Nueva Tecnología de Perforación ayuda a Mejorar el Acceso en Zonas de gas superficial de alto riesgo
Introducción
Los campos “La Vela” y “Cumarebo” en el Occidente de Venezuela presentan diferentes retos de perforación. En la sección superficial e los pozos perforados en estos campos, existe la presencia de gas superficial en combinación con formaciones con presiones de poros bajas, ocasionando un riesgo permanente de problemas de control de pozos. Históricamente, las características de estas formaciones han ocasionado innumerables e indeseables eventos, resultando en pérdidas sustanciales, en adición a la limitación en cuanto a la producción potencial del campo.
Background
Los campos “La Vela” y “Cumarebo” están ubicados a lo largo de las costas del Mar Caribe en Venezuela, a 800 Km de la ciudad de Caracas. El área está caracterizada por una secuencia de estratigráfica desde el Eoceno hasta el Mioceno, las cuales incluyen formaciones intercaladas de Lutita y Caliza. La sección de interés esta formada por la formación “La Vela” de la era del Plio-Pleistoceno con una dureza (UCS) que oscila entre 6000 psi y 10000 psi. Los retos que son necesarios afrontar por la compañía operadora son básicamente eliminar los problemas de control de pozo asociados con esta formación y a la vez eliminar un viaje extra una vez la profundidad total estimada de la sección es alcanzada, considerando el riesgo del gas superficial y la necesidad de minimizar los posibles problemas de pérdidas de circulación. Antes de las aplicación de la tecnología de Cassing drilling, esta sección era perforada convencionalmente con mechas triconicas de dientes de hierro.
Esquema tradicional del pozo
Para enfrentar estos retos, un análisis de Ingeniería detallado fue hecho en función de encontrar una solución probada para resolver el problema de perforar en estos pozos. Un equipo formado por la compañía operadora y las compañías de servicio estudió los pozos vecinos de referencia y realizó el análisis de BHA, incluyendo cargas de pandeo (buckling), velocidades críticas de rotación y de análisis de torque y arrastre en función de evaluar si era posible el uso de la tecnología de Casing Drilling y si ésta podía ayudar a resolver los problemas encontrados en los pozos vecinos perforados previamente en estos dos campos.
La prueba piloto fue planificada y la campana de perforación comenzó con 4 pozos (A, B, C y D) utilizando la tecnología casing spear en conjunto con una zapata perforadora convencional. Esta primera prueba fue exitosa alcanzando la profundidad total planificada en 3 de los 4 pozos perforados. Solo una corrida (pozo B) no alcanzó a perforar la sección completa y a su vez registró baja tasa de penetración (9 pph), sin embargo, el principal objetivo fue alcanzado dado que la sección fue aislada en una sola corrida sin tener que confrontar el riesgo de tener que sacar del hoyo y posteriormente hacer otra corrida para bajar el revestidor.
En el camino hacia la estandarización de esta tecnología en el área la compañía operadora intento con otro sistema diferente en conjunto con una mecha de PDCD, 6 nuevos perforados: E, F, G H, I y J.
Esta tecnología que incorpora una mecha hecha de acero con cortadores PDC soldados al cuerpo de la misma, cuenta con la ventaja de ser perforada como cualquier equipo de flotación ya sea con una mecha Triconica o con una mecha PDC especialmente adaptada sin causar daño alguno a la misma, este es uno de los mayores retos que ha sido solucionado con esta tecnología. Con la aplicación de esta nueva tecnología y el uso de los más recientes cortadores PDC de la industria, fue posible perforar la sección entera y asentar el revestidor de 9-5/8”a 1.769 pies, cuando la compañía operadora así lo requería.
La aplicación de esta tecnología nos permitió aislar exitosamente los intervalos de alto riesgo de gas superficial y pérdidas de circulación en los 6 pozos perforados los cuales fueron completados según la planificación original sin presentar mayores dificultades.
Los resultados totales fueron: más fácil acceso a los intervalos de alto riesgo de gas superficial y pérdidas de circulación, una reducción en el tiempo total de perforación, menores impactos ambientales y una reducción en costos y riesgos.
Selección de la Mecha de Perforación (EZCase)
La compañía de mechas seleccionadas aplico su proceso DART (Design aplication Review Team) para facilitar una mejora estructurada y sistemática del rendimiento de la mecha de Los campos “La Vela” y “Cumarebo”. El enfoque del DART está en los problemas de perforación y en los objetivos del cliente. Los objetivos del DART son identificar los problemas y limitaciones de perforación en una aplicación dada y luego aplicar las tecnologías apropiadas para resolver estos problemas. Ellos luego recomiendan una solución específicamente diseñada que mejor complemente la estabilidad, hidráulica y aplicación de cortadores PDC. En este caso en particular una solución específica fue recomendada por el DART para perforar la sección 12 ¼” siendo las principales premisas de diseño mantener suficiente durabilidad y alcanzar la profundidad total de la sección.
Un estudio de las litologías a ser perforadas y el resultante de análisis de perforabilidad determinaron que una mecha PDC de 6 aletas con cortadores de 8 mm era óptima para las aplicaciones de 12 ¼”. Debido a las mejoras significativas alcanzadas en la perforación de los 3 primeros pozos con este diseño la compañía de mechas recomendó incrementar el diámetro y cambiar el tipo de cortadores de PDC para perforar los 3 pozos restantes. Cambiando para una mecha PDC de 6 aletas con cortadores de 13 mm. La clave para mantener la eficiencia de perforación y por consiguiente tasa de perforación, estuvo en asegurar que la estructura de corte de la mecha estructura de permanezca afilada.
El reto final fue alcanzar una mayor tasa de penetración y mayor durabilidad. Esto se logró usando la tecnología de cortadores PDC en capas en función de incrementar la resistencia al desgaste por abrasión en adición con una interfase de carburo de tungsteno no-planar para reducir los esfuerzos residuales que generan durante el proceso de manufactura de los cortadores PDC mejorando a su vez la durabilidad de los mismos. Todas estas caracteristicas juntas, en conjunto con un diseño estable que incorpora carasteristicas de reducción de vibraciones aseguran que la combinación EZCase/Casing Drive System alcance el rendimiento requerido.
Case Study
Se alcanzaron mejoras significativas en el rendimiento de perforación. Todos los pozos perforados tanto con la Zapata perforadora convencional como con el EZCase fueron analizados para cuantificar la reducción en las horas alcanzadas. El total de pies perforados en los primeros 4 pozos (A,B,C y D) fue de 1766 pies los cuales se perforaron con un tiempo total de rotación de 84 horas (tasa de penetración promedio de 21 fph). Posteriormente, para la perforación de los siguientes 6 pozos utilizando la tecnología EZCase, el total de pies perforados fue de 5600 pies los cuales se perforaron con un tiempo total de rotación de 170 horas (tasa de penetración promedio de 33 fph). Esto representa un 57% de incremento en la tasa de penetración promedio alcanzado con el uso de la tecnología EZCase.
Conclusiones
-Las prácticas de Casing drilling han demostrado ser una opción para perforar en estos campos sin sacrificar rendimiento de perforación alcanzado a su vez:
a) Más de 10 pozos perforados consistentemente.
b) Menos tiempo de perforación.
c) Sin accidentes/ incidentes registrados.
- La tecnología EZCase, usada para perforar con el revestidor en los últimos 6 pozos es una opción confiable, incluso cuando problemas de durabilidad son esperados.
- Una completa evaluación del ambiente de perforación debe ser hecha en función de determinar las características correctas de la mecha PDC a ser utilizada antes de comenzar la operación de perforación, con el objetivo principal de alcanzar la profundidad total planificada. Dichas características deben incluir pero no estar limitadas a los siguientes puntos de vista:
a) Estabilidad.
b) Hidráulica.
c) Durabilidad de la estructura de corte.
- Se logró obtener la corrida más larga perforando con revestidor para una fase de 12 ¼” por cualquier sistema de Casing Drilling en Venezuela con 1569 pies, en el pozo J.
- Se logró obtener la corrida más rápida de todos los 10 pozos perforados en el área con 35 pph en el pozo H lograda con el sistema Casing Drive System y la mecha EZCase.
Fuente: Petroleum, Agosto 2008, número 223, Paper realizado por: Luis Espinel, Jesús Matheus, Hughes Cristensen, Baker Hughes Company.
Los campos “La Vela” y “Cumarebo” en el Occidente de Venezuela presentan diferentes retos de perforación. En la sección superficial e los pozos perforados en estos campos, existe la presencia de gas superficial en combinación con formaciones con presiones de poros bajas, ocasionando un riesgo permanente de problemas de control de pozos. Históricamente, las características de estas formaciones han ocasionado innumerables e indeseables eventos, resultando en pérdidas sustanciales, en adición a la limitación en cuanto a la producción potencial del campo.
Background
Los campos “La Vela” y “Cumarebo” están ubicados a lo largo de las costas del Mar Caribe en Venezuela, a 800 Km de la ciudad de Caracas. El área está caracterizada por una secuencia de estratigráfica desde el Eoceno hasta el Mioceno, las cuales incluyen formaciones intercaladas de Lutita y Caliza. La sección de interés esta formada por la formación “La Vela” de la era del Plio-Pleistoceno con una dureza (UCS) que oscila entre 6000 psi y 10000 psi. Los retos que son necesarios afrontar por la compañía operadora son básicamente eliminar los problemas de control de pozo asociados con esta formación y a la vez eliminar un viaje extra una vez la profundidad total estimada de la sección es alcanzada, considerando el riesgo del gas superficial y la necesidad de minimizar los posibles problemas de pérdidas de circulación. Antes de las aplicación de la tecnología de Cassing drilling, esta sección era perforada convencionalmente con mechas triconicas de dientes de hierro.
Esquema tradicional del pozo
Para enfrentar estos retos, un análisis de Ingeniería detallado fue hecho en función de encontrar una solución probada para resolver el problema de perforar en estos pozos. Un equipo formado por la compañía operadora y las compañías de servicio estudió los pozos vecinos de referencia y realizó el análisis de BHA, incluyendo cargas de pandeo (buckling), velocidades críticas de rotación y de análisis de torque y arrastre en función de evaluar si era posible el uso de la tecnología de Casing Drilling y si ésta podía ayudar a resolver los problemas encontrados en los pozos vecinos perforados previamente en estos dos campos.
La prueba piloto fue planificada y la campana de perforación comenzó con 4 pozos (A, B, C y D) utilizando la tecnología casing spear en conjunto con una zapata perforadora convencional. Esta primera prueba fue exitosa alcanzando la profundidad total planificada en 3 de los 4 pozos perforados. Solo una corrida (pozo B) no alcanzó a perforar la sección completa y a su vez registró baja tasa de penetración (9 pph), sin embargo, el principal objetivo fue alcanzado dado que la sección fue aislada en una sola corrida sin tener que confrontar el riesgo de tener que sacar del hoyo y posteriormente hacer otra corrida para bajar el revestidor.
En el camino hacia la estandarización de esta tecnología en el área la compañía operadora intento con otro sistema diferente en conjunto con una mecha de PDCD, 6 nuevos perforados: E, F, G H, I y J.
Esta tecnología que incorpora una mecha hecha de acero con cortadores PDC soldados al cuerpo de la misma, cuenta con la ventaja de ser perforada como cualquier equipo de flotación ya sea con una mecha Triconica o con una mecha PDC especialmente adaptada sin causar daño alguno a la misma, este es uno de los mayores retos que ha sido solucionado con esta tecnología. Con la aplicación de esta nueva tecnología y el uso de los más recientes cortadores PDC de la industria, fue posible perforar la sección entera y asentar el revestidor de 9-5/8”a 1.769 pies, cuando la compañía operadora así lo requería.
La aplicación de esta tecnología nos permitió aislar exitosamente los intervalos de alto riesgo de gas superficial y pérdidas de circulación en los 6 pozos perforados los cuales fueron completados según la planificación original sin presentar mayores dificultades.
Los resultados totales fueron: más fácil acceso a los intervalos de alto riesgo de gas superficial y pérdidas de circulación, una reducción en el tiempo total de perforación, menores impactos ambientales y una reducción en costos y riesgos.
Selección de la Mecha de Perforación (EZCase)
La compañía de mechas seleccionadas aplico su proceso DART (Design aplication Review Team) para facilitar una mejora estructurada y sistemática del rendimiento de la mecha de Los campos “La Vela” y “Cumarebo”. El enfoque del DART está en los problemas de perforación y en los objetivos del cliente. Los objetivos del DART son identificar los problemas y limitaciones de perforación en una aplicación dada y luego aplicar las tecnologías apropiadas para resolver estos problemas. Ellos luego recomiendan una solución específicamente diseñada que mejor complemente la estabilidad, hidráulica y aplicación de cortadores PDC. En este caso en particular una solución específica fue recomendada por el DART para perforar la sección 12 ¼” siendo las principales premisas de diseño mantener suficiente durabilidad y alcanzar la profundidad total de la sección.
Un estudio de las litologías a ser perforadas y el resultante de análisis de perforabilidad determinaron que una mecha PDC de 6 aletas con cortadores de 8 mm era óptima para las aplicaciones de 12 ¼”. Debido a las mejoras significativas alcanzadas en la perforación de los 3 primeros pozos con este diseño la compañía de mechas recomendó incrementar el diámetro y cambiar el tipo de cortadores de PDC para perforar los 3 pozos restantes. Cambiando para una mecha PDC de 6 aletas con cortadores de 13 mm. La clave para mantener la eficiencia de perforación y por consiguiente tasa de perforación, estuvo en asegurar que la estructura de corte de la mecha estructura de permanezca afilada.
El reto final fue alcanzar una mayor tasa de penetración y mayor durabilidad. Esto se logró usando la tecnología de cortadores PDC en capas en función de incrementar la resistencia al desgaste por abrasión en adición con una interfase de carburo de tungsteno no-planar para reducir los esfuerzos residuales que generan durante el proceso de manufactura de los cortadores PDC mejorando a su vez la durabilidad de los mismos. Todas estas caracteristicas juntas, en conjunto con un diseño estable que incorpora carasteristicas de reducción de vibraciones aseguran que la combinación EZCase/Casing Drive System alcance el rendimiento requerido.
Case Study
Se alcanzaron mejoras significativas en el rendimiento de perforación. Todos los pozos perforados tanto con la Zapata perforadora convencional como con el EZCase fueron analizados para cuantificar la reducción en las horas alcanzadas. El total de pies perforados en los primeros 4 pozos (A,B,C y D) fue de 1766 pies los cuales se perforaron con un tiempo total de rotación de 84 horas (tasa de penetración promedio de 21 fph). Posteriormente, para la perforación de los siguientes 6 pozos utilizando la tecnología EZCase, el total de pies perforados fue de 5600 pies los cuales se perforaron con un tiempo total de rotación de 170 horas (tasa de penetración promedio de 33 fph). Esto representa un 57% de incremento en la tasa de penetración promedio alcanzado con el uso de la tecnología EZCase.
Conclusiones
-Las prácticas de Casing drilling han demostrado ser una opción para perforar en estos campos sin sacrificar rendimiento de perforación alcanzado a su vez:
a) Más de 10 pozos perforados consistentemente.
b) Menos tiempo de perforación.
c) Sin accidentes/ incidentes registrados.
- La tecnología EZCase, usada para perforar con el revestidor en los últimos 6 pozos es una opción confiable, incluso cuando problemas de durabilidad son esperados.
- Una completa evaluación del ambiente de perforación debe ser hecha en función de determinar las características correctas de la mecha PDC a ser utilizada antes de comenzar la operación de perforación, con el objetivo principal de alcanzar la profundidad total planificada. Dichas características deben incluir pero no estar limitadas a los siguientes puntos de vista:
a) Estabilidad.
b) Hidráulica.
c) Durabilidad de la estructura de corte.
- Se logró obtener la corrida más larga perforando con revestidor para una fase de 12 ¼” por cualquier sistema de Casing Drilling en Venezuela con 1569 pies, en el pozo J.
- Se logró obtener la corrida más rápida de todos los 10 pozos perforados en el área con 35 pph en el pozo H lograda con el sistema Casing Drive System y la mecha EZCase.
Fuente: Petroleum, Agosto 2008, número 223, Paper realizado por: Luis Espinel, Jesús Matheus, Hughes Cristensen, Baker Hughes Company.
