Oilfield Review

Desde la barrena hasta el piso de perforación: Un enfoque integrado basado en el BHA
La primera patente correspondiente a la barrena rotativa para
formaciones duras, registrada en el año 1909, marcó el nacimiento
de la industria moderna de las barrenas de perforación. En esa
época, las barrenas eran diseñadas con dos conos de dientes fresados interbloqueados, y la perforación de unos pocos metros se
consideraba una buena carrera. Recién en la década de 1950, los
ingenieros diseñaron las barrenas tricónicas que se asemejan
más a las utilizadas actualmente.
Hoy, las demandas que se imponen sobre las barrenas de perforación son más exigentes. Mientras que las barrenas de cortadores fijos y las barrenas de conos giratorios fueron diseñadas
originalmente para ser corridas hasta su destrucción, ahora se
espera no sólo que excedan las expectativas en materia de rendimiento de perforación sino que además terminen la carrera,
intactas. La barrena de perforación moderna debe tener la capacidad para perforar rápidamente, proveer buena orientabilidad
para el control direccional, y durar un tiempo prolongado en el
fondo del pozo aun en los ambientes más extremos.
Si bien los costos de las barrenas representan habitualmente
menos del 1% del costo total de la construcción de un pozo, la
barrena correcta puede mejorar inmensamente el rendimiento
de perforación y, en consecuencia, generar un ahorro de varios
millones de dólares para el operador. De hecho, la introducción
de las barrenas de un compuesto policristalino de diamante
(PDC) a comienzos de la década de 1970, junto con las mejoras
permanentes de los componentes de las barrenas de conos giratorios, desempeñó un rol muy importante en la reducción de los
costos totales de los pozos para nuestros clientes. Además, estos
mejoramientos proporcionan a los ingenieros de nuestros días la
capacidad para planificar pozos con trayectorias complejas, que
son críticos para la rentabilidad de las compañías petroleras en
yacimientos cada vez más complejos.
A primera vista, puede ser difícil percibir las diferencias existentes entre una barrena de perforación de alta calidad y otra
que perforaría con la mitad de la velocidad de penetración o que
carecería de la orientabilidad. En efecto, sin un conocimiento
considerable de las complejidades del diseño y la ingeniería de
los materiales involucrados, es difícil apreciar el volumen de tecnología incorporada en las barrenas de perforación modernas o
el enfoque científico aplicado a los métodos actuales de diseño
y selección de las barrenas.
Hoy en día, las mejoras significativas registradas en materia de
ingeniería de materiales, software de diseño, y procesos de manufactura, proporcionan barrenas de perforación que son diseñadas
a medida para cada aplicación. Estos diseños se validan rápidamente en el mundo virtual del modelado por computadora, y en
una cuestión de días se envían al área de producción. Esto contrasta de manera rotunda con el enfoque de tipo prueba y error
utilizado por los primeros fabricantes de barrenas. Esta nueva
metodología permite que se proporcione la solución correcta con
la primera iteración del diseño, lo que posibilita que nuestros
clientes obtengan ahorros en forma inmediata en lugar de
hacerlo luego de costosas y prolongadas pruebas de campo.
Como individuo que ha estado involucrado en la industria de
las barrenas de perforación durante 15 años, me complace que
esta edición de Oilfield Review presente un artículo que explique
algunas de las tecnologías de barrenas de perforación utilizadas
actualmente por la industria (véase “El diseño de las barrenas:
Desde arriba hasta abajo,” página 4).
¿Pero, qué sigue ahora? El diseño de las barrenas y las
mejoras de los materiales de diamante indudablemente seguirán
evolucionando. La ingeniería de materiales es lo que impulsa el
avance de las barrenas de perforación, y las inversiones en esa
disciplina se están intensificando rápidamente. Las barrenas de
PDC futuras podrán perforar rocas más duras que las que fue
posible perforar en el pasado, y la meta de “una barrena por
intervalo” se alcanzará con más frecuencia.
No obstante, el objetivo a largo plazo es considerablemente
más ambicioso que la evolución de las barrenas de perforación.
Nos proponemos diseñar todo el arreglo de fondo de pozo (BHA)
como un solo sistema más que como componentes discretos.
Si bien la velocidad de destrucción de las rocas siempre tendrá
una importancia significativa para los perforadores, la confiabilidad general de los sistemas y el emplazamiento óptimo de los
pozos son facetas igualmente importantes de las operaciones de
perforación verdaderamente eficientes.
Por consiguiente, creemos que el próximo cambio radical en
materia de rendimiento de perforación surgirá a través de un
enfoque integrado, basado en los sistemas, de la ingeniería y el
diseño del BHA completo, incluida la barrena de perforación, las
herramientas de perforación y el fluido de perforación, además
de las herramientas de perforación direccional, de obtención de
mediciones durante la perforación y de adquisición de registros
durante la perforación; todo, desde la barrena hasta el piso de
perforación. La gama más amplia de productos y servicios ahora
disponible en nuestro portafolio hará posible el desarrollo de
productos que son necesarios para lograr este mejoramiento del
rendimiento y de la confiabilidad.
El mayor conocimiento de los problemas técnicos y la mitigación
de los riesgos con antelación a los programas de perforación ayudarán a nuestros clientes a obtener ahorros significativos de costos y a
mejorar el desempeño. Para hacer posibles estos ahorros de costos,
estamos incrementando significativamente nuestras inversiones en
proyectos de Investigación y Desarrollo de corto y largo plazo.
Además, estamos empleando procedimientos únicos de resolución
de problemas que atraerán la próxima generación de ingenieros y
científicos especialistas en materiales hacia la industria de E&P.
La industria siempre se esforzará por el mejoramiento continuo.
Como compañía proveedora de servicios para los operadores de
petróleo y gas de todo el mundo, Schlumberger asume este desafío
con responsabilidad y pasión.
Guy Arrington
Presidente de
Bits and Advanced Technologies
Schlumberger
Guy Arrington desde el año 2010 se desempeña como presidente de Bits and
Advanced Technologies, una compañía de Schlumberger. Guy ha estado
involucrado en la industria de perforación durante 24 años. Pasó 14 años en el
negocio de las barrenas de perforación, trabajando en las áreas de manufactura,
ingeniería de campo y desarrollo de negocios en EUA y a nivel internacional, y
posteriormente, en manejo de productos y de ingeniería de campo. Ingresó en el
segmento Drilling and Measurements de Schlumberger en el año 2001, primero
como gerente de desarrollo de negocios y luego como vicepresidente para
Europa, Asia Central y África. Guy fue vicepresidente de operaciones en aguas
profundas antes de dirigir el equipo de integración de Smith Bits and Advanced
Technologies, durante la fusión de Schlumberger con Smith. Posee licenciaturas
en ingeniería industrial e ingeniería mecánica de la Universidad A&M de Texas.
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