INNOVACIONES EN TECNOLOGIA LWD Y MWD
La herramienta LWD (Loggig While Drilling- Registro durante la perforación), se utiliza para registrar el pozo mientras se está perforando, de este modo, se obtiene información a tiempo real. Esta herramienta, relativamente nueva, la cual inicio su comercialización en la década de los ochenta, ha incremento su utilización alrededor del mundo con mucho éxito a tal grado que su uso es cada día más común, haciendo posible la optimización de la perforación en diversos aspectos. Las primeras herramientas MWD fueron desarrolladas a comienzos de la década de 1970 para medir las propiedades relacionadas con la perforación, tales como la inclinación y el azimut, que son esenciales en las operaciones de perforación direccional. Importantes mediciones adicionales, tales como el esfuerzo de torsión, el peso sobre la barrena (WOB, por sus siglas en ingles) y la temperatura, permiten a los perforadores y a los ingenieros de perforación vigilar rutinariamente (monitorear) los parámetros de desempeño de la perforación en el fondo del pozo, en tiempo real, en lugar de inferirlos a partir de las mediciones de superficie. La tecnología MWD, está relacionada primordialmente para dirigir eficazmente la posición del pozo, esto resulta crucial para permitir que los perforadores direccionales ajusten las trayectorias de los pozos para dar cabida a la información geológica nueva proveniente de los registro LWD en tiempo real.
Las herramientas LWD, en forma general están compuestas básicamente por: a) Sección se sensores: toma los registros. b) Sección de Interfaces (modelo de control): codifica los registro y manda a la sección de transmisión c) Sección de Transmisión: envía los datos a su perficie. d) Equipo de superficie: se interpretan los datos y leen en software a tiempo real. VENTAJAS *Reducción del tiempo de perforación. *Ahorro en los costos de operación. *Toma de decisiones de tiempo de real. *Producción anticipada. *Mejora la productividad en pozos horizontales
Sistemas MWD
Soportados por GE y Compass Directional Guidance, el sistema TENSOR MWD nos genera SIMPLICIDAD, CONFIANZA, y PRECISIÓN puesta al servicio del cliente. Diseñado para todas las operaciones de reconocimiento direccional. TENSOR MWD transmite inclinación, rumbo, toolface y temperatura; con posición de tool face magnético o grativtacional en modo de perforación rotary o steering (rotando o deslizando). Con simples secuencias de presión de bomba desde superficie se pueden cambiar los módos de operación de la herramienta entre: y y
Transmisión estática y/o dinámica Transmisión de datos originales computados
y y
Tool face magnético o gravitacional Actualización automática o estándar
El campo magnético total y el gravitacional son transmisión son transmitidos reguralarmente para verificación adicional de la calidad del registro. La herramientas es compatible con todos los diámetros de Drill Collar y opera con todos los rangos de flujo y todos los tipos de fluidos de perforación. 100% Recuperable, hace las operaciones confiables y económicas, puede operar como LWD al adicionar una probeta de Rayos Gamma. Su diseño modular ligero y portátil facilita la rapidez de reacción y soporte operacional. Procedimiento simple para un mantenimiento rápido inclusive en sitio. Beneficios y y y y y y y
y y
y y
Confiable Larga vida en el pozo Pulso positivo Tamaños del collar de 3 ½´ hasta 9 ½´ Operan en el pozo hasta 175°C y 20,000 psi Diseño recuperable y reinsertable Sistema de comunicación probado de software/firmware, agrega flexibilidad operacional Pantalla de monitoreo fácil de configurar Configuración adaptable de las herramientas y flexibilidad de programación Larga vida de la batería Transporte y ensamblaje simple como resultado del diseño modular
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LWD con geodireccionamiento
Un
reciente desarrollo en herramientas de medición de resistividad, las hace sensibles a las desviaciones azimutales, lo que posibilita que suministren tanto la direccionalidad geológica como la evaluación de la formación mientras se perfora. Como resultado, se obtienen modelos de yacimiento más precisos, estimados de reservas más exactos y una posición dentro del pozo mejorada para un recobro máximo. Con
los descubrimientos de petróleo en descenso desde 1970, la industria tiene el reto de maximizar el recobro de sus activos actuales, por lo cual necesita que los yacimientos complejos y difíciles de alcanzar sean evaluados y perforados. En consecuencia, los esfuerzos para manejar los yacimientos con el fin de maximizar la producción mediante la localización óptima del hueco del pozo, requieren una habilidad cada vez más sofisticada en el direccionamiento geológico de los mismos, así como en la evaluación de las formaciones.
Desde su introducción en la década de 1980, las herramientas convencionales de propagación de la resistividad en la toma de registros mientras se perfora (LWD) han demostrado ser útiles en ayudar a mantener el hueco del pozo dentro de los límites de los yacimientos de hidrocarburos, suministrando medidas de resistividad de la formación que se está perforando. A medida que la tecnología avanza, la precisión de las medidas de resistividad mejora; sin embargo, aun con la capacidad de alta precisión en la tecnología de última generación, estas herramientas de LWD carecen de la sensibilidad azimutal que suministra la información direccional y los datos necesarios para direccionar geológicamente y evaluar los yacimientos complejos. Esto limita seriamente su utilización en el direccionamiento requerido hoy en las aplicaciones complejas. Por el contrario, los últimos avances en la tecnología de la resistividad profunda azimutal LWD utilizan un nuevo diseño en la herramienta, que es inherentemente sensible a las desviaciones azimutales. Este nuevo diseño suministra tanto la direccionalidad geológica como la evaluación de la formación mientras se perfora, para eliminar las limitaciones anteriores. Con
la tecnología de una antena receptora inclinada, el sensor InSite ADR Azimuthal Deep Reading Resistivity (lector de resistividad profunda azimutal) es una herramienta diseñada y construida específicamente para combinar la resistividad compensada de la formación y la capacidad de mediciones direccionales en un servicio dos en uno, de direccionamiento geológico y de evaluación de la formación. El sensor está formado por un collar simple de 25 pies de largo, con seis transmisores, tres receptores y varias configuraciones de espacio. Los datos adquiridos suministran valores de resistividad compensados en forma regular, generan imágenes eléctricas, 32 compartimientos, con diferentes profundidades de investigación, y permiten el direccionamiento geológico en tiempo real para la localización óptima y la detección de límites hasta a 18 pies de la pared del pozo. La configuración inclinada de la antena produce unas mediciones sensibles a la dirección y tiene una sensibilidad mayor a la anisotropía de las formaciones; por consiguiente, puede ayudar a determinar tanto la resistividad horizontal como la vertical, el ángulo de buzamiento y el azimut, con una precisión y confiabilidad incrementadas. Los algoritmos de aplicación avanzada desarrollados para este sensor se utilizan para calcular la anisotropía de la formación, así como el ángulo de buzamiento, suministrando una estimación más fuerte de los parámetros de la formación. El efecto del borde de la formación se corrige automáticamente, lo que resulta en una determinación más precisa de la resistividad de la formación y la anisotropía. Esta nueva tecnología direccional suministra una información más completa para la evaluación de pozos desviados y horizontales, al proveer un mapeo direccional de los parámetros de la formación alrededor del pozo, a diferentes profundidades de investigación. Características del sensor
El sensor InSite ADR presenta una información que mejora el conocimiento del yacimiento, tanto para el petrofísico que debe entender los parámetros del yacimiento a fin de identificar la localización óptima del pozo, así como del perforador, que debe dirigir el hueco para alcanzarla.
Figura 1. El sensor InSite ADR
El arreglo del transmisor/receptor (figura 1) incorpora numerosos espaciamientos y frecuencia para cubrir el rango completo de lecturas, desde las menos hasta las más profundas, y genera imágenes múltiples de resistividad para la dirección de las fracturas /fallas, dirección y ángulo de buzamiento, y un perfil avanzado de invasión, además de la estimación de la anisotropía. La capacidad para adquirir mediciones de resistividad azimutal a diferentes profundidades de investigación, que varían desde algunas pulgadas de la pared del pozo hasta varios pies al interior de la formación, permite una detallada caracterización tridimensional del ambiente cercano al pozo. Al utilizar los diferentes espaciamientos y las frecuencias de operación, el sensor InSite ADR capitaliza la alta frecuencia y el espaciamiento corto para mapear las propiedades cercanas a las paredes del pozo. Los espaciamientos largos y las bajas frecuencias miden las propiedades de la formación de la zona no invadida. El sensor utiliza las frecuencias operativas de 2 MHz, 500 kHz y 125 kHz, por lo cual preserva las ventajas de los datos de alta frecuencia, como una mayor precisión en las resistividades altas y una mejor resolución vertical. Las frecuencias también permiten que el sensor obtenga las ventajas de las mediciones de baja frecuencia, lo que resulta en una mayor profundidad de investigación y facilita que los parámetros de la formación cercana a las paredes del pozo sean mapeados hasta una distancia de 18 pies.
Obtener tales datos completos de multifrecuencias, a diferentes espaciamientos, permite una visión mejorada del yacimiento con una interpretación más avanzada de la anisotropía y las condiciones complejas de sedimentación/invasión.
Direccionamiento geológico y localización del pozo
Figura 2. Respuesta computarizada de la onda
El direccionamiento geológico implica guiar activamente la trayectoria del hueco del pozo con base en los datos de evaluación de la formación en tiempo real. La onda de propagación en las herramientas tradicionales de LWD carece de sensibilidad azimutal que suministre información direccional. La figura 2 muestra la respuesta computarizada de la onda de propagación de una herramienta tradicional de LWD en una formación productiva de 20 ohm-m, que está depositada entre dos capas de lutita conductiva de 1 ohm-m. El gráfico superior indica la trayectoria del pozo y el gráfico inferior muestra la respuesta correspondiente de la herramienta. A medida que la herramienta se acerque a la base de la lutita conductiva, comienza a leer una resistividad más baja; de la misma manera, cuando la herramienta se acerca al tope de la lutita conductiva, también comienza a registrar una resistividad más baja, De hecho, la herramienta hace las mismas medidas, ya sea que se acerque a la lutita conductiva por el tope o por el fondo. Esto debido a la falta de sensibilidad azimutal, lo que hace impredecible e incierto el direccionamiento geológico en la zona productiva.
Figura 3. Respuesta computarizada del sensor InSite
La figura 3 muestra una respuesta computarizada del sensor InSite ADR. La gráfica superior señala la trayectoria del pozo, la gráfica intermedia muestra las resistividades del lado alto y el lado bajo, y el gráfico inferior indica la señal direccional geodirigida. La señal direccionada geológicamente es la diferencia entre las medidas determinadas en orientaciones opuestas por el sensor. A medida que el sensor se acerca a la parte inferior de la lutita conductiva, la resistividad del ladeo bajo (resistividad del compartimiento No. 16) lee una resistividad menor, indicando que la herramienta se aproxima a la lutita desde el tope de la formación positiva. En forma similar, la señal geodireccional dirigida disminuye mientras el sensor se acerca al límite conductivo desde la parte inferior de la zona positiva, y se incrementa a medida que el sensor se aproxima al límite conductivo desde la parte superior de la misma zona positiva. Como
se ha visto, tener una resistividad azimutal y una señal geodireccionada ayuda a ese direccionamiento geológico preciso, mediante una interpretación en tiempo real tanto de la localización de los límites como de las resistividades de las capas. Debido a que el sensor InSite ADR en su diseño permite el uso de espaciamientos más grandes en las herramientas, y menores frecuencias de operación, este suministra imágenes de resistividad geodireccionadas a múltiples profundidades de investigación para su detección en tiempos reales y el seguimiento de los límites de la formación hasta a 18 pies alrededor de las paredes del pozo. Comparada
con una LWD tradicional, el incremento de la profundidad de investigación permite la detección de los límites de las capas mucho más rápido, y en forma más precisa una determinada dirección de perforación relativa a los límites del yacimiento. La capacidad de "ver alrededor, no sólo revela hacia dónde dirigir, sino que también le brinda al
perforador el tiempo suficiente a fin de realizar los ajustes para permanecer dentro del yacimiento, asegurando una localización óptima del hoyo del pozo. Debido a que fue diseñada como una herramienta sensible a desviaciones azimutales, el sensor InSite ADR provee lecturas de resistividad profundas, con una máxima flexibilidad geodireccional. En otras palabras, es posible el geodireccionamiento utilizando todas las configuraciones de espacio y frecuencia, para permitir así la navegación aun en yacimientos muy delgados. Evaluación avanzada de formaciones Para los petrofísicos es esencial una medida de los parámetros físicos, como la resistividad de la formación, en la evaluación de la cantidad y el tipo de fluidos que se encuentran en el espacio poroso de los yacimientos. Las medidas de resistividad pueden suministrar indicaciones de las concentraciones de los hidrocarburos y otras informaciones útiles, tanto para los petrofísicos como para los ingenieros de yacimientos. Sin embargo, tales mediciones pueden exhibir artificios que dificultan la interpretación, especialmente en situaciones en las que el pozo atraviesa la formación en ángulo. El sensor InSite ADR no presenta los mismos problemas, puesto que numerosas medidas azimutales son efectuadas alrededor de las paredes del pozo. Utilizando todas las medidas azimutales, una medida precisa del registro de resistividad se puede obtener con un procesamiento mínimo. Muchos
yacimientos de hidrocarburos, especialmente lutitas y secuencias de areniscas y lutitas delgadas laminadas intercaladas, pueden exhibir anisotropía micro y macroscópica. La anisotropía microscópica se manifiesta por sí misma en la orientación de los minerales de arcilla en la lutita. La anisotropía macroscópica se puede presentar en una secuencia de areniscas y lutitas laminadas.
Figura 4. Respuesta modelada del sensor en formaciones anisotrópicas
Las herramientas de propagación tradicionales producen alguna respuesta a la anisotropía con desviaciones altas. Sin embargo, con los transmisores y receptores orientados en un
plano no paralelo, el sensor InSite ADR exhibe una respuesta buena a la anisotropía. La figura 4 muestra una respuesta modelada del sensor en formaciones anisotrópicas. Al utilizar datos azimutales con los espaciamientos y frecuencias múltiples, se desarrollan algoritmos de inversión rápidos y robustos para determinar simultáneamente la resistividad horizontal Rh, la resistividad vertical Rv, y el ángulo de buzamiento relativo, corregido por los efectos de límite e invasión. Estos son los parámetros esenciales utilizados por los petrofísicos para realizar en forma precisa los estimativos de hidrocarburos en el sitio. Tecnología
LWD
InSite
Generation
El sensor InSite ADR es el primero de una nueva generación de tecnologías LWD, de Sperry Drilling Services. InSite Generation se está construyendo con técnicas avanzadas de miniaturización, que reducen drásticamente el número de componentes, al tiempo que incrementan en forma significativa la potencia de procesamiento. Este sistema de LWD, completamente nuevo, está formado por sensores de registro más profundo, resolución más alta, con una telemetría más rápida y una mayor confiabilidad. InSite Generation, y el sensor InSite ADR en particular, permiten un nuevo entendimiento de la formación, que no era posible con los sistemas tradicionales. Conclusiones El sensor InSite ADR, herramienta construida con el fin de registrar la resistividad azimutal profunda, está diseñado para incorporar tanto la capacidad de evaluar las formaciones, como el direccionamiento geológico. Este sensor suministra datos de resistividad azimutal en interpretaciones avanzadas en profundidades de investigación múltiples. Enviando continuamente múltiples imágenes de los límites alrededor del hueco del pozo, el sensor InSite ADR sensible a la desviación azimutal puede reducir la incertidumbre en las propiedades de la estructura y de la formación, lo que resulta en modelos de yacimiento más precisos, estimados de reservas más exactos y la posición dentro del pozo mejorada para un recobro máximo del petróleo
Descripción: La tecnología de registro mientras se perfora o LWD, por las siglas en inglés "Logging While Drilling", es la tecnología de tomar medidas de las propiedades de las formaciones mientras se esta construyendo el pozo. El desarrollo histórico de la tecnología se inicia con el desarrollo de las primeras herramientas MWD, por las siglas en inglés " Measurement While Drilling" para evaluación de las formaciones, las herramientas de resistividad corta normal y rayos gamma MWD, las cuales se utilizaron para evaluación cualitativa de las formaciones. Los avances posteriores permitieron la introducción de nuevas herramientas de resistividad, las cuales se basan en la propagación de ondas electromagnéticas, herramientas de rayos gamma que permiten la medición de la radiactividad de las formaciones, herramientas de densidad, neutrón y sónica, con las cuales se constituye un conjunto básico de medidas para la evaluación de las formaciones. Para el desarrollo de las diferentes herramientas de la tecnología LWD, se han tenido en cuenta los principios físicos de funcionamiento de algunas de las herramientas de
registro a cable, por ejemplo para las herramientas de resistividad se han desarrollado algunos diseños basados en la resistividad corta normal y la resistividad por propagación de onda electromagnética, para la herramienta de rayos gamma la medida se basa en la medida de la radiactividad natural emitida por las formaciones, para la herramienta de neutrón la medida se basa en la dispersión que sufren los neutrones emitidos por la herramienta al chocar con los núcleos de los átomos de las formaciones registradas, especialmente por los núcleos de los átomos de hidrógeno de los fluidos que llenan los espacios porosos. Adicionalmente cambios en los diseños de las herramientas para poder hacerlas útiles en los procesos de perforación tales como la adecuación de un estabilizador a las herramientas de densidad y neutrón en vez del patín que utilizan las herramienta de densidad y neutrón a cable y un nuevo diseño para la herramienta sónica LWD que le permite medir aun bajo las condiciones de ruido adversas que se encuentran en estos ambiente de fon do de pozo. La información recopilada de las herramientas LWD se graba en la memoria y una parte de ella se envía a superficie en tiempo real por un sistema de telemetría, onda electromagnética, cable, sónico ó pulsos de presión en el lodo hasta la superficie para la evaluación de la formación en tiempo real. Contar con toda esta información en tiempo real ha permitido el desarrollo de procesos tales como la geonavegación o construcción del pozo, utilizando la información de las propiedades de las formaciones perforadas para ubicarlo en la posición óptima con respecto a los límites de capas o contactos de fluidos. Esto además ha permitido la realización de procesos de perforación mas seguros y eficientes. La comparación de toda esta información registrada con las herramientas LWD contra las medidas obtenidas con las herramientas a cable y las medidas obtenidas de muestras de las formaciones perforadas, ha permitido validar la utilidad de este nuevo sistema de registro permitiendo entre otras la determinación de perfiles de invasión, correlación entre pozos y ubicación de contactos de fluidos. Esta tecnología permite visualizar el ambiente del pozo durante el proceso de la operación de perforación, lo cual no podía hacerse con las herramientas de registro a cable; además permite la evaluación de las formaciones por comparación de información obtenida a diferentes tiempos, durante y después de la perforación de una sección del pozo y luego de finalizar toda la operación de perforación; esta información ayuda a entender las propiedades de las formaciones que están siendo y que han sido perforadas
