Un nuevo giro en la perforación rotativa direccional

6

Click here to load reader

Transcript of Un nuevo giro en la perforación rotativa direccional

Page 1: Un nuevo giro en la perforación rotativa direccional

4 Oilfield Review

Un nuevo giro en la perforación rotativa direccional

Mike WilliamsSugar Land, Texas, EUA

Por su colaboración en la preparación de este artículo, seagradece a Glaucio Alves Barbosa, Chris Lenamond, RogerPinard y Ulisses Sperandio, Macaé, Brasil; Emma Bloor, LizHutton y Curtis Robinson, Sugar Land, Texas, EUA; TimCurington y Paul Wilkie, Stonehouse, Inglaterra; Bjørn Enge-dal, Norsk Hydro, Stavanger, Noruega; Hilaire Tchetnga,Luanda, Angola; y Paul Wand, Londres, Inglaterra.adnVISION (Densidad-Neutrón Azimutal), PERFORM(Desempeño Mediante el Manejo de Riesgos), PowerDrive,PowerDrive Xceed, PowerDrive Xtra y PowerPulse son mar-cas de Schlumberger.

La tecnología de perforación rotativa direccional ha evolucionado considerable-

mente desde su espectacular incursión en el campo a fines de la década de 1990.

Las capacidades singulares de los nuevos sistemas ofrecen más flexibilidad y

mayor confiabilidad en la perforación de trayectorias de pozos complicadas en

ambientes rigurosos.

Los sistemas rotativos direccionales arribaron ala escena de perforación a fines de la década de1990 recibiendo una ovación inmediata. Un pozode alcance extendido, perforado durante 1997 enel campo Wytch Farm del Reino Unido, fue el pri-mer pozo desviado con una extensión de más de10 km [6.2 millas] perforado con esta nueva tec-nología.1 Hasta entonces, los ingenieros seaproximaban a la operación de los sistemasrotativos direccionales utilizando motores direc-cionales en el modo de perforación rotativa, todavez que fuera posible. Los perforadores detecta-ron claramente el potencial para que unaherramienta de perforación direccional, de rota-ción continua, eliminara la perforación pordeslizamiento, mejorara la limpieza del pozo,aumentara la velocidad de penetración (ROP, porsus siglas en inglés) y redujera el riesgo de atas-camiento diferencial, como parte de una ampliagama de beneficios adicionales.2

Hoy en día, los perforadores obtienen éstos ymuchos otros beneficios con una nueva genera-ción de sistemas rotativos direccionales menospopulares pero ofrecen mejoras sustanciales conrespecto a la tecnología previa. Por ejemplo,ahora es posible utilizar una barrena bicéntricapara ensanchar los pozos durante la perforacióncon un sistema rotativo direccional, ahorrandoel tiempo de equipo de perforación consumidopor las operaciones de perforación y rectificado,llevadas a cabo por separado.3 Los sistemas rota-tivos direccionales de última generación tienenuna interacción mínima con el pozo. Estos siste-mas utilizan los elementos internos de laherramienta, en vez de los elementos externos,

para referenciar su posición dentro del pozo ypreservar así la calidad del mismo. En efecto, lossistemas más avanzados simplemente aplicanuna fuerza lateral consistente en forma similar alos estabilizadores tradicionales que rotan conla columna de perforación u orientan la barrenaen la dirección deseada sin dejar de rotar conigual cantidad de rotaciones por minuto que lacolumna de perforación. Esta última metodolo-gía provee una severidad de pata de perro únicade más de 8°/30 m [8°/100 pies] en las formacio-nes más blandas, donde la interacción constantecon el pozo es imposible.4

Los sistemas rotativos direccionales avanza-dos deben enfrentarse con trayectorias más quecomplicadas. Estos sistemas ahora se construyenpara desempeñarse en los ambientes más adver-sos, aprovechando los componentes cerrados queprotegen la herramienta en temperaturas de pozode hasta 302°F [150°C], en formaciones alta-mente abrasivas, con cualquier tipo de fluido, yen ambientes de alto impacto. Estos avancesintroducidos en los equipos se suman a los dispo-sitivos electrónicos comprobados y durables quemejoran la confiabilidad y reducen el riesgo.

Oilfield Review presentó los primeros logrosalcanzados en operaciones especiales de perfo-ración rotativa direccional hace varios años.5 Eneste artículo, repasamos brevemente la tecnolo-gía de perforación direccional y luego nosconcentramos en los éxitos logrados reciente-mente en Brasil y Noruega, con las novedosasaplicaciones de los sistemas rotativos direccio-nales más avanzados.

Page 2: Un nuevo giro en la perforación rotativa direccional

Verano de 2004 5

Perforación en nuevas direccionesLa perforación direccional apareció a comienzosde la década de 1970 como técnica para accedera las reservas que de otro modo resultarían inac-cesibles, especialmente aquellas perforadasdesde plantillas de pozos marinos (derecha). Laprimitiva tecnología de perforación direccionalimplicaba el empleo de dispositivos tales comolas cuñas de desviación que provocaban la de-flexión de la barrena de perforación; método queofrecía un control limitado y que con dema-siada frecuencia se traducía en pérdida de losobjetivos.6 La introducción del motor de despla-zamiento positivo ofrecía capacidad de direccióny, junto con esa capacidad, control direccional,pero el motor carecía de la eficacia a la que aspi-raban los perforadores. Con el tiempo, losmotores direccionales permitieron la rotación yel deslizamiento de la columna de perforacióndesde la superficie, lo que mejoró aún más elcontrol direccional. Sin embargo, esta tecnologíasiguió siendo ineficaz y riesgosa porque elesfuerzo de torsión y el arrastre extremos limita-ban la capacidad de perforación en los modos dedeslizamiento y rotación, impidiendo el acceso aalgunos objetivos. Además, la tortuosidad delpozo producida por los motores direccionales enel modo de deslizamiento era inaceptable, enparte porque la tortuosidad dificulta aún más eldeslizamiento futuro y porque puede impedir laejecución de operaciones críticas para la evalua-ción de formaciones y la bajada de la tubería derevestimiento; la calidad de los registros tambiénse deteriora en pozos rugosos.

La introducción de la tecnología rotativadireccional eliminó varias de las desventajas delos métodos de perforación direccional previos.Debido a que un sistema rotativo direccionalperfora direccionalmente con rotación continuadesde la superficie, no existe la necesidad dedeslizar la herramienta, a diferencia de las per-foraciones realizadas con motores direccionales.La rotación continua transfiere el peso a labarrena en forma más eficaz, lo que aumenta lavelocidad de penetración. La rotación tambiénmejora la limpieza del agujero porque agita elfluido y los recortes de perforación, permitiendoque fluyan fuera del pozo en vez de acumularseformando un colchón de recortes. Los sistemasrotativos direccionales de avanzada han sidoconcebidos para mejorar la circulación de losfluidos y la eliminación de los recortes. A su vez,la eliminación eficaz de los recortes reduce laposibilidad de que el arreglo de fondo de pozo(BHA, por sus siglas en inglés) se atasque o seobture.7

1. Para mayor información sobre perforación en el campoWytch Farm, consulte: Modi S, Mason CJ, Tooms PJ yConran G: “Meeting the 10 km Drilling Challenge,” artí-culo de la SPE 38583, presentado en la Conferencia yExhibición Técnica Anual de la SPE, San Antonio, Texas,EUA, 5 al 8 de octubre de 1997.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.

2. La perforación por deslizamiento se refiere a la perfora-ción realizada con un motor accionado por el lodo deperforación, que hace rotar la barrena en el fondo delpozo sin hacer rotar la columna de perforación desde lasuperficie. Esta operación de perforación direccional selleva a cabo cuando se ha adosado al arreglo de fondode pozo un empalme acodado o un motor de lodo conuna cubierta acodada, o ambos elementos. Sin hacergirar la columna de perforación, la barrena se hace rotarcon un motor accionado por el lodo y realiza la perfora-ción en la dirección a la que apunta. La trayectoria delpozo puede ser controlada, limitando la extensión delmismo perforada en el modo de deslizamiento versus elmodo de rotación.

3. Una barrena bicéntrica es un conjunto integral debarrena y rectificador excéntrico, utilizado para perforary ensanchar, o agrandar, simultáneamente el pozo. Paramayor información sobre barrenas de perforación, con-sulte: Besson A, Burr B, Dillard S, Drake E, Ivie B, Ivie C,Smith R y Watson G: “Bordes cortantes,” Oilfield Review12, no. 3 (Invierno de 2000/2001): 38–63.

4. El incremento angular también se conoce como severi-dad de la pata de perro. Una pata de perro es un doblez,curva o cambio abrupto en la dirección de un pozo, que

puede ser cuantificado en grados o en grados por unidadde longitud.

5. Downton G, Hendricks A, Klausen TS y Pafitis D: “Nuevosrumbos en la perforación rotativa direccional,” OilfieldReview 12, no. 1 (Verano de 2000): 20–31.

6. Una cuña de desviación es una cuña inclinada que secoloca en un pozo para forzar a la barrena a comenzar laperforación, alejándose del eje del pozo. La cuña de des-viación debe tener superficies de acero duro para que labarrena perfore preferentemente a través de la tuberíade revestimiento o la roca, en lugar de hacerlo por lacuña de desviación en sí. Las cuñas de desviación pue-den orientarse en una dirección en particular si esnecesario, o colocarse en el pozo a ciegas, sin importarla dirección a la que apuntan. La mayoría de las cuñas dedesviación se asientan en el fondo del pozo o sobre untapón de cemento de alta resistencia, pero algunas seasientan en el agujero descubierto. La utilización decuñas de desviación presenta cierto riesgo de atasca-miento mecánico en una zapata de la tubería derevestimiento o en una ventana fresada.

7. Por obturación se entiende el taponamiento del pozo entorno a una columna de perforación. Esto puede sucederpor diversos motivos, de los cuales el más común, es queel fluido de perforación no transporta adecuadamente losrecortes y los desmoronamientos fuera del espacio anu-lar, o que ciertas partes de la pared del pozo colapsanalrededor de la columna de perforación. Cuando el pozose obtura, se produce una reducción o pérdida repentinade la capacidad de circulación, lo que genera altas pre-siones de bombeo. Si las acciones de remediacióninmediatas no resultan exitosas, puede producirse uncostoso episodio de atascamiento de las tuberías.

> Evolución de la tecnología de perforación direccional. Los motores de desplazamiento positivo y losmotores para perforación direccional suplantaron la primitiva deflexión de la barrena, utilizando cuñasde desviación. Los sistemas rotativos direccionales, introducidos a fines de la década de 1990, fueronlos primeros dispositivos en posibilitar ajustes tridimensionales de la trayectoria mientras rotaban enforma continua.

Page 3: Un nuevo giro en la perforación rotativa direccional

La rotación continua y el mejoramiento de lalimpieza del pozo reducen la posibilidad de atas-camiento mecánico y diferencial de la columnade perforación. Ningún componente fijo contactala tubería de revestimiento o el pozo. Además, latecnología rotativa direccional mejora el controldireccional en tres dimensiones. El resultadoneto es un pozo más suave, más limpio y máslargo, perforado en forma más rápida y conmenos problemas de atascamiento de las tube-rías y de limpieza del pozo (arriba). Cuantomejor es la calidad del pozo resultante, menoscomplicada resulta la evaluación de formacionesy la bajada de la tubería de revestimiento. Ade-más, se reduce el riesgo de atascamiento.

Esta amplia variedad de ventajas ha conver-tido a los sistemas rotativos direccionales enuna parte esencial de muchos programas de per-foración. Las compañías de exploración yproducción (E&P, por sus siglas en inglés) dise-ñan trayectorias de pozos desafiantes, en formarutinaria, para intersectar objetivos distantes omúltiples y maximizar la producción de petróleoy gas. Otros desafíos comunes que enfrenta laperforación rotativa direccional incluyen losyacimientos compartimentalizados, los yaci-

mientos de aguas profundas, los desarrollos conrestricciones ambientales, las plataformas o laslocalizaciones de perforación distantes, eincluso ciertos campos marginales en los que eléxito económico depende de la ubicación pre-cisa de un pozo de alta calidad.8 Durante lasoperaciones, la robusta tecnología de adquisi-ción de registros durante la perforación (LWD,por sus siglas en inglés) puede ayudar a las com-pañías a refinar las trayectorias para sacarprovecho de las capacidades de ubicación depozos de los sistemas rotativos direccionales.9 Eléxito de la perforación requiere herramientas defondo de pozo que toleren ambientes de altoimpacto, altas temperaturas y rocas abrasivas,con frecuencia durante el incremento angular yla perforación de pozos de alcance extendido.

Más allá del límite en formaciones blandasLa eficiencia y la confiabilidad de los sistemasrotativos direccionales PowerDrive optimizan laperforación direccional en una variedad detamaños de pozos. Un aspecto clave de la tecno-logía PowerDrive, incluyendo la herramientaPowerDrive Xtra, es la rotación continua del sis-tema direccional entero a la misma velocidadque la barrena (derecha). La respuesta inme-diata de la herramienta a las órdenes impartidasdesde la superficie mejora la orientación haciaun objetivo específico. Las mediciones de lainclinación y el azimut en las cercanías de labarrena dan cuenta al perforador de la eficaciade las órdenes relacionadas con la orientación,mejorando aún más el control direccional. Porúltimo, al igual que otros sistemas PowerDrive,el dispositivo PowerDrive Xtra enfrenta unavariedad de desafíos de perforación, desde la uti-lización de su control direccional para perforarpozos verticales en forma precisa hasta elcomienzo de la desviación del pozo y la perfora-ción de secciones tangenciales de pozos dealcance extendido.

Los atributos de la herramienta PowerDriveXtra resultaron particularmente importantesdurante la perforación de pozos largos, casi hori-zontales, en aguas profundas, en el área marinade Brasil. En esta región, la perforación de pozosde perfiles relativamente simples es dificultosaporque las formaciones tienden a estar consti-tuidas por lutitas y margas blandas. Los costosde los equipos de perforación son elevados. Laintroducción de la tecnología PowerDrive paraser aplicada a pozos de desarrollo en aguas pro-fundas, en Brasil, permitió reducir un promediode dos días de equipo de perforación por cadatramo de pozo de 121⁄4 pulgadas, y un día deequipo de perforación por cada tramo de pozo de81⁄2 pulgadas. En 95 carreras de las herramientas

en Brasil, no se registró ninguna pérdida deherramientas en el pozo.

En el campo Voador, Petrobras perforó unpozo piloto para establecer los límites del yaci-miento y un pozo de re-entrada para optimizar laproducción de petróleo pesado del pozo (pró-xima página). La herramienta PowerDrive Xtraperforó el pozo de re-entrada 7-VD-10HPRJScuya inclinación era de 84°, con un incrementoangular máximo de 6.5°/30 m [6.5°/100 pies]dentro de la formación objetivo, según lo planifi-cado, con ROPs instantáneas de hasta 75 m/h[248 pies/h]. La ROP promedio utilizando tecno-logía PowerDrive Xtra fue de 35 a 40 m/h [115 a 131 pies/h]; es decir, el doble de la de unmotor direccional en los pozos vecinos. Por otra

6 Oilfield Review

Unidad de control

Unidad sesgada

“Espiralado” del pozo

> Sistema rotativo direccional PowerDrive Xtra.La unidad de control contiene los dispositivoselectrónicos y los sensores, y controla la tra-yectoria. La unidad sesgada aplica una fuerza ala barrena. Se dispone de varios sistemasPowerDrive Xtra para perforar pozos de 53⁄4 a181⁄4 pulgadas.

> Comparación de la calidad del pozo utilizandoun motor accionado por el lodo de perforación yel sistema rotativo direccional PowerDrive Xceed.El motor accionado por el lodo de perforacióntiende a producir un pozo irregular, agrandado,o en espiral (extremo superior). El pozo perforadocon PowerDrive Xceed (extremo inferior) es uni-forme y está en calibre.

Page 4: Un nuevo giro en la perforación rotativa direccional

Verano de 2004 7

parte, el sistema rotativo direccional pudo sus-tentar carreras más largas de la barrena y mejorcontrol direccional que un motor convencionalporque la fricción del motor limita la ROP. Alaumentar la fricción, cuando se perfora con unmotor convencional, se produce una disminu-ción del control direccional.

Este tipo de éxito de perforación en una for-mación blanda requiere algo más queherramientas de fondo de pozo. En este caso,utilizando el proceso de Desempeño Mediante elManejo de Riesgos PERFORM, los ingenieros depozo vigilaron rutinariamente y en formaexhaustiva los parámetros de perforación, lamorfología de los recortes, el esfuerzo de torsióny el arrastre en tiempo real, así como la densi-dad de circulación equivalente para aseguraruna buena limpieza del pozo y detectar proble-mas de estabilidad.10

Las imágenes LWD adquiridas durante elviaje de salida del pozo fueron descargadas de lamemoria de la herramienta en la superficie.Cuando se compararon con las imágenes adqui-ridas en diferentes momentos, por ejemplo,durante la perforación, las imágenes de tramosrepetidos confirmaron la existencia de proble-mas de estabilidad de las paredes del pozo en laslutitas, indicados primero por la morfología delos recortes y el incremento del arrastre. En estepozo, el proceso PERFORM ayudó a los ingenie-ros a determinar que la densidad del lodo erademasiado baja y que la limpieza del pozo erasubóptima. El pozo fue perforado con éxito hastala profundidad total a través del manejo deambos parámetros durante la perforación.

Petrobras hizo que la tecnología PowerDriveXtra tomara una dirección diferente, cuando pla-nificó la perforación de un pozo exploratoriovertical de aguas profundas, el pozo 1-RJS-600,cerca de un domo salino. La compañía queríaperforar el pozo cerca del domo salino, donde elechado de la formación era de más de 20°, perotambién quería que el pozo penetrara el yaci-miento verticalmente. Si se mantenía al pozoperfectamente vertical, en vez de desviarlo y vol-verlo a corregir con respecto a la vertical, seobtendría un pozo más uniforme. Un pozo másuniforme facilita la bajada de tuberías de reves-timiento más grandes y ofrece la posibilidad deutilizar una sarta de revestimiento extra enalguna etapa posterior de la operación. Si bien eltrabajo podría haberse realizado con una herra-mienta de perforación vertical, Petrobras queríautilizar un sistema PowerDrive Xtra para asegu-rar la rotación de la columna de perforacióndurante las operaciones de perforación permi-tiendo al mismo tiempo la aplicación del máximo

peso sobre la barrena para mantener las veloci-dades de penetración más elevadas posibles.

El sistema PowerDrive Xtra redujo la inclina-ción del pozo de 0.47° a 0.03° al comienzo de laprimera carrera y mantuvo una inclinación gene-ral de 0.15° durante las dos carreras de laherramienta. El pozo fue perforado 2.5 díasantes de lo programado en la autorización paragastos (AFE, por sus siglas en inglés), lo queposibilitó un ahorro de 750,000 dólares estadou-nidenses. Trabajando en conjunto, Petrobras ySchlumberger utilizaron la herramienta Power-Drive Xtra para perforar el pozo de acuerdo conlas especificaciones técnicas y antes de lo plane-ado, lo que mejoró el impacto financiero de esteemprendimiento. A la luz de estos resultados,Petrobras ha proyectado desplegar la tecnología

PowerDrive Xtra en al menos un 40% de los másde 100 pozos marinos cuya perforación está pre-vista para el año 2004.

A M É R I C AD E L S U R

CampoVoador

220

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

01,700 1,900 2,100 2,300

Profundidad, m

Velo

cida

d de

pen

etra

ción

, mIn

clin

ació

n o

azim

ut, °

Incr

emen

to a

ngul

ar, °

2,500 2,700 2,900

7

6

5

4

2

3

1

0

-1

Velocidad de penetración Inclinación Azimut Incremento angular

Tubería de revestimiento de 13 3⁄8 pulgadas a 1,692 m de profundidad medida

Tubería de revestimiento de 9 5⁄8 pulgadas a 2,885 m de profundidad medida

Profundidad total = 3,336 mde profundidad medida

Plan Real

8. Para ver un ejemplo de perforación rotativa direccionalen un campo marginal, consulte: Musa MB, Wai FK yKheng LL: “Fit-for-Purpose Technologies Applications inCommercialising a Marginal Oil Field,” artículo de la SPE80462, presentado en la Conferencia y Exhibición delPetróleo y el Gas del Pacífico Asiático de la SPE, Yakarta,Indonesia, 15 al 17 de abril de 2003.

9. Para ver un ejemplo de los roles del sistema LWD y elsistema rotativo direccional en la ubicación de un pozo,consulte: Tribe IR, Burns L, Howell PD y Dickson R: “Precise Well Placement With Rotary Steerable Systemsand Logging-While-Drilling Measurements,” SPE Drilling& Completion 18, no. 1 (Marzo de 2003): 42–49.

10. Para mayor información sobre el proceso PERFORM,consulte: Aldred W, Plumb D, Bradford I, Cook J, GholkarV, Cousins L, Minton R, Fuller J, Goraya S y Tucker D:“Manejo del riesgo de la perforación,” Oilfield Review 11,no. 2 (Verano de 1999): 2–21.

> Campo Voador, cuenca de Campos, área marina de Brasil (extremo inferior derecho). Petrobras utilizóel sistema PowerDrive Xtra para perforar un pozo piloto a fin de establecer los límites del yacimientoy un pozo de re-entrada para optimizar la producción de petróleo pesado (extremo inferior izquierdo).La herramienta perforó la inclinación de 84° del pozo de re-entrada con un incremento angular máximode 6.5°/30 m [6.5°/100 pies] dentro de la formación objetivo, según lo planificado (extremo superior), conuna velocidad de penetración promedio (ROP, por sus siglas en inglés) de 35 a 40 m/h [115 a 131 pies/h],el doble de la velocidad del motor direccional desplegado en los pozos vecinos.

Page 5: Un nuevo giro en la perforación rotativa direccional

Re-entradas en agujeros descubiertos en formaciones complicadasCuando se perforan trayectorias de pozos compli-cadas en ambientes de perforación rigurosos, laconfiabilidad, direccionabilidad y durabilidad dela herramienta son factores clave. Los sistemasrotativos direccionales se adecuan naturalmentea estas operaciones porque la rotación completade los sistemas reduce la probabilidad de inciden-tes operacionales, tales como los atascamientosmecánicos.

La confiabilidad y durabilidad del sistemarotativo direccional PowerDrive Xceed enambientes rigurosos y accidentados, hacen queresulte conveniente hasta para la perforación delos pozos más dificultosos (derecha). Este sis-tema incorpora los dispositivos electrónicos delcomprobado y durable sistema de telemetríaMWD PowerPulse, que puede operar más de1,000 horas sin ningún tipo de fallas.

La direccionabilidad del sistema PowerDriveXceed es regulada por un mecanismo de direc-ción interno y a través del tradicional contactode tres puntos con la pared del pozo. El meca-nismo de dirección interno se encuentracompletamente cerrado para proporcionar unmayor grado de precisión que una herramientacon un mecanismo de dirección externo, porqueel mecanismo de dirección interno limita la inte-racción entre la herramienta y el pozo. Sólo loselementos que rotan contactan el pozo, demanera que la perforación direccional es contro-lada por la herramienta en lugar de sercontrolada por la forma del pozo. Esta indepen-dencia del sistema rotativo direccional respectodel pozo facilita las aplicaciones de perforacióncomplicadas, la perforación con barrenas bicén-tricas, y la perforación de pozos de re-entrada enagujeros descubiertos con gran confiabilidad,incluso con incrementos angulares considera-bles. Además, el contacto limitado entre laherramienta y el pozo mejora la calidad delmismo y maximiza la velocidad de penetración.

El sistema PowerDrive Xceed ha sido conce-bido específicamente para ambientes adversos.Los componentes cerrados y los sellos internosfijos protegen la herramienta en temperaturas depozo de hasta 302°F, en formaciones altamenteabrasivas, con todo tipo de fluido, y en ambientes

de alto impacto. Su contacto mínimo con la pareddel pozo hace a la herramienta menos susceptibleal desgaste en formaciones abrasivas. Además, laherramienta puede lograr incrementos angularesde hasta 8°/100 pies [8°/30 m], lo que le permiteperforar trayectorias exigentes.

Muchas de estas ventajas del sistema rotativodireccional fueron comprobadas en el campoNjord, en el sector noruego del Mar del Norte(próxima página).11 Numerosas fallas dividen elyacimiento en compartimientos que deben serexplotados por separado, pero la determinaciónde la ubicación y la extensión de los comparti-mientos constituye una tarea ardua. Algunasrocas son extremadamente abrasivas, mientrasque otras tienen propensión a la inestabilidad.

Hydro, el operador del campo Njord, utilizóel sistema PowerDrive Xceed para efectuar unare-entrada en agujero descubierto en el pozo A-10 BY3H. El sistema perforó la re-entrada conéxito con una inclinación de 91°. El plan exigíauna reducción de la inclinación de 91° a 88.5°,pasando al mismo tiempo de un azimut de 179° auno de 170°. El tramo fue perforado desde la re-entrada en agujero descubierto hasta laprofundidad total en una sola carrera, hazañanunca antes lograda en este campo. Esto permi-tió ahorrar aproximadamente dos días de tiempode equipo de perforación.

El sistema PowerPulse midió las vibracionesde fondo de pozo, que fueron menores en canti-dad y grado que en otras carreras comparables,lo que indicó un mejoramiento de la eficienciade perforación. La implementación de más deun 90% de las configuraciones de la herramientadurante la perforación también permitió aumen-tar la eficiencia mediante la reducción deltiempo improductivo.

Los ingenieros utilizaron las imágenes del sis-tema de Densidad-Neutrón Azimutal adnVISION,en tiempo real, para mejorar la dirección y pene-trar tres veces más yacimiento productivo quecon cualquier otro pozo perforado previamenteen este campo. Mediante la utilización de medi-ciones continuas de la inclinación, 4 m [13 pies]por detrás de la barrena, el ingeniero especialistaen perforación direccional pudo responder mejora los cambios introducidos en la planeación delpozo por recomendación del geólogo de pozo.

8 Oilfield Review

11. Los sistemas rotativos direccionales han sido utilizadosen el campo Njord para perforar pozos extremadamentecomplicados, incluyendo un pozo en forma de “W.” Paramayor información, consulte: Downton et al, referencia 5.Para mayor información sobre el campo Njord, consulte:http://www.hydro.com/en/our_business/oil_energy/production/oil_gas_norway/njord.html (examinado el 12de enero de 2004).

12. von Flatern R: “Rotary Steerables Ready for the Mainstream,” Offshore Engineer 28, no. 4 (Abril de 2003):32–34, 36.

13. Para mayor información sobre sistemas de pozos de diá-metro reducido, consulte: Kuyken C, van der Plas K, Frederiks K, Williams M y Cockburn C: “Developing andUsing Slimhole Rotary Steerable Systems in the NorthSea Changing the Economics of Mature Asset Drilling,”artículo de la SPE 83948, presentado en la Reunión de2003 del Área Marina de Europa de la SPE, Aberdeen,Escocia, 2 al 5 de septiembre de 2003.

Módulo de generación de potencia: un alternador a turbina suministra la potencia para la orientación y el control.

Sistema de control: un paquete compuesto por los dispositivos electrónicos y el sensor realiza las mediciones para controlar el arreglo direccional.

Sección direccional: el arreglo orienta continuamente el eje de la barrena inclinada para controlar la dirección de la perforación y la severidad de las patas de perro del pozo.

> Sistema rotativo direccional PowerDrive Xceed.El módulo de generación de potencia suministrala potencia para la dirección y el control. La uni-dad de control contiene los dispositivos electró-nicos y los sensores que realizan las medicionespara controlar el arreglo direccional. La seccióndireccional orienta continuamente el eje de labarrena inclinada para controlar la dirección dela perforación y el incremento angular.

Page 6: Un nuevo giro en la perforación rotativa direccional

Verano de 2004 9

Futuro de la perforación rotativa direccionalLas compañías de exploración y producción(E&P, por sus siglas en inglés) planifican trayec-torias y configuraciones de pozos cada vez másexóticas que continúan extendiendo los límitesde la tecnología de perforación direccional exis-tente, procurando al mismo tiempo ahorros de

costos y mejoras en la calidad de las operaciones.El éxito de los sistemas rotativos direccionalesde primera generación incrementó sustancial-mente la demanda; para Schlumberger, estocondujo a la utilización de los sistemas rotativosdireccionales en el 26% de los pies perforadoscon sus herramientas durante el año 2003. La

mayor parte de estas operaciones de perforacióntienen lugar en ambientes marinos, pero la tec-nología también es aplicable en operacionesterrestres. Los observadores de la industria con-sideran que su aceptación y aplicación rápidas ygeneralizadas han convertido a los sistemas deperforación rotativa direccional en una tecnolo-gía de preferencia.12

Los sistemas rotativos direccionales para laperforación de pozos de diámetro reducido, talescomo la herramienta PowerDrive Xtra 475, handemostrado su mérito operacional y económico,particularmente en campos maduros, donde laslimitaciones del régimen de producción de lospozos de diámetro reducido no constituyen unproblema.13 Al igual que sus contrapartes detamaño completo, estas herramientas parapozos de diámetro reducido ofrecen las ventajasmecánicas de la rotación continua pero tambiénbrindan las recompensas económicas de la utili-zación de menor cantidad de fluido deperforación, cemento y otros materiales. La per-foración de pozos de diámetro reducido tambiénminimiza los recortes y los costos de eliminaciónde los recortes debido al menor volumen delpozo. Se espera que la perforación rotativadireccional de pozos de diámetro reducidodesempeñe un rol vital a medida que más yaci-mientos alcancen la etapa de madurez, porqueesta tecnología mejora la eficiencia y reduce loscostos.

En el futuro, la tecnología rotativa direccio-nal deberá abordar las expectativas de losoperadores en lo que respecta a velocidades depenetración aún más elevadas. Esto será posiblecon las herramientas rotativas direccionalesmotorizadas. Con mejoras adicionales, se lograráincrementar la confiabilidad y la eficiencia. Enúltima instancia, la perforación rotativa direc-cional “zapata a zapata” permitirá que lascompañías reperforen la zapata de la tubería derevestimiento y continúen perforando hasta elsiguiente nivel del revestimiento en una solacarrera. Con costos de tiempo de perforación noproductivo estimados en 5,000 millones de dóla-res estadounidenses por año, los sistemasrotativos direccionales serán clave para la pre-vención o la reducción de estas pérdidassignificativas. —GMG

0

0 200 400 millas

200 400 600 km

Campo Njord

N O R U E G A

E U R O P A

Mar de Noruega

Stavanger

Oslo

> Ubicación del campo Njord, en el área marina de Noruega.