Perforación no convencional. Perforación subbalanceada

PERFORACION NO CONVENCIONAL-PERFORACION SUBBALANCEADA
(UNDERBALANCE).
Resumen
BPX Colombia introdujo la tecnologÃ−a de perforación sub balanceada (espuma y lodo aireado/nitrificado)
en su licencia Piedemonte. El objetivo inicial fue mejorar el desempeño y los ya tradicionales altos costos
operativos por la naturaleza fallada y con bloques de empuje de esta región montañosa aún en formación
el cual es difÃ−cil de perforar convencionalemente. En el pasado, estos bloques de empuje, que contienen
areniscas muy duras y secuencias de lutitas, demostraron ser bastante difÃ−ciles de perforar, en forma lenta y
costosa. Con el uso de lodo base aceite/nitrificado altas tasas de penetración (ROP) mayor vida de brocas en
el hueco lograron ahorros significativos. Costos del fluido de perforación se redujeron ya que el fluido usado
es más económico de mantener, los tiempos de viaje se mejoraron sin la necesidad de lavar y escariar
permitiendo correr los revestimientos y cementarlos libremente.
En los últimos años, BP Exploration Colombia (BPXC) ha realizado descubrimientos importantes en el
Piedemonte Colombiano. Basados en estos descubrimientos, la exploración ha continuado con éxito hacia
el Norte en la Licencia Piedemonte (Figura 1). Para poder desarrollar los campos de Cusiana y Cupiagua,
BPXC y sus socios realizaron varios estudios para ofrecer soluciones a los difÃ−ciles problemas de
perforación. Sin embargo, aún utilizando ese conocimiento, los pozos del Piedemonte son mucho más
difÃ−ciles de perforar debido a una geologÃ−a más compleja, caracterizada por altas tensiones horizontales,
lechos con buzamientos muy pronunciados, numerosas fallas y secuencias alternas de arenas y lutitas
combinado con la estructura de empuje de El Morro, que contiene areniscas muy duras en Mirador y Barco,
que han demostrado ser difÃ−ciles de perforar usando técnicas convencionales optimizadas; el bloque de
empuje de El Morro no está presente en los campos Cusiana y Cupiagua. Tradicionalmente, perforar
únicamente el bloque de empuje de El Morro ha demorado hasta 100 dÃ−as por pozo y usando 72 brocas.
La perforación sub balanceada fue identificada como una tecnologÃ−a que tenÃ−a el potencial
de suministrar mejoras importantes en el desempeño, aunque fuera doblando la tasa de penetración que se
habÃ−a logrado hasta el momento. Se tuvieron en cuenta las experiencias obtenidas en el mundo,
especialmente en el Centro y Sur América con la cooperación de los contratistas asociados con esta
técnica.
Las técnicas de perforación sub balanceada como Espuma, Lodo Base Agua Aireado, y Lodo Base Aceite
Nitrificado fueron evaluadas para ser usadas en los dos pozos del Piedemonte que estaban en etapa de
planeación. BPX Colombia sigue estudiando y monitoreando otras opciones identificadas, distintas a las
técnicas de perforación sub balanceadas elegidas, para poder suministrar mejoras adicionales en el
desempeño. La idea era usar tecnologÃ−as existentes y demostradas, asÃ− como equipo disponible en
Colombia. Unicamente se importaron los paquetes de perforación con aire, los quÃ−micos asociados y los
sistemas MWD electromagnéticos.
Análisis y Definiciones del Sistema de Circulación de Perforación Sub-Balanceada.
A continuación se detallarán los sistemas y equipos de circulación de perforación sub-balanceada tenidos
en cuenta para la planeación de los pozos.
Tipos de Sistemas
Las caracterÃ−sticas de las diferentes técnicas de perforación con fluidos livianos son las siguientes:
1
Perforación con Aire
El aire se utiliza únicamente como sistema de circulación. La limpieza del hueco se obtiene por medio de la
velocidad anular.
Perforación con Niebla
Consiste en inyectar una pequeña cantidad de agua y agente espumante en el lodo. Este proceso permite
retirar agua y mantener la velocidad anular en superficie, siendo el aire la fase continua. La razón por el cual
se descartaron las opciones de perforar con aire y con niebla es que no tienen suficiente capacidad de acarreo
de los cortes de perforación ya que requieren mayor volumen de gas y una viscosidad aparente muy elevada
lo que induce a costos elevados. Además estos sistemas son muy sensibles a la presencia de agua de
formación.
Perforación con Espuma
La espuma estable es un fluido multifásico, compresible, no newtoniano. El gas se transporta en la fase
lÃ−quida, y la tensión en superficie y la viscosidad del lÃ−quido lo mantienen en forma de burbujas. El peso
de la espuma está entre 0,5 y 6 ppg. La espuma estable se puede dividir en 3 subfases, definidas por la
fracción del volumen de lÃ−quido (LVF - Liquid Volume Fraction):
Espuma seca: LVF de 0,0 hasta 0,03
Espuma rÃ−gida: LVF de 0,03 hasta 0,25
Espuma mojada: LVF de 0,25 hasta 1,0
La densidad de la espuma puede variar de acuerdo con la profundidad debido a la compresibilidad de la fase
de gas. Esto significa que la fracción lÃ−quido/volumen también varÃ−a en el pozo. Entre más profundo
sea el pozo, mayor será la densidad de circulación equivalente de la espuma para las mismas tasas de
entrada en condiciones atmosféricas. Entonces, dependiendo de la profundidad, es posible tener
regÃ−menes de espuma seca, espuma rÃ−gida y espuma mojada en el mismo pozo para condiciones dadas de
entrada en estado estable. La ventaja es que tiene una mejor capacidad de acarreo, requiere menor volumen de
gas. Luego de un tiempo de degradación los cortes de perforación llegan a superficie totalmente limpios y
listos para disposición.
Perforación con Lodo Aireado o Nitrificado
El lodo aireado o nitrificado es un sistema de 2 fases en el cual se usa aire o nitrógeno para aliviar la
presión hidrostática en el pozo. El gas inyectado aumenta la velocidad anular a medida que se expande en
la parte superior del hueco, ayudando asÃ− en la limpieza del mismo, pero como no tiene capacidad de
arrastre, la tasa lÃ−quida debe ser lo suficientemente alta para que limpie el hueco. Este sistema evita daños
de formaciones depletadas y pérdidas de circulación, el control del pozo se puede hacer en forma casi
inmediata con el simple ajuste de la inyección de gas al fluido de perforación
Comportamiento de los Sistemas de Espuma y Nitrificado / Aireado
De las técnicas seleccionadas, se utilizaron la Espuma y en el Lodo aireado Nitrificado, (sistemas usados y
de mayor probabilidad de emplearsen en el futuro).Los sistemas de
espuma y aireado/nitrificado son compresibles, por lo tanto no se comportan como los sistemas de lodo
convencionales. Las siguientes herramientas ayudan a explicar el comportamiento de los sistemas de
2
circulación aireado / nitrificado.
Ante cualquier posible problema con la circulación de espuma, es recomendable analizar la situación y
efectuar cambios requeridos interpretados asÃ−:
·Aumento en la inyección de aire - mayor velocidad anular, menor presión de fondo.
·Disminución del volumen de aire - mayor presión de fondo, menor velocidad anular.
·Aumento de la fracción liquida, mayor presión de fondo, menor velocidad anular.
·Disminución de la fracción liquida, menor presión de fondo, mayor velocidad anular.
Para los modelos de aireación :
El gas se inyecta bajo presión en el sistema de fluido de perforación con el objeto de disminuir la columna
hidrostática (el fluido es la fase continua y el gas la fase discontinua), la cual tendrá una incidencia directa
en el gradiente de presión, pero no en la limpieza ni estabilidad del pozo, la cual será directamente obtenida
según las condiciones fÃ−sicas y reológicas del fluido de perforación.
·El control de la mezcla Gas/Fluido es muy importante para determinar la presión de fondo aplicada con las
diferentes relaciones Gas/Fluido.
·El control del flujo de descarga sin tener que cerrar el pozo, es importante para realizar programas de
inyección a medida que se registren las lecturas de retorno para la determinación del nivel estático del
pozo durante las maniobras para no sobrepresionar la formación ni que el pozo fluya durante la maniobra.
Sistema y Equipos para Perforación Sub-balanceada
Los equipos requeridos en la perforación con un fluido compresible para proveer el volumen de gas
necesario y obtener un gradiente igual, cercano o por debajo de la presión de formación y poder controlar
los retornos del pozo se muestran en la figuras 3 y 4 se describen a continuación:
Equipos para Generación de fluidos sub-balanceados
Compresores
Los compresores toman aire de la atmósfera y lo descargan a unos 120 psi. Este aire se alimenta entonces a
la unidad de nitrógeno o directamente al “booster”. Los tubos de escape de los motores de los compresores
deben quedar a cierta distancia de las entradas de la membrana de nitrógeno para evitar daños en las
mismas.
“Booster”
El “booster” o compresor de alta presión tiene por objetivo el elevar la presión de inyección del gas para
que se pueda efectuar la mezcla correspondiente en el “stand pipe” sin comprometer el volumen de fluido
requerido para mantener las condiciones hidráulicas de perforación. El “booster toma el aire o el
nitrógeno alimentado por los compresores o la unidad de nitrógeno y lo produce a alta presión. La
eficiencia del “booster” se ve afectada por las condiciones ambientales. Las bombas del “booster” se pueden
recalentar si el producido es muy bajo, por lo tanto se le conecta una lÃ−nea de re-circulación de exceso de
gas.
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Unidad de Generación de Nitrógeno
La unidad produce nitrógeno al filtrar el oxÃ−geno de la entrada de aire. La pureza del nitrógeno producido
es un factor de las condiciones ambientales y de la tasa de flujo a través de la unidad. Entre más alta sea la
tasa de flujo, menor será la pureza. Para asegurar estar lejos de los lÃ−mites de explosión, se recomienda
que el producido sea de por lo menos un 95% de nitrógeno. La presión en la unidad de nitrógeno
tÃ−picamente cae de 120 psi a 80 psi. Este producido se alimenta entonces al “
booster”. El producido máximo de la unidad de nitrógeno es tÃ−picamente de 1.200 scfm a 95% de pureza.
Accesorios
Medidor de Orificio : La lÃ−nea de flujo tiene instalado un medidor de orificio que mide la presión
estática antes de la entrada al orificio (psi) y la presión diferencial a través del mismo (pulgadas de
agua). Las presiones se registran en un aparato Barton. Bajo condiciones normales las lÃ−neas deben estar
paralelas. Toda convergencia o divergencia de las lÃ−neas indica un problema en el fondo del hueco. Las
lÃ−neas irregulares indican problemas de compresor o de “booster”. Asumiendo que no hayan cambios en el
producido del “booster”, los problemas de limpieza de hueco se verán por un aumento en la presión
estática y una disminución en la presión diferencial.
Válvula cheque : La lÃ−nea de flujo tiene una válvula cheque instalada para asegurar que el flujo no se
devuelva hacia el “
booster” desde el tubo vertical (standpipe) o las bombas de lodo.
Bomba de inyección : Se usa para inyectar el agente espumante cuando se usa el sistema de espuma.
Patines de mezcla : La fase lÃ−quida para la espuma se alimenta desde los patines de mezcla, que a su vez
se alimentan desde las piscinas del taladro.
Equipo de manejo en superficie:
Para perforación con espuma, los retornos se dirigen directamente hacia la piscina. Se deja asentar la espuma
(se usa antiespumante si es necesario), se retiran entonces los sólidos (relativamente secos) para
disposición. Se está desarrollando un dispositivo que recoja los cortes en la lÃ−nea de descarga “blooey”.
Para perforación aireada o nitrificada, los retornos se dirigen por medio del compresor (booster) de gas. El
gas se ventila sobre la piscina y los lÃ−quidos y sólidos se dirigen hacia el sistema de control de sólidos del
taladro.
Cabeza rotativa :
La cabeza rotativa es básicamente un sello giratorio de caucho que evita que la espuma o el fluido aireado se
derrame en la mesa del taladro, al dirigirlo hacia la lÃ−nea de flujo. La vida del caucho depende del fluido
que se use y de los parámetros operativos, pero generalmente dura entre 2-3 dÃ−as (Presión máxima: 350
psi, Presión mÃ−nima: 120 psi). La cabeza rotativa debe estar centrada para evitar desgaste desigual y fallas
prematuras. Es por lo tanto importante que las preventoras, la torre y el “Top Drive” estén correctamente
alineados. Se debe verificar la compatibilidad del caucho con el fluido que se esté usando - no se debe usar
insertos de caucho natural con lodo base aceite.
Separador de Gas/Fluido :
4
El compresor de gas contiene una serie de deflectores para “
separar” el gas de la fase lÃ−quida. El gas sale por la salida superior y los lÃ−quidos y sólidos por la salida
inferior. El separador de gas debe tener una lÃ−nea de chorro (jetting line) instalada en la parte inferior para
evitar que una acumulación de sólidos bloquee la salida inferior.
LÃ−nea de descarga (“Blooey line”) :
Es una lÃ−nea normalmente de 8”de diámetro que se conecta entre el cabezal rotativo válvula de
contrapresión y Separador de Gas/Fluido. Posee un manómetro de presión en la brida (spool) por debajo
de la cabeza rotatoria para indicar todo taponamiento inminente en la lÃ−nea “blooey” asÃ− el perforador
puede monitorear los retornos con facilidad.
Sistema de perforación Sub-balaceada a usar en Piedemonte
-Después de analizar y elegir las técnicas de perforación sub balanceada, se presentaron los aspectos
operativos y técnicos de la perforación sub balanceada a las entidades reglamentarias y de HSE del
gobierno Colombiano. Cuando las autoridades estuvieron seguras de que las técnicas de perforación sub
balanceada no infringirÃ−an las estrictas polÃ−ticas Colombianas, se completó la planeación detallada.
-A pesar de la incertidumbre geológica (Figura 2) el equipo de planeación identificó dos áreas primarias
de alto riesgo operativo basados en anteriores experiencias de campo, una era la inestabilidad del hueco en las
secciones de lutitas y la otra era el manejo de grandes flujos de agua que se agravan por la alta cabeza
piezométrica en las montañas cercanas. La inestabilidad del hueco, en las tradicionalmente inestables
secciones de lutitas del Carbonera, se caracteriza por una alta tensión horizontal, lechos con buzamientos
muy pronunciados, numerosas fallas y secciones que contienen unidades alternas altamente interestratificadas
de arenas muy duras y abrasivas. Al aplicar un sobre balance de muy bajo a cero, el equipo redujo un aspecto
de la inestabilidad del hueco al eliminar la invasión de filtrado desestabilizador en el sistema de fractura de
las lutitas, que se crearon durante el perÃ−odo de empuje. Los análisis geomecánicos clásicos indicaron
que la lutita no permanecerÃ−a estable, además se reconoció que parece haber un factor de tiempo
asociado con el problema de estabilidad de hueco pero dicha relación no se puede incluir en ningún
programa por el momento.
-La compañÃ−a que suministraba los servicios de manejo de desechos en los correspondientes campos de
perforación habÃ−a identificado un método para manejar grandes influjos de agua. Dicho método
consistÃ−a en una serie de tanques de
fracturamiento conectados entre sÃ−, que ofrecÃ−an estanques decantadores para el agua
producida. Este sistema se diseñó para manejar hasta 500 bbls/hora de agua, con una calidad de agua
resultante que se puede volver a usar como agua para mezclar espuma o se puede enviar directamente a la
piscina de tratamiento y usarse como agua para irrigación.
Experiencia durante la perforación en Piedemonte
Debido a que los dos pozos tenÃ−an un alto grado de incertidumbre geológica, siendo el pozo A el de mayor
imprecisión geológica; y el pozo B con gran importancia estratégica ; el pozo A se comenzó a
perforar aproximadamente un mes antes del pozo B para que el aprendizaje se transfiriera inicialmente de un
pozo al otro.
Pozo “A”
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Sección de 36”.
La geologÃ−a de superficie estaba conformada por grandes conglomerados de areniscas del Mirador, entre 12
y 15 pies de diámetro, formando una matriz conglomerática. Originalmente se habÃ−a pronosticado un
depósito aluvial para la geologÃ−a de superficie. Esta arenisca, que normalmente se perfora en hueco de
12.1/4” o menos, demostró ser extremadamente difÃ−cil de perforar en hueco de 36” por su dureza. Debido
a varias dificultades con el hueco, el conductor de superficie no se sentó a la profundidad planeada.
Sección de 26”.
Esta sección se comenzó a perforar con lodo convencional hasta que se terminara de armar el equipo en
superficie para espuma, para entonces se habÃ−a perforado la sección de conglomerados. En este momento
se introdujo el sistema de espuma. Sin embargo, las altas velocidades anulares, por la expansión del aire,
erosionaron la matriz expuesta
que mantenÃ−a los conglomerados de superficie juntos, lo que permitió que los conglomerados cayeran,
atrapando la sarta de perforación. Aunque se mantenÃ−a circulación, la sarta seguÃ−a pegada, resultando
en un desvÃ−o. Esta sección se completó usando Lodo Base Agua.
Sección de 17.1/2”.
Después de cementar el revestimiento y de instalar las preventoras, se desplazó el lodo del revestimiento
usando aire antes de cambiar a espuma. El zapato se perforó con éxito
usando espuma, se perforó el hueco usando espuma seca hasta que se tuvieron considerables influjos de agua
con gas asociado. En este momento se desplazó el hueco a lodo y se siguió perforando usando lodo base
agua convencional para poder manejar los influjos de agua. Esta sección se completó sin otros incidentes, el
progreso a través de las areniscas duras de El Morro - Mirador fue 3.5 a 4 veces más que la tasa de
penetración tradicional de perforación balanceada para poder combatir los flujos de agua.
Sección de 12.1/4”.
Con base en la experiencia obtenida del segundo pozo que se estaba perforando, se creyó que la erosión del
hueco era un problema causado por las altas velocidades anulares. Por consiguiente, se comenzó esta
sección usando una espuma más mojada, consistente en una fracción de lÃ−quido de 0.2% y menores
volúmenes de aire. La perforación procedió a 30ft/hora controlados, con mÃ−nimo peso en la broca a
través de la sección de lutitas. Sin embargo, después de perforar 600 pies, la sarta se empaquetó.
Mientras se perforaba esta sección, se observaron altos niveles de llenado durante las conexiones. Las
operaciones posteriores de recuperación indicaron que la mayorÃ−a del hueco estaba empaquetado. Este fue
el primer uso de espuma más mojada a través de la sección de lutitas.
Hasta este momento no se habÃ−a comprendido del todo la relación entre el LVF y la capacidad de carga. El
desvio remedial se perforó teniendo esto en cuenta, usando altos volúmenes de aire y bajos LVF al 1%, las
condiciones del hueco mejoraron y no se
observó llenado durante las conexiones. El hueco permaneció estable sin señales de colapso. Aunque no
hubo evidencia de que esta lutita en particular fuera sensible al agua, se percibió que una espuma más seca
serÃ−a mejor.
Se continuó perforando usando espuma hasta que la sarta se aprisionó en el motor por error humano. Sin
embargo, el hueco permaneció estable, no hubo colapsos. Se trató de liberar
6
la sarta, incluyendo una operación de lavado con espuma. En sÃ− esto tuvo éxito, lo que indicó que el
hueco estaba estable pero la sarta siguió pegada. Se hizo necesario una nueva desviación remedial
perforada con espuma y luego se desplazó el hueco a Lodo Base Aceite terminando la sección con lodo
convencional.
Sección de 8.1/2”.
Se usó Lodo Base Aceite Nitrificado en la formación del yacimiento con el fin de corazonar, obteniendo
ratas de penetración similares al corazonamiento en sistema convencional. El uso de nitrógeno tuvo que
suspenderse debido a limitaciones de presión en superficie para continuar la perforación con el uso de
motores de fondo.
Pozo “B”
Sección de 36”.
Para asegurar que el conductor de 30” cubriera la superficie de conglomerados, se perforó un hueco de 42”
para maximizar la posibilidad de sentar el conductor de 30” en profundidad. En efecto, el conductor de 30” se
sentó según el plan, cubriendo los conglomerados. Después de la experiencia del primer pozo, esto era
un prerequisito para evaluar la perforación sub balanceada en la sección de 26”.
Sección de 26”.
Esta sección se perforó sin incidentes con espuma seca a 30 ft/hora controlados, con
mÃ−nimo peso en la broca y 7 veces la tasa de penetración normal. Fue difÃ−cil realizar pruebas de
perforación (drill-off tests). La perforación con espuma continuó hasta que los influjos de agua empezaron
a exceder la capacidad de manejo de agua en superficie. La capacidad de manejo inicial se encontraba
limitada a 150 bbls/hora, cuando la capacidad del diseño original era de 500 bbls/hora. El diseño
importado para esta operación estaba errado debido al efecto de estrangulación causado porque las lÃ−neas
de transferencia no
tenÃ−an suficiente diámetro interno. Tan pronto se rectificó este problema, el sistema funcionó al nivel de
diseño de 500 bbls/hora. Se cambió la espuma a Lodo Base Agua aireada para reducir los influjos de agua.
La tasa de penetración que se obtuvo con Lodo Base Agua aireado fue 3 veces mayor a la que se obtiene
normalmente con métodos tradicionales de perforación. El lodo aireado controló los influjos de agua
hasta que, casi al final de la sección, mayores influjos de agua dictaron que se requerÃ−a peso normal de
lodo para controlar el agua.
Sección de 17.1/2”.
Se perforaron 2,611 pies con una broca de insertos y espuma seca a 50 ft/hora controlados, con mÃ−nimo
peso en la broca. La buena condición del hueco fue evidente. La llegada a la estructura El Morro obligaba un
cambio de broca. Mientras se preparaban para salir del hueco, el ensamblaje de fondo quedó
mecánicamente pegado y después de varios intentos por despegar la sarta se partió y fue necesario iniciar
un desvÃ−o remedial. Finalmente se cortó una ventana en el revestimiento de 20 pulgadas y se volvió a
perforar la sección usando técnicas convencionales. Esta misma sección se perforó en 12 dÃ−as
comparado con 5 dÃ−as usando espuma.
Sección de 12.1/4
Como en el paÃ−s no habÃ−a disponible un revestimiento de 13.3/8” de alta resistencia al colapso, no se
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pudo usar espuma en esta sección. Se usó un Lodo Base Aceite Nitrificado de 8.3 libras por galón, con
900 pies cúbicos por minuto de nitrógeno para producir una densidad equivalente de circulación de 7.4
libras por galón. La tasa de
penetración resultante fue 3-4 veces mayor que la normal, la vida de la broca de insertos y los pies
perforados también aumentaron comparados con la información de pozos aledaños. Se usaron motores
de alta velocidad junto con brocas impregnadas. Nuevamente se observó una mejora significativa en la tasa
de perforación usando nitrógeno, se obtuvo mÃ−nimo el doble de la tasa de perforación. La sección se
terminó de perforar usando Lodo Base Aceite Nitrificado con motores de alta velocidad y brocas
impregnadas. El nitrógeno no parece afectar la vida del motor y se logró mantener alrededor de 150 horas.
Sección de 8.1/2”.
Se usó Lodo Base Aceite Nitrificado para perforar el yacimiento `
en' balance. En esta etapa, se estableció la confianza y la experiencia antes de considerar las opciones de
pasar por el yacimiento `sub balanceados' con todas sus consecuencias. Se corazonó un total de 213 pies
usando este fluido obteniéndose una buena calidad de núcleos de roca. El uso de Lodo Base Aceite
Nitrificado fue limitado por disponibilidad de presión en superficie por lo cual la sección se terminó de
perforar con Lodo Base Aceite convencional.
Lecciones aprendidas
Medio Ambiente.
-Se observó que los rompedores de espuma no estaban realmente rompiendo las cadenas de polÃ−mero de la
espuma, estaban simplemente reprimiéndolas, cambiándoles el pH. Sin embargo, cuando se dispuso el
agua tratada a través del sistema normal de irrigación, se invirtió la reacción quÃ−mica cuando el agua
entró en contacto con el suelo y se regeneró la espuma, causando inicialmente algunos problemas de medio
ambiente. Algunas investigaciones Colombianas produjeron un quÃ−mico que rompió el polÃ−mero de
espuma (Referencia 2) en poco tiempo, cumpliendo al mismo tiempo con los estrictos requisitos de control
ambiental.
-Con el fin de irrigar grandes cantidades de agua producida, se buscaron métodos alternos para disponer la
misma en forma aceptable para el medio ambiente. La solución final fue la nebulización, un sistema que
usa una unidad de aire en el sitio para pasar aire de alta presión a través de una boquilla tipo Venturi, que
a su vez succiona el agua de la piscina de tratamiento y la vaporiza en la atmósfera. El primer diseño de
este sistema usaba 15 boquillas y permitÃ−a una descarga diaria de 400 - 500 bbls de agua. Los diseños
posteriores han mejorado este rendimiento. Se realizaron extensas pruebas piloto controladas en varias áreas
del campo donde habÃ−a vegetación para asegurar que no hubieran efectos perjudiciales, y se pudo
confirmar que no los habÃ−a.
Aspectos Operacionales.
La experiencia hasta la fecha ha identificado varias áreas que se deben mejorar entre ellas tenemos:
Fluidos Utilizados :
-Para calificar la “Espuma” en el momento sólo se tiene la prueba de media vida API, que no indica lo que la
espuma está realmente haciendo en el fondo del hueco. Para asegurar la correcta limpieza de los cortes y
maximizar la capacidad de levante, es esencial mantener el LVF en lÃ−nea con las curvas de desarrollo de la
industria.
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Es práctica común usar bentonita pre- mezclada en el agua de mezcla para aumentar la capacidad de
arrastre de la espuma. Después de perforar un tapón de cemento para una desviación, por primera vez se
tuvieron problemas con anillos de lodo. Esto fue del resultado del agua de mezcla con bentonita en la espuma,
reaccionado con los finos de cemento generados por la sarta de perforación al frotar contra el tapón de
cemento del desvÃ−o. Tan pronto se cambió el agua de mezcla no se volvieron a tener anillos de lodo. Por lo
tanto la idea original de reciclar el agua de la piscina de retorno de la lÃ−nea de descarga no es aconsejable.
Por otro lado se reemplazó el uso de bentonita se pre-mezcló un polÃ−mero en el agua de mezcla,
obteniendo asÃ− una espuma con viscosidad más alta y más consistente, que a su vez normalizó el
amplio rango de variaciones de
presión causado por el polÃ−mero, se descubrió que el polÃ−mero no siempre se mezclaba en forma
consistente lo que resultaba en variaciones en la presión del tubo vertical (stand pipe), lo que a su vez
resultaba en confusión sobre lo que estaba pasando en el fondo del hueco, como empaquetamientos
parciales, etc.
Vida y desempeño de las Brocas:
La relación entre la tasa de penetración y el sobrebalance , ha sido bien documentada tanto por BPXC como
externamente. Los resultados obtenidos hasta la fecha han confirmado estas curvas. Al usar brocas
estándares con insertos durante la perforación con espuma, la vida y el desempeño fueron mucho mayor
que las brocas usadas en pozos aledaños. El desempeño de los insertos (a tasas controladas) fue igual al de
las brocas PDC pero con mayor duración, por consiguiente, una vida más útil. Las brocas de insertos,
impregnadas y con agregados de cristales de diamante (ballaset) corridas en motores de velocidad alta y media
demostraron aumentos entre 2 y 3 veces en la tasa de penetración al perforar con Lodo Base Aceite
Nitrificado.
Comportamiento de la señal del MWD Electromagnético:
El MWD EM trabajó hasta una profundidad de 9.800', de acuerdo a lo previsto por la compañÃ−a de
servicios, sin usar una unidad de repetición. Una observación interesante al
usar Lodo Base Aceite Nitrificado es la pérdida de la señal al perforar areniscas muy limpias. La
combinación de Lodo Base Aceite y areniscas muy limpias resulta en disipación de la señal. Este
fenómeno permitió correlacionar el comportamiento del MWD con los tipos de formaciones que se
sobrepasan, no se trata de fallas de la herramienta.
GeometrÃ−a de Hueco y Asentamiento de Revestimientos:
Para asegurar que los cambios en la geometrÃ−a del hueco se mantengan en un mÃ−nimo y en lo posible,
lejos de las áreas de expansión máxima se debe utilizar las curvas de
expansión del gas que junto con los requisitos geológicos se puedan correlacionar las profundidades de
asentamiento de los revestimientos. Al usar espuma en huecos de tamaño grande, los cambios en la
geometrÃ−a del hueco pueden tener un efecto importante en la limpieza del hueco. Cuando la espuma entra
en los sumideros agrandados de los revestimientos o en secciones erosionadas, la velocidad anular se puede
reducir substancialmente haciendo que la espuma acumule presión por debajo para poder levantar los cortes,
esto conlleva a efectos adicionales de `slugging' lo que a su vez oculta lo que está sucediendo en el fondo del
hueco.
Manejo de las tendencias Direccionales :
Debido a los lechos con buzamientos muy inclinados, se han tenido problemas de perforación con los pozos
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que construyen ángulo con buzamiento hacia arriba, sin importar el ensamblaje de fondo que se use. Este
problema no se tuvo con la espuma, se cree que se debe a los mÃ−nimos pesos en la broca y, por la forma en
que se está perforando el fondo del hueco, se tuvieron pozos verticales, independientemente de los
buzamientos.
La experiencia ha demostrado que los desvÃ−os remediales en el Piedemonte exigen mucho tiempo. Como
resultado de sentar e iniciar la desviación con espuma, el tiempo para llevar a cabo esta operación se ha
reducido en forma importante. La desviación se inició casi inmediatamente sin el requisito normal de
tiempo de perforación.
Calidad de la Cementación:
Los tapones de cemento utilizados en dos desvÃ−os remediales en un medio de espuma mostraron buena
calidad de cemento por la facilidad de sobrepasarlos y perforar nuevamente la formación, esto debido a la
falta de contaminación.
El procedimiento para el desplazamiento fue el de caÃ−da libre, el tope del cemento fue regular en
profundidad y firmeza. Se decidió que cuando se está en un medio en el cual
el objetivo principal era mantener el lÃ−quido lejos de las formaciones de lutitas sensibles, se debÃ−a
eliminar el desplazamiento con agua.
Factor Humano.
La actitud negativa que inicialmente tuvieron los contratistas por sentir que su participación en el mercado
estaba amenazada, fue seguida por un perÃ−odo de aceptación y luego se enfrentaron positivamente a los
desafÃ−os de la perforación sub balanceada. Tan pronto se vio el aspecto positivo y se reconocieron las
oportunidades, aumentaron rápidamente el impulso y la participación.
La revisión posterior de todos los incidentes de pega de tuberÃ−a revelaron que todas las señales de
advertencia normales se podÃ−an identificar mucho antes de tener la pega, y que se hubieran podido iniciar
las acciones preventivas. Las prácticas de perforación desarrolladas a partir de la experiencia preliminar de
perforar en el Piedemonte Llanero han demostrado su vigencia, y que además se deben agregar e incluir
otras prácticas de perforación para acomodar los requisitos de perforación con espuma.
Conclusiones
1. Con la técnica de perforación sub-balanceada se consiguió mayor integridad en el hueco, mayor
duración de las brocas, mayores tasas de penetración (ROP), disminución en las dificultades de perforar el
Piedemonte con su complejidad geológica y la respectiva reducción de costos.
2. Las técnicas de perforación sub-balanceadas más utilizadas en el Piedemonte son la espuma estable
con un control de la fracción de volumen de lÃ−quido en su fase continua y el lodo aireado o nitrificado.
3. El Lodo Base Aceite Nitrificado aumentó la tasa de penetración de 2 a 3 veces con brocas de
perforación de insertos, impregnadas y `ballaset'. Estas últimas se corrieron
con motores de alta y media velocidad demostrando mayor duración.
4. El desempeño de los MWD Electromagnéticos (¨Measurement while drilling¨) se ve afectado por la
vibración, la erosión y las dificultades para decodificar la señal. La práctica demostró la utilidad de la
respuesta de esta herramienta como correlación con diferentes formaciones del Piedemonte.
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5. El sistema de perforación sub-balanceado permitió manejar dos grandes problemas presentes en el
Piedemonte, la inestabilidad del hueco especialmente en las secciones de lutitas, y el manejo de grandes
influjos de agua que se agravan por la alta cabeza piezométrica en las montañas cercanas.
6. Cambiar continuamente del agua de mezcla, evitar el uso de Bentonita y reemplazarla por un polÃ−mero
pre-mezclado.
7. Se mantiene la capacidad de arrastre de la espuma evitando la contaminación y facilitando el control
ambiental.
8. Los núcleos de roca recuperados en las operaciones de corazonamiento con Lodo Base Aceite Nitrificado
fueron de muy buena calidad.
Nomenclatura
ROP Tasa de penetración (pies/dÃ−a)
LVF Fracción del volumen de lÃ−quido
BHA Ensamblaje de Fondo
MWD EM “Measurement While Drilling “ Electro-Magnético
ppg Libras por galón
BHP Presión fondo del hueco
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