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Técnicas Especiales de Perforación




                        Técnicas Especiales
                               de Perforación

ÍNDICE
                                                                                            Página

I. OPERACIONES CON TUBERÍA FLEXIBLE (T.F.)                                                      3

      Introducción                                                                              3
      Componentes del equipo de tubería flexible                                                3
      Dimensiones y características de la tubería flexible                                      3
      Software                                                                                  3
      Aplicaciones                                                                              4
      Consideraciones para perforar con tubería flexible                                        4
      Experiencias de perforación con tubería flexible                                          5
      Preguntas y respuestas                                                                    7

II. PERFORACIÓN CON TUBERÍA DE REVESTIMIENTO                                                    8

      Introducción                                                                              8
      Antecedentes                                                                              8
      Equipo de perforación                                                                     9
      Herramientas para perforar con tubería de revestimiento                                   10
      Herramientas y accesorios para el manejo e introducción de la tubería                     12
      Procedimiento para el manejo de la tubería de revestimiento durante la perforación        12
      Procedimiento para el manejo de la tubería de revestimiento durante la recuperación       13
      Procedimiento para el manejo e introducción de la tubería de revestimiento para
      cementarla                                                                                13
      Recomendaciones durante la perforación                                                    14

III. PERFORACIÓN BAJO BALANCE                                                                   15

      Introducción                                                                              15
      Ingeniería de diseño de la perforación bajo balance                                       15
      Aplicación y casos generales de la perforación bajo balance                               15
      Consideraciones para seleccionar el fluido circulante a emplear                           16
      Tensión de arrastre                                                                       18
      Barrenas e hidráulica                                                                     18
      Proyecto direccional                                                                      18
      Sarta de perforación                                                                      18
      Equipo superficial                                                                        19
      Equipo superficial de separación de fases                                                 19
      Equipo de estrangulación                                                                  22
      Manejo de los fluidos producidos                                                          22
      Dispositivos de monitoreo a través de sensores y alarmas                                  23

                                                                                                           1
Técnicas Especiales de Perforación




            Seguridad y ecología                                                        23
            Capacitación de personal                                                    23
            Consideraciones operativas                                                  23
            Preguntas y respuestas                                                      25
            Referencias                                                                 25

IV. AGUAS PROFUNDAS                                                                     26

            Introducción                                                                26
            Posicionamiento dinámico                                                    26
            Compensación de movimientos en la superficie                                27
            Compensador de movimiento vertical (CMV)                                    27
            Métodos básicos del funcionamiento del compensador de movimiento vertical   28
            Operación de un compensador de movimientos verticales                       30
            Sistemas de tensionadores de líneas guías en plataformas semisumergibles    30
            Base guía temporal y permanente                                             30
            Conductores marinos (riser)                                                 32
            Líneas de matar y estrangular                                               33
            Junta telescópica                                                           33
            Efecto de flotación en conductores marinos riser                            33
            Sistema de tensionadores de riser marino en una plataforma semisumergible   34
            Vehículo de operación remota (ROV)                                          36
            Selección del sistema de exploración                                        36
            Problemas de perforación en aguas profundas y ultraprofundas                37
            Costos                                                                      40
            Expansión del mercado                                                       41
            Preguntas y respuestas                                                      42
            Referencias                                                                 42




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Técnicas Especiales de Perforación                                                                                                                                                                            Técnicas Especiales de Perforación




Preguntas y respuestas                                    R: Deepstar en el Golfo de México, el PROCAP 2000
                                                          en Brasil, el AMJIG en el Reino Unido y el Programa
1.-¿Cuál es la profundidad de tirante de agua para
considerar la perforación en aguas profundas?
                                                          Noruego de Aguas Profundas.                                                         Técnicas Especiales
                                                          Glosario
R: El criterio varía según los diferentes especialistas
en el tema, pero se consideran tirantes de agua ma-       RISER = Conductor marino
                                                                                                                                                    de Perforación
yores de 400 a 500 m.                                     TLP      = Plataforma de patas tensionadas
2.-¿Cuál es la profundidad de tirante de agua a la        SPAR BUOYS = Plataforma de mástil tipo boya
que se considera la perforación de agua ultra-            CMV      = Compensador de movimiento vertical
                                                                                                                   PRESENTACIÓN GENERAL                                     Conjunto de preventores
profunda?                                                 ROV      = Vehículo de operación remota
                                                                                                                                                                            Grúa y subestructura
                                                          LWD      = Registros continuos durante la perfora-
                                                                                                                   La perforación de pozos cada vez resulta más riesgosa,   Figuras 1 y 2
R: Se considera de los 1500 m en adelante.                ción
                                                                                                                   profunda, costosa y se ve en situaciones más
                                                          MWD = Medición durante la perforación
                                                                                                                   comprometidas con el ambiente. Por eso es
3.-¿Cuáles son los equipos especiales utilizados en       BP       = British petroleum                                                                                 cabeza
                                                                                                                   indispensable utilizar algunas técnicas espe-      inyectora
las unidades flotantes de perforación?                    FPSO = Barcazas flotantes de producción y alma-
                                                                                                                   ciales, que nos permitan alcanzar los objeti-                                   carrete de T.F.
                                                          cenamiento
                                                                                                                   vos de los programas de perforación en la bús-                                                    cabina de control
R:                                                        Stripper = Estopero                                                                                                      preventores
                                                                                                                   queda de hidrocarburos, con el mínimo de
· Compensador de movimiento vertical (CMV)                TF       = Tubería flexible
                                                                                                                   tiempo, máxima seguridad y al menor costo.
· Conductores marinos                                     TR       = Tubería de revestimiento
                                                                                                                   Este libro se ocupa de las siguientes técnicas
· Tensionadores de las líneas guías                       RPM      = Revoluciones por minutoR
                                                                                                                   de perforación, a saber:
· Tensionadores del conductor marino                      HD       = Hydrill
   Vehículo de operación remota (ROV                      KELLY = Constante                                                                                                            unidad de
                                                                                                                   I. OPERACIONES CON TUBERÍA FLEXIBLE                                  potencia
                                                          STAND PIPE = Tubo vertical con múltiple de válvulas
4.-¿Cuál es la tendencia de la perforación en aguas       PDC      = Barrenas Policristalinas
                                                                                                                   Introducción                                                                                          unidad de
profundas y su importancia económica?                     DRILL COLLARS = Lastrabarrenas                                                                               subestructura autoelevable                        bombeo
                                                          SWIVEL = Unión giratoria
                                                                                                                   En la última década la aplicación de la Tube-
R: La perforación ha tenido un incremento en el           CORRIDA= Introducción al pozo de tuberías o he-
                                                                                                                   ría Flexible (T.F es uno de los aspectos más
                                                                                                                                    .)                                 Figura 1. Diagrama de Tubería Flexible.
ámbito mundial significativo en un periodo relativa-      rramientas
                                                                                                                   importantes de desarrollo tecnológico en la
mente corto, creando nuevas oportunidades de de-          IADC     = Asociación internacional de contratistas
                                                                                                                   industria petrolera. Tal es su importancia, que en la Dimensiones y características de la T.F.
sarrollo.                                                 de perforación
                                                                                                                   actualidad un buen número de pozos es interveni-
                                                          PSI      = Libras por pulgada cuadrada
                                                                                                                   do con este sistema.                                     De acuerdo con los principales fabricantes de tubería
Las reservas mundiales descubiertas de yacimien-          Ph       = Presión hidrostática
                                                                                                                                                                            flexible, “Quality Tubing” y “Precision Tube
tos en aguas profundas tiende a incrementarse con-        PK       = Presión del yacimiento
                                                                                                                   Estos equipos intervienen en la perforación, termi- Technology” , ésta puede suministrarse en carretes
siderablemente, son cifras impresionantes que nos
                                                                                                                   nación y mantenimiento de pozos. Su facilidad de de 1” hasta 3 ½” y longitudes máximas de 25 mil pies.
muestran que el desarrollo en aguas profundas no          Referencias
                                                                                                                   instalación, bajo costo y seguridad han permitido
es una frontera irreal, sino que representa el futuro
                                                                                                                   ahorros significativos a la industria petrolera.         En cuanto a peso y dimensiones, se enfrenta a la
de la industria costa fuera.                              1. Informe final del proyecto CDC-0406 "Asimilación
                                                                                                                                                                            limitante para conseguir los permisos de tránsito
                                                          de la tecnología de perforación, terminación y repa-
                                                                                                                   Aquí nos ocuparemos primordialmente de la utiliza- en las carreteras y a la capacidad de las embarca-
5.-¿Defina qué es el posicionamiento dinámico en          ración de pozos en aguas profundas" , Instituto Mexi-
                                                                                                                   ción de la Tubería Flexible como un equipo de perfo- ciones para subirla en las plataformas marinas.
una unidad flotante de perforación?                       cano del Petróleo, 1999.
                                                                                                                   ración. Se hará una breve descripción del equipo en
                                                                                                                   sí, componentes, herramientas de fondo, seguridad Las características que debe reunir la T.F son:  .
R: Es la técnica para mantener automáticamente la         2. Manual Offshore Operations por Ron Baker en
                                                                                                                   de las instalaciones y aspectos económicos.              Acero con bajo carbón
unidad en una localización en el mar sin el sistema       colaboración con International Association of Drilling
                                                                                                                                                                            Esfuerzo mínimo a la cedencia 70-80 000 psi.
de anclaje, dentro de una tolerancia especificada por     Contractors Houston, Texas y Petroleum Industry
                                                                                                                   Componentes de equipo de Tubería Flexible (T.F)          Tensión mínima de 80-90 000 lbs.
el uso de vectores de empuje para contrarrestar las       Training Service Canada 1985.
                                                                                                                                                                            Dureza máxima Rockwell de 22C
fuerzas de viento, olas y corrientes que tienden a        3. Revista Técnica Petroleum Engineer Internacional
                                                                                                                   Unidad de bombeo
mover la unidad de la posición de interés.                "DEEPWATER" Technology 1999.
                                                                                                                   Unidad de potencia                                       Software
                                                                                                                   Carrete y tubería flexible.
6.-¿En la actualidad, cuáles son los principales pro-     4. Información técnica recopilada de la S.S. Mata
                                                                                                                   Cabina de control                                        Petróleos Mexicanos cuenta con programas de cóm-
yectos mundiales para perforar en aguas profundas?        Redonda 1999.
                                                                                                                   Cabeza inyectora                                         puto para diseñar y operar durante la perforación


42                                                                                                                                                                                                                                       3
Técnicas Especiales de Perforación                                                                                                                                                                                                    Técnicas Especiales de Perforación




con tubería flexible y entre otros los siguientes:      Objetivo                                                  Expansión del mercado
Modelo para flexion de tuberías (BUCLE 1).
Modelo para diseñar sartas de tuberías de revesti-      Perforar un pozo rápido, seguro y a bajo costo,           Todos los nuevos desarrollos en estas tecnologías, han                 Estas cifras son impresionantes y nos muestran que
miento (CASING 2).                                      se puede lograr ya que la T.F. no necesita conexio-       fomentado el interés de las compañías petroleras por                   los desarrollos en aguas profundas no son una fron-
Modelo para cementación de pozos (CEMENT 2).            nes por ser continua, maneja menor volumen de             desarrollar campos en aguas profundas y ultraprofun-                   tera irreal, sino que representan el futuro de la in-
Modelo para esfuerzos en el agujero (CSTRESS 2).        fluidos y acero que las tuberías de revestimiento.        das. Como resultado, el mercado ha crecido masiva-                     dustria costa fuera.
Modelo para arrastre y colapso de T.F (CTDRAG 1).
                                       .                Asimismo evitan pegaduras ya que se tiene cir-            mente en un periodo relativamente corto, creando
Modelo para cambios en diámetro (CTGROWTH 1).           culación continua. Al final esto redunda en bene-         nuevas oportunidades de desarrollo, al mismo tiem-                     Hace veinte años, la perforación costa fuera no
Modelo para fatiga de T.F (CTLIFE 2).
                         .                              ficios económicos.                                        po que muchas de las operaciones convencionales                        enfrentaba problemas como la corriente cíclica y
Paquete profesional para T.F. (CTPRO 1).                                                                          costa fuera han ido decreciendo.                                       los flujos en aguas someras que provocan gran
Modelo hidráulico para pozo (HYDMOD 3).                 Otro aspecto importante a considerar y que se vuel-                                                                              impacto en el éxito y los costos de la exploración
Modelo para esfuerzos triaxiales (TRIAX 1).             ve pregunta obligada antes de dar cualquier paso          Los hechos hablan por sí mismos. En 1998, existían                     y desarrollo de campos en aguas profundas. Todo
Modelo para control de pozos (WELCON 2).                es ¿por qué utilizar un equipo de tubería flexible?       cerca de 28 campos en aguas con tirantes de agua                       parece indicar que la nueva actividad de perfora-
                                                        Por ser más económico al explotar formaciones so-         mayores a los 500 m alrededor del mundo, produ-                        ción en aguas ultraprofundas enfrentará, de igual
Aplicaciones                                            meras, con mejores condiciones de seguridad y mí-         ciendo conjuntamente alrededor de 935 mil b/día. De                    manera, nuevos problemas. Pero la industria se
                                                        nimo impacto ambiental.                                   acuerdo a un reporte confiable, tan sólo las reservas                  beneficiará mejorando la seguridad y compartien-
Entre las múltiples aplicaciones que tiene la tubería                                                             recuperables totales de esos mismos campos eran de                     do nuevas experiencias.
flexible están:                                         Existen consideraciones a tomarse en cuenta: la           8 mil 400 millones de barriles. Aún más importante, las
                                                        metodología a seguir y la programación de la perfo-       reservas mundiales de yacimientos descubiertas en aguas                En las tablas 5, 6 y 7 se muestran algunas cifras rele-
Limpiezas                                               ración.                                                   profundas son de casi 43 mil millones de barriles con una              vantes relacionadas con los desarrollos en aguas pro-
Inducciones                                                                                                       tendencia a ser de 100 mil millones de barriles.                       fundas.
Estimulaciones                                          Metodología
Cementaciones                                                                                                                                                       AGUAS PROFUNDAS
Pescas                                                  Analizar la información disponible de pozos perfo-
Terminaciones                                           rados, recopilando todos los antecedentes como da-                             Tabla 5. Pronóstico de campos produciendo en aguas profundas entre 1998-2004
Perforación                                             tos históricos de perforación, columna geológica del                              Golfo de México                    Africa            Lejano              Resto del
                                                        área de estudio, registros geofísicos, núcleos,                          Año
                                                                                                                                                (USA)
                                                                                                                                                                 Brasil
                                                                                                                                                                           Occidental          Oriente              Mundo
                                                                                                                                                                                                                                      Total
Consideraciones para perforar con T.F.                  gradientes de presión y de fractura y fluidos utiliza-                   1998             16               11          0                  0                   1                 28
                                                                               dos etcétera.                                     1999             26               13          0                  0                   1                 40
                                                                                                                                 2000             35               15          2                  0                   2                 54
                                                                                                                                 2002             45               18          8                  3                   4                 78
                                                                              Diseño del pozo: analizar los                      2004             53               21         12                  5                   5                 96
                                                                              requerimientos de producción                     Fuente: Deepwater Oil & Gas Monthly/SREA
                                                                              para que, con base en ello, se
                                                                              diseña la geometría del pozo.
                                                                                                                              Tabla 6. Estimación de reservas mundiales probadas y probables en aguas profundas (MMBls)
                                                                              Infraestructura: con qué equi-
                                                                                                                                                 Golfo de México       América          Africa      Lejano
                                                                              po y accesorios se dispone                                              (USA)            del Sur        Occidental    Oriente
                                                                                                                                                                                                                    Antártida         Otros
                                                                              para desarrollar este método                         Probadas            6,500            17,000          8,500        8,000               -            3,500
                                                                              alterno de perforación.                              Probables          12,000            15,000         15,000       21,000            18,000          5,500
                                                                                                                                 Fuente: SREA

                                                                              Logística: este punto es impor-
                                                                              tante ya que conlleva un aho-
                                                                              rro significativo, si el suminis-                                 Tabla 7. Porcentaje de campos futuros por método de desarrollo
                                                                              tro de materiales y accesorios            Prof. (m)                   300 350 400 450            500      600   700   800   900         1,000     1,500        2,000   2,500
                                                                              se efectúa a tiempo.                      Plataformas                  7      5       7     0     0        15    0     0     0            0         0            0       0
                                                                                                                        Plat. y equipo submarino     0      5       0     0     0        0     0     0     9            10        0            0       0
                                                                                                                        Perforación de Alcance
                                                                              Ejecución de la perforación y                                          0      0       0     0      0       0     0     0        0         0        0             0       0
                                                                                                                        Extendido
                                                                              la terminación: por ser la per-           Sistemas flotantes de
                                                                              foración una operación relati-            producción y                 50     55     86     25     50     62    71     83       73       90        91           100    100
                                                                                                                        almacenamiento (FPS)
                                                                              vamente rápida es necesario               Plat. y FPS                  7      0       0     0      0       0     0     0        0         0        0             0       0
      Figura 2. Perforación con T.F.                                          contar con equipos de regis-              Sistemas submarinos a
                                                                                                                                                     36     30      7     75     50     23    14     17       18        0        9             0       0
                                                                                                                        plataformas
                                                                                                                        Fuente: Douglas-Westwood’s World Deepwater Report

4                                                                                                                                                                                                                                                                41
Técnicas Especiales de Perforación                                                                                                                                                                                     Técnicas Especiales de Perforación




Problemas con la tubería de revestimiento                  Group) en el Reino Unido y el Norwegian Deepwater            tros, parámetros de medición en tiempo real, para           Barrena, motor de fondo, sustituto de flotación, dos
                                                           Programme (Programa Noruego de Aguas Profundas),             poder definir con oportunidad los pasos a seguir            lastrabarrenas antimagnéticos, equipo de medición
La pegadura de tuberías de revestimiento representa        están actualmente enfocados a calificar tecnología y         durante el desarrollo de la intervención.                   durante la perforación (MWD), martillo hidráulico y
un gran problema para cualquier equipo flotante, aun-      técnicas para su uso en tirantes de agua de hasta 3 mil m.                                                               conector de tubería flexible.
que es más crítico en equipos de posicionamiento di-                                                                    Diseño de perforación
námico para aguas profundas. Por tal razón, estos          La realidad no es tan simple, en tanto las condicio-                                                                     Conexiones superficiales de control: deben ser acor-
equipos toman precauciones especiales cuando se van        nes de aguas profundas no son las mismas en todo             En este punto, el diseño se lleva a cabo de manera simi-    des a las presiones esperadas en el yacimiento y
a introducir tuberías de revestimiento, como mante-        el mundo. Las condiciones encontradas en el mar-             lar al que se realiza para perforar con un equipo conven-   contar como mínimo de un preventor doble con arie-
ner un técnico electrónico en el cuarto de control del     gen del Atlántico -frecuentemente con proyectos no           cional, considerando los siguientes parámetros:             tes de corte y ciegos. Carrete con salidas laterales
posicionamiento dinámico, un electricista en el cuarto     tan profundos como los del Golfo de México, Brasil                                                                       para la línea de flujo y estrangulador ajustable.
de control del generador, el técnico de perforación en     o el Oeste de Africa- pueden ser extremadamente              Geometría del pozo: ésta se determina principal-            Preventor cuádruple (con arietes de tubería, cuñas,
el piso y al capitán monitoreando las condiciones cli-     difíciles de manejar, en términos de viento, oleaje y        mente por la profundidad y diámetro requerido. Con          corte y ciegos ) de acuerdo al diámetro de la tubería
matológicas. Los arietes de corte para tuberías de re-     corrientes, ya que generan fuerzas sobre los siste-          base en estos parámetros, seleccionar el diámetro           y estoperos adecuados.
vestimiento que pueden cortar tuberías de 13 5/8 pg,       mas flotantes de producción, en los risers asocia-           de las barrenas, que va en relación directa a la tube-
88 lb/pie, reducen los riesgos de desconexión de emer-     dos y en los cabezales submarinos. Por ejemplo, en           ría de revestimiento que se requiera y a los asenta-        Experiencias de perforación con T.F.
gencia cuando se tiene tubería de revestimiento den-       el invierno estas fuerzas son mayores 10 veces a             mientos de la misma.
tro del arreglo submarino.                                 las generadas en el Golfo de México. Brithish                                                                            En la región Norte se han perforado cinco pozos con
                                                           Petroleum tiene experiencia de primera mano sobre            Profundidad desarrollada: tomando en cuenta que             el equipo de T.F uno en la Unidad Operativa Poza
                                                                                                                                                                                                    .,
El colapso de la tubería de revestimiento también          estas condiciones en los campos Foinaven y                   la perforación es con tubería flexible se debe consi-       Rica el Acuatempa 27 y cuatro en la Unidad Operativa
ha sido un problema en aguas profundas. En oca-            Schiehallion, al oeste de Shetland. Sin embargo, esta        derar, por seguridad, un mínimo de 220 m. de tube-          Altamira (Franco Española 1, 11, 36 y Troncoso 108).
siones, debido a que fue introducida sin llenar la         compañía experimentada aún está aprendiendo de               ría flexible extra en el carrete.                           Los resultados se muestran en la tabla 1.
sarta de tubería de perforación utilizada para intro-      lo que esta región es capaz.
ducirla. Normalmente, esto ocurre cuando la tube-                                                                       Barrenas: con base en la experiencia para perforar
                                                                                                                                                                                                MWD
ría de revestimiento es llenada pero la tubería de         Además, alrededor del mundo, las condiciones del             formaciones suaves se recomienda utilizar barre-
                                                                                                                                                                                     Pozo       Bna. Hta. Direcc. T.F. H.Fdo. M/día Tipo
perforación se mantiene vacía.                             fondo marino en áreas activas de aguas profundas             nas tipo PDC (diamante policristalino); para las de-        Acuatempa   5 7/8” MWD-LWD 2 3/8” 4 ¾” 16
                                                                                                                                                                                                       Mwd Lwd                      Direccional
                                                                                                                                                                                                                                    Dir
                                                           presentan otros serios problemas de equipo subma-            más formaciones se debe seleccionar de acuerdo                 27

Requerimientos de personal                                 rino y también los acuíferos someros han represen-           al código IADC (Asociación Internacional de Con-              Franco
                                                                                                                                                                                                5 7/8” MWD
                                                                                                                                                                                                       Mwd        2 3/8” 4 ¾”      40.7     Horizantal
                                                                                                                                                                                                                                            Hor
                                                           tado serios problemas de estabilidad.                        tratistas de Perforación).                                   Española
                                                                                                                                                                                        36
La construcción de equipos para aguas ultrapro-                                                                                                                                       Franco
                                                                                                                                                                                                5 7/8” MWD
                                                                                                                                                                                                       Mwd        2 3/8” 4 ¾”      65.9     Horizantal
                                                                                                                                                                                                                                            Hor
fundas está en su apogeo, lo que incrementará uti-         Uno de los principales aspectos aún en estudio, es           Fluidos de perforación e hidráulica: como en la per-         Española
                                                                                                                                                                                         1
lización en los próximos años. Podrían llegar a            hacer fluir hidrocarburos multifásicos "calientes" por       foración convencional, el fluido de control debe ser
                                                                                                                                                                                      Franco    4 3/4” MWD
                                                                                                                                                                                                       Mwd        2 3/8” 3 5/8” 103.4 Direccional
                                                                                                                                                                                                                                      Dir
requerirse entre 5 mil y 6 mil personas para operar        medio de líneas localizadas en aguas frías, a veces          compatible con la formación, enfriar adecuadamente           Española
                                                                                                                                                                                        11
la flota de 25 a 30 equipos para aguas ultraprofundas.     casi congeladas, a través de grandes distancias, lo que      la barrena, tener capacidad de sustentación para
Por tanto será necesario entrenamiento especializa-        resulta frecuentemente inevitable. La formación de           acarrear el recorte, mantener la estabilidad de las          Troncoso   5 7/8” MWD
                                                                                                                                                                                                       Electro    2 3/8” 4 ¾”      105      Horizantal
                                                                                                                                                                                                                                            Hor
                                                                                                                                                                                        108
do, aun cuando muchas de las operaciones en es-            hidratos y parafinas en las líneas ha provocado pro-         paredes del agujero y un bajo contenido de sóli-
tos nuevos equipos sean similares a las que se rea-        blemas de flujo y taponamientos; pero la industria se        dos. Dependiendo de las necesidades operativas,
                                                                                                                                                                                        Tabla 1. Pozos perforados.
lizan en los ya existentes. La industria debe recono-      encuentra aún en busca de métodos de limpieza, aun-          también se debe considerar el fluido para perfora-
cer que es necesario un enfoque de capacitación            que varias soluciones por medios químicos, métodos           ción bajo balance y el uso de fluido espumado.              En la figura 3 se observa cómo se desarrolló la
para asegurar que el personal tenga las habilidades        de calentamiento/aislamiento de la tubería y otras in-                                                                   curva de aprendizaje, conforme se fue adquirien-
de realizar operaciones en aguas ultraprofundas de         vestigaciones están tratando de vencer el problema.          Trayectoria del pozo: ésta se adecuará a los requeri-       do mayor experiencia en el manejo de T.F. duran-
manera segura y eficiente.                                                                                              mientos del yacimiento, pues prácticamente no exis-         te la perforación y ésta va desde 16 m /día hasta
                                                           Sin embargo, en términos de sistemas de producción,          te limitación en cuanto a cumplir con las trayecto-         llegar a los 105.
Costos                                                     la industria sigue confiando en la viabilidad tanto de       rias diseñadas, debido a que se perforan las forma-
                                                           los sistemas flotantes de producción, tales como las         ciones con sarta navegable.                                 Se realizó una comparación entre la perforación
Por otro lado, resulta indispensable reducir los costos    barcazas flotantes de producción y almacenamiento                                                                        convencional y con T.F y se obtuvieron los siguien-
                                                                                                                                                                                                          .
actuales de desarrollo de campos en aguas profun-          (FPSO), las plataformas con piernas tensionadas (TLPs)       En la práctica se ha observado que, en perforación          tes resultados:
das. Sin embargo, el que algunas compañías puedan          y semisumergibles; así como en los sistemas subma-           vertical, la inclinación del agujero no debe exceder
producir ahora de manera económica en aguas de casi        rinos. Los avances sistemáticos que han tenido en los        los 2 grados.                                               Costo / Beneficio
2 mil m de tirante quizá no siga siendo sorprendente,      últimos años estos dos campos de tecnología, frecuen-
en tanto que los principales proyectos mundiales,          temente interrelacionados, tienen un efecto directo en       Herramientas de fondo: los componentes típicos de           En la tabla 2 se observa un ahorro considerable a
como el DeepStar en el Golfo de México, el PROCAP          la capacidad de los operadores para accesar las reser-       una sarta de perforación son:                               este respecto.
2000 en Brasil, el AMJIG (Atlantic Margin Joint Industry   vas en aguas profundas.

40                                                                                                                                                                                                                                                5
Técnicas Especiales de Perforación                                                                                                                                                                                   Técnicas Especiales de Perforación




                                                                                                                             tres preventores simultáneamente pueden operar-          Problemas de control de pozos
      M /día                                                                                                                 se a través de una línea hidráulica temporal propor-
                                                                                                                             cionada por el ROV. Esto suministra redundancia,         Pérdidas de presión por fricción
                                                                                                                             aunque se pueden requerir varias horas para lanzar
        120                                                                                                                  el ROV.                                                  En pozos en aguas ultraprofundas, las pérdidas de
                                                                                                                                                                                      presión por fricción provocadas por la circulación a
                                                                                                                             Existen sistemas de control, llamados de "hombre         través de estranguladores y líneas de matar, son ma-
        100                                                                                                                  muerto" , que cierran el pozo si se pierde potencia      yores que las generadas en pozos en aguas someras,
                                                                                                                             eléctrica, hidráulica y comunicación con la superfi-     esto se debe a la mayor longitud de la línea de matar y
                                                                                                                             cie. El beneficio de este control es asegurar al pozo    a las mayores viscosidades del fluido, provocadas por
           80                                                                                                                y proteger el ambiente si hay una falla catastrófica     las temperaturas más bajas. Muchos de los nuevos
                                                                                                                             del sistema del riser.                                   equipos diseñados para perforar en tirantes de agua
           60                                                                                                                                                                         mayores a los 10 mil pies, utilizarán estranguladores y
                                                                                                                             Con frecuencia, como un sistema de respaldo o            líneas de matar con diámetros internos de 4 ½ pg en
                                                                                                                             emergencia, se proponen los controles acústicos          lugar 3 pg, que son los que se utilizan actualmente.
           40                                                                                                                para los preventores. Aunque estos sistemas han          Las líneas con diámetros internos mayores reducen la
                                                                                                                             sido diseñados para funcionar bajo condiciones nor-      contrapresión aplicada al pozo cuando se circula y
           20                                                                                                                males de aguas profundas, existe preocupación de         permiten mayores gastos de circulación.
                                                                                                                             que el ruido provocado por un reventón en el pozo,
                                                                                                                             enmascare la señal acústica de control y haga inúti-     Formación de hidratos
              0                                                                                                              les a estos sistemas.
                  Acuatempa             Franco   Franco                 Franco               TRONCOSO                                                                                 Los pozos en aguas ultraprofundas son más suscepti-
                                                                                                                             Problemas de manejo de los Risers                        bles a la formación de hidratos por sus temperaturas
                                       Española Española               Española                                                                                                       más bajas que las encontradas en los tirantes conven-
                           27             36       1                      11                     108                         El sistema de manejo de risers para aguas ultrapro-      cionales de perforación costa fuera y la mayor colum-
        Figura 3.                                                                                                            fundas debe desplegar, controlar y recuperar el riser,   na hidrostática generada hace más difícil inhibir las
                                                                                                                             el cual puede tener un periodo axial natural cercano     condiciones de formación de hidratos. Los hidratos
                                                           Con relación a los fluidos de perforación y tuberías              al periodo de tirón del equipo. Al igual que los otros   pueden ser un problema tanto en el agujero como en
                                                           de revestimiento utilizados, tanto en diseños con-                sistemas de los equipos para aguas ultraprofundas,       el exterior del arreglo en pozos ultraprofundos. La
    Concepto                           Equipo     Ahorro                                                                     éste esta diseñado para desconexiones de emergen-        mayor parte de los problemas por formación de
                                     conv. T.F.            vencionales como con T.F se observa una reduc-
                                                                                      .,
                                                    %                                                                        cia. Además, después de la desconexión, el riser         hidratos que se enfrentan durante la perforación, ocu-
                                                           ción del orden del 50 por ciento véase figura 4.
    Volumen de fluido                  100   57      43                                                                      debe quedar liberado y sin carga hidrostática gene-      rren después de un periodo en que no exista circula-
                                                                                                                             rada por la densidad del lodo. Los tensionadores del     ción. El método del perforador para circular brotes,
    Tubería de revestimiento           100   54      46    Diseño con Eq. Convencional            Diseño con T.F.            equipo, deben mantener un ángulo mínimo del riser        que no requiere esperar para densificar el fluido de
                                                                                                                             para reducir el desgaste potencial del mismo y del       control puede reducir la posibilidad de que se formen.
    Menos personal                     100   46      54                         13 3/8” m.                                   equipo de perforación en general.                        Circular el agujero proporciona una verdadera inhibi-
                                                                                                 12 1/4”    9 5/8” 20m
                                                            17 1/2”              de 2 a 10 m.
                                                                                                                                                                                      ción cinética y agrega calor proveniente del equipo y
    Reducción de la localización       100   20      80                                                                      Otro gran problema es la predicción exacta del           de las bombas.
                                                                                 9 5/8” 150 m.    8 1/2”    7” 150m          comportamiento del riser liberado y colgado, es-
                                                            12 1/4”
    Mínimo tiempo de                   100   33      77                                                                      pecialmente durante tormentas. El arrastre ejer-         Los diseños del sistema de cabezal y de las conexio-
    instalación                                                                                                              cido sobre el riser depende del movimiento de la         nes han sido mejorados para minimizar la forma-
                                                                                                                             embarcación y del perfil de las corrientes, lo que       ción de hidratos en y alrededor de los preventores
    Menor en tiempo manejo             100   72      28                                           5 7/8”
    de TP                                                     8 1/2”       7”      1500 m.       ó 4 3/4”   4 1/2”ó 3 1/2”   varía significativamente en toda su longitud. El in-     submarinos.
                                                                                                            1500 m
                                                                                                                             dicador de peso con un riser libre de 6 mil pies
    Menor volumen de lechada           100   57      43
                                                                                                                             varia de 800 a 1,200 kip (1 kip = 1000 lbs.). Ade-       También el fluido caliente circulando en los
                                                           Figura 4. Geometría de Pozos                                      más, como la tensión acumulada en el riser se            preventores a un gasto máximo ha derretido los
    Reducción en tiempo                100   23      77                                                                      libera rápidamente durante una operación de des-         hidratos que se habían congelado en el conector de
    de perforación
                                                           Fluidos                                                           conexión de emergencia, la secuencia de desco-           los preventores. Sin embargo, algunos pozos se han
    Menor tiempo en ejecución          100   75      25                                                                      nexión se diseña para permitir que los tensiona-         tenido que abandonar permanentemente, cortando
    de obra                                                                                                                  dores levanten el LMRP del arreglo de preventores        la tubería de revestimiento, porque el conector no
                                                           1ª etapa 11,252 l.        1ª etapa 5,418 l.
    Tabla 2. Ahorro en perforación                         2ª etapa 54,187 l.        2ª etapa 25,447 l.                      y evitar que estén en contacto.                          pudo ser liberado debido a los hidratos.


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Técnicas Especiales de Perforación                                                                                                                                                                             Técnicas Especiales de Perforación




ritmo de actualización más lento que SBL o USBL.          dinámico se moverán de la localización, alejándose        Tuberías de revestimiento                                   Ser competitivos nacional e internacionalmente,
Todos los sistemas de referencia de posición acústi-      de la trayectoria de la tormenta. El tiempo que se                                                                    estar actualizados en tecnología de punta y per-
cas requieren múltiples hidrófonos y transductores        necesita para asegurar el pozo y recuperar el riser       1ª etapa 10,323 kg.      1ª etapa 6,370 kg.                 forar al menor costo posible.
para una adecuada redundancia del sistema. Los de         puede obligar a comenzar los procedimientos de            2ª etapa 63,697 kg.      2ª etapa 20,426 kg.
referencia acústicos también son sensibles a las ca-      abandono antes de tener la seguridad de que la
pas termales que hay en las columnas de agua o a          tormenta afectará la localización.                        Respecto a la distribución del equipo en una locali-
los cambios significativos en salinidad. El ruido ge-                                                               zación terrestre, el área necesaria es de 25 x 32 m. y
nerado por el movimiento de la embarcación (pro-          Problemas de control de los preventores                   para un equipo convencional es de 100 x 100 m.
vocado por el oleaje) o por otras fuentes acústicas                                                                 figura 5 y 6, el movimiento del equipo se reduce de
puede provocar fallas operativas.                         Los equipos para aguas ultraprofundas requieren           siete a dos días y comprende desmantelar, trans-
                                                          de preventores eficientes. En una falla del siste-        portar e instalar.
Los de posicionamiento operados vía satélite utili-       ma de posicionamiento, aquéllos deben asegurar
zan una tecnología llamada "Sistema Diferencial de        el pozo y liberar el riser antes de que las condi-        Preguntas y Respuestas
Posicionamiento Global" (DGPS). Un proveedor co-          ciones meteorológicas hagan fallar a éste o al pozo
mercial debe proporcionar un factor de corrección         mismo. Los equipos para aguas ultraprofundas              1.- ¿Qué ventajas se obtienen al perforar con tube-
o "diferencial" para interpretar las señales de los sa-   utilizan un sistema electrohidráulico múltiplex para      ría flexible?
télites. Por lo general, estas señales llegan al equi-    control de los preventores. Las funciones del arre-
po por medio de dos diferentes trayectorias. Ade-         glo se controlan por medio de una señal eléctrica           Ahorro en costo y tiempo de perforación así como
más, normalmente los equipos cuentan con dos re-          enviada para liberar la presión hidráulica almace-          menor impacto ambiental
ceptores DGPS para redundancia.                           nada en los acumuladores de los preventores sub-
                                                          marinos. Durante una desconexión de emergen-              2.- ¿Qué ventajas obtenemos al utilizar nuevas tec-         Figura 6 Equipo convencional adaptado para perforar
Posicionamiento                                           cia, se pueden realizar 47 operaciones del arreglo           nologías?                                                con tubería flexible.
                                                          en 30 segundos. En el diseño y fabricación del
Aunque se pone mayor énfasis en el diseño y la re-        sistema de control de los preventores, es impor-
gulación de los sistemas de redundancia, la mayor         tante analizar por completo fallas y efectos a fin
parte de los problemas de posicionamiento son erro-       de eliminar puntos potenciales. El mejor método
res humanos. La experiencia, el entrenamiento, los        para minimizar los problemas en el campo es com-
procedimientos y el ambiente de trabajo son más           probar de manera rigurosa el sistema, lo que in-
importantes que el equipo o los sistemas para evitar      cluye: pruebas de precalificación de cada uno de                                                                                             GRUA                   BURROS
estos problemas.                                          los componentes; así como del sistema, simulan-                                                                                                                      TR/DC
                                                                                                                                                        PERRERA
                                                          do condiciones ambientales.                                                                                               BOMBA DE
                                                                                                                                                                                    LODOS DE
Problemas ambientales                                                                                                                                                               RELEVO
                                                          Conector inferior del riser (LMRP)
Corrientes cíclicas                                                                                                                                                  TRACTOR
                                                                                                                                                                                                   SUBESTRUCTURA
                                                          El componente más crítico del arreglo que debe fun-
En el Golfo de México, es una zona de fuertes co-         cionar durante una desconexión de emergencia es                                                                       UNIDAD DE TF
rrientes, cercanas a la superficie se han encontra-       el conector LMRP Si esta conexión no se libera cuan-
                                                                             .                                                     ACCESO
do corrientes mayores a los cuatro nudos. La co-          do el equipo se mueve de la localización, puede
rriente cíclica provoca problemas de posiciona-           dañarse al riser, al arreglo de preventores, al cabezal                                                                              BOMBA
miento y de manejo de risers. La mayor fuerza am-         y a la tubería de revestimiento conductora. Para evi-                                                        KOOMEY
                                                                                                                                                                                                 DE
                                                                                                                                                                                               LODOS          ESTRANGULADOR
biental resulta cuando el viento y la corriente cí-       tarlo, es necesario realizar, previamente, una prueba                                                                    PRESAS
clica se encuentran desfasados 90°. Aun si el equi-       de campo del sistema de desconexión de emergen-                                                                                       PRODUCTOS         UNIDAD DE
                                                                                                                                                                                                 QUIMICOS
po se mantiene en posición, la corriente cíclica          cia. Otro aspecto crítico es el alineamiento para una                                                                                                    POTENCIA

puede generar un ángulo en el riser, el cual no           reconexión del conector.
permite perforar.                                                                                                                                                 GENERADOR
                                                          Otros sistemas para control de preventores                                                                                        AGUA                     CONTENEDOR
Abandono por huracán
                                                          La mayor parte de los arreglos de preventores para
Cuando se está operando en aguas profundas el             aguas ultraprofundas cuentan con el apoyo de ve-                                                        COMBUSTIBLE
abandono por huracán es preocupación importan-            hículos operados a control remoto (ROV) para inter-
te. Por lo general, los equipos de posicionamiento        venir. Normalmente, ambos conectores y de dos a               Figura 5. Distribución de equipo.



38                                                                                                                                                                                                                                        7
Técnicas Especiales de Perforación                                                                                                                                                                                                                     Técnicas Especiales de Perforación




II. PERFORACIÓN CON TUBERÍA DE REVESTI-                                      lo que se conoce como práctica de perforar con tu-                              Por ejemplo, Shell señala que la mayor parte de sus      generadores, los alimentadores de combustible y de
MIENTO                                                                       bería de revestimiento.                                                         desarrollos en el Golfo de México tienen pozos que       agua de enfriamiento, así como los sistemas de ma-
                                                                                                                                                             producen un promedio de 20 mil bl/día; con el desa-      nejo de energía, distribuidores y generadores de
Introducción                                                                 Antecedentes                                                                    rrollo del campo Bonga, en Africa, se espera que al-     energía continua deben estar diseñados para ser
                                                                                                                                                             gunos pozos lleguen a tener producciones de más          confiables y configurados para la redundancia.
La tecnología emergente de la perforación de po-                             La Cuenca de Burgos corresponde al Distrito Reynosa                             de 40mil bl/día. Esto ha sido fuertemente apoyado
zos empleando la Tubería de Revestimiento (Casing                            en la zona noreste de la República Mexicana (Figura                             por los avances que ha logrado la industria en mate-     Todos los equipos deben tener la capacidad de iden-
Drilling) se encuentra en etapa de prueba con bue-                           7). Se caracteriza por ser un yacimiento productor de                           ria de diseños de terminaciones, perforación hori-       tificar y estar preparados en cualquier momento si
nos augurios para ser una tecnología rentable.                               gas. Entre los campos que componen la Cuenca de                                 zontal y multilateral.                                   se presenta una falla en el sistema de posicionamien-
                                                                             Burgos se encuentra el campo Arcabuz- Culebra, que                                                                                       to dinámico. Los problemas más serios de los siste-
Aquí se describe la experiencia realizada en la Cuen-                        tiene una producción promedio diaria de 404 MMPCD,                              Debido al número creciente de equipos de perfora-        mas de posicionamiento dinámico son el drive-off
ca de Burgos utilizando la T.R. como tubería de per-                         donde la producción por pozo varía de 2 a 4 MMPCD.                              ción para aguas profundas disponibles para explorar      (desviación) y el drift-off (la deriva). Durante el drive-
foración.                                                                                                                                                    estas áreas y al avance continuo en las tecnologías de   off, el equipo es accionado hacia una posición lejos
                                                         Dentro del campo ARCABUZ-CULEBRA se perforan                                                        perforación, se predice por ejemplo, la llegada de la    del pozo, ocurre cuando el sistema de posiciona-
La industria de la perforación, como toda empre- formaciones compuestas de lutitas y arenas del                                                              perforación sin risers en un futuro cercano.             miento dirige al equipo lejos de la localización. Pue-
sa preocupada por su perma-                                                                                                                                                                                           de ser provocado por una mala interpretación del
nencia en el mercado, tiene                                                                                                                                  Conceptos tales como la perforación sin risers y los     sistema. El drift-off sucede cuando el equipo pierde
entre sus principales objeti-                                                                                                                                equipos de perforación submarinos pueden parecer         potencia y las fuerzas ambientales lo empujan fuera
vos estar a la vanguardia en                                                                                                                                 ciencia-ficción en este momento, pero se dijo algu-      de la localización. En ambas situaciones, los
la tecnología de perforación           NUEVO LAREDO                                                                                                          na vez lo mismo acerca de los sistemas LWD y MWD         preventores deben cerrar el pozo y al riser antes de
para ser competitiva en los                                                                                                                                  (registros y medición durante la perforación, respec-    que el sistema del mismo, el cabezal o la tubería de
mercados nacional e interna-                                                                                                                                 tivamente).                                              revestimiento sufran daños.
cional, considerando que toda
incorporación de tecnología                                                                                                                                  La capacidad de realizar mejores caracterizaciones       Manejo de energía
deberá de ser encaminada a                                                                                                                                   y predicciones subsuperficiales también hace me-
reducir los costos y/o a incre-                       ÁREA                                                                                                   nos riesgosas estas operaciones, y posiblemente los      El manejo de energía es clave para minimizar la po-
mentar las utilidades de los                      OCCIDENTAL                                                                                                 estudios sísmicos para encontrar y caracterizar ya-      sibilidad de un apagón que el drift-off pueda provo-
clientes. En este entorno, se                                                                                                                                cimientos y reservas sea la herramienta más efecti-      car. Este sistema ha sido diseñado para que,
decidió utilizar tubería de re-                    NVA. CIUDAD
                                                                                                                                                             va para la exploración en aguas profundas.               automáticamente, ponga en línea a los motores
vestimiento durante la perfo-                      GUERRERO
                                                                                                                                                                                                                      cuando sea necesario, debido a variaciones de co-
                                                        MIGUEL ALEMÁN
ración.                                          MIER
                                                                CAMARGO
                                                                                                                                                             Problemas de perforación en aguas profundas y            rriente. El sistema de manejo de energía está confi-
                                                                                             VALADECES    G. DIAZ ORDAZ                                      ultraprofundas                                           gurado para darle preferencia a los sistemas de po-
El cambio básico consiste en                                                                                                                                                                                          sicionamiento antes que a cualquier otro, como po-
eliminar la sarta de perforación     CERRALVO
                                                                                                          REYNOSA           RIO BRAVO
                                                                                                                                                             En aguas ultraprofundas los pozos serán perfora-         dría ser el piso de perforación o las bombas de lodo.
y sustituirla por tubería de re-                LOS HERRERAS                                                                                     MATAMOROS
                                                                                                                                                             dos con equipos de posicionamiento dinámico.             El sistema de manejo de energía debe identificar
vestimiento. De acuerdo a la                                                                                                                                 Aproximadamente se han perforado 58 pozos en             efectivamente la potencia disponible y la consumi-
perspectiva de las compañías                                GENERAL BRAVO
                                                                                                                                                             aguas con tirantes mayores a los 5mil pies. Aunque       da, con el fin de mantener un margen de la primera
que han utilizado este método                    CHINA                                                                                                       este tipo de perforación ha sido, en general, de tipo    adecuado para mantener el equipo en la localización.
de perforación, han logrado un                         ÁREA                                                                         V. HERMOSO

                                                                                                                                                             exploratorio, esto cambiará conforme más compa-
ahorro en el costo de 7 y 10 por                     CENTRAL                                                               ÁREA                              ñías empiecen a desarrollar las grandes reservas         Sistemas de posicionamiento dinámico
ciento en el tiempo total de                                                                                              ORIENTAL                           descubiertas.
                                                                                           NUE VO LE ÓN




perforación.                                                                                                                                                                                                          Los sistemas de posicionamiento dinámico utilizan
                                                                                                                                                             Problemas de posicionamiento del equipo                  procedimientos de referencia de posición acústicos
En la Cuenca de Burgos, se rea-                                                                                                                                                                                       y satélites. Los acústicos incluyen líneas de fondo
lizó la adecuación de un equi-                              T
                                                                 A                                                                                           Para mantener el equipo en su localización se utili-     largas (long-baseline, LBL), de líneas cortas (SBL) y
                                                                     M                                         SAN FERNANDO
                                                                                                                                                     GOLFO
po para poder perforar rotando                                           A
                                                                             U                                                                               zan sistemas redundantes computarizados de posi-         de líneas ultra cortas (USBL). Generalmente, los LBL
                                                                                 L                                                                     DE
la tubería de revestimiento has-                                                     IP
                                                                                       A                                                                     cionamiento dinámico, que reducen el riesgo de           son más precisos y tienen menos variaciones con-
                                                                                           S                                                        MÉXICO
ta el objetivo y evaluar tanto la                                                                                                                            costosas interrupciones provocadas por incapacidad       forme se incrementa la profundidad. Pueden propor-
resistencia de la junta como la                                                                                                                              para mantener la posición. Los sistemas de posicio-      cionar una precisión de un círculo de 3 pies compa-
del tubo a los esfuerzos de tor-                                                                                                                             namiento dinámico más refinados cuentan con pro-         rados con los SBL o USBL, que tienen precisiones
sión y arrastre, dando origen a      Figura 7. Cuenca de Burgos.                                                                                             cedimientos de redundancia triple y están basados        de 0.5 por ciento respecto a la profundidad del agua.
                                                                                                                                                             en múltiples referencias de posicionamiento. Los         Sin embargo, en aguas profundas, los LBL tienen un

8                                                                                                                                                                                                                                                                                 37
Técnicas Especiales de Perforación                                                                                                                                                                             Técnicas Especiales de Perforación




Velocidad de respuesta                                   · Cuenta con seis lámparas de yoduro de cuarzo de           terciario, el objetivo es continuar con el desarrollo y              Plan de desarrollo 1999 - 2003
                                                           intensidad variable.                                      explotación de la arena (W-4) productora del cam-
El tensionador debe tener capacidad para respon-         · Panel de control de movimientos verticales y hori-        po, las arenas productoras en estos campos se en-
der a la máxima respuesta pico del movimiento ver-         zontales: Con rotación a 320° y movimiento vertical,      cuentran a las profundidades promedio de:                   LOCALIZACIONES              LOCALIZACIONES
tical de la unidad flotante. Esta respuesta será igual     con lectura de posición a control remoto en superficie.                                                                  WILCOX                         MS
o mayor a la máxima velocidad vertical instantánea
del movimiento del equipo, que excede el prome-          Selección del sistema de explotación                        FORMACION                    PROFUNDIDAD
dio de la velocidad vertical del equipo.
                                                         Por lo antes mencionado, un punto clave en el de-           E. YEGUA                         AFLORA                       AÑO          NO. DE         AÑO        NO. DE
La máxima velocidad V, puede ser calculada supo-         sarrollo de campos en aguas profundas es determi-           E. COOK MOUNTAIN                  300.0                                    POZOS                     POZOS
niendo que las olas son senoidales:                      nar cuál sistema utilizar: flotante o submarino. El         E. WECHES                         800.0                      1999            (58)         1999          (02)
                                                                                                                                                                                  2000            (55)         2000          (16)
                                                         sistema flotante se ha desarrollado mucho en los            E. Q. CITY                      900.0
                                                                                                                                                                                  2001            (56)         2001          (16)
V= Movimiento vertical (pies) x K / periodo (seg.)       últimos años, aunque la industria petrolera está acep-      E. REKLAW                        1450.0
                                                                                                                                                                                  2002            (45)         2002          (34)
                                                         tando que el sistema submarino o el submarino com-          E. WILCOX                        1850.0
                                                                                                                                                                                  2003            (24)         2003          (31)
Cilindro doble acción, tipo compresión                   binado con el flotante tendrán que ser el medio para        ARENA W-1                        2100.0                    SUBTOTAL                    SUBTOTAL
                                                                                                                                                                                                 (238)                       (99)
                                                         alcanzar los campos ultraprofundos.                         ARENA W-2                        2200.0
                                                                                                                                                                                 727$/                              
Este cilindro hidroneumático es de doble acción. La                                                                  ARENA W-3                        2370.0
                                                                                                                                                                                Tabla 3. Equipo de perforación convencional.
presión actúa en el área del pistón y lo obliga a ex-    El auge de los proyectos en aguas profundas se debe         ARENA W-4                        2470.0
tenderse. La fuerza de extensión es igual a la pre-      a que de éstos, frecuentemente se pueden obtener                                                                      Equipo de Perforación:
sión multiplicada por el área del pistón. Por ejem-      gastos de producción impresionantes, lo cual com-
plo, un cilindro con diámetro inferior de 14 pg, pre-    pensa evidentemente los altos costos de explora-            La perforación de estos pozos tiene una duración          • El equipo de perforación es convencional figura 8.
siona sobre las 154 pg del área del pistón a 2 mil lb/   ción y desarrollo. La industria se está enfocando a         aproximada de 24 días para un pozo vertical y 27
pg2, la fuerza de extensión sería de 308 mil lb.         obtener los mayores beneficios de sus actividades           días para un pozo direccional, los tiempos de per-
                                                         de exploración y producción, y factores tales como          foración se han optimizado con el desarrollo del
Vehículo de operación remota (ROV)                       la producción por pozo, son los que están condu-            campo. Los costos actuales son de $ 14 y 15 mi-
                                                         ciendo a la industria al desarrollo de campos en            llones para pozos verticales y direccionales, res-
El vehículo de operación remota es una de las he-        aguas profundas, a pesar de los riesgos involucrados.       pectivamente.
rramientas indispensables para
la perforación de un pozo en                                                                                         Las propiedades del fluido requeridas para perforar
aguas profundas en una unidad                                                                                        estos pozos son:
flotante de perforación (figura
38). A continuación se describen
las principales características                                                                                      ETAPA           PROF.      LODO         DENSIDAD
técnicas del ROV Scorpio:                                                                                                           m.                      gr/cc
                                                                                                                     1               150     base agua        1.15 - 1.20
· Capacidad de trabajo: 1000-
  1500 m;                                                                                                            2               1500    base aceite      1.43 - 1.45
· Dimensiones Alto:1.57 m, An-                                                                                       3                2900   base aceite      1.82 - 1.85
  cho:1.49 m, Largo 2.74 m;
· Cuenta con 5 propulsores.
· Potencia hidráulica: 75 HP a                                                                                       Los datos del yacimiento son:
  2500 psi, 36 GPM, 1000 VCA,
  3 fases, 50/60Hz.                                                                                                  Presión del yacimiento (W-4)          310 Kg/cm2
· Televisión: Vídeo cámara                                                                                           Temperatura del yacimiento            136 °C
  SIT de alta resolución con                                                                                         Gasto pronosticado                     6.0 mmpcd
  un nivel bajo de luz, la cá-
  mara suministra 525 líneas                                                                                                                                                        Figura 8. Equipo de perforación convencional.
  a 60 Hz,                                                                                                           El programa para los próximos cinco años se ha es-
· Tiene un lente con corrección                                                                                      tablecido para un mejor desarrollo del campo, así         • El equipo deberá acondicionarse para utilizar una
  de enfoque y mecanismos                                                                                            como una programación que nos permita de mane-              flecha (kelly) de 15 metros de longitud. Para lo
  para sus movimientos vertica-      Figura 38. Vehículo de Operación Remota (ROV S.S. Mata Redonda).                ra eficiente optimizar la explotación del mismo.            cuál se necesitará modificar la profundidad del
  les y laterales.

36                                                                                                                                                                                                                                        9
Tomo09 tecnicas especiales de la perforacion
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  • 1. Técnicas Especiales de Perforación Técnicas Especiales de Perforación ÍNDICE Página I. OPERACIONES CON TUBERÍA FLEXIBLE (T.F.) 3 Introducción 3 Componentes del equipo de tubería flexible 3 Dimensiones y características de la tubería flexible 3 Software 3 Aplicaciones 4 Consideraciones para perforar con tubería flexible 4 Experiencias de perforación con tubería flexible 5 Preguntas y respuestas 7 II. PERFORACIÓN CON TUBERÍA DE REVESTIMIENTO 8 Introducción 8 Antecedentes 8 Equipo de perforación 9 Herramientas para perforar con tubería de revestimiento 10 Herramientas y accesorios para el manejo e introducción de la tubería 12 Procedimiento para el manejo de la tubería de revestimiento durante la perforación 12 Procedimiento para el manejo de la tubería de revestimiento durante la recuperación 13 Procedimiento para el manejo e introducción de la tubería de revestimiento para cementarla 13 Recomendaciones durante la perforación 14 III. PERFORACIÓN BAJO BALANCE 15 Introducción 15 Ingeniería de diseño de la perforación bajo balance 15 Aplicación y casos generales de la perforación bajo balance 15 Consideraciones para seleccionar el fluido circulante a emplear 16 Tensión de arrastre 18 Barrenas e hidráulica 18 Proyecto direccional 18 Sarta de perforación 18 Equipo superficial 19 Equipo superficial de separación de fases 19 Equipo de estrangulación 22 Manejo de los fluidos producidos 22 Dispositivos de monitoreo a través de sensores y alarmas 23 1
  • 2. Técnicas Especiales de Perforación Seguridad y ecología 23 Capacitación de personal 23 Consideraciones operativas 23 Preguntas y respuestas 25 Referencias 25 IV. AGUAS PROFUNDAS 26 Introducción 26 Posicionamiento dinámico 26 Compensación de movimientos en la superficie 27 Compensador de movimiento vertical (CMV) 27 Métodos básicos del funcionamiento del compensador de movimiento vertical 28 Operación de un compensador de movimientos verticales 30 Sistemas de tensionadores de líneas guías en plataformas semisumergibles 30 Base guía temporal y permanente 30 Conductores marinos (riser) 32 Líneas de matar y estrangular 33 Junta telescópica 33 Efecto de flotación en conductores marinos riser 33 Sistema de tensionadores de riser marino en una plataforma semisumergible 34 Vehículo de operación remota (ROV) 36 Selección del sistema de exploración 36 Problemas de perforación en aguas profundas y ultraprofundas 37 Costos 40 Expansión del mercado 41 Preguntas y respuestas 42 Referencias 42 2
  • 3. Técnicas Especiales de Perforación Técnicas Especiales de Perforación Preguntas y respuestas R: Deepstar en el Golfo de México, el PROCAP 2000 en Brasil, el AMJIG en el Reino Unido y el Programa 1.-¿Cuál es la profundidad de tirante de agua para considerar la perforación en aguas profundas? Noruego de Aguas Profundas. Técnicas Especiales Glosario R: El criterio varía según los diferentes especialistas en el tema, pero se consideran tirantes de agua ma- RISER = Conductor marino de Perforación yores de 400 a 500 m. TLP = Plataforma de patas tensionadas 2.-¿Cuál es la profundidad de tirante de agua a la SPAR BUOYS = Plataforma de mástil tipo boya que se considera la perforación de agua ultra- CMV = Compensador de movimiento vertical PRESENTACIÓN GENERAL Conjunto de preventores profunda? ROV = Vehículo de operación remota Grúa y subestructura LWD = Registros continuos durante la perfora- La perforación de pozos cada vez resulta más riesgosa, Figuras 1 y 2 R: Se considera de los 1500 m en adelante. ción profunda, costosa y se ve en situaciones más MWD = Medición durante la perforación comprometidas con el ambiente. Por eso es 3.-¿Cuáles son los equipos especiales utilizados en BP = British petroleum cabeza indispensable utilizar algunas técnicas espe- inyectora las unidades flotantes de perforación? FPSO = Barcazas flotantes de producción y alma- ciales, que nos permitan alcanzar los objeti- carrete de T.F. cenamiento vos de los programas de perforación en la bús- cabina de control R: Stripper = Estopero preventores queda de hidrocarburos, con el mínimo de · Compensador de movimiento vertical (CMV) TF = Tubería flexible tiempo, máxima seguridad y al menor costo. · Conductores marinos TR = Tubería de revestimiento Este libro se ocupa de las siguientes técnicas · Tensionadores de las líneas guías RPM = Revoluciones por minutoR de perforación, a saber: · Tensionadores del conductor marino HD = Hydrill Vehículo de operación remota (ROV KELLY = Constante unidad de I. OPERACIONES CON TUBERÍA FLEXIBLE potencia STAND PIPE = Tubo vertical con múltiple de válvulas 4.-¿Cuál es la tendencia de la perforación en aguas PDC = Barrenas Policristalinas Introducción unidad de profundas y su importancia económica? DRILL COLLARS = Lastrabarrenas subestructura autoelevable bombeo SWIVEL = Unión giratoria En la última década la aplicación de la Tube- R: La perforación ha tenido un incremento en el CORRIDA= Introducción al pozo de tuberías o he- ría Flexible (T.F es uno de los aspectos más .) Figura 1. Diagrama de Tubería Flexible. ámbito mundial significativo en un periodo relativa- rramientas importantes de desarrollo tecnológico en la mente corto, creando nuevas oportunidades de de- IADC = Asociación internacional de contratistas industria petrolera. Tal es su importancia, que en la Dimensiones y características de la T.F. sarrollo. de perforación actualidad un buen número de pozos es interveni- PSI = Libras por pulgada cuadrada do con este sistema. De acuerdo con los principales fabricantes de tubería Las reservas mundiales descubiertas de yacimien- Ph = Presión hidrostática flexible, “Quality Tubing” y “Precision Tube tos en aguas profundas tiende a incrementarse con- PK = Presión del yacimiento Estos equipos intervienen en la perforación, termi- Technology” , ésta puede suministrarse en carretes siderablemente, son cifras impresionantes que nos nación y mantenimiento de pozos. Su facilidad de de 1” hasta 3 ½” y longitudes máximas de 25 mil pies. muestran que el desarrollo en aguas profundas no Referencias instalación, bajo costo y seguridad han permitido es una frontera irreal, sino que representa el futuro ahorros significativos a la industria petrolera. En cuanto a peso y dimensiones, se enfrenta a la de la industria costa fuera. 1. Informe final del proyecto CDC-0406 "Asimilación limitante para conseguir los permisos de tránsito de la tecnología de perforación, terminación y repa- Aquí nos ocuparemos primordialmente de la utiliza- en las carreteras y a la capacidad de las embarca- 5.-¿Defina qué es el posicionamiento dinámico en ración de pozos en aguas profundas" , Instituto Mexi- ción de la Tubería Flexible como un equipo de perfo- ciones para subirla en las plataformas marinas. una unidad flotante de perforación? cano del Petróleo, 1999. ración. Se hará una breve descripción del equipo en sí, componentes, herramientas de fondo, seguridad Las características que debe reunir la T.F son: . R: Es la técnica para mantener automáticamente la 2. Manual Offshore Operations por Ron Baker en de las instalaciones y aspectos económicos. Acero con bajo carbón unidad en una localización en el mar sin el sistema colaboración con International Association of Drilling Esfuerzo mínimo a la cedencia 70-80 000 psi. de anclaje, dentro de una tolerancia especificada por Contractors Houston, Texas y Petroleum Industry Componentes de equipo de Tubería Flexible (T.F) Tensión mínima de 80-90 000 lbs. el uso de vectores de empuje para contrarrestar las Training Service Canada 1985. Dureza máxima Rockwell de 22C fuerzas de viento, olas y corrientes que tienden a 3. Revista Técnica Petroleum Engineer Internacional Unidad de bombeo mover la unidad de la posición de interés. "DEEPWATER" Technology 1999. Unidad de potencia Software Carrete y tubería flexible. 6.-¿En la actualidad, cuáles son los principales pro- 4. Información técnica recopilada de la S.S. Mata Cabina de control Petróleos Mexicanos cuenta con programas de cóm- yectos mundiales para perforar en aguas profundas? Redonda 1999. Cabeza inyectora puto para diseñar y operar durante la perforación 42 3
  • 4. Técnicas Especiales de Perforación Técnicas Especiales de Perforación con tubería flexible y entre otros los siguientes: Objetivo Expansión del mercado Modelo para flexion de tuberías (BUCLE 1). Modelo para diseñar sartas de tuberías de revesti- Perforar un pozo rápido, seguro y a bajo costo, Todos los nuevos desarrollos en estas tecnologías, han Estas cifras son impresionantes y nos muestran que miento (CASING 2). se puede lograr ya que la T.F. no necesita conexio- fomentado el interés de las compañías petroleras por los desarrollos en aguas profundas no son una fron- Modelo para cementación de pozos (CEMENT 2). nes por ser continua, maneja menor volumen de desarrollar campos en aguas profundas y ultraprofun- tera irreal, sino que representan el futuro de la in- Modelo para esfuerzos en el agujero (CSTRESS 2). fluidos y acero que las tuberías de revestimiento. das. Como resultado, el mercado ha crecido masiva- dustria costa fuera. Modelo para arrastre y colapso de T.F (CTDRAG 1). . Asimismo evitan pegaduras ya que se tiene cir- mente en un periodo relativamente corto, creando Modelo para cambios en diámetro (CTGROWTH 1). culación continua. Al final esto redunda en bene- nuevas oportunidades de desarrollo, al mismo tiem- Hace veinte años, la perforación costa fuera no Modelo para fatiga de T.F (CTLIFE 2). . ficios económicos. po que muchas de las operaciones convencionales enfrentaba problemas como la corriente cíclica y Paquete profesional para T.F. (CTPRO 1). costa fuera han ido decreciendo. los flujos en aguas someras que provocan gran Modelo hidráulico para pozo (HYDMOD 3). Otro aspecto importante a considerar y que se vuel- impacto en el éxito y los costos de la exploración Modelo para esfuerzos triaxiales (TRIAX 1). ve pregunta obligada antes de dar cualquier paso Los hechos hablan por sí mismos. En 1998, existían y desarrollo de campos en aguas profundas. Todo Modelo para control de pozos (WELCON 2). es ¿por qué utilizar un equipo de tubería flexible? cerca de 28 campos en aguas con tirantes de agua parece indicar que la nueva actividad de perfora- Por ser más económico al explotar formaciones so- mayores a los 500 m alrededor del mundo, produ- ción en aguas ultraprofundas enfrentará, de igual Aplicaciones meras, con mejores condiciones de seguridad y mí- ciendo conjuntamente alrededor de 935 mil b/día. De manera, nuevos problemas. Pero la industria se nimo impacto ambiental. acuerdo a un reporte confiable, tan sólo las reservas beneficiará mejorando la seguridad y compartien- Entre las múltiples aplicaciones que tiene la tubería recuperables totales de esos mismos campos eran de do nuevas experiencias. flexible están: Existen consideraciones a tomarse en cuenta: la 8 mil 400 millones de barriles. Aún más importante, las metodología a seguir y la programación de la perfo- reservas mundiales de yacimientos descubiertas en aguas En las tablas 5, 6 y 7 se muestran algunas cifras rele- Limpiezas ración. profundas son de casi 43 mil millones de barriles con una vantes relacionadas con los desarrollos en aguas pro- Inducciones tendencia a ser de 100 mil millones de barriles. fundas. Estimulaciones Metodología Cementaciones AGUAS PROFUNDAS Pescas Analizar la información disponible de pozos perfo- Terminaciones rados, recopilando todos los antecedentes como da- Tabla 5. Pronóstico de campos produciendo en aguas profundas entre 1998-2004 Perforación tos históricos de perforación, columna geológica del Golfo de México Africa Lejano Resto del área de estudio, registros geofísicos, núcleos, Año (USA) Brasil Occidental Oriente Mundo Total Consideraciones para perforar con T.F. gradientes de presión y de fractura y fluidos utiliza- 1998 16 11 0 0 1 28 dos etcétera. 1999 26 13 0 0 1 40 2000 35 15 2 0 2 54 2002 45 18 8 3 4 78 Diseño del pozo: analizar los 2004 53 21 12 5 5 96 requerimientos de producción Fuente: Deepwater Oil & Gas Monthly/SREA para que, con base en ello, se diseña la geometría del pozo. Tabla 6. Estimación de reservas mundiales probadas y probables en aguas profundas (MMBls) Infraestructura: con qué equi- Golfo de México América Africa Lejano po y accesorios se dispone (USA) del Sur Occidental Oriente Antártida Otros para desarrollar este método Probadas 6,500 17,000 8,500 8,000 - 3,500 alterno de perforación. Probables 12,000 15,000 15,000 21,000 18,000 5,500 Fuente: SREA Logística: este punto es impor- tante ya que conlleva un aho- rro significativo, si el suminis- Tabla 7. Porcentaje de campos futuros por método de desarrollo tro de materiales y accesorios Prof. (m) 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1,000 1,500 2,000 2,500 se efectúa a tiempo. Plataformas 7 5 7 0 0 15 0 0 0 0 0 0 0 Plat. y equipo submarino 0 5 0 0 0 0 0 0 9 10 0 0 0 Perforación de Alcance Ejecución de la perforación y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Extendido la terminación: por ser la per- Sistemas flotantes de foración una operación relati- producción y 50 55 86 25 50 62 71 83 73 90 91 100 100 almacenamiento (FPS) vamente rápida es necesario Plat. y FPS 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Figura 2. Perforación con T.F. contar con equipos de regis- Sistemas submarinos a 36 30 7 75 50 23 14 17 18 0 9 0 0 plataformas Fuente: Douglas-Westwood’s World Deepwater Report 4 41
  • 5. Técnicas Especiales de Perforación Técnicas Especiales de Perforación Problemas con la tubería de revestimiento Group) en el Reino Unido y el Norwegian Deepwater tros, parámetros de medición en tiempo real, para Barrena, motor de fondo, sustituto de flotación, dos Programme (Programa Noruego de Aguas Profundas), poder definir con oportunidad los pasos a seguir lastrabarrenas antimagnéticos, equipo de medición La pegadura de tuberías de revestimiento representa están actualmente enfocados a calificar tecnología y durante el desarrollo de la intervención. durante la perforación (MWD), martillo hidráulico y un gran problema para cualquier equipo flotante, aun- técnicas para su uso en tirantes de agua de hasta 3 mil m. conector de tubería flexible. que es más crítico en equipos de posicionamiento di- Diseño de perforación námico para aguas profundas. Por tal razón, estos La realidad no es tan simple, en tanto las condicio- Conexiones superficiales de control: deben ser acor- equipos toman precauciones especiales cuando se van nes de aguas profundas no son las mismas en todo En este punto, el diseño se lleva a cabo de manera simi- des a las presiones esperadas en el yacimiento y a introducir tuberías de revestimiento, como mante- el mundo. Las condiciones encontradas en el mar- lar al que se realiza para perforar con un equipo conven- contar como mínimo de un preventor doble con arie- ner un técnico electrónico en el cuarto de control del gen del Atlántico -frecuentemente con proyectos no cional, considerando los siguientes parámetros: tes de corte y ciegos. Carrete con salidas laterales posicionamiento dinámico, un electricista en el cuarto tan profundos como los del Golfo de México, Brasil para la línea de flujo y estrangulador ajustable. de control del generador, el técnico de perforación en o el Oeste de Africa- pueden ser extremadamente Geometría del pozo: ésta se determina principal- Preventor cuádruple (con arietes de tubería, cuñas, el piso y al capitán monitoreando las condiciones cli- difíciles de manejar, en términos de viento, oleaje y mente por la profundidad y diámetro requerido. Con corte y ciegos ) de acuerdo al diámetro de la tubería matológicas. Los arietes de corte para tuberías de re- corrientes, ya que generan fuerzas sobre los siste- base en estos parámetros, seleccionar el diámetro y estoperos adecuados. vestimiento que pueden cortar tuberías de 13 5/8 pg, mas flotantes de producción, en los risers asocia- de las barrenas, que va en relación directa a la tube- 88 lb/pie, reducen los riesgos de desconexión de emer- dos y en los cabezales submarinos. Por ejemplo, en ría de revestimiento que se requiera y a los asenta- Experiencias de perforación con T.F. gencia cuando se tiene tubería de revestimiento den- el invierno estas fuerzas son mayores 10 veces a mientos de la misma. tro del arreglo submarino. las generadas en el Golfo de México. Brithish En la región Norte se han perforado cinco pozos con Petroleum tiene experiencia de primera mano sobre Profundidad desarrollada: tomando en cuenta que el equipo de T.F uno en la Unidad Operativa Poza ., El colapso de la tubería de revestimiento también estas condiciones en los campos Foinaven y la perforación es con tubería flexible se debe consi- Rica el Acuatempa 27 y cuatro en la Unidad Operativa ha sido un problema en aguas profundas. En oca- Schiehallion, al oeste de Shetland. Sin embargo, esta derar, por seguridad, un mínimo de 220 m. de tube- Altamira (Franco Española 1, 11, 36 y Troncoso 108). siones, debido a que fue introducida sin llenar la compañía experimentada aún está aprendiendo de ría flexible extra en el carrete. Los resultados se muestran en la tabla 1. sarta de tubería de perforación utilizada para intro- lo que esta región es capaz. ducirla. Normalmente, esto ocurre cuando la tube- Barrenas: con base en la experiencia para perforar MWD ría de revestimiento es llenada pero la tubería de Además, alrededor del mundo, las condiciones del formaciones suaves se recomienda utilizar barre- Pozo Bna. Hta. Direcc. T.F. H.Fdo. M/día Tipo perforación se mantiene vacía. fondo marino en áreas activas de aguas profundas nas tipo PDC (diamante policristalino); para las de- Acuatempa 5 7/8” MWD-LWD 2 3/8” 4 ¾” 16 Mwd Lwd Direccional Dir presentan otros serios problemas de equipo subma- más formaciones se debe seleccionar de acuerdo 27 Requerimientos de personal rino y también los acuíferos someros han represen- al código IADC (Asociación Internacional de Con- Franco 5 7/8” MWD Mwd 2 3/8” 4 ¾” 40.7 Horizantal Hor tado serios problemas de estabilidad. tratistas de Perforación). Española 36 La construcción de equipos para aguas ultrapro- Franco 5 7/8” MWD Mwd 2 3/8” 4 ¾” 65.9 Horizantal Hor fundas está en su apogeo, lo que incrementará uti- Uno de los principales aspectos aún en estudio, es Fluidos de perforación e hidráulica: como en la per- Española 1 lización en los próximos años. Podrían llegar a hacer fluir hidrocarburos multifásicos "calientes" por foración convencional, el fluido de control debe ser Franco 4 3/4” MWD Mwd 2 3/8” 3 5/8” 103.4 Direccional Dir requerirse entre 5 mil y 6 mil personas para operar medio de líneas localizadas en aguas frías, a veces compatible con la formación, enfriar adecuadamente Española 11 la flota de 25 a 30 equipos para aguas ultraprofundas. casi congeladas, a través de grandes distancias, lo que la barrena, tener capacidad de sustentación para Por tanto será necesario entrenamiento especializa- resulta frecuentemente inevitable. La formación de acarrear el recorte, mantener la estabilidad de las Troncoso 5 7/8” MWD Electro 2 3/8” 4 ¾” 105 Horizantal Hor 108 do, aun cuando muchas de las operaciones en es- hidratos y parafinas en las líneas ha provocado pro- paredes del agujero y un bajo contenido de sóli- tos nuevos equipos sean similares a las que se rea- blemas de flujo y taponamientos; pero la industria se dos. Dependiendo de las necesidades operativas, Tabla 1. Pozos perforados. lizan en los ya existentes. La industria debe recono- encuentra aún en busca de métodos de limpieza, aun- también se debe considerar el fluido para perfora- cer que es necesario un enfoque de capacitación que varias soluciones por medios químicos, métodos ción bajo balance y el uso de fluido espumado. En la figura 3 se observa cómo se desarrolló la para asegurar que el personal tenga las habilidades de calentamiento/aislamiento de la tubería y otras in- curva de aprendizaje, conforme se fue adquirien- de realizar operaciones en aguas ultraprofundas de vestigaciones están tratando de vencer el problema. Trayectoria del pozo: ésta se adecuará a los requeri- do mayor experiencia en el manejo de T.F. duran- manera segura y eficiente. mientos del yacimiento, pues prácticamente no exis- te la perforación y ésta va desde 16 m /día hasta Sin embargo, en términos de sistemas de producción, te limitación en cuanto a cumplir con las trayecto- llegar a los 105. Costos la industria sigue confiando en la viabilidad tanto de rias diseñadas, debido a que se perforan las forma- los sistemas flotantes de producción, tales como las ciones con sarta navegable. Se realizó una comparación entre la perforación Por otro lado, resulta indispensable reducir los costos barcazas flotantes de producción y almacenamiento convencional y con T.F y se obtuvieron los siguien- . actuales de desarrollo de campos en aguas profun- (FPSO), las plataformas con piernas tensionadas (TLPs) En la práctica se ha observado que, en perforación tes resultados: das. Sin embargo, el que algunas compañías puedan y semisumergibles; así como en los sistemas subma- vertical, la inclinación del agujero no debe exceder producir ahora de manera económica en aguas de casi rinos. Los avances sistemáticos que han tenido en los los 2 grados. Costo / Beneficio 2 mil m de tirante quizá no siga siendo sorprendente, últimos años estos dos campos de tecnología, frecuen- en tanto que los principales proyectos mundiales, temente interrelacionados, tienen un efecto directo en Herramientas de fondo: los componentes típicos de En la tabla 2 se observa un ahorro considerable a como el DeepStar en el Golfo de México, el PROCAP la capacidad de los operadores para accesar las reser- una sarta de perforación son: este respecto. 2000 en Brasil, el AMJIG (Atlantic Margin Joint Industry vas en aguas profundas. 40 5
  • 6. Técnicas Especiales de Perforación Técnicas Especiales de Perforación tres preventores simultáneamente pueden operar- Problemas de control de pozos M /día se a través de una línea hidráulica temporal propor- cionada por el ROV. Esto suministra redundancia, Pérdidas de presión por fricción aunque se pueden requerir varias horas para lanzar 120 el ROV. En pozos en aguas ultraprofundas, las pérdidas de presión por fricción provocadas por la circulación a Existen sistemas de control, llamados de "hombre través de estranguladores y líneas de matar, son ma- 100 muerto" , que cierran el pozo si se pierde potencia yores que las generadas en pozos en aguas someras, eléctrica, hidráulica y comunicación con la superfi- esto se debe a la mayor longitud de la línea de matar y cie. El beneficio de este control es asegurar al pozo a las mayores viscosidades del fluido, provocadas por 80 y proteger el ambiente si hay una falla catastrófica las temperaturas más bajas. Muchos de los nuevos del sistema del riser. equipos diseñados para perforar en tirantes de agua 60 mayores a los 10 mil pies, utilizarán estranguladores y Con frecuencia, como un sistema de respaldo o líneas de matar con diámetros internos de 4 ½ pg en emergencia, se proponen los controles acústicos lugar 3 pg, que son los que se utilizan actualmente. 40 para los preventores. Aunque estos sistemas han Las líneas con diámetros internos mayores reducen la sido diseñados para funcionar bajo condiciones nor- contrapresión aplicada al pozo cuando se circula y 20 males de aguas profundas, existe preocupación de permiten mayores gastos de circulación. que el ruido provocado por un reventón en el pozo, enmascare la señal acústica de control y haga inúti- Formación de hidratos 0 les a estos sistemas. Acuatempa Franco Franco Franco TRONCOSO Los pozos en aguas ultraprofundas son más suscepti- Problemas de manejo de los Risers bles a la formación de hidratos por sus temperaturas Española Española Española más bajas que las encontradas en los tirantes conven- 27 36 1 11 108 El sistema de manejo de risers para aguas ultrapro- cionales de perforación costa fuera y la mayor colum- Figura 3. fundas debe desplegar, controlar y recuperar el riser, na hidrostática generada hace más difícil inhibir las el cual puede tener un periodo axial natural cercano condiciones de formación de hidratos. Los hidratos Con relación a los fluidos de perforación y tuberías al periodo de tirón del equipo. Al igual que los otros pueden ser un problema tanto en el agujero como en de revestimiento utilizados, tanto en diseños con- sistemas de los equipos para aguas ultraprofundas, el exterior del arreglo en pozos ultraprofundos. La Concepto Equipo Ahorro éste esta diseñado para desconexiones de emergen- mayor parte de los problemas por formación de conv. T.F. vencionales como con T.F se observa una reduc- ., % cia. Además, después de la desconexión, el riser hidratos que se enfrentan durante la perforación, ocu- ción del orden del 50 por ciento véase figura 4. Volumen de fluido 100 57 43 debe quedar liberado y sin carga hidrostática gene- rren después de un periodo en que no exista circula- rada por la densidad del lodo. Los tensionadores del ción. El método del perforador para circular brotes, Tubería de revestimiento 100 54 46 Diseño con Eq. Convencional Diseño con T.F. equipo, deben mantener un ángulo mínimo del riser que no requiere esperar para densificar el fluido de para reducir el desgaste potencial del mismo y del control puede reducir la posibilidad de que se formen. Menos personal 100 46 54 13 3/8” m. equipo de perforación en general. Circular el agujero proporciona una verdadera inhibi- 12 1/4” 9 5/8” 20m 17 1/2” de 2 a 10 m. ción cinética y agrega calor proveniente del equipo y Reducción de la localización 100 20 80 Otro gran problema es la predicción exacta del de las bombas. 9 5/8” 150 m. 8 1/2” 7” 150m comportamiento del riser liberado y colgado, es- 12 1/4” Mínimo tiempo de 100 33 77 pecialmente durante tormentas. El arrastre ejer- Los diseños del sistema de cabezal y de las conexio- instalación cido sobre el riser depende del movimiento de la nes han sido mejorados para minimizar la forma- embarcación y del perfil de las corrientes, lo que ción de hidratos en y alrededor de los preventores Menor en tiempo manejo 100 72 28 5 7/8” de TP 8 1/2” 7” 1500 m. ó 4 3/4” 4 1/2”ó 3 1/2” varía significativamente en toda su longitud. El in- submarinos. 1500 m dicador de peso con un riser libre de 6 mil pies Menor volumen de lechada 100 57 43 varia de 800 a 1,200 kip (1 kip = 1000 lbs.). Ade- También el fluido caliente circulando en los Figura 4. Geometría de Pozos más, como la tensión acumulada en el riser se preventores a un gasto máximo ha derretido los Reducción en tiempo 100 23 77 libera rápidamente durante una operación de des- hidratos que se habían congelado en el conector de de perforación Fluidos conexión de emergencia, la secuencia de desco- los preventores. Sin embargo, algunos pozos se han Menor tiempo en ejecución 100 75 25 nexión se diseña para permitir que los tensiona- tenido que abandonar permanentemente, cortando de obra dores levanten el LMRP del arreglo de preventores la tubería de revestimiento, porque el conector no 1ª etapa 11,252 l. 1ª etapa 5,418 l. Tabla 2. Ahorro en perforación 2ª etapa 54,187 l. 2ª etapa 25,447 l. y evitar que estén en contacto. pudo ser liberado debido a los hidratos. 6 39
  • 7. Técnicas Especiales de Perforación Técnicas Especiales de Perforación ritmo de actualización más lento que SBL o USBL. dinámico se moverán de la localización, alejándose Tuberías de revestimiento Ser competitivos nacional e internacionalmente, Todos los sistemas de referencia de posición acústi- de la trayectoria de la tormenta. El tiempo que se estar actualizados en tecnología de punta y per- cas requieren múltiples hidrófonos y transductores necesita para asegurar el pozo y recuperar el riser 1ª etapa 10,323 kg. 1ª etapa 6,370 kg. forar al menor costo posible. para una adecuada redundancia del sistema. Los de puede obligar a comenzar los procedimientos de 2ª etapa 63,697 kg. 2ª etapa 20,426 kg. referencia acústicos también son sensibles a las ca- abandono antes de tener la seguridad de que la pas termales que hay en las columnas de agua o a tormenta afectará la localización. Respecto a la distribución del equipo en una locali- los cambios significativos en salinidad. El ruido ge- zación terrestre, el área necesaria es de 25 x 32 m. y nerado por el movimiento de la embarcación (pro- Problemas de control de los preventores para un equipo convencional es de 100 x 100 m. vocado por el oleaje) o por otras fuentes acústicas figura 5 y 6, el movimiento del equipo se reduce de puede provocar fallas operativas. Los equipos para aguas ultraprofundas requieren siete a dos días y comprende desmantelar, trans- de preventores eficientes. En una falla del siste- portar e instalar. Los de posicionamiento operados vía satélite utili- ma de posicionamiento, aquéllos deben asegurar zan una tecnología llamada "Sistema Diferencial de el pozo y liberar el riser antes de que las condi- Preguntas y Respuestas Posicionamiento Global" (DGPS). Un proveedor co- ciones meteorológicas hagan fallar a éste o al pozo mercial debe proporcionar un factor de corrección mismo. Los equipos para aguas ultraprofundas 1.- ¿Qué ventajas se obtienen al perforar con tube- o "diferencial" para interpretar las señales de los sa- utilizan un sistema electrohidráulico múltiplex para ría flexible? télites. Por lo general, estas señales llegan al equi- control de los preventores. Las funciones del arre- po por medio de dos diferentes trayectorias. Ade- glo se controlan por medio de una señal eléctrica Ahorro en costo y tiempo de perforación así como más, normalmente los equipos cuentan con dos re- enviada para liberar la presión hidráulica almace- menor impacto ambiental ceptores DGPS para redundancia. nada en los acumuladores de los preventores sub- marinos. Durante una desconexión de emergen- 2.- ¿Qué ventajas obtenemos al utilizar nuevas tec- Figura 6 Equipo convencional adaptado para perforar Posicionamiento cia, se pueden realizar 47 operaciones del arreglo nologías? con tubería flexible. en 30 segundos. En el diseño y fabricación del Aunque se pone mayor énfasis en el diseño y la re- sistema de control de los preventores, es impor- gulación de los sistemas de redundancia, la mayor tante analizar por completo fallas y efectos a fin parte de los problemas de posicionamiento son erro- de eliminar puntos potenciales. El mejor método res humanos. La experiencia, el entrenamiento, los para minimizar los problemas en el campo es com- procedimientos y el ambiente de trabajo son más probar de manera rigurosa el sistema, lo que in- importantes que el equipo o los sistemas para evitar cluye: pruebas de precalificación de cada uno de GRUA BURROS estos problemas. los componentes; así como del sistema, simulan- TR/DC PERRERA do condiciones ambientales. BOMBA DE LODOS DE Problemas ambientales RELEVO Conector inferior del riser (LMRP) Corrientes cíclicas TRACTOR SUBESTRUCTURA El componente más crítico del arreglo que debe fun- En el Golfo de México, es una zona de fuertes co- cionar durante una desconexión de emergencia es UNIDAD DE TF rrientes, cercanas a la superficie se han encontra- el conector LMRP Si esta conexión no se libera cuan- . ACCESO do corrientes mayores a los cuatro nudos. La co- do el equipo se mueve de la localización, puede rriente cíclica provoca problemas de posiciona- dañarse al riser, al arreglo de preventores, al cabezal BOMBA miento y de manejo de risers. La mayor fuerza am- y a la tubería de revestimiento conductora. Para evi- KOOMEY DE LODOS ESTRANGULADOR biental resulta cuando el viento y la corriente cí- tarlo, es necesario realizar, previamente, una prueba PRESAS clica se encuentran desfasados 90°. Aun si el equi- de campo del sistema de desconexión de emergen- PRODUCTOS UNIDAD DE QUIMICOS po se mantiene en posición, la corriente cíclica cia. Otro aspecto crítico es el alineamiento para una POTENCIA puede generar un ángulo en el riser, el cual no reconexión del conector. permite perforar. GENERADOR Otros sistemas para control de preventores AGUA CONTENEDOR Abandono por huracán La mayor parte de los arreglos de preventores para Cuando se está operando en aguas profundas el aguas ultraprofundas cuentan con el apoyo de ve- COMBUSTIBLE abandono por huracán es preocupación importan- hículos operados a control remoto (ROV) para inter- te. Por lo general, los equipos de posicionamiento venir. Normalmente, ambos conectores y de dos a Figura 5. Distribución de equipo. 38 7
  • 8. Técnicas Especiales de Perforación Técnicas Especiales de Perforación II. PERFORACIÓN CON TUBERÍA DE REVESTI- lo que se conoce como práctica de perforar con tu- Por ejemplo, Shell señala que la mayor parte de sus generadores, los alimentadores de combustible y de MIENTO bería de revestimiento. desarrollos en el Golfo de México tienen pozos que agua de enfriamiento, así como los sistemas de ma- producen un promedio de 20 mil bl/día; con el desa- nejo de energía, distribuidores y generadores de Introducción Antecedentes rrollo del campo Bonga, en Africa, se espera que al- energía continua deben estar diseñados para ser gunos pozos lleguen a tener producciones de más confiables y configurados para la redundancia. La tecnología emergente de la perforación de po- La Cuenca de Burgos corresponde al Distrito Reynosa de 40mil bl/día. Esto ha sido fuertemente apoyado zos empleando la Tubería de Revestimiento (Casing en la zona noreste de la República Mexicana (Figura por los avances que ha logrado la industria en mate- Todos los equipos deben tener la capacidad de iden- Drilling) se encuentra en etapa de prueba con bue- 7). Se caracteriza por ser un yacimiento productor de ria de diseños de terminaciones, perforación hori- tificar y estar preparados en cualquier momento si nos augurios para ser una tecnología rentable. gas. Entre los campos que componen la Cuenca de zontal y multilateral. se presenta una falla en el sistema de posicionamien- Burgos se encuentra el campo Arcabuz- Culebra, que to dinámico. Los problemas más serios de los siste- Aquí se describe la experiencia realizada en la Cuen- tiene una producción promedio diaria de 404 MMPCD, Debido al número creciente de equipos de perfora- mas de posicionamiento dinámico son el drive-off ca de Burgos utilizando la T.R. como tubería de per- donde la producción por pozo varía de 2 a 4 MMPCD. ción para aguas profundas disponibles para explorar (desviación) y el drift-off (la deriva). Durante el drive- foración. estas áreas y al avance continuo en las tecnologías de off, el equipo es accionado hacia una posición lejos Dentro del campo ARCABUZ-CULEBRA se perforan perforación, se predice por ejemplo, la llegada de la del pozo, ocurre cuando el sistema de posiciona- La industria de la perforación, como toda empre- formaciones compuestas de lutitas y arenas del perforación sin risers en un futuro cercano. miento dirige al equipo lejos de la localización. Pue- sa preocupada por su perma- de ser provocado por una mala interpretación del nencia en el mercado, tiene Conceptos tales como la perforación sin risers y los sistema. El drift-off sucede cuando el equipo pierde entre sus principales objeti- equipos de perforación submarinos pueden parecer potencia y las fuerzas ambientales lo empujan fuera vos estar a la vanguardia en ciencia-ficción en este momento, pero se dijo algu- de la localización. En ambas situaciones, los la tecnología de perforación NUEVO LAREDO na vez lo mismo acerca de los sistemas LWD y MWD preventores deben cerrar el pozo y al riser antes de para ser competitiva en los (registros y medición durante la perforación, respec- que el sistema del mismo, el cabezal o la tubería de mercados nacional e interna- tivamente). revestimiento sufran daños. cional, considerando que toda incorporación de tecnología La capacidad de realizar mejores caracterizaciones Manejo de energía deberá de ser encaminada a y predicciones subsuperficiales también hace me- reducir los costos y/o a incre- ÁREA nos riesgosas estas operaciones, y posiblemente los El manejo de energía es clave para minimizar la po- mentar las utilidades de los OCCIDENTAL estudios sísmicos para encontrar y caracterizar ya- sibilidad de un apagón que el drift-off pueda provo- clientes. En este entorno, se cimientos y reservas sea la herramienta más efecti- car. Este sistema ha sido diseñado para que, decidió utilizar tubería de re- NVA. CIUDAD va para la exploración en aguas profundas. automáticamente, ponga en línea a los motores vestimiento durante la perfo- GUERRERO cuando sea necesario, debido a variaciones de co- MIGUEL ALEMÁN ración. MIER CAMARGO Problemas de perforación en aguas profundas y rriente. El sistema de manejo de energía está confi- VALADECES G. DIAZ ORDAZ ultraprofundas gurado para darle preferencia a los sistemas de po- El cambio básico consiste en sicionamiento antes que a cualquier otro, como po- eliminar la sarta de perforación CERRALVO REYNOSA RIO BRAVO En aguas ultraprofundas los pozos serán perfora- dría ser el piso de perforación o las bombas de lodo. y sustituirla por tubería de re- LOS HERRERAS MATAMOROS dos con equipos de posicionamiento dinámico. El sistema de manejo de energía debe identificar vestimiento. De acuerdo a la Aproximadamente se han perforado 58 pozos en efectivamente la potencia disponible y la consumi- perspectiva de las compañías GENERAL BRAVO aguas con tirantes mayores a los 5mil pies. Aunque da, con el fin de mantener un margen de la primera que han utilizado este método CHINA este tipo de perforación ha sido, en general, de tipo adecuado para mantener el equipo en la localización. de perforación, han logrado un ÁREA V. HERMOSO exploratorio, esto cambiará conforme más compa- ahorro en el costo de 7 y 10 por CENTRAL ÁREA ñías empiecen a desarrollar las grandes reservas Sistemas de posicionamiento dinámico ciento en el tiempo total de ORIENTAL descubiertas. NUE VO LE ÓN perforación. Los sistemas de posicionamiento dinámico utilizan Problemas de posicionamiento del equipo procedimientos de referencia de posición acústicos En la Cuenca de Burgos, se rea- y satélites. Los acústicos incluyen líneas de fondo lizó la adecuación de un equi- T A Para mantener el equipo en su localización se utili- largas (long-baseline, LBL), de líneas cortas (SBL) y M SAN FERNANDO GOLFO po para poder perforar rotando A U zan sistemas redundantes computarizados de posi- de líneas ultra cortas (USBL). Generalmente, los LBL L DE la tubería de revestimiento has- IP A cionamiento dinámico, que reducen el riesgo de son más precisos y tienen menos variaciones con- S MÉXICO ta el objetivo y evaluar tanto la costosas interrupciones provocadas por incapacidad forme se incrementa la profundidad. Pueden propor- resistencia de la junta como la para mantener la posición. Los sistemas de posicio- cionar una precisión de un círculo de 3 pies compa- del tubo a los esfuerzos de tor- namiento dinámico más refinados cuentan con pro- rados con los SBL o USBL, que tienen precisiones sión y arrastre, dando origen a Figura 7. Cuenca de Burgos. cedimientos de redundancia triple y están basados de 0.5 por ciento respecto a la profundidad del agua. en múltiples referencias de posicionamiento. Los Sin embargo, en aguas profundas, los LBL tienen un 8 37
  • 9. Técnicas Especiales de Perforación Técnicas Especiales de Perforación Velocidad de respuesta · Cuenta con seis lámparas de yoduro de cuarzo de terciario, el objetivo es continuar con el desarrollo y Plan de desarrollo 1999 - 2003 intensidad variable. explotación de la arena (W-4) productora del cam- El tensionador debe tener capacidad para respon- · Panel de control de movimientos verticales y hori- po, las arenas productoras en estos campos se en- der a la máxima respuesta pico del movimiento ver- zontales: Con rotación a 320° y movimiento vertical, cuentran a las profundidades promedio de: LOCALIZACIONES LOCALIZACIONES tical de la unidad flotante. Esta respuesta será igual con lectura de posición a control remoto en superficie. WILCOX MS o mayor a la máxima velocidad vertical instantánea del movimiento del equipo, que excede el prome- Selección del sistema de explotación FORMACION PROFUNDIDAD dio de la velocidad vertical del equipo. Por lo antes mencionado, un punto clave en el de- E. YEGUA AFLORA AÑO NO. DE AÑO NO. DE La máxima velocidad V, puede ser calculada supo- sarrollo de campos en aguas profundas es determi- E. COOK MOUNTAIN 300.0 POZOS POZOS niendo que las olas son senoidales: nar cuál sistema utilizar: flotante o submarino. El E. WECHES 800.0 1999 (58) 1999 (02) 2000 (55) 2000 (16) sistema flotante se ha desarrollado mucho en los E. Q. CITY 900.0 2001 (56) 2001 (16) V= Movimiento vertical (pies) x K / periodo (seg.) últimos años, aunque la industria petrolera está acep- E. REKLAW 1450.0 2002 (45) 2002 (34) tando que el sistema submarino o el submarino com- E. WILCOX 1850.0 2003 (24) 2003 (31) Cilindro doble acción, tipo compresión binado con el flotante tendrán que ser el medio para ARENA W-1 2100.0 SUBTOTAL SUBTOTAL (238) (99) alcanzar los campos ultraprofundos. ARENA W-2 2200.0 727$/ Este cilindro hidroneumático es de doble acción. La ARENA W-3 2370.0 Tabla 3. Equipo de perforación convencional. presión actúa en el área del pistón y lo obliga a ex- El auge de los proyectos en aguas profundas se debe ARENA W-4 2470.0 tenderse. La fuerza de extensión es igual a la pre- a que de éstos, frecuentemente se pueden obtener Equipo de Perforación: sión multiplicada por el área del pistón. Por ejem- gastos de producción impresionantes, lo cual com- plo, un cilindro con diámetro inferior de 14 pg, pre- pensa evidentemente los altos costos de explora- La perforación de estos pozos tiene una duración • El equipo de perforación es convencional figura 8. siona sobre las 154 pg del área del pistón a 2 mil lb/ ción y desarrollo. La industria se está enfocando a aproximada de 24 días para un pozo vertical y 27 pg2, la fuerza de extensión sería de 308 mil lb. obtener los mayores beneficios de sus actividades días para un pozo direccional, los tiempos de per- de exploración y producción, y factores tales como foración se han optimizado con el desarrollo del Vehículo de operación remota (ROV) la producción por pozo, son los que están condu- campo. Los costos actuales son de $ 14 y 15 mi- ciendo a la industria al desarrollo de campos en llones para pozos verticales y direccionales, res- El vehículo de operación remota es una de las he- aguas profundas, a pesar de los riesgos involucrados. pectivamente. rramientas indispensables para la perforación de un pozo en Las propiedades del fluido requeridas para perforar aguas profundas en una unidad estos pozos son: flotante de perforación (figura 38). A continuación se describen las principales características ETAPA PROF. LODO DENSIDAD técnicas del ROV Scorpio: m. gr/cc 1 150 base agua 1.15 - 1.20 · Capacidad de trabajo: 1000- 1500 m; 2 1500 base aceite 1.43 - 1.45 · Dimensiones Alto:1.57 m, An- 3 2900 base aceite 1.82 - 1.85 cho:1.49 m, Largo 2.74 m; · Cuenta con 5 propulsores. · Potencia hidráulica: 75 HP a Los datos del yacimiento son: 2500 psi, 36 GPM, 1000 VCA, 3 fases, 50/60Hz. Presión del yacimiento (W-4) 310 Kg/cm2 · Televisión: Vídeo cámara Temperatura del yacimiento 136 °C SIT de alta resolución con Gasto pronosticado 6.0 mmpcd un nivel bajo de luz, la cá- mara suministra 525 líneas Figura 8. Equipo de perforación convencional. a 60 Hz, El programa para los próximos cinco años se ha es- · Tiene un lente con corrección tablecido para un mejor desarrollo del campo, así • El equipo deberá acondicionarse para utilizar una de enfoque y mecanismos como una programación que nos permita de mane- flecha (kelly) de 15 metros de longitud. Para lo para sus movimientos vertica- Figura 38. Vehículo de Operación Remota (ROV S.S. Mata Redonda). ra eficiente optimizar la explotación del mismo. cuál se necesitará modificar la profundidad del les y laterales. 36 9