26-4 Cables y Rodillo- Mejoramiento de Los Eslabones Más Débiles

18 Oilfield Review

Cables y rodillos: Mejoramiento de los eslabones ms dbiles

El cable es quizs el componente ms vital para la adquisicin de registros

(perfilaje) con herramientas operadas con cable; sin este componente, las mediciones

y los registros adquiridos con cable no son posibles. Las altas tensiones del cable

de perfilaje inherentes a las trayectorias complejas y los pozos ultra profundos han

puesto al descubierto las debilidades de los diseos de cables convencionales.

No obstante, los ingenieros han introducido nuevas tecnologas y nuevos diseos que

mejoran las operaciones con cable en los pozos ultra profundos y estn abordando

otros eslabones dbiles de los componentes para el perfilaje mediante el desarrollo

de nuevos equipos de fondo de pozo y de superficie.

Chris BabinNueva Orlens, Luisiana, EUA

Serko SarianSugar Land, Texas

Traduccin del artculo publicado en Oilfield Review Invierno de 2014/2015: 26, no. 4.Copyright 2015 Schlumberger.MDT, MSCT, Saturn, SureLOC, TuffLINE y WellSKATE son marcas de Schlumberger.Teflon y Tefzel son marcas registradas de E. I. du Pont de Nemours and Company.PEEK es una marca de fbrica de Victrex USA, Inc.

El cable de perfilaje (wireline) confiere su nom-bre a un segmento muy importante de la industria de servicios de petrleo y gas. La historia de Schlumberger como compaa de tecnologa tiene su origen en el hecho de ser la primera compaa de perfilaje del mundo. El primer registro fue adqui-rido en el ao 1927 utilizando herramientas adosa-das a un cable y bajadas en un pozo de la regin de Alsacia en Francia. El cable simple utilizado en ese entonces fue un precursor rudimentario de los cables metlicos que se utilizan en la actuali-dad. Los cables de perfilaje modernos desempe-an un rol crucial como conductos para la energa elctrica enviada desde la unidad de adquisicin de registros hasta las herramientas de fondo de pozo y vinculan el equipo de superficie con los sensores de fondo de pozo, generalmente por medio de un pro-ceso de intercambio telemtrico de datos. Para la mayora de los operadores de E&P, e incluso qui-zs para las compaas proveedoras de servicios, el cable recibe poca atencin; hasta que se pro-duce una falla. Es en ese momento en el que la importancia del cable de perfilaje y el rol que ste cumple en el proceso de adquisicin de datos se vuelven ms que obvios. Cuando surgen proble-mas, el cable de perfilaje puede ser considerado

por el personal de campo y de oficina como el eslabn ms dbil de una cadena.

Algunas debilidades del cable metlico son inherentes y resultan de limitaciones fsicas; estos lmites basados en la ingeniera se encuen-tran bien documentados y si se exceden son acompaados por riesgos reconocidos. El hepta-cable tradicional llamado as porque en su centro se localizan siete alambres de cobre aisla-dos est diseado para la resistencia a la rotura y para cargas de trabajo seguras (SWL). Otras limitaciones son quizs menos conocidas para los operadores de campos petroleros y algu-nas son consecuencias de la deficiencia de la tc-nica operativa. Las condiciones que escapan al control del operador de perfilaje tambin pueden producir daos y fallas en el cable.

La tendencia hacia la perforacin de pozos ultra profundos ha puesto en evidencia debilidades de diseo que raramente constituan un problema en el pasado. La actividad reciente de perforacin de pozos profundos produjo pozos que exceden los 11 000 m [36 000 pies]. En estos pozos, durante el perfilaje, la tensin mxima del cable en la super-ficie es ms del doble de la tensin experimentada como rutina en los pozos ms someros.

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Los cables desplegados en pozos profundos y geomtricamente complejos experimentan gran-des tensiones debido a las combinaciones ms pesadas de herramientas de perfilaje, el mayor peso de los cables ms largos y la mayor friccin de los cables. Las tensiones registradas en estos pozos ultra profundos y complejos durante el perfi-laje magnifican las debilidades sistmicas y han producido incidentes asociados con los cables, que no se observaban normalmente en el pasado. Dado que la mayora de estas operaciones tiene lugar en pozos de aguas profundas, el costo de las fallas se amplifica significativamente en comparacin con los costos que implican los incidentes con tiempo perdido en las operaciones terrestres.

Las debilidades relacionadas con las operacio-nes con cable que no son especficas del cable tam-bin pueden amenazar la ejecucin del perfilaje. Si una sarta de herramientas no llega a una zona objetivo, no es posible adquirir datos. Estos datos son utilizados por los ingenieros, gelogos y petrof-sicos para conocer el potencial de produccin de hidrocarburos tanto del pozo como del yacimiento, y la oportunidad de obtener estos datos para un pozo en particular puede perderse para siempre si fallan las operaciones de perfilaje. Adems, el atas-camiento de una herramienta de perfilaje en el fondo del pozo mientras se intenta adquirir datos plantea una preocupacin importante tanto para las compaas de servicios como para los operadores.

Otra debilidad potencial de las operaciones de perfilaje con cable es que incluyen un componente que est diseado para fallar, o al menos romperse, con un comando. La conexin entre el cable y las herramientas de adquisicin de registros es el cabe-zal de perfilaje. Un punto dbil existente en el cabe-zal est diseado para exhibir una resistencia a la rotura ms baja que la del cable de perfilaje. El punto dbil permite la liberacin controlada de las herramientas sin romper el cable. Cuando una sarta de herramientas de perfilaje se atasca en un pozo, la brigada de perforacin tradicionalmente corta el cable, corre la columna de perforacin por encima del cable hasta las herramientas, y las engancha.

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Despus de recibir las indicaciones de enganchar las herramientas con la columna de perforacin, la brigada de perforacin utiliza el equipo de per-foracin para tirar del cable y romper intencio-nalmente el punto dbil. Luego, la brigada de perfilaje recupera el cable liberado y la brigada de perforacin recupera las herramientas de fondo de pozo utilizando la potencia de traccin del equipo de perforacin.

Un desenganche no intencional del cable de las herramientas de fondo de pozo, ya sea por su rotura o por la rotura accidental de un punto dbil, es una de las peores fallas relacionadas con el cable. Un cable roto an sujeto a las herramien-tas debe ser extrado primero del pozo antes de poder recuperar las herramientas, proceso que puede requerir varios das (izquierda). La imposi-bilidad de recuperar las herramientas de perfilaje constituye una consecuencia que implica un alto costo en s misma; sin embargo, el costo de des-viar la trayectoria del pozo para sortear las herra-mientas no recuperadas y volver a perforar los intervalos puede superar sustancialmente al de las herramientas perdidas.

Los recientes esfuerzos de ingeniera han per-mitido abordar las debilidades del diseo de los cables, producir accesorios de montaje de alta resistencia, proporcionar unidades de perfilaje ms potentes y conducir al diseo de equipos de fondo de pozo que complementan a los cables de mayor resistencia. Los desarrolladores de software han desarrollado adems un programa que ayuda a los ingenieros de perfilaje a conocer las condicio-nes del cable en el fondo del pozo y llevar las herramientas recuperadas a la superficie en forma segura.1

Este artculo describe las innovaciones patenta-das introducidas en el diseo del cable de perfilaje, que incrementan el rango de operacin y los mr-genes de seguridad para las operaciones con cable.

Los equipos auxiliares nuevos y modificados acre-cientan la utilizacin de estos nuevos cables. Algunos casos de estudio de operaciones llevadas a cabo en las regiones de aguas profundas del Mar Mediterrneo, frica Occidental, China, el Golfo de Mxico y el Golfo de Tailandia demuestran la aplicacin de estas nuevas tecnologas y diseos.

Cable de perfilajeEl perfilaje con cable implica la adquisicin de datos de fondo de pozo con herramientas que se sujetan a un cable un cable metlico y se bajan en un pozo. El cable transporta la potencia y los comandos de control desde una unidad de perfilaje en la superficie y proporciona una comu-nicacin bidireccional, en tiempo real, entre la unidad y las herramientas de fondo de pozo. La unidad de perfilaje en la superficie registra y pro-cesa los datos a partir de los cuales se generan los registros petrofsicos.2

Los cables se encuentran disponibles en una diversidad de configuraciones, composiciones y estilos. En su mayor parte, son adecuados con fines especficos; por ejemplo, los monocables de un solo conductor y dimetro pequeo se utilizan para los servicios de produccin en pozos entubados. Su seccin transversal pequea los hace ms ade-cuados que los cables de gran dimetro para las operaciones bajo presin. En comparacin con los monocables, los heptacables ofrecen mayor resistencia, pueden llevar ms energa elctrica para las herramientas de fondo de pozo y poseen velocidades ms altas de transferencia de datos. Los heptacables se encuentran disponibles en una diversidad de dimetros. Los cables de tipo lnea de acero a veces se conocen como cables metlicos, pero estos cables especiales son sli-dos y no poseen un conductor interno.3

El heptacable es el estndar para el perfilaje en agujero descubierto (izquierda). Los heptacables tradicionales constan de una camada de armadura externa de alambres de acero y una camada de armadura interna de alambres de acero enrollados alrededor de un alma. El alma posee una camisa semiconductora externa que contiene una faja en espiral de seis conductores, material de relleno, una camisa semiconductora interna y un conduc-tor central aislado. La camisa protege los alam-bres conductores internos, que estn revestidos con un material aislante, tal como una aislacin de polipropileno, Tefln o Tefzel (resina de etileno tetrafluoroetileno).4

La camada de armadura externa de un cable estndar de 1,17 cm [0,46 pulgadas] es una faja de 24 alambres de acero envueltos en una direc-cin, que cubre una faja de 24 alambres internos ms delgados envueltos en la direccin opuesta;

> Diseo del heptacable tradicional. El heptacable de siete conductores es el cable estndar para el perfilaje con cable en agujero descubierto. En estos cables, los alambres de la camada de la armadura externa normalmente son de mayor dimetro que los de la camada interna. La camada externa se enrolla en direccin opuesta a la de la camada interna para mantener un balance de torque dinmico y contrarrestar la tendencia al destrenzado. La camada de la armadura externa transporta ms tensin que la interna; por ende, su torque inherente es mayor. El alma del cable consiste en la camisa, los alambres conductores y el material de relleno. Los alambres conductores aislados son protegidos por una camisa semiconductora.

Oilfield Review WINTER 14/15Cable Fig 2ORWINT 14/15 CBL 2

Armadura externa

Armadura interna

Camisa

Alambres conductores

> Operacin de pesca de un cable. Si el cable metlico se rompe de manera no intencional, con el equipo de perforacin se debe recuperar primero el cable del pozo antes de recuperar las herramientas de perfilaje. Este proceso puede resultar difcil y lento. El pen de boca de pozo est utilizando un soplete de cortar para remover la masa de cable enredado de la mordaza a fin de recuperar ms cable.


Volumen 26, no.4 21

1. Para obtener ms informacin sobre el despliegue de las herramientas de perfilaje, consulte: Billingham M, El-Toukhy AM, Hashem MK, Hassaan M, Lorente M, Sheiretov T y Loth M: Transporte de herramientas en pozo abierto y entubado, Oilfield Review 23, no. 2 (Diciembre de 2011): 2035.

2. Para obtener ms informacin sobre las operaciones bsicas de perfilaje, consulte: Andersen MA: El descubrimiento de los secretos de la Tierra, Oilfield Review 23, no. 1 (Primavera de 2011): 6768.

3. Para obtener ms informacin sobre los servicios con lneas de acero, consulte: Billingham M, Chatelet V, Murchie S, Cox M y Paulsen WB: La lnea de acero marca un hito, Oilfield Review 23, no. 4 (Junio de 2012): 1625.

4. En el proceso de manufactura de Schlumberger a menudo se utiliza la siguiente convencin de nomenclatura para la clasificacin de los cables: X-YYZ AAA, en donde X es el nmero de conductores, YY es el dimetro del cable en 1/100 pulgadas, Z se refiere a los componentes de construccin y AAA hace alusin a la armadura. Un cable estndar para perfilaje de rutina a temperaturas inferiores a 150C [300F] es el 7-46P GIPS. Se trata de un cable de 0,46 pulgadas, de siete conductores, con conductores revestidos de polipropileno (P) y cables armados de acero galvanizado mejorado de alta calidad (GIPS). El 7-48A SUS es un cable de 0,48 pulgadas de dimetro, de siete conductores, que est provisto de conductores revestidos de Tefln y material de envoltura Tefzel (A) y alambres armados sper-ultra-resistentes (SUS). Este cable es adecuado para operaciones con una alta tensin y alta temperatura. El polmero Tefzel es un plstico a base de flor con alta resistencia a la corrosin y solidez a travs de un amplio rango de temperatura.

5. Para obtener ms informacin sobre el desarrollo de cables de alta resistencia, consulte: Alden M, Arif F, Billingham M, Grnnerd N, Harvey S, Richards ME y West C: Sistemas avanzados de operacin de herramientas en el fondo del pozo, Oilfield Review 16, no. 3 (Invierno de 2004/2005): 3247.

6. Los valores de resistencia a la rotura corresponden a un cable nuevo y no dan cuenta del desgaste, los aos de vida y el dao mecnico, factores que pueden reducir significativamente la capacidad nominal de un cable. La resistencia a la rotura se mide con ambos extremos del cable libres o bien con ambos extremos fijos. La prueba con extremos libres, que permite que el cable rote cuando se aplica tensin, es representativa de las condiciones de fondo de pozo. La resistencia a la rotura del cable 7-46P GIPS con los extremos fijos es de 16 700 bf [74,3 kN]. La carga de trabajo segura (SWL) puede expresarse como la mitad de la resistencia a la rotura, que proporciona un factor de seguridad de dos. Un mtodo alternativo de determinacin de la SWL para cables especiales de alta resistencia es el 62% de la resistencia a la rotura con los extremos fijos.

las dos camadas balancean la tensin y el torque del cable. Los cables armados estndar son fabrica-dos con acero galvanizado mejorado de alta calidad (GIPS), de alta resistencia. Para producir cables de mayor resistencia, los ingenieros de diseo reem-plazan los cables armados GIPS estndar por cables fabricados con un metal ms resistente.5

Los fabricantes disean los cables para deter-minados lmites de temperatura y tensin. La tem-peratura mxima para los cables fabricados con material aislante de polipropileno es de 150C [300F]; los cables con aislante revestido de Tefzel pueden trabajar a temperaturas superiores a 288C [550F]. Las especificaciones pueden indicarse para una hora de uso; para operaciones continuas de mayor duracin, los cables soportan menores temperaturas.

Un nuevo cable de 0,46 pulgadas de dimetro fabricado con GIPS muestra una resistencia a la rotura de 16 700 lbf [74,3 kN] y una SWL de 8 345 lbf [37,1 kN].6 Si bien los cables GIPS fueron el estndar durante muchos aos y an lo siguen siendo en muchas reas del mundo, en las opera-ciones de Schlumberger habitualmente se utilizan cables fabricados con alambres con armadura de acero de mayor resistencia que incrementan sus-tancialmente la resistencia a la rotura y la SWL. Un cable comn de 0,46 pulgadas de dimetro, utilizado actualmente para el perfilaje en agujero descubierto, posee una resistencia a la rotura de 19 410 lbf [86,3 kN] y una SWL de 9 705 lbf [43,2 kN].

Para bajar las herramientas con cable, las unidades de perfilaje utilizan un guinche fijado a un tambor en el que se enrolla el cable (arriba).

Un tambor completo puede contener varios miles de metros de cable. La prctica estndar consiste en enrollar los cables en el tambor con una ten-sin aplicada de 1 000 lbf [4,48 kN]. Esta tensin facilita el enrollado del cable en el tambor.

Durante las operaciones normales de perfi-laje, la tensin del cable se mide en la unidad de perfilaje. Cuando las herramientas se encuen-tran en un pozo, la tensin incluye el peso de la herramienta de perfilaje, el peso del cable enro-llado en el pozo y las fuerzas de friccin que se generan a medida que el cable y las herramien-tas se suben por el pozo. Las fuerzas de flotabili-dad del lodo de perforacin compensan parte de la tensin.

Cuando el cable se enrolla en el tambor durante y despus del perfilaje, la tensin casi siempre excede la tensin de enrollado original de 1 000 lbf. En las operaciones normales, las hileras subyacentes de cable no corren el riesgo de dao como resultado de esta mayor tensin porque la tensin mxima permitida no es suficiente para daar mecnicamente el cable. Esto se verifica siempre que el operador del guinche enrolle el cable correctamente y no permita que se super-ponga sobre s mismo, lo que puede producir su dao mecnico. La brigada de adquisicin de regis-tros alinea cuidadosamente la unidad de perfilaje durante la instalacin para asegurar que el cable sea enrollado correctamente.

No obstante, los cables estndar pueden daarse durante las operaciones de perfilaje lle-vadas a cabo en pozos profundos y ultra profundos pozos con profundidades de ms de 6 100 m [20 000 pies] aun cuando se encuentren correc-

tamente enrollados porque la tensin normal del cable en estos pozos es suficiente para aplastar el cable subyacente. La alta tensin producida durante el perfilaje tambin puede experimen-tarse en profundidades ms someras, en pozos en forma de S, debido al incremento de las fuerzas de friccin que actan sobre el cable. Schlumberger define las operaciones de perfilaje con alta tensin del cable como aqullas cuyas tensiones de super-ficie superan las 8 000 lbf [35,6 kN]. Las operacio-nes de perfilaje con una alta tensin plantean el riesgo de aplastamiento del cable de perfilaje del tambor y facilitan otros tipos de fallas.

> Tambor de cable completo. El cable se enrolla en un tambor que se sujeta en un guinche. La brigada de operaciones con cable baja y sube las herramientas de perfilaje en el pozo utilizando el guinche.


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Un cable recin manufacturado presenta un desbalance de torque sustancial, y las camadas de armadura requieren tiempo para aliviar el tor-que, estirarse y reposicionarse. Durante el primer descenso de un cable nuevo, la tensin del cable genera una distribucin desigual de la carga entre las camadas de la armadura interna y externa; no obstante, las camadas pueden moverse indepen-dientemente entre s y la rotacin del cable durante las operaciones debera balancear las diferencias de torque y de tensin. El proceso de balancear el torque del cable en un cable nuevo de denomina seasoning.

Si la camada externa se destrenza, se produce una distorsin de la armadura externa, que se ase-meja a una jaula (arriba). Esta condicin produce una tensin que ya no es acarreada por todo el

cable, sino por la camada de la armadura interna ms pequea, lo que reduce considerablemente la resistencia a la rotura. Una jaula es causada a menudo por los cambios producidos repentina-mente en la tensin del cable, tal como sucede cuando una herramienta atascada es liberada con una alta tensin del cable. El funcionamiento cclico o fluctuacin rpida de la tensin, que con-siste en incrementar y aliviar reiteradamente la tensin del cable, puede producir la formacin de una jaula. Adems, la fluctuacin puede generar bucles en el cable cuando ste es sometido a esfuerzos de torsin y se flexiona sobre s mismo o cuando su tensin se aminora. Los bucles causan retorcimientos y nudos en el cable cuando se vuelve a aplicar tensin; los retorcimientos y los nudos reducen significativamente la SWL del cable.

El flujo en fro es la deformacin del cable inducida por la compresin. El trmino describe la extrusin a baja temperatura del material del alma de la parte media del cable. Cuando un cable se enrolla en un tambor con una gran tensin y se guarda en esas condiciones, con el tiempo el mate-rial del alma sufre una deformacin y un dao per-manente. La compresin hace que la armadura interna contraiga el alma, daando el material de la camisa y desplazando la aislacin que cubre los alambres conductores (abajo). Cuando se produce la extrusin del material del alma del cable compri-mido, los alambres conductores internos tarde o temprano pueden hacer un corto circuito contra la armadura del cable. El fenmeno de flujo en fro tambin puede producirse cuando el torque en los alambres de la armadura interna aprieta el alma y reduce el dimetro de la camisa.

El malacate de doble tambor, introducido en la dcada de 1970, alivia la tensin que se genera cuando el cable se enrolla en el tambor (prxima pgina, arriba).7 Si bien el malacate elimina el efecto de flujo en fro inducido por la tensin en el cable del tambor, tambin puede incrementar el torque del cable, lo que constituye el fenmeno ms perjudicial.

> Aplastamiento del alma del cable y flujo en fro. El efecto de flujo en fro puede producirse despus de un perodo prolongado de almacena- miento de un cable en un tambor bajo una alta tensin. Este efecto se caracteriza por el achata- miento del cable y la separacin de los cordones de la armadura. Con el tiempo, es posible que el polmero del alma se deforme plsticamente, lo que finalmente puede ocasionar el cortocircuito del cable de alambres conductores de cobre con los alambres de la armadura o los alambres conductores entre s. Un cable con alambres conductores en cortocircuito debe ser puesto fuera de servicio y puede no ser reparable.


Hilo conductor en cortocircuito conel alambre de la armadura interna

> Jaula producida en el cable de perfilaje. Las camadas interna y externa de un cable de perfilaje con torque balanceado comparten la carga de tensin. Si el torque se desbalancea, la camada externa tiende a destrenzarse y a separarse de la camada interna, lo que permite la formacin de una jaula (extremo superior). Cuando un cable en el que se ha formado una jaula es sometido a esfuerzo, la camada de la armadura interna soporta la mayor parte de la carga y se rompe primero. Luego, el esfuerzo es transferido rpida- mente a los alambres de la armadura externa, que tambin se rompen. El cable roto (extremo inferior) muestra evidencias de una rotura repentina de la camada interna debida a la traccin; la naturaleza alargada y no uniforme de los alambres rotos de la camada externa es la evidencia de su destrenzado antes de la rotura del cable.


Alambres de laarmadura interna

Alambres de laarmadura interna

Alambres de laarmadura externa

Alambres de laarmadura externa

1 pulgada

Volumen 26, no.4 23

Tensin o torqueEn los ltimos 35 aos, las profundidades de los pozos alcanzadas con los equipos de per-foracin marinos se incrementaron ms de un 75% (derecha, extremo inferior). Actualmente, los equipos de perforacin de aguas profun-das son capaces de perforar hasta los 12 200 m [40 000 pies] en tirantes de agua (profundidad del lecho marino) de 3 050 m [10 000 pies]. Para el ao 2012, la mxima profundidad alcanzada en las operaciones de aguas profundas fue de 10 700 m [35 000 pies], y los pozos de aguas utraprofundas empujaron los lmites de los diseos de los cables tradicionales.8 En ciertos pozos, se registraron tensiones normales del cable de perfilaje de 15 000 lbf [66,7 kN], como resultado de los efectos combinados del peso del cable, las sartas de herra-mientas largas y pesadas, y las fuerzas de friccin.

Los pozos ultra profundos con cables de perfi-laje sometidos a grandes tensiones fueron perfo-rados por primera vez en el Golfo de Mxico y el Mar del Norte, pero ahora son comunes en el rea marina de Brasil, frica, India y Asia. Las opera-ciones del Golfo de Mxico experimentan como rutina tensiones de ms de 13 000 lbf [57,8 kN] y en otros lugares del mundo no es inusual que se ejerzan tensiones de 10 000 lbf [44,5 kN]. stas son tensiones normales para el cable de perfilaje; el atascamiento de las herramientas puede someter los cables a cargas temporarias ms grandes.

Las condiciones extremas han obligado a las compaas de servicios a repensar las tecnologas de cables. Estas compaas primero produjeron cables de resistencia alta y ultra-alta mediante el mejoramiento del material de los alambres de la armadura. La resistencia a la rotura de algunos de estos cables exceda las capacidades de subida de los guinches para perfilaje de generacin previa. Los sistemas de alivio de tensin con malacate, por ejemplo, se limitaban a 15 000 lbf de capa-cidad de carga diferencial. Lamentablemente, los cables ms resistentes no resolvieron todos los problemas del perfilaje en pozos ultra pro-fundos. Las fallas de los cables y los tambores, que no haban surgido previamente, comenzaron a ocurrir cuando las fuerzas ejercidas sobre los sistemas de perfilaje los sometieron a esfuerzos

7. Para obtener ms informacin sobre el sistema de liberacin de tensin de malacate de doble tambor, consulte: Alden et al, referencia 5.

8. Sarian S, Varkey J, Protasov V y Turner J: Polymer-Locked, Crush-Free Wireline Composite Cables Reduce Tool Sticking and HSE Risk in Emerging Deepwater Reservoirs, artculo SPE 164762, presentado en la Conferencia y Exhibicin Tcnica de frica Septentrional, El Cairo, 15 al 17 de abril de 2013.

> Malacate de doble tambor. Para prevenir el aplastamiento del cable, el dao del tambor y el flujo en fro en las operaciones de perfilaje con una alta tensin del cable, las brigadas de perfilaje colocan un malacate entre el piso de perforacin y la unidad de perfilaje. El malacate (inserto) consta de dos roldanas grandes, accionadas hidrulicamente, con varias envolturas de cable a su alrededor. El cable del malacate del lado del equipo de perforacin se encuentra bajo gran tensin; en cambio, el cable del malacate del lado del guinche se mantiene con una tensin ms baja para su enrollamiento en el tambor del guinche. Los malacates prolongan la vida til de los cables de perfilaje, aunque presentan riesgos operacionales: mantener el balance de tensin adecuado es difcil y sincronizar la velocidad del malacate con la del guinche del cable de perfilaje puede resultar problemtico. Adems, constituyen componentes adicionales del equipo, que deben se movilizados hasta localizaciones marinas remotas.


Unidad deperfilaje

Malacate de doble tambor

Malacate dedoble tambor

Cable metlicode alta resistencia

Profundidad, pies

Punto dbil

10 000

20 000

> Incremento de las profundidades mximas de los pozos en el Golfo de Mxico. Desde el ao 1980 hasta casi el 2000, la profundidad vertical verdadera (TVD) mxima de los pozos marinos de petrleo y gas era de menos de 7 600 m [25 000 pies]. Al poco tiempo, la profundidad mxima de los pozos del Golfo de Mxico se increment sustancialmente hasta alcanzar 9 145 m [30 000 pies] y en el ao 2009 super los 10 670 m [35 000 pies].


Ao

10 0001980 1985 19951990 2000 2005 2010

15 000

25 000

30 000

35 000

40 000

20 000

Prof

undi

dad

verti

cal v

erda

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(TVD

), pi

es

24 Oilfield Review

superiores a sus especificaciones de diseo ori-ginales (arriba). Para abordar estas dificultades, los ingenieros de Schlumberger observaron dete-nidamente las operaciones de perfilaje en los pozos profundos. Estos profesionales estudiaron la estructura del cable y rastrearon las causas races de su falla prematura.

Los diseos de los cables tradicionales con-sisten en dos camadas de alambres de armadura de acero, envueltas en direcciones opuestas para mantener el balance del torque. Los alambres de la armadura constituyen el elemento de resistencia mecnica del cable. Las dos camadas, que se mue-ven independientemente una respecto de la otra, comparten la carga debida a la traccin; y rotan

y se estiran bajo la accin de la carga, aunque no siempre de manera equivalente. Los alambres de la camada de la armadura externa en general son de mayor dimetro que los de la camada interna.

Los ingenieros de diseo observaron que el tor-que del cable se incrementa en forma proporcional a la tensin y se acumula con cada descenso y con el funcionamiento cclico de la tensin. Los disposi-tivos que curvan el cable, tales como el tambor y las roldanas que lo dirigen hacia el interior del pozo, actan como barreras para el torque e incre-mentan su acumulacin en el cable de perfilaje. El torque tambin se acumula en el guinche del cable de perfilaje cuando el cable se enrolla en el tambor.

Cuando una herramienta se atasca en el fondo del pozo, o si el cable no puede rotar libremente, el torque puede desbalancearse. Si la tensin experi-menta un funcionamiento cclico repetidas veces, la camada externa de la armadura comienza a des-trenzarse y pierde contacto con la camada interna. La camada interna se tensa, comprimiendo el alma del cable. Si la camada externa se destrenza, puede suceder que la camada interna se convierta en el nico elemento de resistencia, comprometiendo la SWL del cable, lo que a su vez puede producir su rotura con la que debera ser una tensin razo-nable para el cable de perfilaje. Este escenario pas a ser demasiado frecuente en los primeros das del perfilaje en pozos ultra profundos.

Adems de la rotura, el aplastamiento y el flujo en fro se convirtieron en fenmenos comunes en los cables utilizados para el perfilaje en pozos ultra profundos. Los cables enrollados con una gran ten-sin requieren algn mecanismo de alivio de la ten-sin y el torque.9 El mantenimiento del cable para aliviar la tensin y el torque almacenados se lleva a cabo en tierra firme con equipos de enrollar especiales. Para la mayora de las operaciones marinas en aguas profundas, que se llevan a cabo lejos de tierra firme, la ejecucin de estas tareas a su debido tiempo se dificulta debido a cuestio-nes de logstica.

Nuevos diseos de cablesLa solucin tanto para el desbalance del torque como para el dao mecnico pareca sencilla: fabri-car un cable libre de aplastamiento utilizando una armadura de alambres con torque balanceado, uni-dos entre s o unidos al alma del cable. Despus de


Armadura externaAlma resistenteal aplastamiento

Camada interna

Camada depolmero externa

Alambres conductoresrevestidos de polmero PEEK

Alma revestida depolmero PEEK

Material de rellenoresistente al aplastamiento

> Seccin transversal del cable TuffLINE. Los ingenieros disearon el cable TuffLINE 18000 con un alma resistente al aplastamiento (izquierda) con doble extrusin; una proteccin delgada de polmero PEEK cubre el alma del cable y los alambres conductores individuales. El encapsulado de polmero (derecha, negro) mantiene todos los alambres de la armadura unidos entre s y con el alma del cable, lo que elimina la formacin de jaulas y ayuda a mantener el balance de torque del cable. La reduccin del nmero y el dimetro de los alambres de la armadura externa da como resultado una reduccin del peso y el arrastre del cable, en comparacin con otros diseos de cables, lo que se traduce en una menor tensin del cable de perfilaje en el fondo del pozo.

> Fuerzas de enrollado del cable. Los cables de perfilaje se enrollan en tambores tradicionales vacos (izquierda) con una tensin aplicada de 1 000 lbf. Durante las operaciones de perfilaje, la tensin puede ser mucho mayor, lo que hace que el cable enrollado ejerza en el tambor grandes fuerzas (centro). Por ejemplo, con una tensin del cable de 10 000 lbf, la brida del tambor puede experimentar fuerzas hacia afuera de hasta 8 900 kN [2 millones de lbf], y las fuerzas combinadas de tensin y peso del cable pueden generar presiones de hasta 74 MPa [10 700 lpc] en el ncleo del tambor. Los tambores del cable utilizado para el perfilaje con cables estndar y con alta tensin en pozos ms someros no experimentan fuerzas sostenidas de estas magnitudes. Despus de que las fallas del tambor, producidas durante las operaciones que implican una alta tensin del cable exponen las debilidades de diseo de los tambores, los ingenieros desarrollaron tambores con especificaciones de diseo ms rigurosas (derecha) que adems poseen una mayor capacidad de transporte del cable que los tambores tradicionales.


Fuerza sobre la brida dehasta 2 millones de lbf

Presin sobre el ncleo deltambor de hasta 10 700 lpc

Tambor tradicional de perfilaje Tambor de alta resistencia

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9. Para obtener ms informacin sobre el mantenimiento de cables con una alta tensin, consulte: Alden et al, referencia 5.

10. El polmero de politer-ter-cetona (PEEK) es un termoplstico de alto rendimiento para altas temperaturas, utilizado en aplicaciones de ingeniera.

11. Una barra en T es un dispositivo que se engrampa sobre un cable de perfilaje cerca del piso de perforacin; esta barra permite utilizar los elevadores del equipo de perforacin para aplicar tensin directa. La utilizacin

varios aos de desarrollo y de muchos procesos de prueba y error, los ingenieros de Schlumberger introdujeron el cable metlico compuesto con tor-que balanceado TuffLINE 18000. El primero en su tipo, este heptacable presenta diversas caracters-ticas de las que carecen otros cables de perfilaje.

Una composicin de polmero patentado, que se aplica en un proceso de extrusin nico, rellena el espacio existente entre la armadura interna y el alma del cable, y tambin entre las camadas de la armadura (pgina anterior, abajo). La camada de polmero bloquea los alambres de la armadura en su lugar y no permite que se desenrollen, lo que elimina la formacin de jaulas. Este diseo permite que el cable sea sometido a un funciona-miento cclico reiteradamente sin temor a que se rompa por debajo de su SWL. No se requiere el balanceo del torque del cable, lo que mejora la efi-ciencia operacional en comparacin con la de las operaciones que se basan en los diseos conven-cionales de cables de perfilaje.

El polmero patentado del alma del cable TuffLINE rellena el espacio intersticial existente entre los alambres conductores y tambin se extruye entre las camadas de la armadura. Este pro-ceso da como resultado un cable que es casi inmune al aplastamiento y la deformacin. A la resisten-cia del cable se suman los alambres conductores de doble y triple extrusin, que incluyen una camada de polmero PEEK.10

La SWL del cable TuffLINE es de 18 000 lbf [80 kN]; la resistencia a la rotura con los extre-mos fijos es de 28 000 lbf [125 kN] y la resistencia a la rotura con los extremos libres, de 27 000 lbf [120 kN]. Estos lmites exceden la potencia de traccin de las unidades de perfilaje marinas. Si la sarta de herramientas se atasca, el equipo de perfo-racin puede ser utilizado para tirar del cable con una sujecin de tipo barra en T.11 El dimetro del cable TuffLINE es de 1,27 cm [0,50 pulgadas]; es decir, mayor que el del cable de perfilaje estn-dar de 0,46 pulgadas, pero similar al de otros cables de resistencia alta y ultra-alta.

La camada externa de la armadura est com-puesta por alambres de menor dimetro que el de los alambres de la camada interna. Estos alam-bres ms pequeos reducen el peso por unidad de longitud del cable en el aire a 416 lbf/1 000 pies [6,07 kN/1 000 m], valor inferior al del cable de perfilaje de menor dimetro y resistencia sper-ultra-alta (424 lbf/1 000 pies [6,18 kN/1 000 m]), utilizado con frecuencia en las operaciones en aguas profundas. Los alambres de la armadura externa se mantienen separados entre s por la capa de polmero, lo que reduce la friccin del cable por deslizamiento y por ende la tensin.

Un pozo de exploracin perforado reciente-mente en la regin de aguas profundas del este del Mar Mediterrneo apuntaba como objetivo a una zona ubicada a alrededor de 5 000 m [16 400 pies] de profundidad. El plan original requera un pozo vertical, pero a raz del atascamiento de la tube-ra en una seccin ms somera, la trayectoria del pozo debi desviarse 35 respecto de la vertical. La alta tensin del cable experimentada en una carrera de perfilaje previa, ms las predicciones del modelo, se tradujeron en una proyeccin para la tensin en el fondo del pozo superior a 10 000 lbf. La localizacin remota del pozo impidi la movi-lizacin de un malacate con poca antelacin. Las alternativas eran efectuar mltiples descensos con sartas de herramientas cortas o realizar el despliegue de las herramientas de perfilaje con la columna de perforacin, lo que hubiera agregado cinco das a la operacin de perfilaje.

Por consiguiente, se decidi movilizar un cable TuffLINE desde el Mar del Norte a la localizacin del pozo e instalarlo en el equipo de superficie existente. La carrera 1 incluy seis herramientas de perfilaje en agujero descubierto, pero las condi-ciones del pozo impidieron que la larga sarta de herramientas alcanzara la profundidad total (TD). La sarta de herramientas fue acortada y la TD se alcanz con xito en las carreras 2 y 3. Las medi-ciones de la presin de formacin y el muestreo de fluidos durante la carrera 4, y la obtencin de ncleos (testigos) laterales (muestras de pared) con herramientas rotativas durante la carrera 5, fueron ejecutados sin incidente alguno. Como lo predijo el programa de modelado, cuatro de las

cinco carreras de perfilaje experimentaron una tensin sostenida del cable de perfilaje superior a 10 000 lbf. Durante el perfilaje, se efectuaron ml-tiples esfuerzos de traccin de corta duracin de 16 000 lbf [71 kN], cada uno de los cuales liber las herramientas atascadas y permiti que conti-nuara el perfilaje.

El operador ahorr cinco das de equipo de perforacin en comparacin con el nmero de das que se habran requerido para el perfilaje con herramientas bajadas con la tubera. Y se ahorr un da adicional de tiempo de equipo de perfora-cin porque el cable TuffLINE no requiri que se balanceara el torque antes del perfilaje. Si bien la tensin del cable excedi las 10 000 lbf y no se uti-liz malacate alguno, la brigada de perfilaje no observ ningn dao por flujo en fro o aplasta-miento durante el examen posterior a la operacin. Adems, a pesar de los mltiples ciclos de tensin de hasta 16 000 lbf, no se form ninguna jaula inducida por el torque en el cable.

En un ambiente marino de aguas profundas de frica Occidental, Total E&P perfor un pozo ultra profundo en forma de S.12 La tensin anticipada del cable de perfilaje excedi las 10 700 lbf [47,6 kN] (arriba). El desarrollo futuro del campo depen-da de la adquisicin de un conjunto integral de datos petrofsicos con herramientas operadas con cable. Se planific un conjunto tradicional de mediciones derivadas de registros adquiri-dos con cable y en el programa de evaluacin se incluyeron mediciones avanzadas obtenidas con herramientas de resonancia magntica nuclear, perfilajes acsticos y generacin de imgenes,

de los elevadores evita la unidad de perfilaje, la roldana superior y la roldana inferior.

12. Sarian S, Varkey J, Protasov V, Montesinos J, Ventura D y Greusard D: In a Challenging West Africa Deepwater Well, Polymer-aLocked, Crush-Free Wireline Composite Cables Help Save Four Days of Rig Time for TOTAL E&P CI While Avoiding Tool Sticking and Reducing HSE Risk, artculo 28 presentado en la 18a Conferencia Marina Anual de frica Occidental, Accra, Ghana, 21 al 23 de enero de 2014.

> Perfilaje en los lmites, en la regin de aguas profundas de frica Occidental. En la regin de aguas profundas frente a la costa de frica Occidental, un perfil de pozo en forma de S se tradujo en una alta tensin en la TD. En la seccin de 121/4 pulgadas, las tres sartas ms pesadas de perfilaje exhibieron tensiones en la TD de 9 700 lbf [43 kN]; 9 400 lbf [42 kN] a 4 500 m y 8 150 lbf [36 kN]. El operador anticip correctamente tensiones del cable de perfilaje superiores a 10 700 lbf para la seccin ms profunda de 81/2 pulgadas.


Tensin en tiempo real a 4 600 m [15 092 pies],pozo de 121/4 pulgadas

9 700 lbf, incluye el arrastre resultante de los calibradores y los centralizadores

8 150 lbf con el calibrador abierto

9 400 lbf a 4 500 m [14 765 pies]

Sartas de herramientasms pesadas

Herramientas acsticas yde generacin de imgenes

Herramientas de medicin de presin y muestreo

Herramientas tipo triple-combo

26 Oilfield Review

adems de la extraccin de ncleos laterales con herramientas rotativas y el muestreo de fluidos. La utilizacin del probador modular de la dinmica de la formacin MDT para adquirir muestras representativas no contaminadas fue crucial para que los ingenieros determinaran las propiedades de los fluidos e identificaran la compartimentalizacin.

La tensin normal del cable de perfilaje el peso de la sarta de herramientas al subir por el pozo incluye el peso de las herramientas, el peso del cable y las fuerzas de friccin menos las fuerzas de flotabilidad. En caso de producirse un incidente de atascamiento de las herramientas, el operador de perfilaje incrementa la tensin con el guinche con un esfuerzo de traccin mximo seguro, que permite superar las fuerzas de atasca-miento. La tensin mxima segura por esfuerzo de traccin es normalmente la SWL del cable. Si se utiliza un punto dbil mecnico en el cabezal de perfilaje, su capacidad nominal, menos un factor de

seguridad, puede limitar la tensin mxima. Los valores del esfuerzo de traccin mximo seguro pueden ser reducidos an ms si excede cualquier capacidad del sistema, tal como las limitaciones de la unidad de perfilaje, del tambor del cable y del equipo de montaje.

El pozo fue perforado en un tirante de agua de 2 500 m [8 200 pies] y su profundidad super los 5 000 m. La seccin inicial de 171/2 pulgadas tena forma de S y exhiba una desviacin de ms de 20. Las secciones de 121/4 pulgadas y 81/2 pulgadas eran verticales. Dado que la tensin del cable en la seccin de 121/4 pulgadas fue levemente inferior a 10 000 lbf, que es el lmite para el perfilaje sin un malacate, las operaciones pudieron llevarse a cabo con equipos de montaje y perfilaje con alta tensin que incluyeron un cable 7-48A SUS.13 La tensin pronosticada de la seccin de 81/2 pulga-das fue superior a 11 000 lbf [48,9 kN] y el equipo con alta tensin desplegado previamente ahora requerira la utilizacin de un malacate.

Los ingenieros de Schlumberger y el operador consideraron cuatro opciones: desplegar e instalar un malacate; su disponibi-

lidad era cuestionable y los aspectos logsticos del equipo de perforacin, problemticos.

utilizar el mtodo de despliegue con la columna de perforacin para el perfilaje; el tiempo adi-cional estimado de equipo de perforacin de cuatro das implicara un costo adicional de US$ 5 millones.

efectuar mltiples viajes con sartas de herra-mientas cortas; cada viaje requerira entre 12 y 18 horas. Suponiendo que no se requiriera maniobra alguna con la tubera entre las carre-ras de perfilaje, la multiplicidad de viajes agre-gara al programa un mnimo de tres das.

desplegar el cable TuffLINE, que podra ser uti-lizado con el equipo de montaje en condiciones de alta tensin, ya disponible en la localiza-cin, sin agregar un significativo riesgo y sin la necesidad de utilizar un malacate.

El operador se decidi por la opcin del cable TuffLINE y un tambor de cable fue transportado por aire desde un pas vecino. En total, se efectua-ron ocho descensos. Si bien el cable era nuevo, no se requiri el balanceo del torque y el estira-miento fue insignificante. El procedimiento opera-tivo estndar cuando no se utiliza un malacate en operaciones con una gran tensin consiste en inter-cambiar los cables despus de seis descensos, lo que ayuda a evitar el dao asociado con el torque y la tensin, y el flujo en fro. La limitacin de los descensos no fue necesaria con el cable TuffLINE y se utiliz el mismo cable para los ocho descensos.

La brigada de perfilaje observ que durante la operacin, la tensin del cable de perfilaje no alcanz el valor pronosticado de 10 700 lbf. La tensin mxima fue de slo 9 400 lbf [42 kN], si bien se despleg una sarta de herramientas ms pesadas que la utilizada en la seccin de 121/4 pul-gadas (arriba, a la izquierda). La reduccin de la tensin del cable fue atribuida a una reduccin del 18% del coeficiente de arrastre a travs de la porcin en forma de S del pozo y al peso reducido del cable TuffLINE comparado con el cable con-vencional con una alta tensin.

Si bien no fue utilizado previamente, el cable TuffLINE proporcion una precisin repetible en cuanto a profundidad. Los cables tradicionales de perfilaje se estiran durante el balanceo del torque, lo que puede producir problemas de repetibilidad asociados con la profundidad que se exacerban en los pozos profundos y ultra profundos. Como resul-tado, los registros a menudo son ajustados en pro-

> Tensin del cable durante el registro de un pozo en forma de S. Los ingenieros especialistas en operaciones con cable utilizaron el software Well Conveyance Planner para predecir las tensiones del cable en la superficie (negro) y para representar grficamente un registro de las tensiones del cable de perfilaje durante el descenso (azul) y el ascenso (rojo) en la porcin de 81/2 pulgadas de un pozo. Para el cable de perfilaje de alta resistencia utilizado para registrar la seccin de 121/4 pulgadas, el software planificador extrapol una tensin del cable en la superficie de 10 700 lbf con las herramientas en la TD. La tensin mxima real del cable fue de slo 9 400 lbf menor que la tensin pronosticada debido al coeficiente de arrastre ms bajo del cable TuffLINE y al menor peso de la unidad en comparacin con el otro cable. La trayectoria del pozo en forma de S (verde) pasa de ser vertical, a una profundidad medida de aproximadamente 3 000 m [9 800 pies], a formar un ngulo mximo de aproximadamente 24 para luego regresar a una posicin casi vertical a alrededor de 4 000 m [13 130 pies]. En las proximidades de la seccin desviada, la tensin del cable se reduce mientras la sarta de herramientas desciende y se incrementa mientras asciende. Este fenmeno es causado por las fuerzas de friccin ms altas ejercidas en el cable a travs de la seccin desviada.


Tens

in,

lbf

Desv

iaci

n, g

rado

s

10 000

7 500

2 500

00

2 000

Profundidad, m

4 000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

5 000

Ascenso del cable TuffLINE

Tensin pronosticada del cable de alta resistenciaDesviacin del pozo

Descenso del cable TuffLINE

Volumen 26, no.4 27

fundidad para corregir estas discrepancias. Despus de mltiples descensos, el cable TuffLINE exhibi un estiramiento insignificante. La brigada de perfilaje detect evidencias de la precisin de la profundidad entre las carreras de la herramienta mecnica de extraccin de ncleos laterales MSCT y la probeta radial 3D Saturn (abajo, a la derecha), al observar la impronta de un agujero dejado por un ncleo lateral perforado en el elemento del empacador de la probeta que se encontraba a 6 cm [2,4 pulgadas] de la profundi-dad establecida. Las dos pruebas fueron efectua-das a una profundidad de ms de 5 000 m.

Algo ms que cables nuevosDos de los desafos ms importantes que debie-ron enfrentar las brigadas de perfilaje son los pozos rugosos y el registro de pozos de alto ngulo en los que la fuerza de gravedad por s sola puede no ser suficiente para llevar las herramientas hasta la TD. Las brigadas de perfilaje han regis-trado con xito pozos con desviaciones de hasta 70 sin recurrir a las sartas de herramientas bajadas con la columna de perforacin o a los tractores ope-rados con cable; sin embargo, algunos de los casos en los que se alcanz exitosamente el fondo en pozos de alto ngulo pueden ser atribuidos al azar.

Los pozos de petrleo raramente exhiben calibres parejos entre el extremo inferior de la tubera de revestimiento y la TD. Con frecuencia, se producen desmoronamientos cuando la forma-cin que rodea el pozo secciones de lutita fr-gil o intervalos de arenas no consolidadas se rompe y ensancha el pozo. Las formaciones per-meables consolidadas son menos proclives a des-moronarse y el pozo que atraviesa estas secciones generalmente est en calibre; es decir, posee el mismo dimetro que la barrena de perforacin. Un derrumbe considerable producido por encima de una seccin en calibre puede formar un resalto que cause la detencin o el asentamiento de las herramientas de perfilaje. Despus de asentarse en un resalto, puede resultar difcil que las herra-mientas se alineen con el pozo y continen des-cendiendo. Si la sarta de herramientas no puede llevarse hasta el fondo del pozo, pueden perderse datos cruciales derivados de los registros.

El alcance de la TD no representa el final del viaje de perfilaje. Puede suceder que la sarta de herramientas experimente un incidente de atasca-miento diferencial o adherencia a las paredes del

pozo mientras se extraen las herramientas. El atas-camiento diferencial es un problema muy comn durante la extraccin de las herramientas del pozo y se produce normalmente durante el perfilaje a bajas velocidades. Esta condicin tiene lugar cuando la presin hidrosttica de la columna de lodo excede la presin de poro de la formacin, especialmente en zonas agotadas por la produc-cin o cuando se utilizan pesos pesados del lodo para controlar el pozo. El lodo empuja las herra-mientas de perfilaje o el cable de perfilaje contra la zona subpresurizada permeable, provocando su atascamiento.

El operador de perfilaje puede incrementar la tensin del cable de perfilaje para tirar de las herra-mientas a fin de liberarlas, pero el movimiento de atascamiento-deslizamiento resultante reduce con-siderablemente la calidad de los datos derivados de los registros. Durante el proceso de liberacin, puede suceder que no se adquieran datos o que la calidad se degrade severamente. En el peor de los casos, las herramientas de perfilaje o el cable pue-den adherirse a las paredes del pozo y la tensin del cable sola no ser suficiente para tirar de las

herramientas y liberarlas. En ese caso, las herra-mientas deben ser recuperadas utilizando la columna de perforacin.

Los ingenieros de diseo de Schlumberger exa-minaron las soluciones disponibles para mejorar las operaciones de perfilaje y facilitar la bajada de las herramientas hasta la TD, adems de las solu-ciones para recuperar las herramientas atascadas. Sobre la base de los resultados del estudio de los equipos auxiliares existentes, llevado a cabo por estos profesionales, stos desarrollaron dos fami-lias de productos: los accesorios de baja friccin para el despliegue de herramientas en pozos WellSKATE y el dispositivo de liberacin del cable controlado electrnicamente SureLOC. Los accesorios WellSKATE son una variedad de los reductores de friccin, los separadores, los rodi-llos con ruedas, las conexiones flexibles y las narices de fondo, diseados para que las herra-mientas continen bajando hacia el fondo del pozo y para reducir el atascamiento durante el desplazamiento hacia la superficie (prxima pgina, arriba). El sistema SureLOC es un punto dbil para una liberacin controlada.

> Estiramiento insignificante del cable. Los diseos de los heptacables convencionales pueden ocasionar un estiramiento del cable nuevo de hasta varios metros durante los descensos iniciales debido a los efectos de balanceo del torque inducidos por ste. El cable TuffLINE no requiere el balanceo del torque ni tratamiento especial alguno. La precisin de este cable en trminos de profundidad se puso de manifiesto a partir de dos carreras de perfilaje efectuadas con un cable nuevo. Una herramienta Saturn, que utiliza un empacador fabricado con un material blando que le permite adaptarse a la pared del pozo, fue corrida despus de una herramienta rotativa de extraccin de ncleos laterales. Una de las profundidades de colocacin del empacador Saturn coincidi con un punto de extraccin de muestras obtenidas con la herramienta de extraccin de ncleos. Cuando la herramienta Saturn fue llevada a la superficie, el elemento del empacador (izquierda) conserv una impronta del agujero creado por la barrena rotativa de extraccin de ncleos laterales. Una barrena de extraccin de ncleos se coloca en el empacador, cerca de la impronta, como referencia (derecha). A una profundidad medida (MD) de aproximadamente 5 000 m, se observ una diferencia de menos de 6 cm entre las dos carreras de perfilaje.


13. La abreviatura SUS hace alusin a un cable sper-ultra-resistente.

28 Oilfield Review

Los accesorios de baja friccin son, entre otros, los separadores de bajo contacto, los separadores de baja friccin y los rodillos en lnea. Estos dispo-sitivos incluyen los rodillos de dos ruedas y de tres ruedas que se sujetan con bulones a la parte externa de las herramientas. Las ruedas estn diseadas para impedir que toda la sarta de herra-mientas tenga contacto directo con el pozo, lo que reduce el atascamiento y la friccin. Para opera-ciones tales como el muestreo de fluidos de forma-cin y la obtencin de mediciones de presin o la extraccin mecnica de ncleos laterales, que requieren que la sarta de herramientas perma-nezca en su lugar durante perodos de tiempo pro-longados, las ruedas rodantes se liberan fcilmente de la formacin cuando la herramienta se desplaza fuera de los puntos de muestreo.

Una nariz de fondo de rodillo, diseada para reemplazar a los buscadores de agujero flexibles tradicionales, se mueve libremente si una herra-mienta queda asentada en un resalto. Cuando se aplica peso a la herramienta, la nariz de fondo permite su realineacin con el pozo.

En China, los rodillos WellSKATE fueron utili-zados con una sarta de herramientas MDT grande que accedi a un yacimiento objetivo a 5 500 m [18 045 pies], en un pozo con una desviacin de 70. Gracias a los rodillos, el coeficiente de arrastre de la sarta se redujo de 0,43 a 0,17. El nuevo equipo posibilit una operacin de perfilaje con cable que, de otro modo, hubiera requerido el despliegue con la columna de perforacin.

Para una operacin comparable en el rea marina de frica Occidental, llevada a cabo en un pozo con una desviacin de 33, los rodillos WellSKATE ayudaron a una sarta de herramientas

MDT a alcanzar una zona objetivo y luego propor-cionar ms eficiencia que la de operaciones simi-lares llevadas a cabo sin los rodillos WellSKATE. Durante las operaciones con las herramientas MDT, el diferencial de presin mximo fue de 2 400 lpc [16,5 MPa] y el tiempo en estado esta-cionario para una sola colocacin fue limitado por el operador a ochos horas.

De acuerdo con los supuestos del modelo de que todo el largo de la herramienta entrara en con-tacto con el pozo, la tensin normal prevista del cable en la superficie sera superior a 10 000 lbf. No obstante, gracias a la reduccin de la friccin lograda con los accesorios WellSKATE, la tensin mxima fue de slo 8 500 lbf [37,8 kN].

Adems de reducir la tensin normal, los efectos de orientacin de los rodillos de dos rue-

das WellSKATE ayudaron a mantener una posi-cin descendente ptima para colocar la probeta MDT (abajo). Mientras que el operador habitual-mente experimentaba una tasa de fallas de sellos del 30% en los pozos cercanos, cuando se utiliza-ron los accesorios WellSKATE slo se perdi un sello en las 79 estaciones abordadas; una tasa de fallas de menos del 1,3%.

A veces las herramientas se atascanUno de los objetivos de los diseadores del cable TuffLINE era proporcionar un cable que redujera el nmero de operaciones de pesca que requeran mucho tiempo. A veces, a pesar de los diseos de cables ptimos, las herramientas se atascan en el fondo del pozo. Cuando esto ocurre, la brigada de perfilaje generalmente corta el cable y la brigada de perforacin baja la columna de perforacin y utiliza una mordaza sujeta al extremo de la columna de perforacin para enganchar las herra-mientas de perfilaje. Despus que la brigada con-firma el enganche de las herramientas, el punto dbil se rompe, el cable se recupera y la brigada de perforacin extrae la tubera con las herra-mientas de perfilaje adosadas. Esta operacin se conoce como pesca de tipo corte y enhebrado (cut-and-thread).

Antes de romper el punto dbil, un operador puede optar por adquirir datos mientras extrae las herramientas del pozo con la columna de per-foracin. Esta operacin mucho ms larga se conoce como perfilaje durante las operaciones de pesca (LWF). Si el punto dbil no puede romperse, o el operador opta por mantener el contacto cable-herramienta durante la recuperacin de la sarta de herramientas, puede ejecutarse una ope-racin de tipo corte y enhebrado inversa, en la que

> Ayudando a una sarta de herramientas MDT a alcanzar el objetivo. Un operador necesitaba muestras de fluidos de un pozo de aguas profundas de frica Occidental. Para ello, se baj la herramienta MDT con cable con los rodillos WellSKATE de tres y dos ruedas en un pozo de 121/4 pulgadas que exhiba una desviacin de 33 (verde). El diseo compensado del rodillo de dos ruedas ayud a orientar la probeta MDT hacia abajo, como lo indica el rumbo relativo (azul) de aproximadamente 187,5 a lo largo de las 79 estaciones abordadas. Una medicin del rumbo relativo de 0 se orienta hacia arriba. Este posicionamiento ptimo produjo la prdida de un solo sello durante todas las pruebas; los pozos cercanos similares registrados sin los rodillos WellSKATE promediaron ms de un 30% de sellos perdidos.


Estaciones del probador de la formacin MDT

Rumbo relativoDesviacin del pozo

Desviacin promedio de 33

Rumbo relativo promedio de 187,5

Desv

iaci

n, g

rado

s

Rum

bo re

lativ

o, g

rado

s

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 10 20 30 40 50 60 70 800 0

50

100

150

250

350

200

300

> Nuevos equipos accesorios. Los ingenieros disearon la familia de equipos auxiliares de despliegue WellSKATE para facilitar las operaciones de perfilaje. Estos dispositivos de baja friccin y bajo contacto ayudan a las herramientas de perfilaje a alcanzar la TD y adems reducen el atascamiento durante el perfilaje.


Rodillo de tres ruedas Rodillo de dos ruedas Nariz de fondo de rodillo

Volumen 26, no.4 29


Resorte de liberacinde alta resistencia

Conexin inferiordel cabezal

Conexin elctrica para elcomando de liberacin controlada

Bobina de liberacinpre-empaquetada

Conexin superiordel cabezal

el cable se corta y se vuelve a empalmar despus de extraer del pozo cada uno de los tiros de la columna de perforacin.14

Para las operaciones de perfilaje con cable se utilizan dos tipos de puntos dbiles: mecnicos y de liberacin controlada. Los puntos dbiles mecnicos constituyen desde hace mucho tiempo el hardware estndar para el perfilaje con cable. El ingeniero especialista en adquisicin de regis-tros determina la resistencia de un punto dbil de manera tal que ste se rompa antes de que lo haga el cable. El valor del punto dbil se deter-mina utilizando la SWL para el cable menos el peso de las herramientas de perfilaje. Si una herra-mienta experimenta un incidente de atascamiento diferencial, el peso de la herramienta y las fuer-zas de friccin que actan sobre sta dejan de actuar sobre el punto dbil. Las nicas considera-ciones para la determinacin de la mxima ten-sin del cable, que pueden ser aplicadas en la superficie sin romper el punto dbil, son el peso del cable en el lodo y las fuerzas de friccin que actan sobre el cable.

El margen de error es pequeo para la selec-cin de un punto dbil mecnico adecuado en el caso de las sartas de herramientas pesadas; el

punto dbil seleccionado puede ser ptimo slo en el punto ms profundo del pozo. En ciertos escenarios, tales como en los pozos en forma de S o cuando el cable ha experimentado un incidente de atascamiento diferencial, la tensin ejercida desde la superficie no alcanza efectivamente la herramienta atascada, y la rotura del punto dbil puede ser imposible sin exceder la SWL del cable. Por estas razones, despus de la introduccin de los cables de ultra-resistencia y extra-resistencia, los puntos dbiles controlados elctricamente pasaron a ser ms comunes como mtodo de libe-racin del cable de las herramientas de perfilaje.

Los puntos dbiles de liberacin controlada estn diseados para tolerar una tensin que excede la SWL del cable. El sistema de liberacin SureLOC 12000 posee una SWL de 12 000 lbf [53,4 kN] y una resistencia a la rotura significativamente mayor. El operador puede aplicar tensin directa en la sarta de perfilaje hasta el valor de la SWL del cable sin temor a romper el punto dbil (abajo).

Por ejemplo, el punto dbil del cabezal de la sarta de herramientas de perfilaje con una ten-sin de superficie de 10 000 lbf experimenta sola-mente el peso efectivo de la sarta de herramientas que se encuentra por debajo durante el perfilaje en sentido ascendente. Dado que la SWL del cable TuffLINE es de 18 000 lbf, el operador puede apli-car 8 000 lbf adicionales por encima de la tensin normal de superficie del cable de perfilaje en un intento por liberar la sarta sin partir el cable o romper inadvertidamente el punto dbil.

Los ingenieros de diseo de Schlumberger desarrollaron una versin de 12 000 lbf y 8 000 lbf del dispositivo de liberacin del cable SureLOC. Este nuevo diseo reemplaza tanto los puntos dbiles mecnicos como los dispositivos de libera-cin de generacin previa controlados elctrica-mente (ECRDs).15 El dispositivo ECRD original, diseado para 8 000 lbf, es activado mediante la aplicacin de corriente desde la superficie. Este dis-positivo no utiliza control alguno de software para el accionamiento y slo puede ser activado si no se aplica tensin, condicin que no puede ser posible si el cable se atasca por encima de la sarta de herramientas.

El dispositivo SureLOC es activado por el ingeniero especialista en adquisicin de registros utilizando comandos de software combinados con la aplicacin de energa elctrica. La con-dicin de cero tensin, requerida para activar el dispositivo ECRD, no es necesaria para el uso del dispositivo de liberacin SureLOC. En un pozo del Golfo de Mxico, un dispositivo SureLOC fue accionado exitosamente con 2 300 lbf [10,2 kN] de tensin residual en el cabezal.

En un campo de alta presin y alta temperatura del Golfo de Tailandia, un operador utiliz el dispo-sitivo SureLOC 12000 para superar los problemas experimentados previamente con los puntos dbi-les de liberacin controlada.16 Las brigadas especia-listas en operaciones con cable que registraban los pozos vecinos se enfrentaban con problemas frecuentes de atascamiento de las herramientas; los puntos dbiles y los dispositivos de liberacin controlada existentes demostraron ser poco con-fiables en mltiples operaciones de pesca. En el ao 2011, el registro de cinco pozos con cable se cancel debido a las debilidades percibidas en los diseos de los puntos dbiles mecnicos y de liberacin controlada. Despus de implementar el dispositivo SureLOC, que increment los lmi-tes para la tensin segura, el operador redujo el nmero total de operaciones de pesca y a la vez

> Punto dbil para una liberacin controlada. Diseado para tolerar 12 000 lbf de tensin directa, el punto dbil SureLOC (arriba) es el elemento de resistencia del cabezal de perfilaje. Las conexiones superior e inferior del cabezal (abajo) se ajustan en el cabezal entre el cable y las herramientas. Si se atascan las herramientas de perfilaje, el ingeniero enva los comandos de software y la energa a travs de la conexin elctrica para liberar la bobina (extremo inferior derecho). Despus de liberar la bobina, un resorte de alta resistencia (extremo superior derecho) separa enrgicamente el cable del cabezal.

14. La tcnica de corte y enhebrado inverso es similar a la operacin de pesca tradicional de tipo corte y enhebrado. La columna de perforacin se baja en el pozo y se sujeta a las herramientas. A medida que se extrae del pozo con la columna de perforacin, el cable se vuelve a conectar para cada tiro de la columna y el pozo se registra en secciones cortas a medida que la tubera se recupera lentamente. Dado que se trata de una operacin que requiere mucho tiempo, este mtodo usualmente slo se implementa en las zonas de inters.

15. Para obtener ms informacin sobre el sistema ECRD original, consulte: Alden et al, referencia 5.

16. Surapakpinyo K, Hanchalay C, Fundytus N, Ford R, Pakdee S, Sarian S, Battula A y Nery N: High Tension Electrically Controlled Release Device Improves Reliability of Stuck Tool Release in the Gulf of Thailand, artculo SPE 168281, presentado en la Asociacin de Operaciones de Intervencin y Operaciones con Tubera Flexible de la SPE, The Woodlands, Texas, EUA, 25 al 26 de marzo de 2014.

30 Oilfield Review

instantnea mxima permitida para la liberacin por traccin; las capacidades de traccin son actualizadas constantemente mientras se desa-rrollan las operaciones de perfilaje. Las limitacio-nes del operador pueden ser ingresadas en el software para asegurar el cumplimiento de las polticas especficas del pozo, campo u operacin en cuestin.

El planificador ayuda al ingeniero especialista en adquisicin de registros a visualizar las condi-ciones del pozo y rastrear los cambios producidos en las condiciones de tensin. El programa genera un diagrama de riesgos operacionales para diversos escenarios de herramientas y cables. Los pozos desviados y de alcance extendido pueden ser mode-lados y la tensin para situaciones complejas de perfilaje puede ser pronosticada por anticipado.

El planificador incluye un diagrama de flujo de una operacin de pesca al que el ingeniero espe-cialista en adquisicin de registros puede acce-

der antes de que las herramientas se atasquen en el pozo. El diagrama de flujo ayuda a los ingenieros a identificar las reas de preocupacin, especial-mente en los equipos de perforacin flotantes de aguas profundas, en los que la tensin de superficie excesiva y los montajes complejos se suman a los riesgos asociados con las operaciones tradicionales de pesca de tipo corte y enhebrado.

La utilizacin de cables con grandes tensiones y puntos dbiles controlados condujo al personal de operaciones marinas de Schlumberger, junto con algunos operadores, a reevaluar la eleccin del mtodo de corte y enhebrado a la hora de recupe-rar las herramientas de perfilaje. El diagrama de flujo de decisiones de pesca identific una meto-dologa de menor riesgo para la recuperacin de las herramientas de perfilaje en pozos profundos y ultra profundos (prxima pgina).

> Planificador del transporte de herramientas en el pozo. El software Well Conveyance Planner proporciona una interfaz grfica (extremo superior) para que los ingenieros puedan visualizar los perfiles de los pozos, monitorear y predecir la tensin del cable de perfilaje, informar acerca las fuerzas en el tambor y determinar las soluciones de despliegue ptimas. Los datos del planificador pueden ser generados para operaciones de rutina y para pozos con una alta tensin del cable. Mediante la utilizacin de datos relevantes del pozo, tales como su geometra, las propiedades del lodo y la temperatura y la presin de fondo de pozo, y a travs de la combinacin de los parmetros de la sarta de herramientas, los componentes del sistema y el equipo de montaje (extremo inferior izquierdo), el software genera informes de riesgos operacionales (extremo inferior derecho) que permiten identificar debilidades en el sistema y ofrecer soluciones alternativas para reducir los riesgos.


Este, pies Norte, pies

Profundidad, pies

Tens

in

med

ida

en s

uper

ficie

, lbf

Desv

iaci

n d

el p

ozo,

gra

dos

Mxima tensin segura sobre el cable (medida en el dispositivo de tensin)

TVD,

pie

s

2 000

2 000

4 000

6 000

8 000

2 000

80

60

40

20

0

2 0004 000

5 0000

0

10 000

10 000

20 000

15 000

4 0002 000

0

0

0

Planificador del transporte de herramientas en el pozo

+ + +

+

Perfil del pozo

Instalacin del cable Riesgo operacional relativo

Tensin del cable deperfilaje

Fuerza en el tambor Paquete dedespliegue optimizado

Abajo

Desviacin

Up

Tens

in,

lbf

Tensin del cable en el tambor

Distancia desde el cabezal de la herramienta, pies

10 000

10 000 20 000 30 000

5 000

0

0

Planeado

Enrollado

Tensin promedio por capa

Unidad deperfilaje

Malacate dedoble tambor

Cable metlicode alta resistencia

Profundidad, pies

Punto dbil

10 000

20 000

Ries

go o

pera

ciona

l rel

ativo

, %

Malacate y cablede alta resistencia

Cable TuffLINE 18000y unidad OSU-PA

100

80

60

40

20

0

Riesgopotencial

Riesgopotencial

Riesgorelativo Riesgo

relativo

mejor la eficiencia operacional cuando se reque-ran operaciones de pesca. El operador estim que el dispositivo le haba generado un ahorro de varios millones de dlares estadounidenses y pudo adquirir conjuntos completos de datos deri-vados de los registros.

Diagrama de flujo de una operacin de pescaPara complementar los equipos nuevos y asistir a los operadores en el perfilaje, los ingenieros de Schlumberger desarrollaron un software que modela las fuerzas que se encuentran durante las operacio-nes de perfilaje. El software Well Conveyance Planner analiza la informacin del pozo, tal como su geometra, los parmetros de las herramientas de perfilaje, las limitaciones de los cables, las con-diciones del lodo, y la temperatura y la presin de fondo de pozo. Adems, ayuda a identificar los componentes ms dbiles del sistema (arriba) y predice la tensin sostenida mxima y la tensin

Volumen 26, no.4 31

> Diagrama de flujo de una operacin de pesca. El software Well Conveyance Planner contiene un diagrama de flujo de una operacin de pesca. A travs del seguimiento de un proceso sistemtico bien definido, el diagrama de flujo ayuda a los ingenieros a planificar la operacin de pesca en caso de que se produzca un incidente de atascamiento de una sarta de herramientas en un pozo. Adems, el software representa grficamente los factores de riesgo ponderados (crculo coloreado) para pronosticar el xito de la operacin de pesca y el posible tiempo no productivo (NPT). Los resultados de la clasificacin son numricos (cuadriltero gris): un nmero ms alto indica menos probabilidad de falla. Los niveles de riesgo se muestran a modo de sombreado, desde el ms bajo (azul) hasta el ms alto (rojo oscuro). En este ejemplo de un pozo marino de aguas profundas, la mejor opcin es una operacin de pesca de extremo abierto (open-ended). Este tipo de anlisis condujo a los ingenieros a reconsiderar los mtodos tradicionales de corte y enhebrado para las operaciones de pesca en pozos ultra-profundos.

Oilfield Review WINTER 14/15Cable Fig 17AORWINT 14/15 CBL 17A

Criteriosaceptables parauna operacin depesca de extremo

abierto?

Cableatascado?

S S

S

S

SS

S

S

S

No No

No

No No

No

No

No

No

Se procedea ejecutar

operacionesLWF?

S

No

Criteriosaceptables para

operacionesLWD?

Corte yenhebradoinverso?

El clienteest de acuerdo

con liberar elpunto dbil?

Efectuar unaevaluacin deriesgos de la

operacin de pesca

Ejecutar unaoperacin de

pesca deextremo abierto

Efectuar unaevaluacin deriesgos de la

operacin de pesca

Corte yenhebrado inverso

Extraer las herramientasy el cable hasta la zapata dela tubera de revestimiento

Extraer lasherramientas y el cable

Determinar si se utilizarel mtodo de corte y

enhebrado estndar o inverso

Liberar elpunto dbil

Operacin de pescacon cable en agujero

descubierto

Efectuar una evaluacinde riesgos de la

operacin de pesca

Diagrama de flujo de operacin de pesca

Extraer el cable


Mtodo decorte y

enhebradoestndar


Fin

LWF

Engancharla pieza

a recuperar

Liberar el cable

Enganchar lapieza a recuperar

Extraer el cable

Extraer lasherramientas


Extraer el cable

LWF concluida

Convertir a LWF

Fin

Fin


Liberar el cable

Fin



Herramienta atascada

45 5

5

5

4

4

4

Operacin de pescade extremo abierto

Perfilajedurante lasoperaciones

de pesca

Operacinde pesca de

tipo cortey enhebrado

Operacin de pescade tipo corte y

enhebrado inverso

3 3

3

3

2 2

2

2

1 11

1

0

S

No

S

No S

NoExisten

fuentes deradiacin

presentes?

Requisitoslegales o

del cliente?

El clienteconcede unaexcepcin?

32 Oilfield Review

Para los pozos someros, la tcnica de corte y enhebrado es eficiente en cuanto al tiempo y nor-malmente constituye la mejor opcin en trmi-nos de operaciones de pesca. Para los pozos ultra profundos construidos en reas de aguas profun-das, la tarifa horaria del equipo de perforacin durante las operaciones de pesca debe ser contem-plada en el anlisis para la eleccin de un mtodo de pesca. Adems, los montajes complejos y las condiciones de alta tensin de los cables suman riesgos para el personal, que raramente constitu-yen un factor importante a la hora de ejecutar ope-raciones de pesca en pozos ms someros.

En un estudio llevado a cabo recientemente por el personal de operaciones marinas de Schlumberger, los ingenieros examinaron los datos de las operaciones de pesca correspondien-tes al perodo 2006-2011 (arriba). Los datos reve-laron que si bien un 88% de todas las operaciones de pesca se ejecutaba con xito, un 34% regis-traba NPT. Las operaciones de tipo corte y enhe-brado representaban un 85% de los episodios de pesca con NPT. La liberacin controlada de los pun-tos dbiles seguida por la recuperacin de las herramientas de perfilaje con el mtodo de extremo abierto (open-ended) constitua un 11% de los inci-

dentes con NPT. No slo hubo menos episodios con NPT asociados con las operaciones de pesca de extremo abierto que con las operaciones de tipo corte y enhebrado, sino que el ndice de xito fue el mismo para ambas tcnicas. Adems, la tcnica de extremo abierto se consider ms eficiente, eco-nmicamente ms efectiva e incluso ms confia-ble que los mtodos tradicionales de tipo corte y enhebrado y corte y enhebrado inverso.

Una justificacin para la adopcin de las ope-raciones tradicionales de tipo corte y enhebrado es la incertidumbre asociada con la rotura de los puntos dbiles y la poca confiabilidad de los dis-

> Anlisis de eficiencia y fallas de las operaciones de pesca. Los ingenieros especialistas en adquisicin de registros de Schlumberger, que trabajan en ambientes marinos de aguas profundas, analizaron las operaciones de pesca en un marco de tiempo de seis aos (abajo). Los datos de las operaciones de pesca con fallas de pesca y NPT fueron desglosados a su vez segn el mtodo de pesca utilizado (arriba). Las operaciones de corte y enhebrado, tanto tradicionales como de tipo corte y enhebrado inverso, representaron un 85% de las fallas. Las operaciones de pesca de tipo extremo abierto fueron responsables solamente del 11% de las fallas.

20

Nm

ero

de e

piso

dios

30

40

50

10

0

2006 2007

Ao

Eficiencia de la operacin de pesca

Operaciones de pesca totalesOperaciones que experimentan fallas durante la pescaOperaciones de pesca con NPT registrado

2008 2009 2010 2011


Fallas por tcnica de pesca

Corte y enhebradoCorte y enhebrado inverso

Extremo abierto (Open ended)Otras

4%11%

58%

27%

Volumen 26, no.4 33

> xito del mtodo de pesca de extremo abierto. Luego de un estudio de los mtodos de pesca, las brigadas de perfilaje marinas comenzaron a recomendar el mtodo de pesca de extremo abierto en vez del mtodo de tipo corte y enhebrado para los pozos ultra profundos. El ndice de xito de la recuperacin de herramientas a lo largo del perodo de dos aos del estudio fue del 100% (arriba), con un 97% de recuperacin registrado en el primer viaje en el pozo con la columna de perforacin. La eficiencia de la tcnica de pesca de extremo abierto en la perforacin en aguas profundas se refleja adems en el tiempo por operacin, comparado con los mtodos tradicionales de corte y enhebrado y los mtodos de tipo corte y enhebrado inverso (abajo).


97%

< 1%3%

xito de la operacin de pesca

Tercer viajeSegundo viajePrimer viaje

Tiem

po d

e pe

sca,

h

120

100

80

60

40

20

0

Extremo abierto Corte y enhebrado

Tiempo de pesca por operacin

Corte y enhebrado inverso

positivos de liberacin controlada del pasado, preocupacin que ha sido eliminada gracias al dispositivo SureLOC.

La seguridad es otra de las consideraciones para no utilizar las operaciones de pesca tradicio-nales de tipo corte y enhebrado. Durante las ope-raciones de corte y enhebrado, para cada conexin de la columna de perforacin, el cable se ten-siona hasta alcanzar aproximadamente el mismo valor de tensin que cuando las herramientas se atascaban durante el perfilaje. Mantener y tensio-nar repetidas veces el cable hasta las tensiones

extremas experimentadas durante el registro de pozos ultra profundos expone al personal a mayor riesgo en caso de falla de cualquier parte del sis-tema durante la operacin de pesca. Las poleas, cadenas de fijacin, eslingas y unidades de perfi-laje forman parte del sistema y su exposicin a ciclos de gran tensin incrementa el riesgo de fallas de los componentes.

Luego del estudio de las operaciones de pesca, los ingenieros de Schlumberger que traba-jaban en el Golfo de Mxico, en pozos de aguas profundas con alta tensiones, comenzaron a reco-

mendar la tcnica de pesca de extremo abierto. El abandono de la tcnica tradicional de pesca de tipo corte y enhebrado represent un cambio de metodologa importante porque dicha tcnica siempre se consider el nico mtodo confiable de recuperacin de herramientas. A lo largo de dos aos de aplicacin de la tcnica de extremo abierto, las operaciones marinas experimentaron una tasa de recuperacin de herramientas del 100% (arriba). El tiempo de pesca promedio para los intentos de pesca con el mtodo de extremo abierto fue de menos de 20 horas. El tiempo pro-

34 Oilfield Review

medio insumido en las operaciones de tipo corte y enhebrado fue de casi 60 horas y, en el caso de la tcnica de corte y enhebrado inverso, se pro-mediaron casi 120 horas.

Ahora, los ingenieros recomiendan el mtodo de pesca de extremo abierto para las operaciones de perfilaje en pozos de aguas profundas. Los ope-radores quizs se muestren reacios a adoptar esta

tcnica porque el mtodo de pesca de tipo corte y enhebrado se encuentra muy arraigado en la industria; por otra parte, la recuperacin de herramientas que contienen fuentes radioactivas puede estar regida por regulaciones locales que requieren la utilizacin de la tcnica de tipo corte y enhebrado.

Mejoras en las reas marinasActualmente, existen a disposicin dos unidades modulares marinas de perfilaje de servicio pesado para aprovechar las ventajas de los cables TuffLINE de capacidad nominal superior y los puntos dbiles del dispositivo SureLOC. La uni-dad marina estndar de perfilaje OSU-F, que fue

> Unidad de perfilaje marina OSU-PA. Esta unidad recin diseada cuenta con la certificacin DNV para una tensin de 16 000 lbf. Mostrada en su jaula elevadora, la unidad modular comprende un equipo motor alimentado con disel limpio POSU (izquierda), una cabina de perfilaje COSU (centro) y un guinche de perfilaje WOSU (derecha). La unidad OSU-PA es compatible con el malacate.


Volumen 26, no.4 35

concebida en la dcada de 1970, est diseada para 8 000 lbf de tensin del cable de perfilaje. La nueva unidad marina de perfilaje OSU-PA exhibe una capacidad de traccin de 20 000 lbf y se encuentra disponible con un tambor de perfilaje de alta resistencia que puede admitir 11 000 m [36 000 pies] de cable de perfilaje TuffLINE (pgina anterior).

La unidad OSU-PA tiene la clasificacin de Det Norske Veritas (DNV) para una tensin conti-nua del cable de perfilaje de hasta 16 000 lbf uti-lizando un tambor completo de cable.17 Si las condiciones garantizan la aplicacin de una ten-sin ms alta, durante un perodo breve, tal como para la prevencin de un incidente de atasca-miento, la unidad est certificada para un esfuerzo de traccin instantneo de hasta 18 000 lbf sin el empleo de un malacate. La unidad modular consta de cuatro partes: un equipo motor alimentado con disel, una cabina de perfilaje, un guinche hidru-lico y una viga de levantamiento; esta ltima cuenta con la certificacin DNV para operaciones de levantamiento.

Los tres mdulos principales el equipo motor, la cabina y el guinche pueden ser insta-lados como una sola pieza o por separado y son conectados con cables hidrulicos y de control elctrico. Esta flexibilidad modular se encuentra incorporada para mejorar la seguridad y las restric-ciones respecto de la huella. En las operaciones que implican una alta tensin desde la superficie, el operador del guinche puede estar ubicado en la cabina lejos del mdulo del guinche.

La unidad OSU-PB, equipada y diseada en forma similar, es una unidad marina que exhibe el marcado CE de Conformidad Europea o Conformit Europenne.18 La unidad OSU-PA opera con un equipo motor alimentado con disel para aire lim-pio; en cambio, la unidad OSU-PB utiliza un equipo motor electrohidrulico. La unidad OSU-PB ha sido aprobada adems para operaciones en atmsferas explosivas (ATEX) zona 2.19

Existe a disposicin un sistema de malacate de doble tambor para el alivio de la tensin, que puede operar en condiciones ms rigurosas que la de las versiones previas y que puede ser sincroni-zado y controlado directamente desde la unidad OSU-PA o la unidad OSU-PB. Esta nueva unidad est diseada para una SWL de 24 000 lbf [106,8 kN] de tensin, una tensin mxima de 30 000 lbf [133,4 kN], y velocidades del guinche de hasta 9 150 m/h [30 000 pies/h]. Un cable TuffLINE en un tambor con una alta tensin utilizado con una unidad OSU-PA permite una tensin continua para el perfilaje de hasta 16 000 lbf. No obstante, si la tensin normal de superficie pronosticada excede los 13 000 lbf, se recomienda utilizar el malacate.

Una visin de futuroCuando casi todos los pozos eran verticales, a menos que se desviaran por accidente o debido a circunstancias presentes en el fondo, las herra-mientas y los cables tradicionales de perfilaje resultaban adecuados para la tarea de adquisicin de datos petrofsicos. Hoy, el porcentaje de pozos horizontales y de alto ngulo se ha incrementado y en muchas regiones los pozos verticales han pasado a ser la excepcin. Los pozos horizontales y de alto ngulo son ms aptos para ser registrados con equipos LWD que con cable. Pero las herra-mientas LWD a menudo poseen rangos de tempe-ratura y presin de operacin ms bajas que las herramientas operadas con cable y ciertas medi-ciones deben basarse en los mtodos de desplie-gue con cable para las operaciones de perfilaje.

La evaluacin de pozos profundos y ultra profun-dos requiere la utilizacin de cables metlicos para la adquisicin de datos. Los diseos de ingeniera innovadores estn permitiendo la ejecucin de ope-raciones con cable y estn agregando mrgenes de seguridad que previamente no eran posibles.

El futuro de la industria de perforacin se centra en lo que hasta hace poco eran considera-dos recursos inaccesibles. Los perforadores y operadores de pozos de aguas profundas cuentan con los equipos para conseguir esas recompen-sas. Mediante la eliminacin de los eslabones dbiles del sistema de cable, las compaas de perfilaje pueden seguirlos de cerca de manera ms segura y ms efectiva con las herramientas cruciales de perfilaje con cable. El objetivo fun-damental es poder transportar hasta el fondo del pozo las herramientas que adquieren datos para ayudar a los operadores a conocer mejor sus cam-pos y sus descubrimientos. TS

17. Det Norske Veritas (DNV) es una organizacin internacional de calificacin y clasificacin. En el ao 2013, DNV se fusion con Germanischer Lloyd (GL) para formar DNV GL. Para obtener ms informacin sobre las certificaciones DNV que cubren las unidades de perfilaje y los equipos de levantamiento, consulte: Standard for Certification Number 2.22, Det Norske Veritas AS (Junio de 2013), https://exchange.dnv.com/publishing/stdcert/2013-06/Standard2-22.pdf y Standard for Certification Number 2.7-1, https://exchange.dnv.com/publishing/stdcert/2008-11/Standard2-7-1.pdf (Se accedi el 3 de noviembre de 2014).

18. El marcado CE indica que un producto satisface los requisitos de las directivas aplicables de Conformidad Europea o Conformit Europenne (CE).

19. ATEX es la denominacin con que se alude generalmente a las dos directivas de la Comisin Europea para el control de las atmsferas explosivas. Para obtener ms informacin sobre las directivas ATEX relacionadas con las operaciones marinas, consulte: Directive 94/9/EC on Equipment and Protective Systems Intended for Use in Potentially Explosive Atmospheres (ATEX), European Commission Enterprise and Industry, http://ec.europa.eu/enterprise/sectors/mechanical/documents/legislation/atex/(Se accedi el 6 de octubre de 2014).

26-4 Cables y Rodillo- Mejoramiento de Los Eslabones Más Débiles

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