APLICACIÓN DE LA TECNOLOGIA DRILING WITH CASING CON ZAPATA PERFORADORA PERFORADORA EN ZONAS DE BAJO GRADIENTES Y FORMACIONES NO CONSOLDADAS: EXPERIENCIA EN LA APLICACIÓN DE LA TECNOLOGIA CASING DRILLING EN LA PERFORACION DE POZOS DE PETROLEO Y GAS.
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L# d&e%e!"# s s3!0"#*/# es 9,e e! l# $e%&o%#"'! "o! "#s!3+ 8s*e $,ede es*#% soe*do # es&,e%-os 2 *e!so!es (#s*#!*e s d&e%e!*es 9,e e! los ,sos "o!/e!"o!#les. El $%o"eso de dse@o de ,! $o-o $e%&o%#do "o! "#s!3 "oe!-# de l# s# #!e%# 9,e $#%# ,! $o-o "o!/e!"o!#l. Los $,!*os de #se!*#e!*o de los ds*!*os "#s!3 se sele""o!#! (#s#dos e! l# es*#(ld#d 2 el "o!*%ol del $o-o #des de los %e9,e%e!*os de $%od,""'!. Se dse@# el $%o3%## d%e""o!#l del $o-o $#%# $e%&o%#% los o(1e*/os sele""o!#dos 2 se des#%%oll# el $%o3%## de lodos. !# /e9,e el $%o"eso de dse@o "o!/e!"o!#l se lle/' # "#(o+ el dse@o 0!#l de(e% #d#$*#%se #l $%o"eso C#s!3 D%ll!3 TM $#%# lo3%#% los o(1e*/os e;*os#e!*e 2 #se3,%#% 9,e el *,(o #!*e!3# s,s $%o$ed#des 2 es$e"0"#"o!es L# e;$e%e!"# 3#!#d# #l %e#l-#% es*os *%#(#1os e! $l#*#&o%#s os)o%e $e%*' es*#(le"e% 9,e ,*l-#!do el $%o"eso C#s!3 D%ll!3 TM los #)o%%os e! los *e$os %e9,e%dos $#%# $e%&o%#% 2 "ee!*#% se""o!es de $o-os de sl#%es "#%#"*e%4s*"#s $,ede! #l"#!-#% )#s*# ,! . El #)o%%o se (#s# &,!d#e!*#le!*e e! !o *e!e% 9,e )#"e% #!o(%#s "o! el so!deo. Co$#%#"'! %es$e"*o # l# $e%&o%#"'! "o!/e!"o!#l: El ss*e# "#s!3 d%ll!3 $,ede $e%&o%#% # *#s#s de $e!e*%#"'!
"o$e**/#s "o! %es$e"*o # l#s 9,e se o(*e!e! $e%&o%#!do "o! el 8*odo "o!/e!"o!#l. L#s *#s#s de $e!e*%#"'! d,%#!*e ,!# $e%&o%#"'! "o!/e!"o!#l es*! l*#d#s $o% l# l$e-# del $o-o. Al $e%&o%#% "o! "#s!3+ el es$#"o #!,l#% es e!o%+ "o! lo 9,e l#s /elo"d#des #se!"o!#les so! ,")o s ele/#d#s $o% lo ",#l l# l$e-# del $o-o e1o%# !o*#(lee!*e. No o(s*#!*e+ l# *#s# de $e!e*%#"'! se /e %e3,l#d# $o% l# ECD 5de!sd#d e9,/#le!*e de "%",l#"'!6. L*#"'!: Po% de(#1o de los e*%os+ l#s *#s#s de $e!e*%#"'! de los $o-os $e%&o%#dos "o! "#s!3 &,e%o! e!o%es 9,e l#s del $o-o $e%&o%#do "o!/e!"o!#le!*e 5/e% 03,%# 6. E! 8s*e "#so el "*o% l*#!*e &,e el $eso so(%e el *%8$#!o. Es*e !o $od4# se% #2o% # T! # los e&e"*os de !o d#@#% el e!s#!")#do% -#$#*#s $e%&o%#do%#s *$o De&2e% DPA KX 5de #le*#s6 2 De&2e% DPA KKX 5de K #le*#s6 "o! el de*%o ; ,*l-#!do "o!1,!*#e!*e l# !,e/# *e"!olo34# de e9,$o de s,$e%0"e #,*o#*-#do D%ll!3 Tool I!*e%!#l 5DTI K6 #l"#!-#!do los o(1e*/os de $%o&,!dd#d 0!#les e! &o%# SEGRA 2 EFICIENTE. L# $e%&o%#"'! ,*l-#!do l# *e"!olo34# D%ll!3 ?*) C#s!3= e$le' "oo s#%*# de $e%&o%#"'! l# *,(e%4# de %e/es*e!*o de de*%o >K+ $eso l(>&*+ 3%#do Q 2 "o!e;'! APIBTC 2 ,!# -#$#*# $e%&o%#do%# $e%&o%#(le
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s una herramienta especial perforable! la cual cumple con las funciones de una mecha "#$ convencional y una zapata flotadora. %u lon&itud varía de ' a '. pies. Características de la Zapata Perforadora ( Drill • •
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Shoe I )
"resenta aletas y cortadores de carburo de tun&steno. La estructura de corte ubicada en el hombro de la zapata es un material soldado formado con bloques afilados de carburo de tun&steno. n el campo petrolero! este material es comúmente utilizado para el fresado para las herramientas de pesca y en especial para la perforación de pozos. st provista de puertos de flujo alar&ados ubicados en la cara! para proporcionar limpieza y enfriamiento a los cortadores. #isponible para dimetros de revestidores desde * hasta +, pul&adas! para la construcción de hoyos de - /' a +0 pul&adas. s adaptable para cone1iones de tubería de revestimiento 2buttress3 o premium. La varianteDrill Shoe II posee adems las si&uientes características4 "oseen una estructura de corte central de diamante térmicamente estable ($56s) y en el hombro cortadores "#$ (#iamante "olicristalino) ofreciendo mayor eficiencia para formaciones ms consolidadas o medianamente consolidadas. %ustitución de los canales de flujo presentes en la zapata de la primera &eneración por chorros intercambiables los cuales proporcionan mayor 7%8. ste tipo de zapatas perforadoras puede alcanzar tasas de penetración desde ',, hasta 9,, pph. #isponibles para revestidores de * a + +/- pul&adas de dimetro! para la construcción de hoyos de - /' a * pul&adas. :dems pueden ser utilizadas tanto para revestidores como para camisas. Las zapatas son perforables por mechas "#$! tricónicas e incluso por otra zapata perforadora. Partes de la Zapata Perforadora 1. La
Zapata cara
perforadora y
propiamente los
dicha chorros
La cara es la parte frontal y plana de la zapata fabricada de una aleación de aluminio! que &arantiza su perforabilidad por las mechas convencionales. sta cara de aluminio es prote&ida de la erosión por una capa del&ada de carburo de tun&steno denso. n la cara de la herramienta e1isten chorros dise;ados para limpiar y enfriar la estructura de corte y transportar a través del anular y hasta la superficie los ripios. Los chorros de carburo de tun&steno convencionales no son perforables< por tal motivo! estos chorros han sido especialmente fabricados de metal suave (cobre) y una capa de cermica fuerte! adems de
ser lo suficientemente &randes como para no ofrecer obstrucción durante las operaciones de cementación si&uientes. Las
aletas
l cuerpo de la zapata perforadora est provisto de aletas estabilizadoras también de carburo de tun&steno! las cuales suministran suficiente separación entre el revestidor y las paredes del hoyo para realizar la cementación! adems de brindar protección contra el des&aste del cuerpo de la zapata. $onjuntamente! las aletas proporcionan apoyo a las estructuras de corte y definen los patrones de flujo hidrulico. Estructuras
de
corte
$omo se mencionó anteriormente! estn formadas de carburo de tun&steno (#rill %hoe 8) o #iamante térmicamente estable (#rill %hoe 88) mientras que en el hombro de éstas se presentan bloques afilados de carburo de tun&steno o cortadores "#$ respectivamente. El
cuerpo
l cuerpo de la zapata est fabricado de una aleación de acero del mismo o mayor &rado que el del revestidor a utilizar. l cuerpo debe ejecutar las si&uientes funciones4 retener y apoyar los cortadores y las boquillas! mantener su resistencia bajo las condiciones e1istentes en el hoyo! diri&ir y controlar el fluido de perforación a medida que esté lista y proporcionar un medio de cone1ión (bo1) con la tubería de revestimiento. Caja
La zapata perforadora posee una cone1ión de caja inte&ral (no utiliza acoplamiento) de manera que el pin del revestidor o camisa quede insertado dentro de la herramienta. !l"ula
flotadora
La zapata perforadora internamente un sistema conformado por una vlvula flotadora! la cual permite el paso del fluido pero el retorno del mismo. #. $u%ería de &e"estimiento
La zapata perforadora se conecta directamente a la tubería de revestimiento! con lo cual se perfora el hoyo y se cementa lue&o de finalizar la perforación. %e puede utilizar cualquier de tubería que cumpla con los requerimientos para las condiciones a las cuales ser e1puesta. '.
Casin
rillin
*pear
+ssem%ly
(Cdsa)
La herramienta para desarrollar torque al revestidor consistía en un crossover conectado entre el top drive y la tubería de revestimiento llamado water bushing cross over . l water bushing cross over es simplemente un sub compuesto por un pin para revestidor y una caja para drill pipe. : medida que avanza la perforación! se van conectando tuberías de revestimiento. :unque satisface todos los requisitos técnicos! este crossover presenta una &ran desventaja4 el tiempo requerido para conectar y desconectar cada junta del revestidor (una cone1ión y dos cone1iones). #icha desventaja impulsó el desarrollo del $dsa! el cual permite realizar una sola cone1ión. sta herramienta permite la transmisión de torque a la tubería de revestimiento y su dies;o est basado en el de los arpones e1istentes. ste arpón se conecta directamente a la unidad de top drive y simplemente se introduce dentro del revestidor. entajas y des"entajas del uso de la Zapata Perforadora entajas de la Zapata Perforadora 4 •
=educción de tiempos operacionales.
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>ejora la limpieza del hoyo. $ontribuye a minimizar la potencia del sistema de bombeo. =educe problemas asociados a los viajes de tubería. limina los repasos de hoyo. limina el uso y manejo de tubulares. =educe problemas de desviación. l revestidor es cementado al alcanzart la profundidad final. es"entajas de la Zapata Perforadora,
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"osee un m1imo dimetro (', pul&adas) "osee una m1ima profundidad de aplicación (alrededor de los -,, pies) 5écnicas operacionales poco familiares. Limitado a pozos verticales.
#%:?@A 7oy en día! las empresas de petróleo y &as trabajan en profundidades de ms de ,.,,, pies (+.,,, metros) y en profundidades verticales totales de ms de 9,.,,, pies ('.,,, metros). Aperar en estas condiciones presenta muchos desafíos! incluyendo fuertes corrientes ocenicas y altas presiones de pozo. "ara poder alcanzar las reservas de petróleo y &as ubicadas profundamente en el fondo del océano! los pozos de a&uas profundas deben atravesar varias millas de arena &ruesa! sal densa y roca dura. Las crecientes presiones de formación y temperaturas altas son una amenaza para la inte&ridad del
pozo. =especto a la producción para diferentes confi&uraciones %B=? (%ubsea! Bmbillicals! =isers y ?loCines) y materiales de características fluidas para tubos de conducción! recubrimientos y soldadura en estos ambientes! los requerimientos van en aumento. Los protocolos de prueba y las re&ulaciones para operaciones en a&uas profundas! incluyendo :"8 =" D0! se volvieron ms estrictos! incluyendo situaciones de car&a de supervivencia. Los perfiles de pozo deben estar dise;ados para cumplir con estas demandas y enfrentar con se&uridad los desafíos que presentan la &eolo&ía del subsuelo y los peli&ros de la perforación. n estos ambientes! la confiabilidad y desempe;o del producto son imprescindibles. $omprometidas con el desarrollo offshore sustentable! las empresas de petróleo y &as constantemente buscan soluciones que puedan reducir la huella ambiental de las operaciones y minimizar la descar&a de contaminantes en el océano. %ALB$8AE% 5enaris ofrece una amplia &ama de productos y servicios que promueven la confiabilidad! eficiencia y se&uridad! incluso en los ambientes ms desafiantes. Euestras cone1iones premium 5enaris7ydril ase&uran un desempe;o superior en ambientes de a&uas profundas! ofreciendo características como resistencia e1tra a la compresión! m1ima sellabilidad y resistencia superior a la fati&a. La cone1ión5enaris7ydril Fed&e 0'+G fue específicamente desarrollada para cumplir con los cambios en los requerimientos para operar en a&uas profundas en el Holfo de >é1ico. ?ue la primera cone1ión dise;ada de acuerdo a :"8 =" D0 y cumple con :"8 $ $:LI8J. La serie 5enaris7ydril Klue provee alta confiabilidad y versatilidad para desempe;arse en los ambientes ms complicados. Kasada en la tecnolo&ía Klue! que fue probada en campo y tiene características únicas! nuestra cone1ión Klue MuicN %eal fue dise;ada para casin& de superficie con un dimetro e1terior amplio! mientras que las cone1iones Klue >a1 y Klue 7eavy Fall Oambas cumplen con :"8 $ $:LI8JI ofrecen un e1celente desempe;o cuando se requieren tubos de pared pesada y e1tra pesada. Euestra tecnolo&ía #opeless mejora el desempe;o y fiabilidad de las cone1iones premium! mientras brinda beneficios operativos! de productividad de pozo y salud! hi&iene y se&uridad. ste recubrimiento seco y multifuncional se aplica en un proceso completamente automtico en las plantas de 5enaris! &arantizando que se aplique la cantidad e1acta de lubricante. Los tubos de conducción offshore de 5enaris son dise;ados y producidos con los ms altos estndares industriales. "ueden ser usados en una &ran variedad de aplicaciones y fabricados a la medida para cumplir con los requerimientos de cada proyecto específico! incluyendo espesores de pared e1tremadamente &ruesas! y combinados con recubrimientos anticorrosivos y de aislamiento de última &eneración. La cone1ión Klue =iser r oscada y cuplada brinda un nivel e1cepcional de resistencia a la fati&a y sellabilidad en aplicaciones de risers tensionados a la superficie en ambientes de a&uas profundas. Euestros conectores soldados 5enaris7ydril Klue #ocNG para casin& de dimetro amplio son especialmente fabricados para ambientes complicados. stos productos presentan facilidad de apriete y ensamblado sencillo! ofreciendo una corrida fiable así como valores del ,,P en tensión! compresión y fle1ión.
#%:?@A n la búsqueda por &arantizar recursos de petróleo y &as! los operadores de e1ploración y producción se ven obli&ados a encarar perfiles de pozo que no podían accederse mediante la perforación tradicional! ya sea debido a limitaciones tecnoló&icas como a costos sumamente elevados. Las operaciones no con"encionales de perforación de petróleo y as en pozos profundos! pozos con inestabilidad de la perforación! salientes! zonas a&otadas! circulaciones perdidas o problemas de pistoneo del drill pipe son propensas a problemas operativos. n esas operaciones de e-ploración y producción e-traordinarias! la prevención de los inconvenientes y la recuperación suelen a&re&ar mayores costos para los operadores. #el mismo modo! e1isten limitaciones en las operaciones costa afuera! complejas en cuanto a espacio y material en el equipo de perforación! lo que hace necesario encontrar una metodolo&ía de perforación simple pero se&ura. $on su &ama completa de cone1iones premium 5enaris7ydril! 5enaris ofrece a sus clientes del sector de petróleo y &as una alternativa confiable de alto rendimiento4 la perforación con cone1iones premium. La técnica emplea el casin& como columna de perforación en lu&ar del drill pipe. l pozo se encamisa a medida que se perfora! mientras el casin& proporciona ener&ía hidrulica y fuerza mecnica a la estructura de la perforación. %ALB$8QE La perforación con cone1iones premium reduce los costos de construcción del pozo! mejora la eficiencia de perforación y brinda mayor se&uridad minimizando la e1posición del personal y reduciendo la cantidad de personas necesarias en el equipo de perforación. 5enaris tiene la capacidad de brindar la asistencia técnica adecuada! junto con cone1iones 5enaris7ydril totalmente probadas y validadas así como con resistencias de tubo con especificaciones especiales O como resistencia a la fati&a! capacidad de e1tra torque y restricciones &eométricasI para esta aplicación. n cuanto a reducción de costos! los estudios de campo demostraron una reducción del ',I+,P en el tiempo necesario para perforar pozos desde el hueco de la superficie hasta la liberación del equipo cuando se utiliza perforación con casin&. l método! asimismo! elimina la necesidad de alquiler de %arras de sondeo y costos de transporte! y consume menos potencia del equipo al mismo tiempo que reduce ries&os e incrementa la se&uridad.
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