Desempeño consistente y eficiente de las barrenas

CASO DE ESTUDIO
Desempeño consistente y eficiente de las barrenas de
PDC en diferentes formaciones de Oklahoma y Texas, EUA
Barrenas de PDC Outlaw, diseñadas específicamente para atravesar carbonatos
duros y areniscas abrasivas con ROP de más de 15,24 m/h [50 pies/h]
DESAFÍO
Hallar una barrena estable y duradera
para perforar en forma consistente
diversas formaciones con una velocidad
de penetración (ROP) promedio de
15,24 m/h [50 pies/h].
SOLUCIÓN
Diseñar la barrena compacta de un
compuesto prolicristalino de diamante
(PDC) Outlaw*, mediante el uso del
sistema integrado de análisis dinámico
de ingeniería IDEAS*.
RESULTADOS
Se mejoró en un 163% el índice de éxito
de perforación hasta el tope de la
formación más profunda. Se perforó
un 37% adicional de pies con una ROP
promedio de 16,76 m/h [55 pies/h]; es
decir, un 10% más rápido que el objetivo
original.
Las barrenas Outlaw no sólo
alcanzaron el tope de la formación
granítica en forma consistente,
sino que además lo hicieron con
una velocidad 10% mayor que la
requerida.
Logro de un desempeño consistente de las barrenas de PDC en diversas formaciones
Muchos campos del Saliente de Texas y el oeste de Oklahoma se han visto beneficiados con el
remplazo de las barrenas tricónicas, que predominaban previamente, por las barrenas de PDC.
No obstante, en esta región una de las aplicaciones experimentó un desempeño inconsistente
de las barrenas de PDC. La perforación de una sección de pozo vertical de 77/8 pulgadas resultó
compleja debido a la amplia gama de tipos de formaciones existentes entre la tubería de
revestimiento de superficie y el tope de la formación: anhidrita a 914,4 m [3 000 pies], dolomía
a 1 371,5 m [4 500 pies], lutita a 1 981,2 m [6 500 pies], arena a 2 286,0 m [7 500 pies], y granito a
3 352,8 m [11 000 pies].
En la dolomía, las venillas existentes revelaron valores de resistencia a la compresión superiores
a 30 000 psi, lo que se tradujo en inestabilidad y vibraciones de las barrenas. Las arenas abrasivas
duras generaban significativas zonas achatadas por el desgaste en las cuchillas de PDC, y el
granito a menudo requería entre dos y cuatro barrenas de PDC para llegar al tope. Por otro lado,
las diversas formaciones de lutita y arcilla pegajosa que descansan sobre la anhidrita obstruían
la estructura de corte de las barrenas de PDC. Otros de los problemas experimentados con el
desempeño de las barrenas de PDC fueron los siguientes:
■■
pérdida de circulación
■■
taponamiento de boquillas
■■
baja energía hidráulica
■■
desviación del pozo
■■
parámetros operativos variables.
Los operadores de esta área
necesitaban un diseño de barrena
de PDC que fuera duradero y estable
en la caliza dura, pero que además
ofreciera suficiente resistencia al
desgaste como para mantenerse
afilada a través de las arenas
abrasivas. La barrena tenía que
reperforar en forma consistente la
zapata de la tubería de revestimiento
de superficie de 9 5/8 pulgadas, y
seguir perforando los estratos de
sobrecarga y el tope de la formación
granítica en una carrera y con una
ROP promedio de 15,24 m/h [50 pies/h].
Barrena de PDC Outlaw de 7 7/8 pulgadas con tecnología de
cuchillas de avanzada.
Barrenas Outlaw PDC
CASO DE ESTUDIO: Desempeño de la barrena de PDC Outlaw en Oklahoma y Texas
Diseño de una nueva barrena con simulación de la perforación
Para satisfacer estos estándares de desempeño, un equipo de ingeniería de Smith Bits diseñó una barrena de PDC completamente nueva,
diseñada específicamente para los carbonatos duros y las areniscas abrasivas del Saliente de Texas y el oeste de Oklahoma. Mediante la
utilización de datos de los diferentes operadores del área, los perforadores aplicaron la plataforma integrada de diseño de barrenas IDEAS
para pronosticar cómo se desempeñarían los diversos diseños prototipo. Este proceso permitió a los ingenieros perforar virtualmente el mismo
intervalo muchas veces con formaciones, parámetros operativos y configuraciones del conjunto de fondo (BHA) diversos. Los perforadores
adquirieron un conocimiento completo de las condiciones que causaban la degradación de las barrenas en el fondo de pozo, identificaron
el valor mínimo del peso sobre la barrena necesario para mantener la estabilidad, y experimentaron con nuevas estructuras de corte que
mantendrían un buen nivel de eficiencia de cizalladura.
Este proceso condujo a la creación de las
barrenas de PDC Outlaw que ofrecen un grado
de solidez sin precedentes, para la perforación
eficiente de formaciones duras y alta resistencia
a la abrasión en los intervalos de areniscas
gruesas. El cuerpo de la barrena Outlaw se
mantiene dinámicamente estable en todas las
formaciones halladas en el intervalo objetivo
y minimizan el daño de las cuchillas inducido
por las vibraciones y prolongan la vida útil de
las costosas herramientas de fondo de pozo.
Patrón inestable de fondo de pozo debido a un peso sobre la barrena insuficiente, en comparación con el diseño de
la nueva estructura de corte diseñada para lograr la estabilidad (ilustrado con el software de simulación IDEAS).
Pies
perforados
Tipo de barrena
COMPARACIÓN DE LA ROP
Outlaw
Pozo 1
Outlaw
Pozo 2
HC506Z
Pozo 3
HC506Z
Pozo 4
HC506Z
Pozo 5
HC506Z
Pozo 6
40
82
8 099
75
7 699
67
60
7 900
57
7 550
56
50
7 464
7 932
60
70
80
Velocidad de penetración (pies/hora)
La comparación de la ROP en seis pozos indica que las barrenas de PDC Outlaw superan en desempeño a las
barrenas de PDC convencionales.
Superación de los objetivos en
términos de ROP y pies perforados
Desde su introducción en esta región, las
barrenas de PDC Outlaw reperforaron en
forma consistente desde la tubería de
revestimiento de superficie y penetraron
más allá del granito, hasta una profundidad
de 3 352,8 m [11 000 pies], con un mejoramiento
del 163% con respecto al índice de éxito anual
más alto del 11% registrado previamente con
las barrenas convencionales.
Las barrenas Outlaw establecieron además
seis récords independientes en materia de
ROP y tres récords en términos de pies
perforados también en diferentes condados.
Su ROP promedio alcanzó 16,76 m/h [55 pies/h]
en 169 carreras; es decir, una velocidad 10%
más alta que el objetivo original. El promedio
de pies perforados con las barrenas Outlaw
fue de 2 375,31 m [7 793 pies]; es decir, un
incremento del 37% con respecto a las
barrenas convencionales utilizadas en el área.
www.smithbits.com
*­ Marca de Schlumberger
Los nombres de otras compañías, productos y servicios son
propiedad de sus respectivos titulares.
Copyright © 2010 Schlumberger. Todos los derechos reservados. 11-30-2011