio, poseen dientes ms cortos queproducen recortes ms pequeos por molido. Otros factoresque afectan el funcionamiento de la mecha son: la velocidadde rotacin, el peso sobre la mecha, el torque, la tasa deflujo y la naturaleza de la formacin que se est perforando.

15. Para mayor informacin acerca de la entrega de datos,incluyendo el sistema InterACT Web Witness, por favorreferirse a: Brown T, Burke T, Kletzky A, Haarstad I, HensleyJ, Murchie S, Purdy C y Ramasamy A: Entrega de datos atiempo, Oilfield Review 11, no. 4 (Primavera de 2000): 34-55.

16. Para mayor informacin sobre operaciones de perforacin yproduccin en pozos de alcance extendido en el campoWytch Farm, por favor referirse a: Algeroy J, Morris AJ,Stracke M, Auzerais F, Bryant I, Raghuraman B,Rathnasingham R, Davies J, Gai H, Johannessen O, Malde O,Toekje J y Newberry P: Control remoto de yacimientos,Oilfield Review 11, no. 3 (Otoo de 1999): 18-29.Allen F, Tooms P, Conran G, Lesso B y Van de Slijke P:Extended-Reach Drilling: Breaking the 10-km Barrier,Oilfield Review 9, no. 4 (Invierno de 1997): 32-47.

> Configuraciones de los conjuntos de fondo. El sistema PowerDrive se puede utilizar sin un sistema decomunicaciones en tiempo real (arriba), pero con una sonda de comunicacin de respuesta rpida(centro) o bien con una extensin de la sonda de respuesta rpida que permite establecer comunica-ciones en tiempo real utilizando un collar flexible cuando se requiere un mayor incremento angular(abajo).

4/100 piessin comunicacin en tiempo real

4/100 piescon comunicacin en tiempo real

8/100 piescon comunicacin en tiempo real

Interfaz paracomunicaciones PPI Estabilizador

Collar de la unidad de control

Unidadsesgada

Collarflexible

Sonda de respuesta rpida

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m2100

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Propuesta Real

Verano de 2000 27

Las mediciones de porosidad, resistividad yrayos gamma en tiempo real obtenidas con lossistemas de Densidad Neutrn Azimutal ADN yResistividad Dual Compensada CDR le permi-tieron al equipo responsable de la operacin diri-gir geolgicamente la trayectoria del pozo hastaalcanzar la ubicacin deseada utilizando el RSS.Los desvos con respecto a la trayectoriaplaneada fueron intencionales y decididos sobrela base de las mediciones de evaluacin de laformacin obtenidas en tiempo real. El sistemaInterACT Web Witness transmiti los datos entiempo real desde la plataforma de perforacinNjord a las oficinas de operaciones ubicadas enKristiansund y Bergen, de manera tal que elequipo de operaciones pudiera tomar las deci-siones necesarias en el momento adecuado.15

En el pasado, se hubiera perforado un pozocon forma de anzuelo, que habra interceptado elyacimiento en slo dos bloques de fallas. La com-binacin del RSS y la evaluacin de la formacinen tiempo real permiti adoptar un mtodo deinvestigacin, en lugar de conjeturar, en un reaen la cual las incertidumbres ssmicas alcanzanhasta los 100 m [328 pies], para optimizar latrayectoria y mejorar el drenaje del yacimiento

perforando en cuatro bloques de fallas. La pene-tracin de los dos bloques adicionales permiteahorrar los gastos y los riesgos implcitos en laperforacin de otro pozo. De hecho, hubiera sidoimposible perforar el pozo A-13-H con la tec-nologa convencional de perforacin direccional.Gracias al sistema rotativo direccional se logruna reduccin de costos de 1 milln de dlarescon respecto al pozo perforado previamente en elmismo campo, puesto que el tiempo de construc-cin del pozo se redujo a la mitad. Por otra parte,el uso de mechas de PDC en combinacin con laherramienta PowerDrive permiti duplicar la ROP.

Los sistemas rotativos direccionales abrennuevos horizontes en la planificacin de los po-zos, en el manejo de los yacimientos e incluso enel desarrollo de los campos petroleros. Los siste-mas rotativos direccionales permiten perforarmenos pozos, y que los pozos perforados logrenpenetrar ms objetivos. Al poder interceptar cua-tro bloques de fallas en lugar de dos, el pozo A-13-H alcanz los objetivos geolgicos de dospozos y el drenaje del yacimiento se incrementen forma extraordinaria. El emplazamiento del po-zo se puede optimizar realizando ajustes de la tra-yectoria en tiempo real, tomando como base las

mediciones obtenidas con las ms modernasherramientas de evaluacin de formaciones entiempo real combinadas con el sistemaPowerDrive. Cuando se trata de plataformas mspequeas con menor cantidad de aberturas serequieren inversiones de menor envergadura,mientras que se optimiza el drenaje del campo yse reducen los costos por barril producido.

La flexibilidad del sistema PowerDrive logrextender la vida del campo Njord, ya quepermiti el acceso a las reservas que, con la tec-nologa convencional, se habran consideradoeconmicamente poco atractivas.

En el Reino Unido, el rendimiento promediode la herramienta PowerDrive durante 1999 fuede un tiempo medio entre fallas de 522 horas. Enel ao 2000, las actividades en el Reino Unidohan aumentado a tres o cuatro carreras adiciona-les por mes. Las operaciones de perforacin ha-bituales incluyen pozos con diseos complicadoscon varias secciones de incremento angular ygiro. En 1998, se logr perforar el pozo M-17 delcampo Wytch Farm a travs del angosto yaci-miento de areniscas Sherwood, ubicado entredos fallas utilizando la herramienta PowerDrive.16

< Trayectoria del pozo A-13-H. El pozo en formade W intercept el yacimiento Tilje en cuatrobloques de fallas separados (izquierda). Otrasconfiguraciones de pozos utilizadas en estarea, como los pozos en forma de anzuelo,hubieran penetrado slo dos bloques (derecha).

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133/8 pulg

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18 5/8 pulg

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1400

1500

N

Dist

anci

a, m

Distancia, m

> La carrera ms larga realizada por una mecha en Wytch Farm. La herramienta PowerDrive fue utilizada en dos carreras en el pozo M-17, el segundo delos cuales estableci el rcord del campo de la carrera ms larga con una sola mecha, perforando 1287 m de un hueco de 812 pulgadas en slo 84 horas.La vista areal de la trayectoria del pozo (izquierda) muestra el giro de 110. La vista tridimensional (derecha) ilustra la inclinacin que acompa al giro.Gracias al uso de la herramienta PowerDrive se complet la operacin con un ahorro de siete das de equipo de perforacin.

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Seccin vertical, m

Comienzo de la desviacin360 MD 358 TVD17,7 347,43 azDesplazamiento 19

Rotacin e incremento angular de 3,00 cada 30 m

Bekok A7 ST

Bekok A7

Angulo sostenido en 69,35

Tubera de 7 pulg 2190 MD 1692 TVD 69,2 198,5 az, desplazamiento 1369Seccin TD de 8,5 pulg 2600 MD 1696 TVD 69,2 198,5 az, desplazamiento 1369

RealPropuesta

-1280

-720 -560 -400 -240 -80 80

-1120

-960

-800

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320

480

Desp

laza

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te/s

ur),

m

Desplazamiento (este/oeste), m

Bekok A7

Comienzo de la desviacin360 MD 358 TVD17,7 347,43 az23N 7

Tubera de 7 pulg

Bekok A7 ST

Azim

ut so

stenid

o 198

,93

Este pozo estableci el rcord actual para una ca-rrera con una sola mecha al perforar 1287 m [4222pies] en slo 84 horas, mientras realizaba un girode 110 con una gran inclinacin (pgina anterior).

Uno de los grandes desafos que debenenfrentar los ingenieros de perforacin es maxi-mizar la efectividad econmica de los costosospozos direccionales con trayectorias complejas. Elxito depende de las herramientas de perforacinque ofrecen eficiencia, confiabilidad y capacidadintrnsecas, que superan en gran medida las posi-bilidades de los sistemas convencionales. EnMalasia, la capacidad del sistema PowerDrivequed demostrada en los pozos A1 ST y A7 ST delcampo Bekok, operados por Petrona Carigali. Enambos pozos, el sistema funcion sin inconve-nientes; sin ningn tipo de fallas ni restriccionesdurante las operaciones de perforacin. El controldireccional result excelente en ambos casos, apesar de que las formaciones perforadas eran rela-tivamente blandas.

En el pozo A7 ST, se perforaron 1389 m [4557pies] a un promedio de 51 m [16 pies] por hora,donde la inclinacin del hueco oscilaba entre 40 y70 grados. El promedio de incremento angular ygiro fue de 3/30 m [3/100 pies] (derecha). Al op-timizar la seleccin de la mecha, el peso sobre lamecha, la tasa de flujo del lodo y las rpm, la tasade penetracin lograda con la tecnologa Power-Drive result superior en un 45% con respecto a lamejor tasa registrada hasta ese momento conmotores de fondo. La herramienta PowerDriveperfor 513 m/da [1683 pies/da], con lo cual seahorraron cinco das de equipo de perforacin,mientras que el mejor rendimiento de los motoresen el pozo Bekok A5, fue de slo 360 m/da [1181pies/da]. Por otra parte, se pudo ahorrar una va-liosa cantidad de tiempo ya que tambin se redu-jo el nmero de viajes de limpieza: de un promediotradicional de un viaje cada 300 m [980 pies] sepas a uno cada 700 m [2300 pies]. De esta mane-ra, se logr alcanzar la profundidad total del pozoen slo dos tercios del tiempo especificado en elplan de perforacin, lo cual dio como resultadouna significativa reduccin de los costos.

En el pozo Bekok A1 ST, se utiliz el sistemaPowerDrive para perforar 1601 m [5253 pies] de812 pulgadas [21,6 cm] de dimetro hasta llegar ala capa de inters, con lo cual se ahorraron tresdas del programa original de perforacin (prxi-ma pgina, arriba a la izquierda). Las tasas depenetracin fueron 300% superiores a las experi-

28 Oilfield Review

> Vista areal (arriba) y de una seccin (abajo) dela trayectoria planificada para el pozo Bekok A7ST, que se muestra en azul, y de la trayectoriareal, que se observa en rojo.

mentadas con conjuntos de herramientas conven-cionales en los pozos vecinos, lo cual permitireducir el nmero de viajes de limpieza. Debido auna mnima tortuosidad, la ausencia de micro patasde perro y la superficie suave del hueco se pudocolocar la tubera corta de 7 pulgadas [17,8 cm] enforma rpida y sin ningn tipo de inconvenientes. Eluso del sistema PowerDrive permiti una reduccintotal en los costos de US$200.000.

El segundo pozo de desarrollo en un campodel rea de planeamiento de Viosca Knoll consti-tuy la primera aplicacin de una herramientarotativa direccional por parte de uno de los prin-cipales operadores en el Golfo de Mxico. Su ob-jetivo consista en ahorrar tiempo de operacinaumentando la ROP con una tcnica hidrulicasuperior y mejorando tambin la limpieza delpozo por encima de los niveles alcanzables con

0

400

800

1200

1600

2000

0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800

Prof

undi

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cal v

erda

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, m

Seccin vertical, m

Conexin a 8,5 y 418 m de profundidad medida

Rotacin e incremento angular de 3,00 cada 30 m75,71 1117 profundidad medida

Bekok A1

Bekok A1 STAngulo sostenido en 75,71

RealPropuesta

-1800

-2400 -1800 -1200 -600 0

-1200

-600

0

Desp

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ur),

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Desplazamiento (este/oeste), m

ConexinBekok A1

Bekok A1 ST

Comienzode la

desviacin

> Vista areal (arriba) y de una seccin (abajo) de latrayectoria planificada para el pozo Bekok A1 ST,que se muestra en azul, y de la trayectoria real, quese observa en rojo.

Verano de 2000 29

una configuracin de PDM direccional. De estamanera se tratara de reducir o eliminar los cos-tos y prdidas de tiempo provocados por losproblemas de aprisionamientos de la columna deperforacin debidos a la dilatacin de las luti-tasproblema frecuente en el reay sepodra lograr un mayor control de la densidad decirculacin equivalente del lodo de perforacin.El uso del sistema rotativo servira para garanti-zar que los recortes se mantengan en suspensoen todo momento, superando los problemas deasentamiento de los recortes asociados con eldeslizamiento durante las operaciones de PDM.

El sistema PowerDrive se utiliz para perforardesde el zapato del revestidor de 958 pulgadas[24,4 cm] hasta los 3554 m [11.660 pies]. Una vezrealizada una prueba de integridad de la forma-cin, el sistema de fluidos fue desplazado con unlodo de perforacin a base de diesel, cuya densi-dad era de 14,9 lbm/gal [1,79 g/cm3]. Como staera la primera vez que la herramienta se utilizabacon un fluido a base de diesel, se contemplaba laposibilidad de que surgieran problemas. La he-rramienta perfor con todo xito 843 m [2767 pies]y la tasa de giro y reduccin angular fue de hasta1,6 cada 30 m [100 pies] (arriba, a la derecha).

-4000 -3750 -3500 -3250 -3000-3000

-3250

-3500

-3750

Entrada al pozo con laherramienta PowerDrive

Extraccin de la sarta con la herramienta PowerDrive

Rotacin y reduccinangular de 2cada 100 pies

-4000

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-4750

-5000

Desplazamiento (este/oeste) pies

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Bajada al pozo con la herramienta PowerDrive

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Desviacin desde la vertical, pies4500 5000 5500 6000

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pies

RealPropuesta

Rotacin y reduccin angular de 2/100 pies 35,14 a 13,448 pies de profundidad medida

Extraccin de la sarta con la herramienta PowerDrive

< Perforacin direccional rotativa en el Golfo deMxico. Se perfor un pozo de desarrollo en uncampo del rea Viosca Knoll utilizando un sistemarotativo direccional con el fin de aumentar la ROP yla limpieza del hueco. La trayectoria propuesta semuestra en azul. La herramienta PowerDrivealcanz la trayectoria deseada, como se observaen rojo en la seccin vertical (arriba) y en la vistageneral (abajo). La herramienta fue removidadespus de perforar 2767 pies y un PDM perfor elresto del hueco con una tasa de penetracin dosveces y media ms lenta.

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Das concretos de perforacinDas previstos por posibles riesgos

Das mnimos planificados

Nmero de das de perforacin

El perfil direccional planificado inclua la per-foracin de una seccin tangencial de 396 m[1300 pies] antes de la reduccin angular y girohacia la izquierda a travs de dos objetivos geo-mtricamente cerrados. En la seccin tangencial(o de ngulo sostenido) el equipo de trabajo pudoevaluar el rendimiento direccional del sistemaantes de iniciar el giro. Con la herramientaPowerDrive se lograron excelentes tasas de pe-netracin. La pequea cada de presin ocurridaa lo largo de toda la herramienta permiti unamejor utilizacin de la energa hidrulica disponi-ble en comparacin con un motor direccional. Lastasas de flujo fueron superiores que en las ca-rreras previas de los motores en aproximada-mente 50 gal/min [0,2 m3/min], con lo cual semejor la limpieza del hueco y se lograronmejores tasas de penetracin. La eficiencia de lalimpieza del hueco fue monitoreada por medio deun sensor de presin anular instalado en la

columna MWD, de manera que el hueco sepudiera limpiar con la misma rapidez con que sepoda perforar.

En resumen, el conjunto PowerDrive fue uti-lizado para perforar 128 m [420 pies] de cemento,zapato y formacin desde 3554 a 4397 m [11.660hasta 14.427 pies], lo cual se logr realizar en 42horas de perforacin a una tasa promedio de pe-netracin de 20 m/hr [66 pies/hr].

A la profundidad medida de 4397 m [14.427pies], se percibi que el sistema rotativo direc-cional haba dejado de recibir rdenes desde lasuperficie. La herramienta continu perforando deacuerdo con la ltima orden recibida, una orienta-cin hacia el lado inferior que provoc un leve gi-ro hacia la derecha. Llegado a este punto, eranecesario iniciar un giro hacia la izquierda, y huboque realizar un viaje para recuperar la herra-mienta. Como en un primer momento se desco-noca la naturaleza de la falla y, dado que la

30 Oilfield Review

>Mejoras en la eficiencia de la perfora-cin. El uso del sistema PowerDrivecontribuy a la perforacin del pozo dedesarrollo de Viosca Knoll 10 das antesde lo planeado.

temperatura del hueco se estaba acercando allmite de temperatura admitido por el sistema deherramientas rotativas, se seleccion un motordireccional convencional para finalizar la perfo-racin del intervalo.

El anlisis posterior confirm que haba falla-do un cojinete de elastmero, lo que permiti quela turbina rotara en forma excntrica dentro delcollar de la herramienta. El desgaste dentro delcollar indicaba que las aletas de la turbina gol-peaban la pared interior del collar, lo cual impe-da que la herramienta recibiera nuevas rdenes.Ms tarde se pudo determinar que el lodo habadegradado el material del cojinete. Para las futu-ras aplicaciones, se desarroll un elastmero demayor duracin, cuya eficacia ya ha sido compro-bada y se encuentra en uso actualmente.

Los resultados obtenidos con un motor direc-cional en la prxima carrera proporcionaron unacomparacin interesante de la eficiencia de losdos sistemas, ya que se utiliz el mismo tipo demecha para perforar la misma formacin y se rea-liz una operacin direccional con un esfuerzo si-milar. Las tasas de penetracin alcanzadasdurante la rotacin con el motor direccionalconvencional se acercaron a las del sistemaPowerDrive. Sin embargo, el tiempo adicional ne-cesario para orientar la herramienta, junto conlas bajas tasas de penetracin durante el desliza-miento, significaron un gran aumento de los tiem-pos totales de perforacin. El motor direccionalperfor 397 m [1303 pies] en 48 horas a una ROPpromedio de 8,2 m/hr [27 pies/hr], casi dos vecesy media ms lento que el sistema PowerDrive.

Este ejemplo demuestra claramente que el in-cremento de la ROP compensa los mayores cos-tos del equipo de perforacin y justificaampliamente los gastos adicionales de la herra-mienta rotativa direccional, lo que resulta enmenores tiempos y costos globales (izquierda).Este pozo fue perforado 10 das antes de lo pla-neado. No obstante ello, Schlumberger continatrabajando para perfeccionar an ms el rendi-miento de la perforacin rotativa direccional.

Camino hacia el futuroLa capacidad del sistema PowerDrive de perforarsecciones prolongadas en forma rpida y confia-ble ha aumentado la demanda de las 39 herra-mientas disponibles hoy en da. La fabricacin deotras 16 herramientas PowerDrive durante el pri-mer trimestre del ao 2000 increment el accesomundial a estos sistemas. Las herramientasfueron manufacturadas en el Reino Unido, peroel mantenimiento y las reparaciones se realizanen distintos centros regionales, ubicados cercadel lugar donde son utilizadas.

Verano de 2000 31

Hoy en da, el sistema PowerDrive675, que esla herramienta de 634 pulgadas de dimetro quese describe en este artculo, representa una tec-nologa comprobada (derecha). Schlumbergercontina trabajando en su afn por establecernuevos estndares industriales en lo que respec-ta a los sistemas rotativos direccionales. En laactualidad, se estn realizando pruebas de cam-po con la herramienta PowerDrive900. Se tratade una herramienta de 9 pulgadas, con el sistemade empuje de la mecha, diseada para perforarhuecos de 12 o ms pulgadas de dimetro. Seespera iniciar su comercializacin en la segundamitad del ao 2000.

Se encuentra en desarrollo una herramientadiseada para dirigir la mecha, cuya trayectoriade perforacin est determinada por la direccinde la mecha y no por la orientacin de una sec-cin ms larga del BHA, como respuesta a lademanda de una seleccin ms amplia de me-chas y estabilizadores, incluyendo mechas bicn-tricas, adems de incrementos angulares msgrandes. Schlumberger ha probado un prototipode herramienta de direccionamiento de la mechaen diversas locaciones en todo el mundo y logrperforar a razn de ms de 30 m/hr [100 pies/hr].17

Con este prototipo se amplan los rangos de flujoy temperatura propios de los sistemas de empujede la mecha, pero al mismo tiempo la herra-mienta mantiene un tamao relativamentepequeo. Los datos de los relevamientos seobtienen cerca de la mecha y se envan a lasuperficie, con lo cual se obtiene la respuesta y

Desviacin sostenidaControlada por el motor de fondo,

independiente del torque aplicado sobre la mecha. Se evitan los problemas de control de la orientacin

de la herramienta mediante una columna de perforacin elstica.

Hueco ms limpio Efecto de la alta inclinacin compensado por la rotacin

continua de la tubera

Rotacin continua durante la navegacin

Hueco suaveLa tortuosidad del hueco se ve

reducida por una mejor navegacin

Menos riesgos de aprisionamiento de la tubera

Menor arrastre Mejor control del peso

sobre la mecha

Menor costo por barril

Ahorros de tiempo Perforacin dirigida ms

rpida y con menos viajes de limpieza

Superior alcance extendido sin arrastre excesivo

Se reduce el costo de la

Completacin y se simplifica el trabajo de Reparacin

Mayor alcance horizontal

en el yacimiento con

buen control de la navegacin

Menor cantidad de pozos para

explotar un yacimiento

Menor costo por pie perforadoMenos plataformas para desarrollar un campo

> Beneficios del sistema PowerDrive. La rotacin continua de la sarta de perforacin mejora muchosaspectos de la construccin del pozo y, en ltima instancia, se traduce en una disminucin del tiempoy los costos.

35.000

30.000

25.000

20.000

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00 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000

Relacin5:1

Relacin2:1

Relacin 1:1

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Desplazamiento, pies

Shell Auger

BP ClydeBP Gyda

Maersk, QatarAmoco Brintnell 2-10

Statoil Sleipner PhillipsZijiang

Total Austral

Total AustralCN-1

BP M-14

BP M-11BP Amoco

M-16Z

> Prolongacin del alcance. A profundidades relativamente someras es posible lograrun alcance de 10 km [6,2 millas] o ms. El desplazamiento se restringe a medida queaumenta la profundidad, como se observa en las marcas de color prpura.

17. Schaaf S, Pafitis D y Guichemerre E: Application of aPoint the Bit Rotary Steerable System in DirectionalDrilling Prototype Well-bore Profiles, artculo de la SPE62519, preparado para su presentacin en la ReuninRegional Occidental de las SPE/AAPG, Long Beach,California, EE.UU., Junio 19-23, 2000.

control de la trayectoria en tiempo real. El obje-tivo de todos estos sistemas es llegar a realizaroperaciones de perforacin que resulten efecti-vas en costos para operaciones corrientes, enlugar de limitarse slo a las aplicaciones msextremas por cuestiones econmicas. Con todaseguridad, los operadores continuarn exten-diendo los lmites de alcance y profundidad delos pozos (izquierda).

Los avances en los enlaces de comunicacinremota con las oficinas de los operadores les per-mitirn a los expertos recibir los datos, consultarcon el personal del equipo de perforacin y enviarrdenes a las bombas de lodo; tareas crticascuando se perforan pozos complejos. Tarde otemprano, la forma de los huecos se ver limi-tada slo por los factores econmicos y el inge-nio de los operadores. GMG