4.4 Técnicas de registro durante la perforación. La evaluación de formaciones precisa y oportuna constituye un elemento esencial del negocio de exploración y producción. En el pasado, los operadores debían adoptar soluciones intermedias entre las ventajas de las herramientas de adquisición de registros durante la perforación en tiempo real y la evaluación de formaciones más global de las técnicas aplicadas en herramientas operadas con cable. Una nueva herramienta integrada de adquisición de registros durante la perforación, junto con un potente programa de interpretación, establece un nuevo estándar en términos de seguridad y eficiencia y reduce la incertidumbre asociada con la evaluación de formaciones. Las compañías de exploración y producción han estado anticipando una forma más rápida, más segura y más global de evaluar el potencial productivo de los yacimientos de petróleo y gas y posicionar correctamente los pozos productivos mediante la utilización de herramientas de adquisición de registros durante la perforación (LWD, por sus siglas en inglés). Las primeras mediciones LWD fueron desarrolladas a comienzos de la década de 1980 para identificar los estratos penetrados y, en muchos casos, para confirmar la posición de la barrena con respecto a la formación, en lugar de basarse únicamente en la profundidad medida. La progresión tecnológica de la obtención de mediciones durante la perforación ha sido constante pero se ha visto un tanto limitada por las dificultades que implica la transmisión de datos a la superficie en el ambiente del pozo. Normalmente, los datos analógicos de los sensores LWD son convertidos en datos binarios en el fondo del pozo. A través de la utilización de un mecanismo de restricción del f lujo en la corriente de flujo del fluido de perforación, los datos son transmitidos mediante la generación de pulsos de presión positivos o negativos. Estos pulsos de presión que se transmiten a través de la columna de lodo, en el interior de la columna de perforación, son leídos en la superficie por los sensores de presión y luego son registrados y procesados. 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 inglés) 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.
4.4.1. MWD (Measurements While Drilling) Son instrumentos que poseen las compañías de tal manera que se pueda registrar mediciones durante la perforación y son muy utilizados en la actualidad en la perforación direccional. Las primeras herramientas MWD fueron desarrolladas a comienzos de la década de 1970 para medir las propiedades relacionadas con la perforac ión, 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. En general, las mediciones MWD obtenidas en tiempo real son monitoreadas para ayudar a optimizar el proceso de perforación, evitar problemas de perforación y monitorear la trayectoria del pozo para asegurar que se alcance el presunto objetivo.4 Estas primeras mediciones mejoró el conocimiento de los procesos de perforación dinámica que poseía la industria. Como resultado, las operaciones de perforación se volvieron más eficaces, menos riesgosas, y a menudo menos costosas. Por ejemplo, ahora existen menos fallas catastróficas de pozos que obliguen a las compañías a perforar pozos de re-entrada o a abandonar pozos existentes. La calidad de los pozos ha mejorado, reduciéndose los costos y los problemas asociados con la cementación. La reducción de la rugosidad del pozo también mejora la calidad de la evaluación de formaciones tanto con dispositivos operados con cable como con herramientas LWD. 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.
4.4.2. LWD (Logging While Drilling) Es una técnica para transmitir las herramientas de registro en el fondo del pozo como parte del ensamblaje de fondo (BHA). 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 l lenan 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 aún bajo las condiciones de ruido adversas que se encuentran en estos ambiente de fondo 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 o 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 c onstrucción 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 más 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.
4.4.3 Otras técnicas de Registros. Herramienta PWD (Presión Mientras se Perfora).
El sistema presión mientras se perfora "Pressure While Drilling o PWD utiliza una combinación de sensores de presión anular y de tubería de perforación para proveer datos precisos de presión del pozo en ambientes de alto riesgo. Esta solución económicamente efectiva proporciona medidas en tiempo real, permitiendo la detección temprana en un gran rango de operaciones. Los valores que se registran son presiones que hay en el fondo del yacimiento, estos valores son enviados a la superficie, donde son evaluados por los, geólogos, petrofísicos y geofísicos. En base a estos valores se puede determinar qué tan rentable podría ser el yacimiento. La única forma de conocer la presión real de la formación es la medición directa, un hecho impracticable durante la perforación, actualmente, existen varios m(todos como*
Densidad de lutitas. DL
Exponente “A” de perforación. "E –A”.
Resistividad de lutitas. RL
Radioactividad "Gama”
Para su determinación es necesario conocer varios parámetros como velocidad de penetración "ROP- Rate of penetration), peso sobre la barrena "(WOB – Weight Over Bit) velocidad rotatoria, litología, diámetros desgaste y de la barrena, peso de lodo, dprofundidad vertical, resistividad y
radioactividad de la formación. Halliburton Sperry Drilling Services ha desarrollado un sensor denominado PWD, Pressure While Drilling, el cual tiene un sensor que mejora el perfomance de las mediciones de presión de fondo tanto interna como en el anular durante la perforación. Estas medidas de presión proveen información de la hidráulica de fondo y del estado del fluido, ayudando a optimizar el proceso de perforación usando cualquiera de los sistemas de telemetría, pulso de lodo positivo, negativo, o electromagnético. Puede operar solo o en conjunto es decir con otros equipos de evaluación de formaciones y perforación direccional. Los sensores inteligentes electrónicos mejoran muchas funciones, entre ellas:
Medir la presión del anular y la presión interna.
Medir la temperatura del anular y la temperatura interna.
El sensor está alojado en una carcasa en una reducción separada, bajo el ensamblaje direccional/Rayos Gamma MWD o entre el ensamblaje MWD y herramienta TRIM de resistividad. Conteniendo dos sensores que miden la presión anular y la presión interior de la tubería, la herramienta es encendida e incluye memoria de fondo así como la capacidad de transmitir el valor de la presión entiempo real. La medida oportuna de presión anular puede proveer una buena indicación de incremento en ECD "densidad equivalente de circulación debido a la acumulación de recortes en el anular, permitiendo al personal de campo juzgar la necesidad de circular el agujero para la limpieza del agujero y prevenir el dado a la formación especialmente en operaciones de bajo balance. Los datos de presión anular y de l a tubería de perforación pueden proveer también una excelente advertencia temprana de arremetidas de gas, influjos de agua somera, etc. WireLine. (Linea de Acero)
Una herramienta dirigible Wireline es una herramienta de registro direccional que se usa para dar lecturas continuas a la superficie de los datos de registros direccionales mientras se perfora el pozo con un sistema de navegación. Se corre una sonda electrónica en una línea conductora y va sentado en un sustituto orientador puesto sobre el motor o sobre el MWD. En la sonda
están los sensores electrónicos que miden la inclinación, el azimut y el toolface del pozo. Los resultados del registro direccional son transmitidos desde la sonda vía el conductor hacia la superficie, donde un computador analiza la señal y da una lectura digital de los ángulos medidos. Este método de registro ofrece varias ventajas sobre los de single shot. • Se ahorra tiempo de taladro al eliminar la gran cantidad de viajes de Wireline que se necesitan para tomar registros direccionales y chequear la orientación. • El monitoreo continuo reduce el riesgo de que el pozo se desvíe, reduciendo por lo tanto el número de corridas. • Debido al mejor control, la trayectoria del pozo debería ser más suave con menos patas de perro. La aparición de las herramientas MWD ha significado el uso limitado de este tipo de herramienta, sin embargo algunas aplicaciones especiales como la perforación de Radio Corto y la perforación con Aire utilizan esta tecnología.
Bibliografia:
https://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish05/win05/p26_47.pdf http://www.geolog.com/our-services/211/bitlife http://www.afes.org.uk/uploads/files/Weatherford_AFES_%20LWD_Presentation%20.pdf https://es.slideshare.net/manueloctavioh/herramientas-mwd-lwd https://es.scribd.com/doc/38428192/12-Herramientas-de-MWD-y-LWD https://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish00/win00/p58_78.pdf
