Dave Clark - Nuevas Practicas de Baleo

7/21/2019 Dave Clark - Nuevas Practicas de Baleo

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Nuevas prcticas para mejorar losresultados de las operaciones de disparos

Frederic Bruyere

Total E&P UK plc

Aberdeen, Escocia

Dave ClarkGary Stirton

CNR International

Aberdeen, Escocia

Aming KusumadjajaBalikpapan, Indonesia

Dasa Manalu

Muhammad SobirinTotal E&P Indonsie

Balikpapan, Indonesia

Andy Martin

Aberdeen, Escocia

Derek I. Robertson

BP

Aberdeen, Escocia

Alistair StenhouseConsultor

Aberdeen, Escocia

Por su colaboracin en la preparacin de este art culo, seagradece a Dave Atwood, Brenden Grove, Juliane Heilandy Ian Walton, Rosharon, Texas; Larry Behrmann, KualaLumpur, Malasia; Alfredo Fayard, Houston, Texas; y JohnWreford, BP, Aberdeen, Escocia.eFire, FIV (Vlvula de Aislamiento de la Formacin), HSD(Alta Densidad de Disparos), IRIS (Sistema Inteligente deImplementacin Remota), OCD (Dispositivo de Confirmacinde la Orientacin), OrientXact, PosiTrieve, PowerJet Omega,PURE, S.A.F.E. (Equipo de Disparo Activado por Impacto) ySPAN (Anlisis de las Operaciones de Disparos deSchlumberger) son marcas de Schlumberger.

Los avances registrados recientemente en herramientas y tcnicas incrementan en

forma asombrosa la productividad e inyectividad de los pozos entubados. Estas

ventajas abordan un amplio rango de desafos, desde la eliminacin del dao de

formacin en la regin vecina al pozo y la remocin del dao producido por los

disparos (punzados), hasta la produccin de arena y la ejecucin de operaciones

seguras y eficaces en la localizacin del pozo.

Las operaciones de disparos constituyen un paso

crucial para establecer la conectividad entre

zonas del subsuelo y pozos que son terminados

con tubera de revestimiento de acero cemen-

tada. Mediante la comprensin de las complejas

interacciones que existen entre las cargas explo-

sivas huecas (moldeadas), los sistemas de

transporte de cargas, un pozo y el yacimiento, y

a travs de la aplicacin de soluciones de dis -

paros diseadas para satisfacer necesidades

especficas, los ingenieros pueden mejorar el

desempeo de los pozos entubados, optimizar la

produccin de yacimientos y maximizar la recu-peracin de las reservas de hidrocarburos.

Para lograr estos objetivos, los ingenieros

ahora incorporan parmetros de yacimientos y

condiciones determinadas del pozo en los dise-

os de los disparos adaptados con fines bien

estipulados. Los resultados son procesos y proce-

dimientos comprobados que generan ingresos

adicionales para los operadores como con-

secuencia de los incrementos de produccin

logrados. Las herramientas y tcnicas introduci-

das recientemente ayudan a los operadores a

incrementar la productividad o inyectividad,

prevenir la produccin de arena, as como mejo-

rar la seguridad y eficiencia de las operaciones

de disparos.

Las cargas de penetracin profunda pueden

atravesar el dao de formacin, aumentar el

radio efectivo del pozo y reducir la necesidad de

ejecutar operaciones de disparos adicionales,

lavados cidos u otras tcnicas de limpieza de

los disparos. Los avances recientes en materia

de cargas explosivas huecas, fabricacin de car-

gas y sistemas de pistolas (caones), se han tra-

ducido en incrementos de penetracin de los

disparos del 20 al 30%, incluso en comparacin

con las cargas de penetracin profunda introdu-

cidas a fines de la dcada de 1990 y comienzos

de la dcada de 2000. La ejecucin de disparos

ms profundos en una formacin, ms all del

dao de la regin vecina al pozo, causado por las

operaciones de perforacin o terminacin de

pozos, es uno de los factores clave para el mejo-

ramiento de la produccin de pozos entubados.

La oleada inicial (flujo instantneo) pro-

ducida a travs de los disparos, despus de ladetonacin de la carga hueca, es crucial para

minimizar el deterioro del flujo y reducir la con-

ductividad, causados por el dao inducido por los

disparos. Los investigadores de Schlumberger

observaron que podan crearse tneles de dispa-

ros limpios, de gran dimetro y penetracin

profunda, mediante el control de las diferencias

de presiones transitorias, o dinmicas, que tie-

nen lugar en un pozo inmediatamente despus

de la detonacin de las pistolas.

Un proceso de diseo innovador y sistemas

especializados explotan los cambios rpidos pro-

ducidos en la presin que se desarrollan entre

las pistolas, un pozo y un yacimiento, a los pocos

cientos de milisegundos de producida la detona-

cin de las cargas. Esta tcnica de bajo balance

dinmico utiliza diseos de disparos especficos,

cargas huecas especiales, y configuraciones de

pistolas adecuadas con fines estipulados, para

generar un gran bajo balance de presin tran-

sitoria a partir de un bajo balance o un sobre

balance modesto de presin esttica.


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Invierno de 2006/2007 19

Esta tcnica genera tneles de disparos

limpios, en forma consistente, y optimiza los

resultados obtenidos con los diseos ms moder-

nos de cargas de penetracin extra-profunda y

los sistemas de disparos de avanzada. Para cap-

tar los datos de presiones transitorias en el

campo y verificar la diferencia de presin din-

mica en condiciones de bajo balance, se utilizan

medidores de fondo de pozo, con velocidades de

muestreo de datos extremadamente rpidas. La

disponibilidad de informacin ms detallada est

ayudando a los ingenieros a mejorar an ms las

operaciones de disparos y sus resultados.

En pozos horizontales y con alto ngulo, en

los que la presin de sobrecarga domina las

condiciones de esfuerzos locales, los disparos

verticales son habitualmente ms estables. Bajo

estas condiciones, los disparos orientados con

un ngulo de ms de 25 con respecto a la verti-

cal pueden incrementar el riesgo de colapso de

los mismos y el riesgo de produccin de arena.

Un nuevo sistema de orientacin para operacio-

nes de disparos con tractor, tubera flexible o

tubera de produccin (TCP), permite alinear

las cargas huecas en forma precisa y confiable

en un ngulo de 10 con respecto a una direc-

cin especificada, normalmente la vertical. Este

sistema provee adems la confirmacin de la

orientacin de los disparos posterior a las ope-

raciones. Dichas capacidades ayudan a los

ingenieros de terminacin de pozos a reducir el

riesgo de produccin de arena, incluso en pozos

con variaciones extremas en sus trayectorias.

Otras innovaciones de los sistemas de dispa-

ros incrementan la seguridad y eficiencia en la

localizacin del pozo. Los cabezales de disparo

de fondo de pozo ms recientes combinan tecno-

logas de pruebas de formacin efectuadas a

travs de la columna de perforacin (DST) con

detonadores que no se ven afectados por la

radiofrecuencias (RF). Este sistema de disparo

electrnico incrementa la seguridad en la locali

zacin del pozo mediante la eliminacin de lo

explosivos primarios, el control directo del ope

rador y la posibilidad de abortar la detonacin

de las pistolas en cualquier momento.

Estos cabezales de disparo electrnicos

incrementan la eficiencia en el sitio del pozo y

reducen el tiempo de operacin del equipo de

perforacin requerido para las operaciones de

terminacin de pozos, eliminando estudios de

recoleccin de parmetros y del perodo de

suspensin de radioemisiones durante la

Bajo balance dinmico

2,500

2,000

1,500

1,000

500

0

500

1,000

1,500

2,000

2,5000.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4

Tiempo, segundos

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Sobre

balance,

lpc

Bajo

balance,

lpc

2.6


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operaciones de disparos. Los nuevos sistemas de

iniciacin de las detonaciones permiten adems

la detonacin o la activacin selectiva de dos sis-

temas de pistolas o herramientas durante una

sola carrera.

Los nuevos cabezales de disparo electrnicos

poseen adems una velocidad de muestreo de

datos suficientemente alta como para captar los

eventos de presiones transitorias que no pueden

registrarse con los medidores estndar. Ese

rasgo est mejorando nuestra comprensin de

los componentes fsicos del pozo durante las

operaciones de disparos en condiciones de bajo

balance dinmico.

Este artculo presenta diseos de disparos

basados en propiedades de yacimientos y par-

metros de pozos especficos, avances en

sistemas de orientacin e iniciacin de las deto-

naciones, y mejoras recientes en las cargas

huecas de penetracin profunda y en los

sistemas de pistolas. Adems, describe las ope-

raciones de disparos en condiciones de bajo

balance y las operaciones orientadas con TCP,llevadas a cabo en el Mar del Norte y el sudeste

de Asia. Se concluye con un anlisis de las capa-

cidades de investigacin y las instalaciones de

laboratorio, que resultan esenciales para el

desarrollo y evaluacin de las tcnicas, sistemas

y prcticas de disparos.

Maximizacin del desempeo del pozo

Para producir petrleo y gas, se deben disparar

todos los pozos con tubera de revestimiento de

acero cementada a lo largo de los intervalos pro-

ductivos del subsuelo. El proceso de ejecucin

de disparos conecta las formaciones subterr-neas con un pozo, permitiendo el influjo de los

hidrocarburos o la inyeccin de fluidos en el

mismo (derecha).1

Los tneles de disparos limpios, con un nivel

mnimo de dao inducido por los disparos, son

esenciales para maximizar el desempeo de los

pozos. Desafortunadamente, los chorros de alta

energa producidos por la denotacin de las cargas

explosivas generan daos por ondas de impacto y

crean partculas finas y escombros (detritos)

residuales como resultado de la fragmentacin y

aflojamiento de los granos de formacin.2

En la dcada de 1960, los ingenieros recono-

cieron los beneficios de efectuar los disparos

con un bajo balance esttico inicial; una presin

de pozo que es inferior a la presin de la for-

macin. Con la introduccin y utilizacin ms

generalizada de los sistemas TCP en la dcada

de 1970, las operaciones de disparos en condi-

ciones de bajo balance se convirtieron en la

tcnica ms aceptada para prevenir la invasin

de fluidos en una formacin con posterioridad a

los disparos, y para mitigar el dao de la zona

triturada alrededor de los tneles de los dispa-

ros y remover los escombros de las cavidades de

los disparos (prxima pgina).3

En las dcadas de 1980 y 1990, los trabajos de

investigacin realizados en torno a las operacio-

nes de disparos se concentraron en la definicin

de criterios de bajo balance y en la prediccin de

la diferencia de presin requerida para generar

disparos limpios y efectivos.4 Sobre la base del

trabajo experimental llevado a cabo en el Centro

de Tecnologa de Terminaciones de Yacimientos

(SRC) de Schlumberger en Rosharon, Texas, los

investigadores desarrollaron una ecuacin de

bajo balance mnimo que se incluye en el pro-

grama de diseo y anlisis de las operaciones de

disparos SPAN de Schlumberger.5

La aplicacin de esta ecuacin condujo al

desarrollo de la tcnica de disparos en condicio-

nes de bajo balance extremo (EUB), que aplica

diferencias de presin esttica, entre dos y cua-

tro veces superiores a las utilizadas previamente

en las operaciones convencionales. La tcnica

EUB est diseada para generar una oleada

inicial (un influjo de fluido al pozo) desde la for-

macin y limpiar los tneles de los disparos.6

No obstante, esta tcnica posee limitaciones

y plantea inquietudes relacionadas con la seguri-

dad de las operaciones con cable. Bajo altas

presiones diferenciales, las pistolas operadas

con cable, sin anclar, se pueden desplazar, o sal-

20 Oilfield Review

Casco

Revestimientocnico

Cordn detonante

Carga hueca

Efectos de cavidad explosiva

Detonacinde la carga

Iniciador de ladetonacin

Explosivo principal

Efecto decavidad sinrevestimiento

Efecto decavidadrevestida

Acabadoplano

Explosivo Objetivo de acero

Revestimiento metlico

1 microsegundo

7 microsegundos

15 microsegundos

22 microsegundos

30 microsegundos

> Desempeo de las cargas huecas. Las cargas de disparos constan de cuatro componentes: el ini-

ciador de la detonacin, el explosivo principal, un revestimiento metlico o de metal en polvo y uncasco de acero; conectado a un cordn detonante (extremo superior izquierdo). La forma de la cavi-dad cnica maximiza la profundidad de penetracin a travs de la tubera de revestimiento de acero,el cemento y las formaciones rocosas (extremo inferior izquierdo). Al detonar las cargas explosivashuecas, el revestimiento colapsa y se forma un chorro de alta velocidad y alta presin de partculasde metal fluidizado (derecha).


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tar, hacia la superficie durante los disparos, lo

que puede daar el cable elctrico o hacer que

las sartas de herramientas se atasquen.

En la mayora de los casos, tanto las opera

ciones de disparos convencionales en condicione

de bajo balance como las operaciones de dispa

ros EUB, requieren operaciones con tubera

flexible y operaciones de bombeo, con el fin de

establecer las condiciones hidrostticas inicia

les mediante el desplazamiento de los fluidos

para descargar los fluidos del pozo. Adems se

requiere una carrera con cable para colocar una

herramienta mecnica que ancla las pistolas, y

varias carreras con cable o con lnea de acero

para desplegar y recuperar las sartas de pistolas

y extraer el ancla. Para intervalos de termina

cin largos, estas operaciones combinada

pueden insumir tres o ms das.

Adems, las tcnicas de bajo balance y EUB a

veces arrojan resultados inconsistentes e ndice

de productividad o inyectividad decepcionantes

incluso en pozos adyacentes o similares. Por e

contrario, las operaciones de disparos con presiones iniciales balanceadas o incluso sobre

balanceadas, pueden arrojar resultados sorpren

dentemente buenos. Hasta hace poco, slo se

enfocaban recursos mnimos en la determinacin

del porqu de la gran variacin de la efectividad

de los disparos en condiciones de bajo balance, o

en el grado de diferencia de presin que se logra

efectivamente durante los disparos.

La disponibilidad de medidores de presin con

velocidades de muestreo de datos extremada

mente rpidas facilit el trabajo de investigacin

tan necesario en esta rea. Estos nuevos medido

res de alta resolucin pueden registrar variacionede presin del pozo durante el primer segundo

posterior a los disparos. A fines de la dcada de

Bartusiak R, Behrmann LA y Halleck PM: ExperimentalInvestigation of Surge Flow Velocity and Volume Needed

to Obtain Perforation Cleanup, artculo de la SPE 26896,presentado en la Conferencia y Exhibicin Regional deOriente de la SPE, Pittsburgh, Pensilvania, EUA, 2 al 4 denoviembre de 1993; tambin en el Journal of PetroleumScience and Engineering17, no. 2 (Febrero de 1997): 1928

5. Behrmann LA: Underbalance Criteria for MinimumPerforation Damage, artculo de la SPE 30081,presentado en la Conferencia Europea sobre Dao deFormacin de la SPE, La Haya, 15 al 16 de mayo de 1995;

tambin en SPE Drilling & Completions11, no. 3(Septiembre de 1996): 173177.

Behrmann LA y McDonald B: Underbalance or ExtremeOverbalance, artculo de la SPE 31083, presentado en eSimposio Internacional sobre Control del Dao deFormacin, Lafayette, Luisiana, 14 al 15 de febrero de1996; tambin en SPE Production & Facilities 14, no. 3(Agosto de 1999): 187196.

6. Behrmann et al, referencia 2.Pucknell y Behrmann, referencia 2.

Mason JN, Dees JM y Kessler N: Block Tests Model theNear-Wellbore in a Perforated Sandstone, artculo de laSPE 28554, presentado en la Conferencia y ExhibicinTcnica Anual de la SPE, Nueva Orlens, 25 al 28 deseptiembre de 1994.

1. Cosad C: Choosing a Perforation Strategy, OilfieldReview4, no. 4 (Octubre de 1992): 5469.

Behrmann L, Brooks JE, Farrant S, Fayard A,Venkitaraman A, Brown A, Michel C, Noordermeer A,Smith P y Underdown D: Tcnicas de diseo de losdisparos para optimizar la productividad, Oilfield Review12, no. 1 (Verano de 2000): 5479.

2. Behrmann LA, Pucknell JK, Bishop SR y Hsia T-Y:Measurement of Additional Skin Resulting fromPerforation Damage, artculo de la SPE 22809,presentado en la Conferencia y Exhibicin TcnicaAnual de la SPE, Dallas, 6 al 9 de octubre de 1991.

Pucknell JK y Behrmann LA: An Investigation of theDamaged Zone Created by Perforating, artculo de laSPE 22811, presentado en la Conferencia y ExhibicinTcnica Anual de la SPE, Dallas, 6 al 9 de octubre de 1991.

Swift RP, Behrmann LA, Halleck PM y Krogh KE:Micro-Mechanical Modeling of Perforating ShockDamage, artculo de la SPE 39458, presentado en elSimposio Internacional sobre Control del Dao de Formacin,Lafayette, Luisiana, EUA, 18 al 19 de febrero de 1998.

3. Chang FF, Kageson-Loe NM, Walton IC, Mathisen AM ySvanes GS: Perforating in OverbalanceIs It ReallySinful?, artculo de la SPE 82203, presentado en laConferencia Europea sobre el Dao de Formacin,La Haya, 13 al 14 de mayo de 2003.

> Dao producido por los disparos y bajo balance de presin. Las ondas de impacto y la presin de losdisparos trituran los granos de roca y fracturan la cementacin entre los granos, creando una zona

triturada de baja permeabilidad alrededor de los tneles de los disparos, cuyo espesor oscila entre0.6 y 1.3 cm [0.25 y 0.5 pulgadas]. Este dao inducido, las arcillas con prdida de adherencia y las par-

tculas finas movilizadas, reducen las aperturas de las gargantas de poros y la permeabilidad local.Las micrografas muestran la roca sin daar (seccin delgada, extremo superior izquierdo) versus eldao de la zona triturada (seccin delgada, extremo superior derecho). El dao de la zona trituradalimita la productividad e inyectividad de los disparos; los escombros residuales restringen adicional-mente la inyectividad. Despus de las operaciones de disparos en condiciones de sobre balance oen condiciones balanceadas, y antes del flujo de la produccin, la roca triturada y los escombrossueltos, de alta permeabilidad, a menudo taponan los tneles de los disparos (centro, a la izquierday a la derecha). Las operaciones de disparos en condiciones de bajo balance y la posterior oleadainicial proveniente del yacimiento erosionan la zona triturada y remueven los escombros residualesde los tneles de los disparos. Sin embargo, las operaciones convencionales pueden requerir dife-rencias de presin esttica, extremadamente altas, para limpiar los tneles de los disparos en formaefectiva (extremo inferior izquierdo y derecho).

Roca sindaar

Tubera de revestimiento

Operaciones de disparos

encondiciones de balance

Dao deformacin

Cemento

Escombros de los disparos

Tubera de revestimiento Formacin sin daar

Operaciones de disparos conunbajo balance de presin(3,000 lpc)

Cemento

Zona de baja permeabilidady detritos de los disparos,expulsados por la oleada inicialde fluido de formacin

Dao de laformacin

Dao de la zona triturada

4. Bell WT: Perforating UnderbalancedEvolvingTechniques, Journal of Petroleum Technology36, no. 10(Octubre de 1984): 16531662.

King GE, Anderson A y Bingham M: A Field Study ofUnderbalance Pressures Necessary to Obtain CleanPerforations Using Tubing-Conveyed Perforating,artculo de la SPE 14321, presentado en la Conferencia yExhibicin Tcnica Anual de la SPE, Las Vegas, Nevada,EUA, 22 al 25 de septiembre de 1985.Crawford HR: Underbalanced Perforating Design,artculo de la SPE 19749, presentado en la Conferencia yExhibicin Tcnica Anual de la SPE, San Antonio, Texas,EUA, 8 al 11 de octubre de 1989.

Tariq SM: New, Generalized Criteria for Determining theLevel of Underbalance for Obtaining Clean Perforations,artculo de la SPE 20636, presentado en la Conferencia yExhibicin Tcnica Anual de la SPE, Nueva Orlens, 23 al26 de septiembre de 1990.Hsia T-Y y Behrmann LA: Perforating Skin as a Functionof Rock Permeability and Underbalance, artculo de laSPE 22810, presentado en la Conferencia y ExhibicinTcnica Anual de la SPE, Dallas, 6 al 9 de octubre de 1991.

Behrmann LA, Pucknell JK y Bishop SR: Effects ofUnderbalance and Effective Stress on Perforation Damagein Weak Sandstone: Initial Results, artculo de la SPE24770, presentado en la Conferencia y Exhibicin TcnicaAnual de la SPE, Washington DC, 4 al 7 de octubre de 1992.


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1990 y comienzos de la dcada de 2000, los inves-

tigadores del SRC realizaron pruebas de un solo

disparo utilizando medidores de alta resolucin.7

Estos estudios descubrieron que durante

algunas centsimas de segundo despus de la

detonacin de la carga hueca, la presin del

pozo oscila como chorros de alta velocidad y las

ondas de impacto pasan a travs de los lquidos

del pozo. Los resultados de las pruebas indica-

ron que la limpieza de los disparos no dependa

exclusivamente de las condiciones estticas ini-

ciales del pozo, existentes antes de los disparos,

fueran stas de bajo balance, balance o sobre

balance.

La diferencia de presin mxima generada

en un pozo durante los primeros 100 milisegun-

dos (ms) posteriores a los disparos, incidi

directamente en las variaciones producidas en

la productividad de los ncleos disparados

durante las pruebas de flujo posteriores a las

operaciones de disparos. Las presiones ms altas

en condiciones de bajo balance dinmico gene-

raron mejores eficiencias de flujo en los ncleos

disparados. Las evaluaciones de laboratorio pos-

teriores confirmaron que la eliminacin del

dao producido por los disparos y su limpieza se

relacionaban directamente con el bajo balance

dinmico mximo y con el tiempo de la oleada

inicial (arriba).

Colectivamente, estos resultados constituye-

ron la base para las operaciones de disparos en

condiciones de bajo balance dinmico, un nuevo

enfoque para la limpieza de los disparos. 8 Este

22 Oilfield Review

2,500

2,000

1,500

1,000

500

0

500

1,000

1,500

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2,5000.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4

Tiempo, segundos

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Sobrebalance,

lpc

Bajobalance,lpc

Operaciones de disparos encondiciones de bajo balance esttico Operaciones de disparos encondiciones de bajo balance dinmico

2,500

2,000

1,500

1,000

500

0

-500

1,000

1,500

2,000

2,5000.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4

Tiempo, segundos

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Sobrebalance,

lpc

Bajobalance,lpc

Zona 1

Zona 2

Zona 3

Dao de la zona triturada Zona 2

Zona 3

> Bajo balance esttico versus dinmico. Aproximadamente un 95% de las operaciones de disparos convencionales no logran un grado adecuado de bajobalance de presin u oleada inicial, despus de creados los tneles de los disparos. La presin esttica real de las operaciones de disparos con bajo balance,a menudo no es suficientemente grande y no se aplica con la suficiente rapidez como para limpiar los tneles de los disparos; adems, es probable que elpozo vuelva rpidamente a una condicin de balance o sobre balance (extremo superior izquierdo). Las operaciones de disparos en condiciones de bajobalance dinmico generan una rpida cada de la presin alrededor de las pistolas (extremo superior derecho). Las micrografas muestran una seccin

transversal delgada de dao visible, despus de una prueba de disparos en condiciones de bajo balance esttico (extremo inferior izquierdo). En la Zona1, cuyo espesor es de unos 3 mm, los granos de formacin y los lmites de granos han sido triturados o fracturados (lnea roja). En la Zona 2, cuyo espesores de unos 7 mm, el dao inducido por los disparos es menos extensivo y est mayormente confinado a los granos individuales facturados. La porosidad ypermeabilidad se encuentran esencialmente intactas (lnea verde). En la Zona 3, ms all de la lnea verde, el dao inducido por los disparos es insignifi-cante; slo se observan algunos granos fracturados. Se trata bsicamente de roca inalterada. Durante las pruebas de operaciones de disparos PURE, laaplicacin rpida de grandes diferencias de presin en condiciones de bajo balance y oleada inicial instantnea, remueve todo el dao de la zona trituraday la mayor parte del dao de la Zona 2 (lnea verde); se observa una banda angosta de 2.5 mm de granos levemente fracturados ( extremo inferior derecho).La tcnica PURE crea tneles de gran dimetro con dao mnimo a la permeabilidad, lo que se correlaciona con una matriz de roca esencialmente sindaos, o inalterada, y una eficiencia de flujo en los ncleos extremadamente buena.


6/18

400 ms300 ms

200 ms100 ms

100 s0 s

Carga PURE

Cargaconvencional


sistema de disparos PURE para operaciones de

disparos limpios especifica condiciones de pozo

y configurac iones de pistolas singulares para

generar una cada instantnea de la presin,

alrededor de las pistolas, durante la detonacin

de las cargas huecas.9

Las operaciones de disparos en condiciones

de bajo balance dinmico pueden llevarse a cabo

en forma independiente de las condiciones de

pozo iniciales para crear la cada de presin y la

rpida oleada inicial requeridas a fin de generar

un alto esfuerzo de corte (cizalladura) alrededor

de los tneles de los disparos, inmediatamente

despus de la detonacin de la carga. La ruptura

por cizalladura de la zona triturada, causada por

la significativa reduccin de la presin del pozo

ms que por la erosin de los tneles debida al

influjo de fluido desde la formacin, parecedesempear un rol importante, quizs vital, en

la limpieza de los disparos.10

Para las aplicaciones de operaciones de dis-

paros con cable PURE, con pistolas tipo ballesta,

o de cpsulas descartables, el pozo debe encon-

trarse prximo a las condiciones balanceadas o

con leve bajo balance, de manera que exista

cierto flujo positivo desde la formacin despus

de la detonacin de la carga. Durante las opera-

ciones con cable, con pistolas portadoras de

acero hueco y en aplicaciones TCP, la presin

hidrosttica inicial puede encontrarse en condi-

ciones de bajo balance o sobre balance. Si se

establece un sistema TCP de cmara cerrada,

con un empacador de fondo de pozo recupera-

ble, se puede generar rpidamente un bajo

balance dinmico, evitndose que el pozo vuelva

a una condicin de sobre balance cuando su pre-

sin y la presin de poros se igualan.

Los pozos disparados con el proceso PURE

han demostrado un desempeo significa-

tivamente mejor que los pozos comparables,

disparados en condiciones de bajo balance esttico. En EUA, las operaciones de disparos en

condiciones de bajo balance dinmico elimina

ron la necesidad de contar con operaciones de

limpieza de disparos secundarios con cido en

ciertos yacimientos de baja permeabilidad o

compactos.11 Los pozos marinos de petrleo de

Noruega, disparados con la tcnica PURE, pose

an un ndice de productividad (PI) promedio

entre tres y seis veces superior al de otros pozos

de los mismos campos disparados en condicio

nes de bajo balance esttico inicial.

Los ingenieros disean especficamente la

sartas de pistolas PURE, el tipo y nmero de car

gas huecas, y las condiciones hidrostticas de

pozo iniciales para controlar la magnitud del bajo

balance de presin dinmica y la tasa de la oleada

inicial desde de la formacin. Cuando los fluidos

del pozo de alta presin rellenan rpidamente lo

transportadores de cargas inmediatamente des

pus de las operaciones de disparos, se crean

condiciones de bajo balance casi instantneo e

influjo alrededor de las pistolas (arriba).

7. Behrmann LA, Li JL, Venkitaraman A y Li H: BoreholeDynamics During Underbalanced Perforating, artculode la SPE 38139, presentado en la Conferencia Europeasobre Control del Dao de Formacin de la SPE, La Haya,2 al 3 de junio de 1997.

Walton IC, Johnson AB, Behrmann LA y Atwood DC:Laboratory Experiments Provide New Insights intoUnderbalanced Perforating, artculo de la SPE 71642,presentado en la Conferencia y Exhibicin Tcnica Anualde la SPE, Nueva Orlens, 30 de septiembre al 3 deoctubre de 2001.Behrmann LA, Hughes K, Johnson AB y Walton IC:New Underbalanced Perforating Technique IncreasesCompletion Efficiency and Eliminates Costly AcidStimulation, artculo de la SPE 77364, presentado en laConferencia y Exhibicin Tcnica Anual de la SPE, SanAntonio, Texas, 29 de septiembre al 2 de octubre de 2002.

8. El proceso de disparos dinmicos en condiciones debajo balance es un proceso patentado de Schlumberger,que se comercializa bajo la marca PURE, sistema dedisparos para la obtencin de disparos limpios, deSchlumberger.

9. Johnson AB, Brooks JE, Behrmann LA, Venkitaraman A,Walton I, Vovers AP, Vaynshteyn V, Patel DR y Fruge MW:Reservoir Communication with a Wellbore, Patente de

EUA No. 6,598,682 (29 de julio de 2003); tambinPublicacin Internacional No. WO 01/65060 (7 deseptiembre de 2001).

Brooks JE, Yang W, Grove BM, Walton IC y BehrmannLA: Components and Methods for Use With Explosives,Publicacin de Solicitud de Patente de EUA No.2003/0150646 (14 de agosto de 2003).Johnson AB, Behrmann LA, Yang W y Cornelis FH:Controlling Transient Underbalance in a Wellbore,Publicacin de Solicitud de Patente de EUA No.2003/0089498 (15 de mayo de 2003).

Bakker E, Veeken K, Behrmann L, Milton P, Stirton G,Salsman A, Walton I, Stutz L y Underdown D: La nuevadinmica de operaciones de disparos en condiciones debajo balance, Oilfield Review15, no. 4 (Primavera de 2004):5669.

10. Walton IC: Optimum Underbalance for the Removal ofPerforation Damage, artculo de la SPE 63108,

presentado en la Conferencia y Exhibicin Tcnica Anualde la SPE, Dallas, 1 al 4 de octubre de 2000.

Subiaur ST, Graham CA y Walton IC: UnderbalancedPressure Criteria for Perforating Carbonates, artculo dela SPE 86542, presentado en el Simposio y ExhibicinInternacional sobre Control del Dao de Formacin de laSPE, Lafayette, Luisiana, 18 al 20 de febrero de 2004.

11. Stutz HL y Behrmann LA: Dynamic UnderbalancedPerforating Eliminates Near Wellbore Acid Stimulation inLow-Pressure Weber Formation, artculo de la SPE86543, presentado en el Simposio y ExhibicinInternacional sobre Control del Dao de Formacin de laSPE, Lafayette, Luisiana, 18 al 20 de febrero de 2004.

> Bajo balance dinmico ptimo y eliminacin del dao producido por los disparos. Adems de las cargahuecas convencionales (azul), los sistemas de disparos PURE pueden incluir cmaras PURE y cargasPURE especiales (amarillo), intercaladas a lo largo de una sarta de pistolas (extremo izquierdo). Lascargas PURE no penetran en la tubera de revestimiento del pozo sino que abren orificios extra en los

transportadores de cargas convencionales o en las cmaras PURE adicionales, para maximizar ladiferencia de presin transitoria y optimizar la limpieza de los disparos (centro a la izquierda y centroa la derecha). Inmediatamente despus de la detonacin de la carga, los chorros de alta velocidad delos disparos generan tneles en la formacin (0 a 100 s). Los diseos PURE manipulan las condicionede pozo y los parmetros de las pistolas para crear instantneamente un bajo balance ptimo a lo largode un intervalo disparado (100 a 200 ms). La falla por traccin de la zona triturada alrededor de los

tneles de los disparos y la oleada inicial desde la formacin eliminan el dao inducido y los escom-bros residuales (300 a 400 ms). La aplicacin rpida de un alto diferencial de presin es la clave de lasoperaciones de disparos PURE. Los ncleos de laboratorio disparados, examinados bajo condicionesde esfuerzo hidrulico con una probeta de video a color, muestran un disparo relleno con material deformacin pulverizado y rodeado de granos de cuarzo fragmentados (extremo superior derecho); undisparo sin fragmentacin, pero con material pulverizado en la parte inferior del tnel (centro, a laderecha); y un tnel limpio (extremo inferior derecho).


7/18

Las cargas huecas que no penetran en la

tubera de revestimiento del pozo pueden inter-

calarse a lo largo de una sarta de pistolas. Estas

cargas PURE abren agujeros adicionales en los

transportadores de cargas convencionales o en

las cmaras PURE para controlar la diferencia

de presin en condiciones de bajo balance y la

tasa de influjo a travs de los disparos recin

creados.

En comparacin con las operaciones de dis-

paros convencionales en condiciones de bajo

balance, los diseos con bajo balance dinmico

incrementan la productividad e inyectividad del

pozo y mejoran la eficiencia operacional. Los

operadores han aplicado los diseos y tcnicas

de las operaciones de disparos PURE para termi-

nar o re-terminar ms de 500 pozos de todo el

mundo, incluyendo un uso extensivo en Indone-

sia y el Mar del Norte.

Mejoramiento de la produccin

en un campo maduro

Durante el ao 2003, CNR International aplic

las operaciones de disparos PURE en cinco pozos

del campo maduro Ninian.12 Localizado al noreste

de las Islas Shetland, en el sector britnico del

24 Oilfield Review

> Operaciones de disparos y extraccin de lasherramientas en el Mar del Norte. En los pozosdel Campo Ninian, se requera un sobre balanceesttico de 3,500 lpc para generar un bajo balan-ce dinmico efectivo durante las operaciones dedisparos con pistolas bajadas con la tubera deproduccin. Con una presin de yacimientoestimada de 4,500 lpc, era necesario que CNRincrementara la presin hidrosttica inicial enestos pozos hasta alcanzar 8,000 lpc antes deefectuar las operaciones de disparos. Para crear

una cmara cerrada, CNR utiliz una configura-cin DST. Desde abajo hacia arriba, este arregloconstaba de un medidor de presin y un trans-portador, las pistolas operadas con la tubera deproduccin de 338 pulgadas, un cabezal de dis-paro de retardo hidrulico (HDF), un empacadorde fondo de pozo PosiTrieve recuperable con unaseccin de retencin, y una herramienta conVlvula Dual Remota Inteligente (IRDV), que podacerrarse antes de que las pistolas se dispararany fueran luego reabiertas por los pulsos de bajapresin provenientes de la superficie.

Vlvula Dual Remota

Inteligente (IRDV)

Tijera (Martillo de percusin)

Unin de seguridad

Empacador de fondo de pozoPosiTrieve de 7 pulgadas

Barrera cermica de escombros,con orificios

Cuerpo de la pistola conorificios y medidores de presin

Sistemas de detonacinHDF/eFire primario yHDF/HDF para contingencias

Pistolas de disparo

PURE de 338pulgadas

> Operaciones de disparos en el Pozo 1 del Campo Ninian. Un medidor de fondode pozo estndar registr la presin del pozo durante la operacin de dis paroen el Pozo 1. La velocidad de muestreo de datos de 5 segundos era demasia-do lenta para captar la magnitud real del bajo balance de presin dinmica o

transitoria. No obstante, estos datos muestran la secuencia operacional,incluyendo el despliegue de las pistolas; la colocacin del empacador DST;la activacin del cabezal de disparo de retardo; el cierre de la vlvula de

prueba; la detonacin de las cargas; la creacin de un bajo balance dinmi-co; el incremento de la presin para alcanzar la presin de la formacinnuevamente; y el control, o matado, del pozo (extremo superior). Una evalua-cin ms detallada de los datos indica que la presin hidrosttica del pozose redujo sustancialmente de 8,000 lpc a menos de 5,100 lpc [35.2 MPa] des -pus de disparar las pistolas. La presin se increment luego rpidamente yse igual con la presin de la formacin (extremo inferior). La presin del pozono retorn a una condicin de sobre balance.

Tiempo

Presurizar hasta 3,700 lpc para disparar

Bajo balance dinmico despus de los disparos: Pozo 1

Cerrar la IRDVpara atrapar la presin

Pistolas disparadas


Matar el pozo

Presin de la formacin

Incremento de la presin hasta

alcanzar la presin de la formacin

Presin hidrosttica

Bajar las pistolas

en el pozo

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

8,000

0

Presin,

lpc

5,060

5,100

5,140

5,180

5,220

5,260

5,300

Tiempo

Presin,

lpc

Tiempo


8/18


Mar del Norte, este campo maduro produce

petrleo desde 1978. El yacimiento se encuentra

a una profundidad de aproximadamente 6,706 m

[22,000 pies], con zonas productivas mltiples en

intervalos brutos largos. CNR termin estos

pozos con tuberas de revestimiento cortas

(liners) de acero cementadas.

Una operacin de terminacin tpica estable-

ci una presin hidrosttica en el pozo, inferior

a la presin del yacimiento, deton el sistema

TCP bajo estas condiciones de bajo balance est-

tico y luego hizo producir los pozos para la

limpieza antes de recuperar las pistolas usadas.

Sin embargo, establecer un bajo balance est-

tico ptimo antes de los disparos era difcil y a

menudo involucraba el cambio, o el desplaza-

miento, de los fluidos del pozo, lo que resultaba

lento, caro y, en ciertos casos, poco prctico. Las

operaciones de disparos seran ms eficientes y

menos costosas si se eliminaba este paso.

En el Pozo 1, CNR necesitaba terminar

varias zonas a lo largo de un intervalo de 671 m

[2,200 pies]. Los ingenieros decidieron realizarlas operaciones de disparos utilizando el proceso

PURE con pistolas TCP y una sarta DST para

crear un sistema de cmara cerrada. El pro-

grama SPAN indic que ejecutar las operaciones

de disparos con un bajo balance dinmico podra

mejorar la productividad del pozo en un 15% o

un porcentaje superior, en comparacin con las

operaciones convencionales en condiciones de

sobre balance o bajo balance esttico.

La clave resida en generar un bajo balance

dinmico rpido a lo largo de todo el intervalo

de terminacin. El diseo de la pistola primaria

requera un sistema TCP de 338 pulgadas paradisparar 302 m [992 pies] de zona productiva

neta. A modo de contingencia, los ingenieros

prepararon un diseo para pistolas de 278 pulga-

das, en caso de tener que correr una tubera de

revestimiento corta ms pequea.

CNR y Schlumberger estimaron que la pre-

sin de la formacin era de 4,500 lpc [31 MPa].

Para este diseo, se requera una presin hidros-

ttica de pozo de 8,000 lpc [55.2 MPa] para

generar un bajo balance dinmico de 3,500 lpc

[24.1 MPa]. Esto exiga aumentar la presin del

pozo antes de las operaciones de disparos. CNR

utiliz una herramienta DST y un empacador de

fondo de pozo con la vlvula de prueba cerrada,

para formar una cmara sellada antes de efec-

tuar los disparos y para crear rpidamente un

bajo balance dinmico (pgina anterior, a la

izquierda).

Esta configuracin DST asegur que el pozo

no volviera a una condicin de sobre balance

despus de la detonacin de las pistolas. CNR

dispar el primer pozo en agosto de 2003. Uncabezal de disparo TCP convencional con

retardo proporcion tiempo suficiente para

cerrar la vlvula de prueba antes de que se dis-

pararan las pistolas. Schlumberger utiliz un

medidor de fondo de pozo estndar con una velo-

cidad de muestreo de datos de 5 segundos para

registrar la presin del pozo (pgina anterior, a

la derecha).

Con esta velocidad de muestreo, el medidor

no poda captar las respuestas detalladas de las

presiones transitorias durante las operaciones de

disparos PURE. Sin embargo, los datos de baja

resolucin indicaron que la presin del pozo caadrsticamente desde 8,000 lpc cuando detonaban

las pistolas y luego volva a aumentar rpida-

mente para igualarse con la presin del

yacimiento, una indicacin de que esta operacin

haba logrado un bajo balance dinmico efectivo.

Los medidores de superficie registraron una

presin estable de 850 lpc [5.9 MPa] despus de

reabrirse la vlvula de prueba. La cada de pre-

sin inicial, el rpido incremento de la presin, y

la alta presin de superficie, indicaron que los

disparos se limpiaban rpidamente y que su

grado de dao era escaso o nulo. Despus de

observar el pozo varias horas, CNR desconect el

empacador DST, hizo circular un fluido no

daino para controlar el pozo y recuper las pis-

tolas TCP.

CNR instal un equipo de terminacin de pozos

permanente e hizo producir el pozo a un gasto

(tasa de flujo, velocidad de flujo, caudal, rata)

inicial de petrleo de 1,510 m3/d [9,500 bbl/d], sig-

nificativamente superior al gasto proyectado para

operaciones de disparos en condiciones de bajobalance convencionales. Las pistolas recupera

das contenan grandes volmenes de escombros

de los disparos y arena de formacin, lo que

indic la presencia de un bajo balance dinmico

rpido y efectivo que hizo que los transportado

res de cargas usados se llenaran rpidamente

esto ayud a retener las piezas metlicas peque

as y limaduras y otros escombros residuales de

los disparos dentro de las pistolas.

CNR dispar el Pozo 2 utilizando un proceso y

un sistema PURE similares. Este diseo requera

pistolas de 312 pulgadas, cargadas para dispara

tres zonas que comprendan aproximadamente277 m [910 pies] de zona productiva a lo largo de

un intervalo bruto de 488 m [1,600 pies]. Este

pozo fue perforado como inyector, pero produjo

petrleo durante un corto tiempo antes de su

conversin a inyector de agua. La presin de

superficie inicial despus de los disparos indic

una presin de yacimiento de ms de 6,100 lpc

[42.1 MPa], significativamente superior que en

el primer pozo (arriba).

CNR tambin dispar el Pozo 3 y el Pozo 4

utilizando una sarta DST de cmara cerrada para

atrapar la alta presin existente alrededor de las

pistolas, antes de proceder a las operaciones de

disparos. Los datos de los medidores estndar de

> Operaciones de disparos realizadas en el Pozo 2 del Campo Ninian. Una eva-luacin de los datos de los medidores de presin estndar de las operacionesde disparos realizadas en el Pozo 2 del Campo Ninian indic tambin una re-duccin sustancial de la presin, pasando de 8,000 lpc a menos de 5,320 lpc[36.7 MPa], seguida de una rpida igualacin con la presin del yacimiento.La presin del pozo no retorn a las condiciones de sobre balance.

Pistolas disparadas


Incremento de la presinhasta alcanzar la presin de la formacin

5,200

5,320

5,440

5,560

5,680

5,800

5,920

6,040

6,160

Tiempo

Presin,

lpc


12. Martin AJ, Clark D y Stirton G: Dynamic UnderbalancedPerforating on a Mature North Sea Field, artculo de laSPE 93638, presentado en la Conferencia Europea sobreDao de Formacin de la SPE, Scheveningen, PasesBajos, 25 al 27 de mayo de 2005.


9/18

estos dos pozos indicaron que se haba logrado

un bajo balance dinmico (arriba).

Las operaciones de disparos en el Pozo 5

siguieron los mismos procedimientos que en loscuatro pozos previos. Sin embargo, esta vez CNR

utiliz un diseo PURE y un sistema DST que

incluan un sistema de cabezal de disparo

electrnico eFire (vase Mejoras en la eficien-

cia y seguridad operacionales,pgina 28).

Las nuevas versiones del cabezal eFire regis-

tran la presin del pozo a un nivel de 1 kHz y

pueden captar los eventos de presiones transito-

rias durante los primeros milisegundos

posteriores a la detonacin de las cargas huecas.

Despus de las operaciones de disparos, los

datos de los medidores rpidos indicaron que se

produca un bajo balance dinmico de ms de

5,000 lpc, a los 100 ms de la detonacin de las

pistolas (abajo).Los datos de los medidores rpidos confirma-

ron la magnitud y el tiempo del bajo balance

dinmico. Los medidores estndar, tales como

los utilizados en pozos previos, no pudieron

registrar los datos de presin con la suficiente

rapidez como para evaluar las operaciones

PURE en forma completa. La obtencin rpida

de condiciones de presin alta con bajo balance

de presin y una oleada inicial casi instantnea,

aseguraron la eliminacin del dao producido

por los disparos y los escombros. La limpieza de

los tneles de los disparos es esencial para maxi-

mizar la produccin de petrleo y la inyeccin

de agua y adems para optimizar la productivi-

dad de los pozos de gas.

Optimizacin de la produccin

de gas condensado

Como en el Mar del Norte, las operaciones de

disparos en condiciones de bajo balance din-

mico tambin han logrado un xito significativo

en el Sudeste de Asia, donde Total E&P Indon-

sie opera el Campo Tunu. Ubicados en el lmite

este del delta de Mahakam en Kalimantan Este,

Indonesia, los yacimientos de este campo com-

prenden areniscas nter estratificadas, entre

26 Oilfield Review

Pistolas disparadas

Presin entrampada por debajode la vlvula del probador

Vlvula delprobador abierta

Comandos eFire

Vlvula delprobador cerrada

Incremento de la presin

4,000

5,000

6,000

7,000

8,000

9,000

10,000

Tiempo, segundos

Presin,

lpc

Eventos de las operaciones de disparos: Pozo 5

00.250.500.751.0 1.00.750.500.25

Presin de poros, lpc

Datos eFire a 200 ms, lpc

Bajo balance dinmico de 5,000 lpc

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

8,000

9,000

10,000

Tiempo, segundos

2101 543

Presin,

lpc


Presin de poros, lpc

Datos eFire a 1 ms, lpc

> Operaciones de disparos realizadas en el Pozo 3 y en el Pozo 4 del Campo Ninian. Los datos de los medidores de presin estndar del Pozo 3 indicaronque la presin se redujo de 6,340 lpc [43.7 MPa] a menos de 5,900 lpc [40.7 MPa] y luego se increment hasta alcanzar la presin de la formacin (izquierda).La presin del Pozo 4 cay de 7,700 lpc [53.1 MPa] a 4,800 lpc [33.1 MPa] y luego se increment nuevamente hasta alcanzar la presin de la for macin(derecha). La presin del pozo no retorn a las condiciones de sobre balance en ninguno de los dos pozos.

Pistolasdisparadas



5,800

5,900

6,000

6,100

6,200

6,300

6,400

Tiempo

Presin,

lpc


Pistolasdisparadas



4,780

4,900

4,880

4,860

4,840

4,820

4,800

Tiempo

Presin,

lpc


> Operaciones de disparos realizadas en el Pozo 5 del Campo Ninian. Los datos de presin muestran la secuencia de eventos que tuvieron lugar durante lasoperaciones de disparos realizadas en el Pozo 5 del Campo Ninian, incluyendo los pulsos de baja presin para activar el cabezal de disparo eFire, el cierrede la vlvula de prueba para atrapar la presin, el retardo de tiempo antes de disparar las pistolas, la detonacin de las pistolas, la obtencin de un bajobalance dinmico, un incremento de presin despus del bajo balance dinmico, la apertura de la vlvula de prueba y un incremento para volver a alcan-zar la presin de la formacin (izquierda). Los datos de alta resolucin registrados con el sistema eFire a una velocidad de muestreo de 1 kHz indican quela presin se redujo de 7,000 lpc [48.2 MPa] a menos de 2,100 lpc [14.5 MPa] en 100 ms (derecha). La magnitud real del bajo balance dinmico no fue captadapor los medidores estndar utilizados en los cuatro pozos previos. Los datos eFire proporcionaron a CNR International evidencias concluyentes del gradode bajo balance de presin extremo que puede lograrse durante las operaciones de disparos en condiciones de bajo balance dinmico PURE.


10/18

-43%

Bajo balance dinmicoBajo balance esttico

Costos de la tubera flexible

Costos de los disparos


2,300 y 4,500 m [7,546 y 14,764 pies] de profun-didad. Desde 1990, ms de 370 pozos han sido

perforados en el Campo Tunu (arriba).

En 1999, Total comenz a terminar estos

pozos de gas condensado utilizando operaciones

de disparos en condiciones de bajo balance

extremo (EUB).13 Este enfoque requera opera-

ciones de bombeo para descargar los fluidos del

pozo y una operacin con cable para colocar un

ancla, adems de mltiples carreras con lnea de

acero para posicionar y recuperar las pistolas

atascadas y extraer el ancla.

En noviembre de 2004, Schlumberger reco-

mend la ejecucin de operaciones de disparosen condiciones de bajo balance dinmico utili-

zando pistolas operadas con cable para dos

pozos nuevos con tubera de revestimiento de

412 pulgadas. Los ingenieros utilizaron el soft-

ware SPAN para dar cuenta de la geometra del

pozo, la densidad del fluido, la configuracin de

las pistolas, el desempeo de las cargas huecas y

las propiedades del yacimiento.

Sobre la base de este anlisis, Schlumberger

desarroll un sistema de 278 pulgadas con cargas

huecas, de penetracin profunda, especfico

para esta aplicacin. Los ingenieros disearon lasarta de pistolas de manera tal que el nmero

total de orificios de estas cmaras generara el

bajo balance requerido para facilitar la limpieza

de los disparos. Total inici estas operaciones

con cable en noviembre de 2004.14

Los medidores de presin con una alta velo-

cidad de muestreo de datos, que podan medir

los eventos de presin durante el primer

segundo posterior a la detonacin, no estaban

disponibles para estos trabajos. Sin embargo, las

presiones de boca de pozo se incrementaron en

ambos pozos inmediatamente despus de las

operaciones de disparos, a medida que losfluidos del pozo comenzaron a retornar y descar-

garse. A los 30 minutos, comenz a fluir gas a la

superficie.

El Pozo 1 y el Pozo 2 produjeron gas a un

rgimen de 424,753 m3/d [1 5 MM pc /d ] y

764,555 m3/d [27 MMpc/d], respectivamente,

con una presin de flujo en boca de pozo de

435 lpc [3 MPa]. Los datos de incremento de

presin adquiridos con un medidor de fondo de

pozo indicaron valores de dao mecnico de 1.1

para el Pozo 1 y cero para el Pozo 2. El Pozo 3

produjo 821,189 m3/d [29 MMpc/d] con un valor

de dao mecnico igual a cero. El Pozo 4 produjo

gas a un rgimen de 991,090 m3/d [35 MMpc/d],

con un valor de dao mecnico de -2.25.

El valor de dao mecnico promedio para los

35 pozos disparados entre los aos 2000 y 2004

con la tcnica de EUB esttico convencional fue

de 4.73. Los datos de incremento de presin con-

fiables de los primeros cuatro pozos del Campo

Tunu, disparados con la tcnica PURE, exhibieron

un valor de dao mecnico de -0.29. Estos valores

de dao mecnico bajos arrojaron un incremento

acumulado de la produccin de gas de ms de

200% en esas cuatro terminaciones de pozos.

Las operaciones se realizaron en forma efi

caz con significativos ahorros de costos, en

comparacin con las operaciones EUB con

vencionales y generando un incremento de la

productividad de los pozos. Las operaciones de

disparos y limpieza de cada pozo fueron finaliza

das en un solo da. Total dispar seis pozos ms

durante esta fase inicial de las operaciones de

disparos PURE, lo que se tradujo en un ahorro

acumulado de costos de aproximadamente 43%

en comparacin con las operaciones EUB pre

vias (abajo).

Desde el ao 2004, ms de 40 pozos han sido

disparados en los campos Tunu, Tambora y

Peciko, utilizando diseos de bajo balance din

mico que lograron un incremento de la

productividad promedio superior al 150%. Hasta

la fecha, no existen evidencias de produccin de

arena en estos pozos despus de realizar las ope

raciones de disparos con la tcnica PURE. Enciertas aplicaciones, pueden requerirse adem

disparos orientados con precisin para preveni

la produccin de arena.

Operaciones TCP orientadas

Los operadores de petrleo y gas reconocen que

los disparos orientados constituyen una tcnica

efectiva para mitigar la produccin de arena. 1

> Campo Tunu en Indonesia. El contrato de produccin compartida de Mahakam, operado por Inpex yTotal E&P Indonsie, incluye los campos petroleros Bekapai y Handil y los campos de gas conden sa-do Peciko, SisiNubi, South Mahakam y Tunu. El Campo Tunu, situado a lo largo del lmite este deldelta de Mahakam, es el principal proveedor de gas del sistema de ductos de Kalimantan Este. Losoperadores han perforado ms de 370 pozos desde que el campo comenz a producir en 1990.

CampoTunu

K A L I M A N T A N

A S I A

I N D O N E S I A

> Reduccin de los costos de operacin. Mediantela utilizacin de la tcnica de operaciones de disparos en condiciones de bajo balance dinmicoPURE en ms de 40 pozos, Total redujo los costosen ms de un 40% en comparacin con las ope-raciones EUB previas. Los gastos por conceptode operaciones incluyen servicios de operacionesde disparos y operaciones con tubera flexiblepara desplazar, o descargar, los lquidos de pozosy limpiar los pozos.

(contina en la pgina 30

13. Behrmann et al, 2002, referencia 7.14. Minto D, Falxa P, Manalu D, Simatupang M, Behrmann

LA, Kusumadjaja A: Dynamic UnderbalancedPerforating System Increases Productivity and ReducesCost in East Kalimantan Gas Field: A Case Study,artculo de la SPE 97363, presentado en la Conferencia yExhibicin de Tecnologa de Perforacin de MedioOriente de las SPE/IADC, Dubai, Emiratos rabesUnidos, 12 al 14 de septiembre de 2005.

15. Almaguer J, Manrique J, Wickramasuriya S, Habbtar A,Lpez-de-Crdenas J, May D, McNally AC y Sulbarn A:Orientacin de los disparos en la direccin correcta,Oilfield Review14, no. 1 (Primavera de 2002): 1833.


11/18

1. Huber KB y Pease JM: S.A.F.E. PerforatingUnaffected by Radio and Electric Power, artculo dela SPE 20635, presentado en la Conferencia yExhibicin Tcnica Anual de la SPE, Nueva Orlens,23 al 26 de septiembre de 1990.

2. Healy JC, Maratier JP y Fruge MW: Testing GreenCanyon Wells with a Pressure-Pulse-Controlled DSTSystem, artculo de la SPE 22720, presentado en laConferencia y Exhibicin Tcnica Anual de la SPE,Dallas, 6 al 9 de octubre de 1991.

3. Taylor N, Guevara J y Sabine C: A New ElectronicFiring Head for Slickline Explosive Services, artculode la SPE 72325, presentado en la Conferencia sobreTecnologa de Perforacin de Medio Oriente de lasIADC/SPE, Bahrain, 22 al 24 de octubre de 2001.

King J, Beagrie B y Billingham M: An ImprovedMethod of Slickline Perforating, artculo de la SPE81536, presentado en la 13 Muestra y Conferencia delPetrleo de Medio Oriente de la SPE, Bahrain, 9 al 12de junio de 2003.

28 Oilfield Review

Los servicios de explosivos y otras operaciones

de pozos ahora pueden iniciarse en forma

segura y eficaz utilizando cabezales de disparo

electrnico de avanzada. Schlumberger utiliza

los sistemas de cabezales de disparo electr-

nico eFire para detonar las pistolas de disparo,

asentar los empacadores o los tapones puente,

y activar los cortadores qumicos, los perforado-

res mecnicos de la tubera de produccin u

otras herramientas de fondo de pozo, tales

como los dispositivos de pruebas o de muestreo.

Estos sistemas programables combinan dos

tecnologas comprobadas: el Sistema de

Implementacin Remota Inteligente IRIS y el

Equipo de Disparo Activado por Impacto

S.A.F.E. para iniciar las operaciones de dispa-

ros con cable.

1

Las herramientas de pruebasde formacin efectuadas a travs de la

columna de perforacin (DST), con vlvula

dual, utilizan el controlador inteligente IRIS

para abrir y cerrar una vlvula de prueba, o de

flujo, y una vlvula de circulacin. Ambas tec-

nologas han sido utilizadas extensivamente

en condiciones de pozo rigurosas desde princi-

pios de la dcada de 1990.2

La operacin de los sistemas eFire es simi-

lar a la de una herramienta DST. Una

computadora instalada en el controlador IRIS

detecta una secuencia nica de seales prove-

nientes de la superficie. Estos pulsoscodificados se reconocen e interpretan como

comandos para iniciar las operaciones de

pozos a travs de un sistema S.A.F.E. para las

operaciones de disparos con cable.

El sistema S.A.F.E. emplea un iniciador de

lmina fusible (EFI), confiable y a prueba de

fallas, para iniciar una cadena de detonacin.

Desarrollada para uso militar, la tecnologa

EFI elimin la necesidad de utilizar altos

explosivos primarios en los detonadores. Un

iniciador EFI es inmune a las frecuencias de

radio y a la tensin elctrica errtica prove-

niente de las operaciones de soldadura, los

sistemas de proteccin contra la corrosin, las

lneas de transmisin elctrica y las radioco-

municaciones en la localizacin del pozo.

Los cabezales de disparo previos requeran

equipos extra y servicios y operaciones de

soporte en las localizaciones de pozos, tales

como los tanques de nitrgeno y los equipos de

bombeo. Estos sistemas operaban automtica-

mente segn parmetros de presin o

temperatura preestablecidos, que a menudo

requeran que los operadores realizaran un

estudio de parmetros inicial para definir las

condiciones de pozo existentes.

Los cabezales de disparo convencionales se

basan en que las condiciones de pozo se man-

tengan estables durante todas las operaciones

y deben removerse de las profundidades de

operacin o de las condiciones de presin pre-

definidas para abortar la detonacin.

Alternativamente, estos sistemas podran no

detonar debido a las condiciones cambiantes

del pozo, lo que demandara un nuevo estudio

de parmetros. Ms preocupante an es el

hecho de que las herramientas de muestreo ode pruebas de fondo de pozo y las pistolas, con

cabezales de disparo convencionales, tambin

podran activarse en la profundidad equivo-

cada de un pozo o detonar prematuramente.

Un sistema eFire supera estas desventajas y

limitaciones al proveer el control total de una

operacin desde la superficie. El personal de

la localizacin del pozo puede armar, disparar

o abortar las operaciones en cualquier mo-

mento, eliminando la necesidad de realizar un

estudio de parmetros y permitiendo que se

efecten ms carreras de disparos en un da.

El cabezal de disparo detecta los cambiosproducidos en la presin o en el flujo a travs

de la tubera de produccin o del espacio anu-

lar existente entre la tubera de produccin y

la tubera de revestimiento, los cambios en la

tensin de la lnea de acero o los cambios que

tienen lugar en la corriente elctrica del

cable. Mediante la utilizacin de diferentes

sensores, Schlumberger desarroll una familia

de cabezales de disparo electrnico para ope-

raciones con sistemas bajados con la tubera

de produccin, con tubera flexible, lnea de

acero y cable (prxima pgina).3

Las seales de los comandos requieren dife-

rencias de presin, flujo, tensin o corriente,

relativamente bajas. Este rasgo reduce la nece-

sidad de contar con equipos o bombas de

superficie de soporte y disponer de fuentes de

nitrgeno u otros gases. Los tiempos de ejecu-

cin de comandos rpidos y la capacidad para

abortar la detonacin en tiempo real proveen

un control ms confiable de las operaciones

con explosivos, que pueden ejecutarse ahora en

forma segura, incluso en pozos de baja presin.

El controlador IRIS reconoce una secuencia

distintiva de cambios, como seales codifica-

das que forman una estructura de comandos

nica para el controlador IRIS. Estos coman-

dos especiales aseguran que los sistemas

eFire sean insensibles a las operaciones de la

localizacin del pozo, ya sean en la superficie

o el subsuelo, tales como los golpes con tijeras

(martillos de percusin) o el desplazamiento

de los equipos y las variaciones de presin alea-

torias que se producen en el pozo en el que se

est operando o en los pozos adyacentes.

Para mejorar la seguridad, dos procesadores

separados verifican cada comando en formaindependiente. Los operadores de herramientas

realizan una prueba de configuracin y funciones

utilizando una computadora portable, antes de

conectar el cabezal eFire al iniciador EFI o a

cualquier dispositivo explosivo.

Adems de una estructura de comandos a

prueba de fallas, los cabezales eFire tienen que

ser habilitados mediante una presin hidrost-

tica preestablecida, seguida de un comando de

armado, proveniente de la superficie, para que

el sistema acepte un comando de detonacin.

El cabezal eFire convierte luego la potencia de

la batera en una tensin ms alta, que activael iniciador EFI.

Durante el ao 2002, BP identific una serie

de pozos en el sur del Mar del Norte, que

podan ser re-disparados o vueltos a terminar.

Mejoras en la eficiencia y seguridad operacionales


12/18


Esta rea inclua 39 plataformas, estructuras

bsicamente automatizadas, con infraestruc-

tura e instalaciones de superficie mnimas.

Muchos de estos pozos fueron disparados hace

ms de 30 aos, con slo 1 disparo por pie

(dpp). Los ingenieros determinaron que el

agregado de disparos podra mejorar sustan-

cialmente su productividad.

Las operaciones de disparos con lnea de

acero, que requieren menos personal y simpli-

fican los requerimientos tanto de control de

presin como de equipos, constituyeron el

mtodo ms eficaz desde el punto de vista de

sus costos para la ejecucin de estas operacio-

nes de intervencin de pozos con fines de

remediacin. Una sola unidad y una brigada

pueden realizar todo el trabajo requerido,

reduciendo el nmero de subidas de la gra y

el riesgo asociado para el personal.

Los ingenieros de BP decidieron utilizar elcabezal eFire operado con lnea de acero para

las operaciones de disparos, despus de reali-

zar varias otras operaciones con el sistema,

incluyendo la colocacin de un empacador y la

perforacin de orificios por encima de un

tapn atascado dentro de una sarta de produc-

cin. Este enfoque mejor la eficiencia

operacional y redujo significativamente los

costos mediante la eliminacin de los lentos y

costosos estudios, o carreras de evaluacin de

parmetros, previos a la operacin, que

requieren los cabezales de disparo de retardo

de tiempo convencionales.BP correlacion las profundidades de los

disparos a travs del marcado, o sealizacin,

de la lnea de acero durante un viaje inicial de

adquisicin de registros. Se corri una herra-

mienta de rayos gamma con almacenamiento

de datos en memoria y un localizador de los

collarines de la tubera de revestimiento en

un transportador vaco, que reproduca la lon-

gitud y el peso del sistema de pistolas real.

Las pistolas cargadas fueron bajadas luego

hasta la profundidad indicada y armadas. El

contador de profundidad se reinici sobre la

base del registro de correlacin, se inici el

comando de disparo, y las pistolas se coloca-

ron en la profundidad de disparo objetivo

antes de la detonacin. Para recuperar las pis-

tolas, se envi un comando de desarmado.

Inicialmente, BP verific las correlaciones

de profundidad de la lnea de acero bajando

un calibrador de 40 brazos a lo largo de los

intervalos recin disparados o re-disparados.

Estos levantamientos indicaron que las pisto-

las operadas con lnea de acero podan ser

detonadas en la profundidad prefijada, concontrol en tiempo real. BP logr significativos

ahorros de tiempo y costos mediante la utili-

zacin del sistema eFire operado con lnea de

acero, completando hasta tres carreras de dis-

paros a profundidades de ms de 3,048 m

[10,000 pies] en menos de 12 horas, con sar-

tas de pistolas de 12 m [40 pies] de largo.

En comparacin con las operaciones con

cable, la tecnologa eFire para operaciones de

disparos con lnea de acero demostr ser

extremadamente eficaz y gener un ahorro de

costos de ms del 15% en la unidad de nego-

cios de BP en el sur del Mar del Norte. Elincremento de produccin resultante, de

aproximadamente 10%, represent un logro

significativo en esta rea madura en la que los

campos han estado en produccin durante

ms de 35 aos.

La tecnologa eFire representa un cambio

drstico en las operaciones de intervencin

de pozos. Por ejemplo, las operaciones de

disparos con lnea de acero ahorran aproxima-

damente un da por pozo durante las

operaciones de abandono. Desde la introduc-

cin de esta tecnologa en el ao 2001, se han

llevado a cabo ms de 500 operaciones de dis-

paros en el Mar del Norte con los sistemas

operados con lnea de acero eFire. Adems,

aproximadamente un 50% de las operaciones

TCP del sector britnico del Mar del Norte

ahora utilizan el sistema eFire, fundamental-

mente debido a las mejoras en la eficiencia y

la seguridad en la localizacin del pozo.

> Sistemas de disparos electrnicos. Con suestructura de comandos simple, los sistemaseFire son compatibles con varios sistemas ymtodos de operacin de herramientas, inclu-yendo los sistemas permanentes de terminaciny disparo (PCP), y los sistemas convencionalesoperados con la tubera de produccin o lasarta de perforacin con tubera flexible, lneade acero y cable. El cabezal de disparo opera-do con la tubera de produccin mide la presin(izquierda). El cabezal operado con tuberaflexible mide los cambios de presin asociadoscon las variaciones producidas en la tasa deflujo (centro, a la izquierda). El sistema operadocon lnea de acero incluye un sensor de esfuer-

zo, o un conversor de tensin, que traduce elmovimiento vertical del cable en pulsos depresin, que son reconocidos por el controladorIRIS (centro, a la derecha). El cabezal operadocon cable detecta los cambios producidos enla corriente elctrica (derecha). Los sistemaseFire ms modernos poseen adems la capa-cidad de captar los datos de presin a altasvelocidades de muestreo durante las opera-ciones de disparos PURE.

Operado conlatubera deproduccin

Operado conlnea de acero

Operado concable

Operado contubera flexible

Mdulo delcontrolador

Detonador EFI

Mdulo deliniciador

Batera

Transductorde presin

Sensor depresindiferencial Transductor

de presin

Sensorde corriente


13/18

Columna de perforacin(sarta cerrada) Espaciador Nariz inferior

Tubera de revestimientocorta (liner) de 7 pulgadasPeso para la orientacin

Cabezal de disparode retardo hidrulico(HDF) dual

Medidores de presin

Transferenciabalstica sellada

Pistola de disparos orientados de 4.5 pulgadas,escasos escombros, 4 disparos por pie (dpp), 10 y 350

Unin giratoria de baja friccin Dispositivo de confirmacin de orientacin

Adaptador de alineacin y fijacin

En terminaciones de pozos con alto ngulo y hori-

zontales, y bajo condiciones de esfuerzos locales

normalesla direccin del esfuerzo mximo es

verticalel hecho de disparar a lo largo del lado

alto de un pozo mejora la estabilidad de los tne-

les de los disparos en una formacin. Esta tcnica

evita adems que los escombros obturen los dis-

paros en el lado bajo del pozo.

No obstante, la terminacin de intervalos

extendidos en pozos inclinados a menudo

requiere sistemas operados con la tubera de

produccin con cientos de secciones de pistolas

que deben permanecer estrechamente alineadas

para mantener la orientacin de los disparos

casi vertical. Las cargas compresivas grandes

generan una leve rotacin en sentido horario y

una desalineacin gradual en cada seccin de la

pistola, que se acumula a lo largo de las sartas

largas con conexiones convencionales.

Utilizando registros calibradores, los opera-

dores del Mar del Norte observaron que los

intentos previos para efectuar disparos orienta-

dos se tradujeron en disparos con errores dealineacin de hasta 45 respecto de la orienta-

cin vertical deseada. En muchas de estas

terminaciones, los disparos alineados ms de

25 respecto de la vertical en formaciones

pobremente consolidadas, plantean un mayor

riesgo de colapso y produccin de arena.16

Los errores de alineacin fueron mayores en

pozos con variaciones significativas, o patas de

perro, en su trayectoria. Los operadores necesi-

taban un sistema de orientacin TCP que

mantuviera la alineacin vertical de las cargas,

independientemente de los cambios producidos

en la trayectoria del pozo. En respuesta a una

solicitud de Hydro, Schlumberger dise, prob

y despleg un nuevo sistema de orientacin TCP

para los pozos del sector noruego del Mar del

Norte en un perodo de cinco meses (abajo).17

Adems de los espaciadores contrapesados

para la orientacin pasiva, este sistema de dis-

paros orientados bajado con la tubera de

produccin OrientXact combinaba adaptadores

innovadores de alineacin y fijacin con uniones

giratorias con cojinetes de rodillos especiales,

de baja friccin y alta carga, que redujeron las

alineaciones incorrectas promedio entre las pis-

tolas a aproximadamente 0.17.

Los adaptadores de alineacin y fijacinOrientXact son fabricados con tolerancias extre-

madamente estrechas para eliminar la

desalineacin rotacional causada por el juego y

los espacios libres existentes entre las piezas y los

componentes de las herramientas. El nuevo diseo

de unin giratoria proporcionaba baja friccin de

torsin bajo cargas de compresin o traccin de

hasta 55,000 lbf [244,652 N], con una curvatura

simultnea de 10 cada 30.5 m [100 pies].

La curvatura tambin generaba esfuerzos de

torsin que hacan girar la sarta de pistolas,

desvindola de la orientacin vertical. Los

transportadores de cargas y los espaciadores

contrapesados fueron fabricados para curvarse

en forma uniforme, independientemente de los

cambios en la trayectoria del pozo. Este diseo

elimin la tendencia de los componentes de las

pistolas a hacer girar las cargas huecas, desvin-

dolas de la vertical, cuando la sarta se flexiona.

Despus de la detonacin de las pistolas, los

espaciadores contrapesados mantienen las cargas

usadas y los orificios de salida del transportador

apuntan hacia el lado alto del pozo, minimizando

as la posibilidad de que los escombros conteni-

dos en el transportador se precipiten durante la

recuperacin de las pistolas usadas.

El sistema OrientXact incluye un Dispositivode Confirmacin de Orientacin OCD que regis-

tra la orientacin de los disparos durante la

detonacin de la carga, con una precisin de

0.5. Dos unidades OCD por seccin de la pistola

30 Oilfield Review

> Sistema de disparos orientados bajado con la tubera de produccin. El sistema OrientXact alinea las pistolas TCP con cargas cuya fase est comprendidaentre 10 y 350 para disparar en la direccin vertical ( extremo superior derecho). Los adaptadores de alineacin y fijacin, con dispositivos ranurados deajuste de interferencia y llaves fabricadas con tolerancias extremadamente estrechas, conectan cada seccin de la pistola para eliminar los errores dealineacin rotacionales y acumulados, propios de las conexiones roscadas convencionales (extremo superior izquierdo). Las uniones giratorias de bajafriccin con una gran capacidad de carga, tanto en la tensin como en la compresin, soportan las secciones individuales de las pistolas y los pesos parala orientacin pasiva (extremo inferior izquierdo). Un Dispositivo de Confirmacin de Orientacin OCD, localizado en los extremos de cada seccin sopor-

tada por una unin giratoria, verifica la orientacin de los disparos con precisin de 0.5 (extremo inferior derecho).


14/18


confirman las direcciones de los disparos des-

pus de disparadas y recuperadas las pistolas.

Un arreglo de pndulo dentro de la unidad OCD

contiene un collar de rotacin libre, un orificio

de cordn detonante, un tubo para la bala, una

bala y una escala angular.

La energa explosiva emitida desde el cordn

detonante fuerza la bala a travs del tubo del

tambor hacindola pasar hacia la pared interna

del dispositivo OCD, donde registra la alineacin

de la pistola respecto de una orientacin verti-

cal, o 0, en la escala. Los operadores leen estas

escalas despus de que las pistolas son recupe-

radas para determinar la orientacin de los

disparos para esa seccin de las pistolas.

El sistema OrientXact utiliza pistolas con 4 a

6 disparos por pie (dpp) y un ngulo de fase de

20, entre las cargas que se disparan a ambos

lados de la vertical, para maximizar la densidad,

el espaciamiento y la estabilidad de los disparos.

Los sistemas OrientXact han sido utilizados para

disparar dentro de un ngulo de 10 respecto de

la vertical, independientemente de la trayecto-ria del pozo, incluso con ms de 488 m [1,600

pies] entre las uniones giratorias OrientXact.18

Este sistema de orientacin de avanzada dis-

para en forma sistemtica a lo largo del lado alto

o del lado bajo de los pozos inclinados para evi-

tar la produccin de arena. Cuando el ngulo

existente entre un pozo y la direccin del

esfuerzo mximo, habitualmente vertical, es

mayor de 75, esta tcnica de disparos orienta-

dos ayuda a prevenir la produccin de arena.

Hasta la fecha, Hydro y Statoil han utilizado

este sistema para disparar ms de 50 pozos en el

sector noruego del Mar del Norte. El sistemaOrientXact est disponible para pistolas TCP de

278 pulgadas, 338 pulgadas y 412 pulgadas. BP uti-

liz un sistema OrientXact de 278 pulgadas para

disparar los pozos del Campo Andrew en el sec-

tor britnico del Mar del Norte.

Prevencin de la produccin de arena

BP comenz a desarrollar el Campo Andrew del

Mar del Norte en 1996. La produccin de agua

desde algunos pozos de este yacimiento del sec-

tor britnico comenz a incrementarse durante

1998, y la produccin del campo declin a partir

del pico alcanzado en el ao 2000. BP detect

primero la presencia de arena en dos pozos

durante el ao 2001, tres aos despus de la

irrupcin del agua. Los pozos horizontales del

Campo Andrew fueron terminados con tuberas

de revestimiento cortas cementadas para facili-

tar las futuras operaciones de intervencin,

nueva terminacin y control de agua.

La produccin de arena pareca estar relacio-

nada con el agotamiento de la presin y la

estabilidad de los disparos. BP dispar esos pozos

utilizando los sistemas TCP y operaciones de dis-

paros en condiciones de bajo balance, lo que

minimiz el dao producido por los disparos y se

tradujo rutinariamente en la obtencin de produc-

cin desde ms del 90% de la seccin horizontal.

La tubera de produccin incluy una Vlvula de

Aislamiento de la Formacin FIV, debajo de unempacador permanente, para proporcionar el con-

trol de pozos durante el despliegue de las pistolas

y despus de los disparos(arriba).19

Inicialmente, BP utiliz pistolas TCP de 338 pul-

gadas con 4 dpp y fases de 60 para disparar las

arenas consolidadas. El incremento de la densi-

dad de los disparos redujo la tasa de flujo a

travs de cada orificio y mitig la posibilidad de

influjo de arena y falla de la formacin inducida

por el flujo.

En un intento por minimizar la produccin

de arena, BP dispar algunos de los intervalos

menos consolidados con pistolas TCP orienta-

das, utilizando pesos pasivos y uniones giratorias

convencionales con cargas cuya fase estaba com-

prendida entre 25 y 335. Sin embargo, la

precisin de la orientacin fue incierta, y no se

pudo verificar la alineacin real de los disparos a

ambos lados de la vertical.

Los modelos de prediccin de la produccin

de arena de Schlumberger indicaron que con un

ngulo de aproximadamente 32 respecto de la

vertical, los disparos podran colapsar e inicia

el influjo de arena.20 El inicio de la produccin

de arena desde los pozos del Campo Andrew

Se engancha laherramienta

de comando

Se cierra la vlvula,se extraen las pistolas

Se reabre la vlvulacon pulsos de presin

aplicados desdela superficie

Herramienta de servicio

Tubera de produccin

Tubera de revestimientode produccin

Empacador permanente

Vlvula de Aislamientode la Formacin FIV

Tubera de revestimientocorta (liner) cementada

PistolasHerramienta de comando

16. Sulbarn AL, Carbonell RS y Lpez-de-Crdenas JE:Oriented Perforating for Sand Prevention, artculo dela SPE 57954, presentado en la Conferencia Europeasobre Dao de Formacin de la SPE, La Haya, 31 demayo al 1 de junio de 1999.

17. Benavides SP, Myers WD, Van Sickle EW y Vargervik K:Advances in Horizontal Oriented Perforating, artculode la SPE 81051, presentado en la Conferencia deIngeniera Petrolera de Amrica Latina y el Caribe de laSPE, Puerto Espaa, Trinidad y Tobago, IndiasOccidentales, 27 al 30 de abril de 2003.

Stenhaug M, Erichsen L, Doornbosch FHC y Parrott RA:A Step Change in Perforating Technology ImprovesProductivity of Horizontal Wells in the North Sea,artculo de la SPE 84910, presentado en la ConferenciaInternacional sobre Recuperacin Mejorada de Petrleoen el Pacfico Asitico de la SPE, Kuala Lumpur, 20 al 21de octubre de 2003.

Berss K, Stenhaug M, Doornbosch F, Langseth B,Fimreite H y Parrott B: Disparos sobre el objetivo,Oilfield Review16, no. 1 (Verano de 2004): 3039.

18. Berss et al, referencia 17.19. Kusaka K, Patel D, Gomersall S, Mason J y Doughty P:

Underbalance Perforation in Long Horizontal Wells inthe Andrew Field, artculo OTC 8532, presentado laConferencia de Tecnologa Marina, Houston, 5 al 8 demayo de 1997.

Mason J y Gomersall S: Andrew/Cyrus Horizontal WellCompletions, artculo de la SPE 38183, presentado en laConferencia Europea sobre Dao de Formacin, LaHaya, 2 al 3 de junio 1997.

20. Venkitaraman A, Li H, Leonard AJ y Bowden PR:Experimental Investigation of Sanding Propensity for

the Andrew Completion, artculo de la SPE 50387,presentado en la Conferencia Internacional sobreTecnologa de Pozos Horizontales de la SPE, Calgary, 1al 4 de noviembre de 1998.

> Procedimientos de disparos en el Mar del Norte. BP habitualmente dispara las terminaciones de lospozos horizontales del Campo Andrew sin controlar, o matar, los pozos. Este enfoque maximiza la pro -duccin y es ms eficaz en trminos de costos que otras tcnicas. BP instala una Vlvula de Aislamientode la Formacin FIV en la tubera de produccin, por debajo de un empacador permanente, para queacte como lubricador de fondo de pozo durante el despliegue de las pistolas y provea control de pozosdespus de los disparos. Luego de instalar el equipo de terminacin de fondo de pozo, la tubera deproduccin permanente y el cabezal de pozo de superficie permanente, BP despliega las pistolas TCPcon una unidad hidrulica para entubar bajo presin y dispara los pozos en condiciones de bajo ba-lance. Una herramienta de comando, situada en el extremo de la sarta TCP, cierra la herramienta FIVa medida que se recuperan las pistolas usadas. Una prueba de influjo confirma que la vlvula se hacerrado y que las pistolas usadas pueden ser extradas del pozo en forma segura. Los pulsos de pre-sin aplicados desde la superficie reabren la herramienta FIV para iniciar la produccin sin realizarninguna operacin de intervencin asistida con el equipo de perforacin.


15/18

Fases de 10 y 350Errorde 26

26

Pistola HSD de278pulgadas

Tubera derevestimientocorta de412pulgadas

pudo haber sido el resultado de la alineacin

incorrecta de los disparos con fases de 60 o de

la incapacidad para lograr orientaciones de dis-paros casi verticales, en forma sistemtica,

utilizando fases de 25 y 335 con un sistema de

orientacin TCP convencional (arriba).

BP decidi que se necesitaba un nuevo

diseo de pistolas para minimizar los errores de

orientacin.21 Los ingenieros optaron por las pis-

tolas TCP con cargas cuya fase estaba

comprendida entre 10 y 350 para ayudar a ali-

near los disparos ms cerca de la vertical, con el

fin de incrementar la estabilidad. Con un espa-

ciamiento ptimo, los disparos casi verticales

mejoraran el influjo total, reduciran la tasa de

flujo a travs de cada orificio y maximizaran ladistancia existente entre los tneles de los dis-

paros en la formacin para incrementar la

estabilidad (prxima pgina, a la izquierda).

Este sistema inclua pesos para la orienta-

cin pasiva y uniones giratorias para alinear las

cargas y un sistema OCD, en cada seccin de la

pistola, para registrar la direccin de los dispa-

ros. Se utilizaron cargas huecas especiales de

penetracin profunda para reducir la cada de

presin en la regin vecina al pozo durante la

produccin y minimizar los esfuerzos de la for-

macin sobre los tneles de los disparos.

BP inicialmente proyect terminar el nuevo

Pozo A-15 con una tubera de revestimiento corta

de 512 pulgadas, de manera que Schlumberger

construy pistolas de 338 pulgadas con 5 dpp, uti-

lizando fases de 10 y 350. Las condiciones de

perforacin dificultosas provocaron variaciones

significativas en la trayectoria del pozo, que

obligaron a BP a correr una tubera de revesti-

miento corta de 4 12 pulgadas y utilizar un

sistema de disparos ms pequeo.

En abril de 2002, BP dispar el Pozo A-15 me-

diante el despliegue de ms de 1,000 m [3,281 pies]

de pistolas TCP orientadas de 27

8 pulgadas, con6 dpp, utilizando fases de 10 y 350. Sin em-

bargo, el desempeo de este sistema de pistolas

fue inferior al esperado. Los dispositivos OCD

registraron un error de alineacin promedio de

26 respecto de la vertical (abajo).

La confirmacin de la orientacin de los dis-

paros permiti a los ingenieros evaluar el riesgo

del influjo de arena y ayud a BP a tomar decisio-

nes de produccin. Esta informacin proporcion

un punto de referencia para evaluar desarrollos

futuros en herramientas y tcnicas. El gran errorde alineacin observado en el Pozo A-15 gener

inquietud en cuanto a que los disparos en los

intervalos ms dbiles podan fallar y producir

arena al reducirse la presin del yacimiento.

Para lograr orientaciones de disparos casi

vert ic al es pr ec is as , Hydr o y Sc hl um berg er

haban desarrollado en forma conjunta la tecno-

loga OrientXact. Las nuevas uniones giratorias

32 Oilfield Review

> Estrategias de disparos. BP dispar los pozos A-2 a A-6 inclusive, utilizando pistolas de Alta Densidad de Disparo HSD de 338 pulgadas con 4 dpp. Losintervalos de areniscas ms dbiles, o menos consolidados, se dispararon utilizando pistolas orientadas convencionales con cargas cuya fase estabacomprendida entre 25 y 335 (izquierda) para alinear los disparos a ambos lados de la vertical y disparar a lo largo del lado alto de un pozo. Sin embargo,no se conoci la precisin de la orientacin (centro). BP dispar los intervalos ms consolidados en los pozos A-7 a A-14 inclusive, utilizando pistolas TCPestndar, que comprendan todas las fases, con cargas con ngulos de fase de 60 ( derecha).

Fases de 25 y 3350

Precisindesconocida

Fase de 600

Pistola HSDde 338pulgadas

Tubera de

revestimientocorta (liner) de512pulgadas

Agujerodescubierto de614pulgadas


Tubera de

revestimientocorta de512pulgadas



Tubera derevestimientocorta de512pulgadas


Fases de 25 y 335

>

Pistolas TCP orientadas convencionales. BP dis-par el Pozo A-15 del Campo Andrew utilizandoms de 1,000 m de pistolas orientadas convencio-nales de 278 pulgadas. Estas pistolas fueron des-plegadas y recuperadas a travs de la herramientaFIV. Los datos de orientacin de los sistemas OCDincluidos en esta sarta de pistolas indicaron unerror de alineacin promedio de los disparos de26 respecto de la v

Dave Clark - Nuevas Practicas de Baleo

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