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Transcripcin de CASING DRILLING
"CASING DRILLING" Desarrollo Tecnolgico en la Perforacin de
Pozos Nuevos equipos,
materiales, herramientas y operaciones se han desarrollado con
el objetivo de reducir los
tiempos de ejecucin y/o de completacin de los pozos y por lo
tanto el costo operativo y de
materiales. EL DESARROLLO DE NUEVAS TECNOLIGIAS Casing Drilling
Coiled Tubing DrillingQue es Casing La perforacin con revestimiento
o Casing Drilling, es una tecnologa
emergente que permite perforar y revestir de forma
simultnea.
La sarta de revestimiento se usa para transmitir energa mecnica
e hidrulica a la broca y el
pozo se perfora por la rotacin de sta o se usa un motor de
fondo. Los Beneficios del Casing
Drilling Aumenta la Seguridad Elimina excesos de herramientas en
la mesa de trabajo Elimina
trabajo en alturas Integra los sistemas Top Drive y Casing
Drilling System Reduce NPT (
Tiempos No Productivos) Mitiga los Problemas de Perdida de
Circulacin Disminuye el Riesgo
de Atascamiento de la Sarta de Perforacin Menores Costos Tipos
de Sistemas de Casing
Drilling Mayor Eficiencia Sistema No Recuperable - Sistema mas
simple y comnmenteutilizado - No tiene capacidad de realizar una
trayectoria direccional - Rotacin de la sarta de
revestimiento requerida Sistema Recuperable El BHA recuperable
para la perforacin de pozos
verticales incluye una broca pequea que perfora un pozo gua o
piloto . Un ensanchador con
patines de aletas expansibles y retrctiles ensancha este pozo
inicial para admitir el dimetro
completo de la tubera de revestimiento que se est utilizando.
Los estabilizadores situados
entre la barrena piloto y el ensanchador mantienen la inclinacin
del pozo. Los estabilizadores
superiores, ubicados dentro de la tubera de revestimiento,
reducen las vibraciones del BHA y
protegen el Drill Lock Assembly (DLA), lo que provee una conexin
de tipo axial y torsional con
la tubera de revestimiento. El DLA de se cierra hermticamente
contra la tubera de
revestimiento para dirigir el fluido de perforacin a travs de la
barrena. Adems, permite que
el fluido esquive el BHA durante el despliegue y la recuperacin
del cable. Se puede incluir un
motor de desplazamiento positivo (PDM), o un sistema rotativo
direccional (RSS),
lastrabarrenas pesados, sistemas de adquisicin de mediciones
durante la perforacin (MWD)
o herramientas de adquisicin de registros durante la perforacin
(LWD). El DLA se baja con
cable y se coloca en un niple con un perfil caracterstico, cerca
del extremo inferior de la
tubera de revestimiento. En la perforacin con tubera de
revestimiento corta se utiliza
suficiente tubera como para entubar el agujero descubierto y se
omite la porcin superior de
la sarta de revestimiento. El arreglo de fondo de pozo (BHA) se
baja con la columna de
perforacin convencional hasta la profundidad objetivo y soporta
las cargas de perforacinprincipales. Un colgador para tubera de
revestimiento corta o empacador conecta la columna
de perforacin con la tubera de revestimiento corta. El BHA puede
recuperarse slo una vez
finalizado el pozo. Si se produce una falla del BHA, se debe
extraer toda la columna de
perforacin y la tubera de revestimiento corta. La posicin del
colgador para la tubera de
revestimiento corta dentro de la sarta de revestimiento previa
limita la profundidad de
perforacin mxima. Sistema de Superficie El sistema Casing Drive
System consta de un arreglo
de cuas de conexin rpida que sujeta el exterior o bien el
interior de la tubera de
revestimiento, dependiendo del tamao de la tubera. Por otro
lado, fija la tubera de
revestimiento en el sistema de impulsin superior (topdrive) sin
conexiones roscadas para
evitar que se daen las roscas. Procedimiento para la Adquisicin
de Registros Una tcnica
utilizada para correr registros con cable en hueco abierto para
la evaluacin de formaciones,
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consiste en perforar hasta la profundidad total con la tubera de
revestimiento para luego
desenganchar la barrena . El paso siguiente implica subir la
tubera de revestimiento hasta la
zapata de la tubera de revestimiento anterior, de manera que se
puedan obtener registros en
hueco abierto a travs de la tubera de revestimiento, como si se
tratara de una perforacin
convencional. Luego se baj la tubera de revestimiento de hasta
la profundidad total y se
acopla de nuevo a la broca. Equipo de Perforacin Los equipos de
perforacin Casing Drilling
son mas compactos, se dividen en menores cargas por lo que son
mas fciles de transportar y
no requieren de mucho tiempo para su instalacin. Drilling?
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PERFORACIN DE POZOS CON TUBERA DE
REVESTIMIENTO
La tecnologa que se despliega para la perforacin de pozos
petroleros siempre est
en la bsqueda de nuevos mtodos y procedimientos que le permitan
ser ms
competitiva en los mercados nacionales e internacionales,
considerando que toda
incorporacin de tecnologa deber ser encaminada a una reduccin en
los costos y
los riesgos para las compaas operadoras de los campos
petroleros. En este entorno
se presenta la tcnica de Perforacin con Tubera de
Revestimiento.
Este captulo da a conocer la tcnica de perforacin con tubera de
revestimiento de tal
forma que se pueda transmitir y delinear un criterio de
aplicacin en los campos
petroleros del Ecuador.
PRINCIPIOS DE ESTA TCNICA
Desde los inicios de la perforacin con cable, hasta las prcticas
actuales mediante el
empleo de un motor de fondo y herramientas rotativas accionadas
desde superficie, la
tecnologa de perforacin con casing viene a cubrir hasta la
actualidad, la ltima etapa
en ste proceso.
Si bien durante la ltima dcada es donde ms se ha desarrollado
esta tcnica en la
perforacin de pozos de petrleo y gas, no es una prctica
reciente, a inicios del siglo
pasado se la usaba de una manera rudimentaria para perforar
formaciones blandas en
California, en ese entonces era llamada circulacin por
revestidores. En la dcada de
1960, Brown Oil Tools, actualmente Baker Oil Tools, patent un
sistema relativamente
avanzado para perforar pozos con tubera de revestimiento, que
inclua brocas pilotorecuperables, ensanchadores para agrandar el
pozo y motores de fondo, siendo por
medio de este principio que en el ao 2001, BP y Tesco obtuvieron
una operacin
exitosa en la que se utiliz tubera de revestimiento para
perforar los intervalos
correspondientes secciones de superficie y de produccin en 15
pozos de gas, del
rea de Wansutter en Wyoming, EUA.
Todas estas aplicaciones contribuyeron al desarrollo de la
tcnica de entubacin
durante la perforacin convirtindola en un proceso mucho ms
eficiente y controlado,
siendo ahora muy comn en lugares como el sur de Texas, el Golfo
de Mxico, Puerto
la Cruz Venezuela y ms sitios alrededor del mundo.
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TECNOLOGA DE PERFORACIN CON CASING
Perforacin con casing es la tecnologa en donde el casing o
revestimiento, es usado
como sarta de perforacin en lugar de la tubera comn de
perforacin, de modo que
el revestimiento desciende conforme se profundiza el pozo. Es as
que el sistema de
perforacin con tubera de revestimiento integra los procesos de
perforacin y
entubacin para conformar una tcnica de construccin del pozo ms
eficiente.
El uso de esta tcnica elimina los viajes de entrada y salida del
pozo, lo que reduce el
riesgo de atascamiento de tuberas y colapso de la formacin al
estar expuesta al lodo
de perforacin. Al ser menor el espacio anular aumenta la
velocidad en el
levantamiento de recortes lo que mejora la limpieza del pozo y
minimiza problemas de
prdida de circulacin proporcionando un mejor control del pozo.
Adems reduce el
tiempo de equipo de perforacin no productivo, disminuyendo al
mismo tiempo el
riesgo de que se produzcan desviaciones no programadas. Todo
esto asociado a una
mayor seguridad.
MTODOS DE PERFORACIN CON CASING
Bsicamente existen dos mtodos para la perforacin con la tubera
de revestimiento,
el primero consiste de un sistema para llevar a cabo operaciones
direccionales con un
conjunto de fondo (BHA) recuperable ajustado dentro del casing;
el segundo consiste
de un sistema de rotacin del casing desde superficie, al cual se
adapta una zapata
perforadora y perforable, que permite la cementacin
inmediata.
EL SISTEMA RECUPERABLECASING DRILLING
Con el fin de lograr mayor flexibilidad y para aquellas
aplicaciones que requieren
control direccional la empresa Tesco Corporation ha desarrollado
la tecnologa Casing
DrillingTMque consiste en un arreglo de fondo de pozo (BHA, por
sus siglas en ingles)
el cual va ajustado dentro del casing, este BHA puede perforar
direccionalmente con
el casing hasta la profundidad programada,para luego ser
recuperado por medio de
un cable. En el caso de producirse una falla antes de alcanzar
la profundidad, este
BHA puede ser recuperado lo que facilita el reemplazo de los
equipos que fallan.
Figura 6.1 El Sistema Casing Drilling y PDM
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Fuente: Tesco Corporation
El equipo de perforacin
El equipo de perforacin requerido es convencional, eso si el
taladro de perforacin
debe cumplir con el torque-arrastre que exige la aplicacin de
esta tcnica; desde el
punto de vista de las herramientas de fondo a utilizar, tales
como brocas, motores de
fondo, MWD, etc. no hay mayores cambios o requerimientos
especiales respecto a los
mismos ya que por ejemplo se pueden utilizar las mismas brocas
que normalmente se
utilizan en la perforacin convencional de una zona determinada
con la salvedad que
deben pasar por el interior del casing con el que se est
perforando. En cuanto a
motores de fondo y MWD, stos tambin deben pasar por el interior
del casing que se
est utilizando para perforar siendo ste el nico requisito.
Con respecto al casing, en general tampoco existen cambios
relevantes ms que la
adicin de un niple de asiento (CDL) para la herramienta de
perforacin Drlling Lock
Assembly (DLA). De todos modos se debe verificar el estado de
tensiones al que est
sometido el casing durante la perforacin y adems asegurar que el
mismo conserve
sus propiedades al momento de cumplir con el propsito original
para el cual fue
diseado.
Casing Drilling y motores de fondo direccionales (PDM)
Para las operaciones de Casing DrillingTMy motores de fondo
direccionales, el motor y
la cubierta acodada se encuentran ubicados antes del
ensanchador, esto produce la
rotacin del ensanchador y de la broca, lo que permite la
perforacin por deslizamiento
sin hacer rotar la sarta entera para efectuar las correcciones
direccionales.
Figura 6.2 Arreglo de motor direccional para tubera de
revestimiento
Fuente: Tesco Corporation
En consecuencia la geometra y la rigidez del BHA obligan a la
broca a realizar cortes
a lo largo de un trayecto circular. En la perforacin direccional
con tubera de
revestimiento, tres puntos determinan la tasa de incremento de
ngulo para un motor
direccional, el punto inferior sigue siendo la broca, pero el
segundo punto no se
encuentra ubicado en la cubierta del motor (se debe utilizar un
motor ms pequeoque el pozo para pasar a travs de la tubera de
revestimiento en un arreglo
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recuperable) ya que a menudo no se pone en contacto con la pared
del pozo. En
cambio, un estabilizador rotativo no cortante situado por debajo
de los patines de las
aletas del ensanchador funciona como segundo punto de
control.
Figura 6.3 Ilustracin de la Tecnologa Casing Drilling para
incremento de nguloFuente: Tesco Corporation
El empleo de un motor PDM direccional demostr que es posible
perforar pozos
direccionales con tubera de revestimiento, pero la eficiencia de
la perforacin durante
estas pruebas no result competitiva ya que al ser de menor tamao
existe una
relativa falta de potencia en comparacin con las versiones mas
grandes lo que
provoca una reduccin en las ratas de penetracin ROPs.
Casing Drilling y sistemas rotativos direccionales (RSS)
Las limitaciones del uso del motor de fondo y los beneficios
potenciales del empleo de
la tecnologa rotativa direccional (RSS) se pusieron de
manifiesto al perforar con
tubera de revestimiento, esta prctica inicialmente se la emple
en el sur de Texas,
donde en muchos casos, la perforacin rotativa con sistemas
rotativos direccionales
result ms eficaz que la utilizacin de un motor de fondo, incluso
en aplicaciones
relacionadas con pozos verticales.
Figura 6.4 El Sistema Casing Drilling y RSSFuente: Tesco
Corporation
Las operaciones de perforacin con tubera de revestimiento
requirieron un arreglo
RSS con estabilizadores en tndem en el interior de la tubera de
revestimiento para
amortiguar las vibraciones asociadas con la perforacin y reducir
el desgaste y
deterioro del DLA. Un lastra barrena, o un adaptador espaciador,
permitieron colocar el
ensanchador en la parte externa de la tubera de revestimiento.
El funcionamiento del
sistema rotativo direccional empleado en este arreglo se explica
detalladamente en la
seccin 2.6.2
El Sistema Casing Drive System
El sistema Casing Drive System de conexin rpida de Tesco, es
operado por un
sistema de control hidrulico del sistema de impulsin superior,
este acelera el
manipuleo de la tubera y previene el dao de las roscas de la
tubera de
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revestimiento, eliminando un ciclo de conexiones y desconexiones
en las uniones de
los tubulares.
Un arreglo de cuas sujeta el exterior o bien el interior de la
tubera de revestimiento,
dependiendo del tamao de la tubera, y la fija al sistema de
impulsin superior sin
conexiones roscadas. Un arreglo interno de tipo cangrejo provee
un sello de fluido en
el interior de la tubera.
Figura 6.5 Casing Drive System
Fuente: Tesco Corporation
6.3.1.5 Adquisicin de registros en hueco abierto
Cuando se utiliza la tecnologa Casing DrillingTM una tcnica
utilizada para correr
registros con cable en agujero abierto para la evaluacin de
formaciones, consiste en
perforar hasta la profundidad total con tubera de revestimiento
para luego
desenganchar la broca. El paso siguiente implica rectificar
hasta la zapata de la
tubera de revestimiento intermedia, de manera de poder obtener
registros en agujero
descubierto a travs de la tubera, como si se tratara de una
perforacin convencional.
Luego baj la tubera de revestimiento de produccin hasta la
profundidad total.
Figura 6.6 Procedimiento para la adquisicin de registros
Fuente: Tesco Corporation
La Cementacin
La cementacin se realiza tambin en forma no muy distinta a la
convencional
empleando un dispositivo que permite el alojamiento de los
tapones de
desplazamiento al igual que en una cementacin corriente (seccin
3.10).
Ingeniera de diseo
En cuanto a la ingeniera, disear un pozo para aplicar la
tecnologa Casing DrillingTM
es de alguna manera muy similar a disear un pozo convencional.
Las
consideraciones sobre estabilidad del pozo, control de
surgencias, profundidades de
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asentamiento de los zapatos, el plan direccional y la seleccin
del trpano son
tomados de la misma manera que en la perforacin
convencional.
La diferencia ms significativa es que en la perforacin con
casing, ste puede estar
sometido a esfuerzos y tensiones bastante ms diferentes que en
los usos
convencionales.
El proceso de diseo de un pozo perforado con casing comienza de
la misma manera
que para un pozo convencional. Los puntos de asentamiento de los
distintos casing se
seleccionan basados en la estabilidad y el control del pozo
adems de los
requerimientos de produccin. Se disea el programa direccional
del pozo para
perforar los objetivos seleccionados y se desarrolla el programa
de lodos. Una vez que
el proceso de diseo convencional se llev a cabo, el diseo final
deber adaptarse la
proceso Casing DrillingTMpara lograr los objetivos exitosamente
y asegurar que el tubo
mantenga sus propiedades y especificaciones.
