Metodología para la selección y optimización de Trépanos de Perforación

Metodología para la selección y optimización de Trépanos de Perforación

Objetivo

El Objetivo de este trabajo es presentar la metodología que Smith Bits está realizando hoy en día para la selección y optimización de trépanos de perforación, a partir de la evolución y el desarrollo de nuevas tecnologías

Agenda

Introducción Proceso Tradicional Proceso Actual Uso de Herramientas para análisis

– Registros de Trépanos (DRS™)

– Drill Bit Optimization System (DBOS™)

– IDEAS™ Analysis Request (IAR) Experiencias en Argentina

Identificar estructura de corte que se adapte a las condiciones de perforación y pueda cumplir con el objetivo establecido y planificado

Tipo de Estructura de corte– TCI, MT, PDC, Hibrida, Impregnada

Parámetros de diseño– Cantidad de filas/aletas

– Tamaño de insertos/cortadores

– Agresividad de la estructura de corte Condiciones Hidráulicas

– Estándar, Anti-embolamiento, Anti-erosión Características adicionales

– Protección requerida (calibre, piernas)

– Limitador de Torque

Selección de Trépanos

Proceso Tradicional

Planteamiento del Objetivo

Definición y análisis de la

aplicación

Selección del Trépano

Evaluación del trépano

Proceso de Optimización• MENOR COSTO POR METRO DE LA SECCION

•Maximizar ROP•Incrementar Cantidad de metros perforados•Mejorar la condición de desgaste

• Análisis de Información• Evaluación de condición de desgaste• Análisis de dureza de formación

• Tipo de Estructura de corte• Parámetros de diseño• Condiciones Hidráulicas• Características Adicionales

Proceso Tradicional

Definición de la Aplicación

Análisis de la Información• Parámetros Operacionales

(WOB, RPM)• Desempeño (Metros

Perforados, Horas, ROP)• Problemas Operacionales

Evaluación de Trépanos Usados

• Condición de Desgaste• Estructura de Corte• IADC• Características adicionales

(features)

Análisis de la dureza de la Formación

• DBOS™


Generar Proceso de Diseño

Manufactura y Prueba de Campo

Cumple ObjetivoNOSI


Disponibilidad de estructura de

corte

SI

NO

Proc

eso

de O

ptim

izaci

ón

Proceso Tradicional

Ventajas

Es un proceso continuo de trabajo en la aplicación

Se hace un acercamiento a la necesidad en la aplicación

Limitaciones

El proceso de selección y optimización de un trépano para una aplicación toma un mayor tiempo

No se tiene en cuenta la perforabilidad en cada formación y/o litología

Proceso de evaluación es ensayo y error

Proceso Actual


Definición y análisis de la

aplicación


Evaluación del trépano

Proceso de Optimización

Proceso Actual

Definición de la Aplicación

Análisis de la Información• Parámetros Operacionales

(WOB, RPM)• Desempeño (Metros

Perforados, Horas, ROP)• Problemas Operacionales


• Condición de Desgaste• Estructura de Corte• IADC• Características adicionales

(features)


Generar Proceso de Diseño

Manufactura y Prueba de Campo

Cumple ObjetivoNOSI


Disponibilidad de estructura de

corte

SI

NO

Proc

eso

de O

ptim

izaci

ón

Caracterización de Formación

• DBOS™• Abrasividad, Impacto• Mapeo de Parámetros

Análisis Dinámico de Estructuras de Corte

• IAR• Vibraciones: Lateral,

Axial, Torsional

Proceso Actual

Ventajas

Se disminuye el ensayo y error en la selección del trépano para una aplicación.

Con el uso de nuevas herramientas y tecnologías, la evaluación de la estructura de corte se realiza antes de la perforación.

Limitaciones

Es necesaria una mayor cantidad y calidad de información

Mayor tiempo necesario para el análisis de información

Análisis de InformaciónAnálisis de la Información• Parámetros

Operacionales (WOB, RPM)

• Desempeño (Metros Perforados, Horas, ROP)

• Problemas Operacionales


• Condición de Desgaste• Estructura de Corte• IADC• Características

adicionales (features)


• DBOS™• Abrasividad, Impacto• Mapeo de

Parámetros



Axial, Torsional

Análisis de InformaciónAnálisis de la Información• Parámetros









Parámetros



Axial, Torsional

• 12.25” ‘Best in Class’In

terv

al D

rille

d (m

)

3bld

s,19

mm

19m

m B

ody

6 bl

ds,

19/1

3mm

5 bl

ds,

19/1

3mm

4 bl

ds,

19m

m

415-

517

TC

I

111-

135

MT

1 MX09PX 30/03-A08A 29652 LA325B 30/03-A07A 20973 QP19L 30/03-06S 16654 DS53H 30/03-A15 16515 PD4 30/03-A07 1523

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

273m

546m516m 340m

758m

130m48m

Run

RO

P (m

/hr)

0

10

20

30

40

50

3bld

s,19

mm

19m

m B

ody

6 bl

ds,

19/1

3mm

5 bl

ds,

19/1

3mm

4 bl

ds,

19m

m

415-

517

TC

I

111-

135

MT

10.7m/hr

16.2m/hr

11.3m/hr

22.2m/hr 20.5

m/hr

5.2m/hr

8.5m/hr

1 MX09PX 30/03-07B 44.22 LA325B 30/03-A07A 44.13 DS53HUG 30/03-A18 42.24 PD4 30/03-A07 38.45 PD4 30/03-A09Z 35.2

‘Best in Class’ = MX09PX

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Rel

iabi

lity

krevs

Reliability Curve: FH vs GF bits IADC 537(As per DRS, 2007-2010)

FH30, 436 runs

GF30, 394 runs

Evaluación de TrépanosAnálisis de la Información• Parámetros









Parámetros



Axial, Torsional

BT(9 %)

C( 18 %) 1

(9 %)

BT( 14 %) BHA

(9 %)4

(9 %)4

(9 %)

WT( 91 %)

S(9 %) 2

( 18 %)

CT( 14 %)

DMF(9 %)

5(9 %)

7(9 %)

A( 73 %)

IN( 73 %)

LT( 14 %)

LOG(9 %)

2( 18 %)

2( 18 %)

WT( 14 %) PR

( 36 %)3

( 18 %)3

( 18 %)

NO( 43 %)

TD( 36 %)1

( 45 %)1

( 45 %)

0 .0

0 .1

0 .2

0 .3

0 .4

0 .5

0 .6

0 .7

0 .8

0 .9

1 .0

I ( 0 … 8 ) O ( 0 … 8 ) DC L G ( 1 / 16 ") ODC RP

# BITS: 11

Evaluación de TrépanosAnálisis de la Información• Parámetros









Parámetros



Axial, Torsional

Caracterización de Formación - DBOS™

Análisis de la Información• Parámetros









Parámetros



Axial, Torsional

La caracterización de formación se realiza a partir de la selección de zonas de similar perforabilidad

La Zona 1, es un carbonato masivo, con una compresibilidad de roca muy consistente entre 12 y 15 kpsi.

La Zona 2, es un intervalo con predominación de lutitas entre 3 y 6kpsi, con alta porosidad.

La Zona 3, es el reservorio objetivo, arenisca con compresibilidades hasta 30 kpsi.











Parámetros



Axial, Torsional











Parámetros



Axial, Torsional

Variaciones de Perforabilidad en una línea de sección en 2D

-18500 -18500

-18000 -18000

-17500 -17500

-17000 -17000

-16500 -16500

-16000 -16000

-15500 -15500

-15000 -15000

-14500 -14500

-14000 -14000

-13500 -13500

-13000 -13000

-12500 -12500

-12000 -12000

-11500 -11500

-11000 -11000

-10500 -10500

-10000 -10000

-9500 -9500

-9000 -9000

-8500 -8500

-8000 -8000

-7500 -7500

-7000 -7000

-6500 -6500

-6000 -6000

-5500 -5500

-5000 -5000

-4500 -4500

-4000 -4000

-3500 -3500

-3000 -3000

-2500 -2500

-2000 -2000

-1500 -1500

-1000 -1000

-500 -500

0 0

500 500

Situchi Norte 1X (64-8-1X) -Proj

E lev: 781.00 1:8000.00

XGR0 200

XGR0 200

XDT140 40

XDT140 40

XDT140 40

XDT140 40

DE

PTH

(ft)

7000

7250

7500

7750

8000

8250

8500

8750

9000

9250

9500

9750

10000

10250

10500

10750

11000

11250

11500

11750

12000

12250

12500

12750

13000

13250

13500

13750

14000

14250

14500

14750

15000

15250

15500

15750

16000

16250

16500

16750

17000

17250

17500

17750

18000

18250

18500

18750

DE

PTH

(ft)

XG R40 100

XG R40 100

XDT140 40

XDT140 40

YANEZ-01ST

Elev: 849.00 1:8000.00

XG R0 200 (G API )

XG R0 200 (G API )

XDT140 40 (us /f )

XDT140 40 (us /f )

XDT140 40 (us /f )

XDT140 40 (us /f )

Depth (ft)

1500

1750

2000

2250

2500

2750

3000

3250

3500

3750

4000

4250

4500

4750

5000

5250

5500

5750

6000

6250

6500

6750

7000

7250

7500

7750

8000

8250

8500

8750

9000

9250

9500

9750

10000

10250

10500

10750

11000

11250

11500

11750

12000

12250

12500

12750

13000

13250

13500

13750

14000

14250

14500

14750

15000

15250

15500

15750

16000

16250

Depth (ft)

XG R40 100 ( G API )

XG R40 100 ( G API )

XDT140 40 (u s /f)

XDT140 40 (u s /f)

44.34 Km

CHAPULI 1X

Elev: 692.00 1:8000.00

Ga m ma Ra y (GR)0 200

Ga m ma Ra y (GR)0 200

Sonic (DT)140 40

Sonic (DT)140 40

Sonic (DT)140 40

Sonic (DT)140 40

Depth (ft)

10750

11000

11250

11500

11750

12000

12250

12500

12750

13000

13250

13500

13750

14000

14250

14500

14750

15000

15250

15500

15750

16000

16250

16500

16750

17000

Depth (ft)

Ga mm a Ra y (GR)40 100


Sonic (DT)140 40

Sonic (DT)140 40

9.72 Km

HUITOYACU 1X

Elev: 608.70 1:8000.00

Gam ma Ra y (GR)0 200

Gam ma Ra y (GR)0 200

Sonic (DT)140 40

Sonic (DT)140 40

Sonic (DT)140 40

Sonic (DT)140 40

Depth (ft)

10750

11000

11250

11500

11750

12000

12250

12500

12750

13000

13250

13500

13750

14000

14250

14500

14750

15000

15250

15500

15750

16000

16250

16500

16750

Depth (ft)

Gamm a Ra y (GR)40 100

Gamm a Ra y (GR)40 100

Sonic (DT)140 40

Sonic (DT)140 40

20.41 Km

HUASAGA 1X

E lev: 698.80 1:8000.00



Sonic (DT)140 40

Sonic (DT)140 40

Sonic (DT)140 40

Sonic (DT)140 40

Depth (ft)

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2750

3000

3250

3500

3750

4000

4250

4500

4750

5000

5250

5500

5750

6000

6250

6500

6750

7000

7250

7500

7750

8000

8250

8500

8750

9000

9250

9500

9750

10000

10250

10500

10750

11000

11250

11500

11750

12000

12250

12500

12750

13000

13250

13500

13750

14000

14250

14500

14750

15000

15250

15500

15750

Depth (ft)

Gam m a Ray (GR)40 100

Gam m a Ray (GR)40 100

Sonic (DT)140 40

Sonic (DT)140 40

2.91 Km

ANDOAS-01

Elev: 813.00 1:8000.00

Gamm a Ra y (GR)0 200 (G API )

Gamm a Ra y (GR)0 200 (G API )

Sonic (DT)140 40 (u s /f)




Depth (ft)

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2750

3000

3250

3500

3750

4000

4250

4500

4750

5000

5250

5500

5750

6000

6250

6500

6750

7000

7250

7500

7750

8000

8250

8500

8750

9000

9250

9500

9750

10000

10250

10500

10750

11000

11250

11500

11750

12000

12250

12500

12750

13000

13250

13500

13750

14000

Depth (ft)

Ga mm a Ra y (GR)40 100 (G API )

Ga mm a Ra y (GR)40 100 (G API )



0.74 Km

Surface Elevation (0) Surface Eleva tion (0)

PEB A S (6820)

PEB AS (3041 .6)

C HA MBIR A (8035)

C HAMB IR A (4381 .2 )

POZOSH (12543)

POZOSH (9322.4)

POZOSD (13043)

POZOSD (10075)

YA HUA RA N GO (13143)

YA HU A RA NGO (9892.3 )

UPPER VIVIAN (15995)

UPPER VIVIAN (13222)

CACHIYACU (16095)

C ACH IYAC U (12539)

LOWER VIVIAN (16195)

LOWER VIVIAN (12569)

CHONTA FM (16295)

C HON TA FM (12619)

C H ONTA LIMESTONE (17305)

C HON TA LIMESTON E (13345)

BA SE C H ONTA LIMESTONE (14486)

CH ONTA SAN D (17750)

C HON TA SAN D (13545)

BA SE C H ONTA SA ND (14577)

A QUA CALIEN TE (17903)

A QUA C ALIENTE (13818)

R AYA (18485)

RAYA (15128)

C USHA B ATAY (18755)

C USH A BATAY (14028)

YANEZ-01STSituchi Norte 1X (64-8-1X) -Proj

CHAPULI 1X

ANDOAS-01

HUASAGA 1X

HUITOYACU 1X

.00 .00

.00

.00

.00

.00

11 0 11 22 33 44 55 Kilometers11 0 11 22 33 44 55 Miles

Peru-Loreto - OXY-YANEZ - Surface Elevation

667

0

667

1334

2001

2668

3335 Feet

13 0 13 26 39 52 65 Kilometers

13 0 13 26 39 52 65 Miles

Key To Horizons

Surface ElevationPEBASCHAMBIRAPOZOSHPOZOSDYAHUAR ANGOUPPER VIVIANCACHIYACULOWER VIVIANCHONTA FMCHONTA LIMESTO NEBASE CHONTA LIMESTO NECHONTA SANDBASE CHONTA SANDAQUA CALIENTERAYACUSHABATAY

(Tipicamente de 4 a 8 pozos)

Mapeo de PozosAnálisis de la Información• Parámetros









Parámetros



Axial, Torsional

EME-4 EMK-5

EME-6 EMEE-1

EME-7 EMK-7 EME-1 EMK-3

EMC-1

EMN-3 EME-2

EMK-4 EME-3 EMN-6

EMN-2 EMN-1

EKT-4

EKT-3 EKT-1 EKT-6 EKT-5

EKT-2 EKT-8

8.0

00

8.1

00

8.2

00

30.200

30.300

30.400

30.500

ALG-208 - Field Study Blk 208 - Trias Carbonate

Viewed from S 30 E at 30 degrees. Vertical scale is 30% of X-Y range.

Typically 8-30 Offset Wells

Mapeo de ContornoDiagrama de SuperficiesCualquier variable puede ser analizada

Mapeo de ParámetrosAnálisis de la Información• Parámetros









Parámetros



Axial, Torsional

IDEAS™ Analysis Request - IAR

Procedimiento de análisis de estructuras de corte para una aplicación definida, usando IDEAS™










Parámetros



Axial, Torsional

IDEAS™ Analysis Request - IAR Información necesaria

– Estructuras de corte a Analizar– Tipo de Formación

Sand/Shale/Chalk

– Dureza de Formación DBOS

– Parámetros Operacionales W.O.B. R.P.M. Mud Weight Depth of hole

– Perfil del Pozo Vertical, directional

– Información del BHA

Análisis dinámico del trépano (interacción trépano + BHA con la formación)– Vibración Lateral

– Vibración Axial

– Vibración Torsional










Parámetros



Axial, Torsional

Perfil del Fondo del PozoTrayectoria del Centro del Trépano

IDEAS™ Analysis Request - IAR

UY : negative as left UY : positive as right

UZ : negative as high side UZ : positive as low side

Tendencia Direccional

Vibración Lateral

Vibración Axial

Vibración Torsional










Parámetros



Axial, Torsional

EXPERIENCIAS EN ARGENTINA

Optimización en sección 8 ¾”, Campo Centenario - Pluspetrol

Pozo Tipo• 2 o 3 carreras

para hacer TD en la Sección

Objetivo: Incrementar la ROP en la sección• Mi519 hasta

Tope Quintuco• Mi516MUPX

hasta TD

Objetivo: Llegar a TD con una sola carrera• MSi519PX – 5

Aletas de Backup

Objetivo: Incrementar la ROP sin Perder durabilidad• MSi519 – 2

aletas de Backup

• Mi519MHUBPX

Pozo Tipo• 2 o 3 carreras

para hacer TD en la Sección

Objetivo: Incrementar la ROP en la sección• Mi519 hasta Tope

Quintuco• Mi516MUPX

hasta TD

Objetivo: Llegar a TD con una sola carrera• MSi519PX – 5

Aletas de Backup

Objetivo: Incrementar la ROP sin Perder durabilidad• MSi519 – 2

aletas de Backup

• Mi519MHUBPX

Sección 12 ¼” en proyecto Chañares Herrados - SAI

Lateral Vibration

WOB (klbs)

10 15 20 25 30 35

RP

M

20

30

40

50

60

70

46 48 50 52 54 56 58 60 62 64

Axial Vibration

WOB (klbs)

10 15 20 25 30 35

RP

M

20

30

40

50

60

70

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Torsional Vibration

WOB (klbs)

10 15 20 25 30 35

RP

M

20

30

40

50

60

70

6 7 8 9 10 11 12

Lateral Vibration

WOB (klbs)

10 15 20 25 30 35

RP

M

20

30

40

50

60

70

50 55 60 65 70 75

Axial Vibration

WOB (klbs)

10 15 20 25 30 35

RP

M

20

30

40

50

60

70

0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45

Torsional Vibration

WOB (klbs)

10 15 20 25 30 35

RP

M

20

30

40

50

60

70

6 7 8 9 10 11 12

12 ¼” MSi519PX

12 ¼” MSi616HBPX

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

0 100 200 300 400 500 600

Prof

undi

dad

(m)

Horas de Perforación

Profundidad vs Horas de Perforación CH25 Bis vs CH15 Bis

CH 15 Bis

CH 25 Bis

797 583

977

7

375

375

79

339

162

552

8 75

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

CH25 Bis CH15 Bis

Prof

undi

dad

(m)

Desempeño de Trépanos en Sección 12 1/4"CH25 Bis vs CH15 Bis

106 horas menos, con hueco piloto en 26" y en 17 1/2"

4 corridas para 2228 m 8 corridas para

2101 m

PDC

RC

800

1300

1800

2300

2800

3300

0 2 4 6 8 10 12 14

Prof

undi

dad

(m)

ROP (m/hr)

ROP vs ProfundidadCH25 Bis vs CH15 Bis

CH25 Bis

CH15 Bis

Sección 12 ¼” en proyecto Chañares Herrados - SAI

Caracterización de formación - El Tordillo - Tecpetrol

Sección 8 ¾” – El Medanito - YPF

Optimización Hidráulica

H 103

0

10

20

30

40

50

60

Min Ave Max

38 42.0953.25

Hours

0

10

20

30

40

50

Min Ave Max

32.5 37.8144.25

Hours

GM44 GM47 - HAB

1288 1302 1302 1306 1351 1347 1317 1343 1318 1342 1373 1339

38 39 38.25 40 38 39.532.5 35

50.5 53.2544.25 39.75

0-0-

NO-A

-X-IN

-ER-

TD

0-0-

NO-A

-X-IN

-ER-

TD

0-1-

CT-S

-X-IN

-ER-

TD

0-0-

NO-A

-X-IN

-ER-

TD

1-1-

BT-S

-X-IN

-NO

-TD

1-0-

LT-N

-X-IN

-NO

-TD

0-0-

NO-A

-X-IN

-ER-

TD

1-2-

BT-S

-X-IN

-ER-

TD

0-0-

NO-A

-X-IN

-ER-

TD

2-1-

BT-N

-X-IN

-WT-

TD

1-2-

BT-S

-X-IN

-WT-

TD

2-0-

BT-A

-X-IN

-DEL

-TD

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

GM44 GM44 GM44 GM44 GM44 GM47 GM47 GM47 GM44 GM44 GM47 GM44

0

10

20

30

40

50

600200400600800

10001200140016001800

JD19

73

JD19

73

JD19

73

JD31

61A

JD31

61A

JD44

91

JD44

91A

JD44

91A

JD40

96A

JD40

96A

JD44

91A

JD53

91A

EM-748 EM-140 EM-142 EM-754 EM-755 EM-668 EM-780 EM-762 EM-782 EM-777 EM-790 EM-788

Condición de Desgaste / Tipo de Cortador / Tipo de Matrix

Hora

s

Prof

undi

dad

(m)

Pozo / Serial

Desempeño trépanos 8 3/4" MSi516UPX en El Medanito YPF 2010

Depth In Metrage Hours

H 108

GM44 GM47 - HAB

0

10

20

30

40

50

60

Min Ave Max

42.5 50.2255.75

Hours

0

10

20

30

40

50

60

Min Ave Max

42.25 45.6751

Hours

1298 1301 1317 1277 1295 1344 1303 1350 1355 1280 1336 1275 1263 1329 1354

44.75 44.5 49.5 53 53.5 55.75 53.25 55.25 51 46.5 43 43.75 42.25 42.5 47.5

0-0-

NO-A

-X-IN

-ER-

TD

1-2-

BT-S

-X-IN

-NO

-TD

0-0-

NO-A

-X-IN

-ER-

TD

0-1-

WT-

S-X-

IN-N

O-T

D

1-2-

WT-

S-X-

IN-E

R-TD

1-1-

CT-A

-X-IN

-DEL

-TD

0-0-

NO-A

-X-IN

-LT-

TD

2-3-

LT-S

-X-IN

-BT-

TD

3-2-

DEL-

N-X-

IN-C

T-TD

0-0-

NO-A

-X-IN

-NO

-TD

0-1-

BT-S

-X-IN

-ER-

TD

0-0-

NO-A

-X-IN

-ER-

TD

0-0-

NO-A

-X-IN

-ER-

TD

2-2-

BT-A

-X-IN

-WT-

TD

1-3-

BT-S

-X-IN

-ER-

TD

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

GM44 GM44 GM44 GM44 GM44 GM44 GM44 GM44 GM47 GM47 GM47 GM47 GM47 GM44 GM47

0

10

20

30

40

50

600200400600800

10001200140016001800

JD16

75A

JD16

75A

JD19

73A

JD19

73A

JD19

73A

JD16

75A

JD16

75A

JD16

75A

JD26

77A

JD53

90

JD53

90

JD44

91A

JD53

90A

JD53

91

JD53

90A

EM-750

EM-751

EM-753d

EM-670

EM-761

EM-727

EM-756

EM-759

EM-757

EM-781

EM-766

EM-779

EM-679

EM-744

EM-793

Condición de Desgaste / Tipo de Cortador / Tipo de Matrix

Hora

s

Prof

undi

dad

(m)

Pozo / Serial

Desempeño trépanos 8 3/4" MSi516UPX en El Medanito YPF 2010

Depth In Metrage Hours

PREGUNTAS?

Documents

Metodología para la selección y optimización de Trépanos de Perforación