Existen ciertas situaciones que requieren el usode tecnología de perforación de avanzada(próxima página). La geología local puede deter-minar una trayectoria complicada para un pozo,tal como perforar alrededor de domos salinos oláminas de sal.1 Se podría incrementar el drenajeo la producción del yacimiento desde un pozo enparticular, si el mismo penetrara varios bloquesde fallas o se construyera en forma horizontalpara interceptar fracturas o maximizar la superfi-cie del hueco que se encuentra dentro delyacimiento. Un pozo con múltiples tramos late-rales, por lo general, drena varios compartimien-tos del yacimiento. En los campos maduros, loscompartimientos pequeños también pueden serproducidos en forma económica si los pozosdireccionales se encuentran ubicados de maneraadecuada.

Los operadores perforan pozos de alcanceextendido para llegar a los yacimientos que no sepueden explotar de otra manera sin incurrir en

costos o riesgos ambientales inaceptables, porejemplo perforar desde una superficie terrestre auna locación marina en lugar de construir unaisla artificial. La perforación de varios pozosdesde una locación de superficie ha sido la prác-tica habitual en las áreas marinas durantemuchos años y, hoy en día, es común en zonasterrestres restringidas, por ejemplo en las selvastropicales, como medida de protección del medioambiente. También existen casos en los cuales eloperador desea perforar un hoyo vertical, porejemplo el pozo profundo del programa KTB(Programa Alemán de Perforación ProfundaContinental) y utiliza un sistema direccional paramantener la trayectoria vertical del hueco.2

En ciertas situaciones de emergencia, la tec-nología de perforación direccional resulta esen-cial, por ejemplo para construir pozos de aliviocuando se produce un descontrol. En situacionesmenos peligrosas, como las desviaciones alrede-dor de una obstrucción en el hueco, también

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Nuevos rumbos en la perforación rotativa direccional

Geoff DowntonStonehouse, Inglaterra

Andy HendricksMount Pearl, Newfoundland, Canadá

Se agradece la colaboración de Vince Abbott, NuevaOrleáns, Luisiana, EE.UU.; Julian Coles, Kristiansund,Noruega; Greg Conran, Barry Cross, Ian Falconer, JeffHamer, Wade McCutcheon, Eric Olson, Charlie Pratten,Keith Rappold, Stuart Schaaf y Deb Smith, Sugar Land,Texas, EE.UU.; Torjer Halle y Paul Wand, Stavanger,Noruega; Randy Strong, Houston, Texas; Mike Williams,Aberdeen, Escocia; y Miriam Woodfine, Mount Pearl,Newfoundland, Canadá.ADN (Densidad Neutrón Azimutal), CDR (Resistividad DualCompensada), InterACT Web Witness, PowerDrive,PowerPak y PowerPulse son marcas de Schlumberger.

Los sistemas rotativos direccionales, desarrollados inicialmente para perforar pozos de

alcance extendido, también resultan efectivos en costos en aplicaciones de perforación

convencional, ya que permiten reducir el tiempo de perforación en forma considerable.

Los avances realizados tanto en la tasa de penetración como en la confiabilidad de estas

herramientas han impulsado su difusión en el mundo entero.

Trond Skei KlausenNorsk HydroKristiansund, Noruega

Demos PafitisSugar Land, Texas, EE.UU.

1. Para ver un ejemplo sobre experticia en perforacióndireccional subsalina, por favor referirse a: Cromb JR,Pratten CG, Long M y Walters RA: “Deepwater SubsaltDevelopment: Directional Drilling Challenges andSolutions,” artículo de las IADC/SPE 59197, presentado en la Conferencia de Perforación de las IADC/SPE, Nueva Orleáns, Luisiana, EE.UU., Febrero 23-25, 2000.

2. Bram K, Draxler J, Hirschmann G, Zoth G, Hiron S y KührM: “The KTB Borehole—Germany’s Superdeep Telescopeinto the Earth’s Crust,” Oilfield Review 7, no. 1 (Enero de1995): 4-22.

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resultan de utilidad por su capacidad para con-trolar la trayectoria del hueco. En el campo de lacomercialización y distribución de los hidrocar-buros, la perforación direccional se utiliza paraconstruir huecos para la instalación de oleoduc-tos y gasoductos sin afectar el medio ambiente.3

Al igual que en otras operaciones de per-foración, en la perforación direccional tambiénexiste la necesidad de obtener un rendimientoque resulte efectivo en costos. De acuerdo conlos informes de las compañías dedicadas a laexploración y producción, los gastos de per-

foración representan alrededor del 40% de loscostos de descubrimiento y desarrollo.4 En áreasmarinas, la reducción de un día de operación delequipo de perforación puede significar un ahorrode $100.000 o incluso más, y un día de adelantoen la puesta en producción de un pozo puedegenerar ganancias similares.5

Resulta evidente, que sin la tecnología deavanzada de la perforación direccional, no seríafísicamente posible perforar un pozo determi-nado, ya que el mismo sería perforado en unalocación poco adecuada o resultaría más costoso

o más riesgoso. Los sistemas rotativos direc-cionales permiten planificar geometrías de pozoscomplejas, incluyendo pozos horizontales y dealcance extendido. Posibilitan la rotación con-tinua de la columna de perforación mientras sedirige la trayectoria del pozo, con lo cual seelimina el problemático modo de deslizamiento,propio de los motores direccionales conven-cionales. Los resultados obtenidos resultan muyelocuentes: en 1999, el sistema rotativo direc-cional PowerDrive contribuyó en la perforacióndel pozo de producción de petróleo y gas máslargo del mundo, el pozo M-16SPZ del campoWytch Farm de 11.278 m [37.001 pies] de longi-tud. En este artículo se examina el desarrollo dela tecnología de la perforación direccional, seexplican cuántas nuevas herramientas rotativasdireccionales operan y se presentan ejemplospara demostrar cómo estos nuevos sistemas per-miten resolver problemas y reducir los gastos enel campo petrolero.

3. Barbeauld RO: “Directional Drilling Overcomes Obstacles,Protects Environment,” Pipeline & Gas Journal 226, no. 6(Junio de 1999): 26-29.

4. “Drill into Drilling Costs,” Hart’s E&P 73, no. 3 (Marzo de2000): 15.

5. Para ver varios ejemplos del valor económico de la tec-nología avanzada de perforación, por favor referirse a:Djerfi Z, Haugen J, Andreassen E y Tjotta H: “StatoilApplies Rotary Steerable Technology for 3-D ReservoirDrilling,” Petroleum Engineer International 72, no. 2(Febrero de 1999): 29, 32-34.

> Inclinaciones direccionales. Existen obstrucciones en la superficie o anomalías geológicas del subsuelo que podrían impedir la perforación de un huecovertical. En estos casos, para optimizar el drenaje del yacimiento se puede perforar un hoyo inclinado. En una emergencia, como en el caso de un descon-trol, un pozo direccional de alivio reduce la presión del subsuelo de una manera controlada.

Evolución de la tecnología de perforación direccionalDesde las primitivas herramientas utilizadas paraperforar en busca de sal durante cientos de añoshasta el desarrollo de las técnicas modernas, sehan realizado impresionantes avances en la tec-nología de perforación. Con el advenimiento de laperforación rotativa, cuyos orígenes y data sonmotivo de debate, pero que se produjo alrededorde 1850, los perforadores obtuvieron un mayorcontrol para alcanzar el objetivo deseado.6 Losavances posteriores dependieron del desarrollode sistemas de relevamiento más precisos y otrosdispositivos de fondo.

Por otra parte, el progreso de la tecnología seha visto acompañado por un mayor nivel de segu-ridad en las tareas de perforación. Por ejemplo, lamanipulación de las tuberías se ha mecanizadocada vez más por medio de llaves automatizadasque permiten minimizar el número de operariosen el piso del equipo de perforación; se han elimi-nado las herramientas poco seguras, como lasjuntas giratorias que reemplazan a las cadenasenroscadoras; se utilizan equipos de perforaciónmás grandes y de mejor calidad que manejan lascargas con mayor seguridad; el software capazde detectar amagos de reventón y el uso de dis-positivos que identifican los cambios de la pre-sión anular ayudan a mejorar la limpieza del hoyoy mantienen el control del pozo.7 Gracias a estosy otros avances en las operaciones de perfo-ración modernas, el número de accidentes y heri-dos se ha visto reducido en forma substancial.

En 1873 se otorgó la primera patente de unaturbina de perforación, un tipo de motor de per-foración para uso en el fondo del pozo.8 La per-foración direccional controlada comenzó a finesde la década del 20, cuando los perforadoresquisieron impedir que los hoyos verticales se cur-varan, cuando necesitaron desviar la trayectoriadel hueco alrededor de obstrucciones o perforarpozos aliviadores para recuperar el controldespués de un brote imprevisto. Se produjeronincluso casos de perforaciones que invadíanlímites de propiedades privadas para obtener

reservas de crudo y gas en forma ilegal. El desa-rrollo del motor de lodo constituyó un poderosocomplemento para los avances en la tecnologíade relevamientos. Desde entonces, los motoresde desplazamiento positivo que se colocan en losconjuntos de fondo (PDM y BHA, por sus siglas enInglés, respectivamente) para rotar la mecha hanperforado la mayoría de los hoyos direccionales.Existen pozos con diseños exóticos que continúanextendiendo los límites de la tecnología de la per-foración direccional, donde se combinan los sis-temas de perforación rotativos y direccionalesdisponibles hoy en día.

Uno de los problemas principales de la per-foración direccional consistía en determinar lainclinación del hoyo, hasta que se inventaron dis-positivos de medición precisos. Los relevamien-tos direccionales proporcionan por lo menos tresdatos fundamentales: la profundidad medida, lainclinación y el azimut del hoyo. A partir de estosdatos, se puede calcular la locación del hoyo. Lastécnicas de relevamiento abarcan desde el uso de

instrumentos magnéticos de un solo disparohasta sofisticados giroscopios. Los relevamien-tos magnéticos registran la inclinación y la direc-ción del pozo en un punto dado (un solo disparo)o en muchos puntos (disparos múltiples), uti-lizando un inclinómetro y una brújula, uncronómetro y una cámara. Los relevamientosgiroscópicos brindan mayor precisión utilizandouna masa giratoria que apunta hacia una direc-ción conocida. El giroscopio mantiene su orien-tación para medir la inclinación y la dirección enestaciones específicas del relevamiento. Hoy endía, la industria petrolera busca desarrollar méto-dos giroscópicos de relevamiento no invasivos quese puedan utilizar durante la perforación.

Los modernos sistemas de medición durantela perforación (MWD, por sus siglas en Inglés)envían datos de relevamientos direccionales a lasuperficie por telemetría de pulsos del lodo; lasmediciones del relevamiento son transmitidascomo pulsos de presión en el fluido de per-foración y decodificadas en la superficie mientrasse avanza con la perforación. Además de la direc-ción y la inclinación, el sistema MWD transmitedatos acerca de la orientación de la herramientade perforación direccional. Las herramientas derelevamiento sólo indican el lugar donde se haemplazado el pozo, mientras que las herramien-tas direccionales, desde una simple cucharadesviadora hasta los avanzados sistemas direc-cionales, son las que le permiten al perforadormantener el control sobre la trayectoria del hoyo.

Antes del desarrollo de los sistemas direc-cionales de última generación, el correctoemplazamiento de los portamechas y los estabi-

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6. Para mayor información acerca de los orígenes proba-bles de las técnicas de perforación para la industria delpetróleo y el gas, por favor referirse a: Yergin D: ThePrize: The Epic Quest for Oil, Money & Power. NuevaYork, Nueva York, EE.UU.: Simon & Schuster, 1991.

7. Para mayor información acerca de las mediciones de la pre-sión anular durante la perforación, por favor referirse a:Aldred W, Cook J, Bern P, Carpenter B, Hutchinson M, LovellJ, Rezmer-Cooper I y Leder PC: “Using Downhole AnnularPressure Measurements to Improve Drilling Performance,”Oilfield Review 10, no. 4 (Invierno de 1998): 40-55.Para mayor información acerca de riesgos de per-foración, por favor referirse a : Aldred W, Plumb D,Bradford I, Cook J, Gholkar V, Cousins L, Minton R, FullerJ, Goraya S y Tucker D: “Managing Drilling Risk,” OilfieldReview 11, no. 2 (Verano de 1999): 2-19.

8. AnadrillPowerPak Steerable Motor Handbook. SugarLand, Texas, EE.UU: Anadrill (1997): 3.Para mayor información sobre el uso de turbinas de per-foración en la construcción de pozos con múltiplestramos laterales, por favor referirse a : Bosworth S, El-Sayed HS, Ismail G, Ohmer H, Stracke M, West C yRetnanto A: “Key Issues in Multilateral Technology,”Oilfield Review 10, no. 4 (Invierno de 1998): 14-28.

9. McMillin K: “Rotary Steerable Systems Creating Niche inExtended Reach Drilling,” Offshore 59, no. 2 (Febrero de1999): 52, 124.

10. Para ver varios artículos generales sobre el aprisiona-miento de las tuberías, por favor referirse a: Oilfield Review 3, no. 4 (Octubre de 1991).

11. Mims M: “Directional Drilling PerformanceImprovement,” World Oil 220, no. 5 (Mayo de 1999): 40-43.

Conjunto para incrementar el ángulo Conjunto pendular o para reducir el ángulo

> Cambio de dirección sin un motor de fondo. Un cuidadoso emplazamiento de los estabilizadores ylos portamechas le permiten al perforador controlar el incremento (izquierda) o la reducción(derecha) angular sin un BHA direccional. Por lo general, el emplazamiento y el tamaño del(los) esta-bilizador(es) y la flexibilidad de la estructura intermedia determinan si el conjunto favorecerá el incre-mento o la reducción angular.

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lizadores en el BHA les permitían a los per-foradores controlar el incremento o la reducciónangular (página opuesta, arriba). Si bien estastécnicas les daban un cierto control sobre la incli-nación del hueco, no tenían casi ningún controlsobre el azimut del hoyo. En algunas regiones, losperforadores experimentados pudieron aprove-char la tendencia natural de la mecha de per-foración para alcanzar una limitada desviacióndel hoyo de una forma bastante previsible.

Los motores direccionales, que utilizan unaturbina de fondo o PDM como fuente de potencia yun BHA con una curvatura fija de aproximadamente1⁄2°, fueron desarrollados a comienzos de la décadadel 60 para permitir el control simultáneo delazimut y la inclinación del hoyo.9 Hoy en día, unmotor direccional típico consta de una sección parageneración de potencia, a través de la cual sebombea el fluido de perforación que hace girar lamecha de perforación, una sección curva de 0 a 3°,un eje propulsor y la mecha (abajo).

La perforación direccional con un motor direc-cional se logra en dos modos: rotación y des-lizamiento. En el modo de rotación, la totalidad dela sarta de perforación rota, como ocurre en la per-foración rotativa convencional y tiende a perforarhacia adelante.

Para iniciar un cambio en la dirección del hoyo,la rotación de la columna de perforación esdetenida en una posición tal, que la sección curvadel motor se encuentre ubicada en la dirección dela nueva trayectoria deseada. Este modo, denomi-nado modo de deslizamiento, se refiere al hechode que la porción de la sarta de perforación que norealiza un movimiento rotativo, se desliza pordetrás del conjunto direccional. Si bien esta tec-nología ha funcionado en forma extraordinaria, serequiere una extrema precisión para orientar co-rrectamente la sección curva del motor debido a laelasticidad torsional de la columna de perforación,que se comporta casi como un resorte en espiral yse retuerce hasta tal punto que resulta difícilorientarlo. Las variaciones litológicas y otros pará-metros también influyen en la posibilidad de lograrla trayectoria de perforación planeada.

Quizás el mayor problema que se presenta enla perforación por deslizamiento convencionalsea la tendencia de la columna no rotativa a sufriraprisionamientos.10 Durante los períodos de per-foración por deslizamiento, la tubería de perfo-

ración se apoya sobre el lado inferior del hoyo, locual produce velocidades de fluido alrededor dela tubería desparejas. Por otra parte, la falta derotación de la tubería disminuye la capacidad delfluido de perforación de remover los recortes, demanera que se puede formar un colchón derecortes sobre el lado inferior del hoyo. Lalimpieza del hoyo se ve afectada, entre otros fac-tores, por la velocidad de rotación, la tortuosidaddel hueco y el diseño de los conjuntos de fondo.11

La perforación en el modo de deslizamientodisminuye la potencia disponible para hacermover la mecha, lo cual, sumado a la fricción dedeslizamiento, reduce la tasa de penetración(ROP, por sus siglas en Inglés). Finalmente, enproyectos de perforación de gran alcance, lasfuerzas de fricción durante el deslizamiento seacumulan hasta tal punto que el peso axial re-sulta insuficiente para hacer frente al arrastre dela tubería de perforación contra el hoyo, hacien-do imposible continuar la perforación.

Por último, la perforación por deslizamientopresenta diversas ineficiencias poco deseables.Si se cambia del modo de deslizamiento al modode rotación durante la perforación con herra-mientas direccionales, es probable que se obtengauna trayectoria más tortuosa en dirección al obje-tivo (abajo). Las numerosas ondulaciones o patasde perro en el hoyo aumentan la tortuosidad del

Sección de potencia

Dispositivo de ajuste angular en superficie

Sección de cojinetes y estabilizador

> BHA direccional. El PowerPak es un disposi-tivo direccional simple pero resistente, com-puesto por una sección generadora de potencia,un dispositivo de ajuste angular en superficie, unestabilizador y la mecha de perforación.

> Optimización de la trayectoria. La perforación direccional en los modos de deslizamiento y derotación por lo general da como resultado una trayectoria más irregular y más larga que la planifi-cada (trayectoria roja). Las patas de perro pueden afectar la posibilidad de colocar el revestidorhasta la profundidad total. El uso de un sistema rotativo direccional elimina el modo de desliza-miento y produce un hoyo más suave (trayectoria negra).

mismo, lo que a su vez incrementa la fricciónaparente durante la perforación y la bajada delrevestidor. Durante la producción, se puede pro-ducir una acumulación de gas en los puntos altos yagua en los puntos bajos, lo cual dificulta la pro-ducción (derecha). A pesar de estos problemas, laperforación direccional con motor direccional sigueresultando efectiva en términos económicos y, porel momento, es el método de perforación direc-cional más utilizado.

El próximo paso en la tecnología de per-foración direccional, que todavía se encuentra ensu etapa de desarrollo, es el sistema rotativodireccional (RSS, por sus siglas en Inglés). Estossistemas permiten la rotación continua de lacolumna de perforación mientras se controla ladirección de la mecha. En la actualidad, la indus-tria petrolera clasifica los sistemas rotativosdireccionales en dos grupos, los sistemas másgeneralizados de “empuje de la mecha,” que in-cluyen el sistema PowerDrive y los sistemas me-nos desarrollados de “direccionamiento de lamecha” (abajo).

¿Cómo funciona un sistema rotativodireccional?El sistema PowerDrive es un sistema compacto ypoco complicado desde el punto de vista mecáni-co, que comprende una unidad sesgada y una uni-dad de control que agregan sólo 3,8 m [121⁄2 pies]a la longitud total del BHA.12 La unidad sesgada,ubicada directamente detrás de la mecha, aplicauna fuerza sobre la mecha en una dirección con-trolada mientras toda la columna gira. La unidadde control, que se encuentra detrás de la unidadsesgada, contiene dispositivos electrónicos, sen-sores, y un mecanismo de control que proporcio-nan la magnitud y la dirección promedio de lascargas del lado de la mecha, necesarias para alcan-zar la trayectoria deseada (próxima página, abajo).

La unidad sesgada tiene tres patines externosarticulados, que son activados por el flujo de lodocontrolado a través de una válvula. La válvula uti-liza la diferencia de presión de lodo existenteentre el interior y el exterior de la unidad sesgada(próxima página, arriba). La válvula de tres víasde disco rotativo acciona los patines al dirigir ellodo en forma sucesiva a la cámara del pistón decada patín, a medida que rota para alinearse conel punto de empuje deseado en el pozo, que es elpunto opuesto a la trayectoria deseada. Una vezque un patín pasa el punto de empuje, la válvularotativa corta el suministro de lodo y el mismo seescapa a través de una compuerta especialmentediseñada para la filtración del lodo. Cada patín seextiende no más de 1 cm [3⁄8 pulgada] durantecada revolución de la unidad sesgada. Un ejeconecta la válvula rotativa con la unidad de con-trol para regular la posición del punto de empuje.Si el ángulo del eje se encuentra geoestacionariocon respecto a la roca, la mecha será empujada

constantemente en una dirección, que es ladirección opuesta al punto de empuje. Si no senecesita modificar la dirección, el sistema seopera en un modo neutral, donde cada patín seextiende de a uno por vez, de manera que lospatines empujen en todas las direcciones y susmovimientos se cancelen entre sí.

La unidad de control mantiene la posiciónangular propia del eje de impulso relativa a laformación. La unidad de control está montadasobre cojinetes que le permiten rotar librementealrededor del eje de la sarta de perforación. Pormedio de su propio sistema de activación, sepuede dirigir a la unidad de control para quemantenga un ángulo de giro determinado, oángulo de orientación de la herramienta conrespecto a la roca de formación. Los sensores delacelerómetro y magnetómetro de tres ejes pro-porcionan información relativa a la inclinación yal azimut de la mecha, además de la posiciónangular del eje de impulso. Dentro de la unidad

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12. Para más detalles sobre trabajos con la herramienta PowerDrive, por favor referirse a: Clegg JM y Downton GC: “The Remote Control of a Rotary Steerable Drilling System,” presentado en la Conferencia de la Sociedad de Energía Nuclear Británica sobre Técnicas Remotas para Ambientes Peligrosos, Londres, Inglaterra, Abril 19-20, 1999.Para ver varios estudios de casos del campo WytchFarm, por favor referirse a: Colebrook MA, Peach SR,Allen FM y Conran G: “Application of Steerable RotaryDrilling Technology to Drill Extended Reach Wells,”artículo de las IADC/SPE 39327, presentado en laConferencia de Perforación de las IADC/SPE, Dallas,Texas, EE.UU., Marzo 3-6, 1998.

13. Para mayor información sobre software de planea-miento integrado de pozos, por favor referirse a:Clouzeau F, Michel G, Neff D, Ritchie G, Hansen R,McCann D y Prouvost L: “Planning and Drilling Wells inthe Next Millennium,” Oilfield Review 10, no. 4 (Invierno de 1998): 2-13.

GasPetróleo

Agua

> Optimización del flujo durante la producción. Los puntos altos y bajos en el hoyo ondu-lante (arriba) tienden a acumular gas (rojo) y agua (azul), dificultando el flujo de petróleo.Un perfil más suave (abajo) facilita el flujo de hidrocarburo hacia la superficie.

Turbina generadora de potencia

Rotación del collar

Rotación del motor

Motor

Tendencia de la perforación

Paquete de sensores y sistema de control

Fuer

za a

plic

ada

> Diseños de sistemas rotativos direccionalescaracterizados por su comportamiento estable.En los sistemas que dirigen la mecha (izquierda),la mecha se encuentra inclinada en relación conel resto de la herramienta para lograr la trayecto-ria deseada. En los sistemas que empujan lamecha (derecha) se aplica una fuerza contra elhueco con el mismo fin.

Verano de 2000 25

de control, se encuentran unos impulsores deturbina de rotación contraria, montados sobreambos extremos de la misma, que desarrollan eltorque estabilizador necesario por medio deimanes permanentes de gran potencia, cuyaacción se suma a la de las bobinas de torsión ubi-cadas en la unidad de control. La transmisión deltorque desde los impulsores a la unidad de con-trol se controla en forma eléctrica modificando laresistencia de las bobinas de torsión. El impulsorsuperior, o torquer, se utiliza para aplicar torque ala plataforma en la misma dirección de la rota-ción de la columna de perforación, mientras queel impulsor inferior la hace girar en la direccióninversa. Otras bobinas generan energía para losdispositivos electrónicos.

La herramienta se puede adecuar a las nece-sidades específicas en la superficie y se puedeprogramar previamente de acuerdo con las varia-ciones esperadas de inclinación y dirección. Sifuera necesario modificar las instrucciones, unasecuencia de pulsos en el fluido de perforacióntransmite las nuevas instrucciones al fondo delpozo. El funcionamiento del sistema PowerDrivepuede ser monitoreado por medio de herramien-

tas MWD y de los sensores instalados en launidad de control; esta información será transmi-tida a la superficie por medio del sistema decomunicación PowerPulse.

El nivel de referencia utilizado para estable-cer el ángulo geoestacionario del eje es propor-cionado por un acelerómetro triaxial o bien por elmagnetómetro montado en la unidad de control.Cuando se trata de huecos casi verticales, paradeterminar la dirección de la desviación se utilizacomo referencia un cálculo del Norte magnético.En los huecos que presentan mayor desviaciónrespecto de la vertical, los acelerómetros propor-cionan la referencia necesaria para el control dela dirección.

Uno de los múltiples beneficios derivados deutilizar una plataforma con rotación estabilizadapara determinar la dirección de navegación es suinsensibilidad con respecto al comportamiento decolgamiento-deslizamiento de la columna de per-foración. Los sensores adicionales que se en-cuentran en la unidad de control registran lavelocidad instantánea de la columna de perfora-ción con respecto a la formación, con lo cual seobtiene información útil acerca del comporta-

miento de la columna. Los sensores térmicos y devibración también están incluidos dentro de launidad de control para registrar datos adi-cionales sobre las condiciones de fondo. La com-putadora instalada a bordo muestrea y registrainformación relativa a las condiciones de per-foración, que se transmite en forma inmediata ala superficie por medio del sistema MWD o biense recupera posteriormente. Esta información haayudado a diagnosticar problemas de perforacióny, junto con los registros MWD, registros de lodoy de la formación, resulta de gran importanciapara optimizar las operaciones futuras.

Conceptos básicosLa capacidad de controlar la trayectoria del pozono basta para garantizar la construcción de unpozo perfecto, ya que, para que la perforacióndireccional resulte exitosa es necesario realizaruna cuidadosa planificación. Para optimizar losplanes de los pozos, los geólogos, los geofísicosy los ingenieros deben trabajar en forma conjun-ta desde un primer momento, en lugar de hacer-lo en forma secuencial utilizando una base deconocimientos incompleta. Una vez determinadauna ubicación en la superficie y un objetivo de-seado en el subsuelo, el planificador direccionaldebe evaluar los costos, la exactitud requerida ylos factores técnicos y geológicos para determi-nar el perfil apropiado del hueco (oblicuo, enforma de S, horizontal o quizás tenga una formamás exótica). La perforación dentro de otrohueco, fenómeno denominado colisión, es total-mente inaceptable, por lo cual se utiliza común-mente un programa anticolisión con el fin deplanificar una trayectoria segura.13

Eje de control Válvula de disco giratorio

Activador

Giro hacia la derecha

< Empuje de la mecha. El flujo de lodo impulsatres patines externos (arriba) a través de unaválvula de tres vías de disco rotativo. Los patinesejercen presión contra el hueco en el punto ade-cuado en cada rotación para alcanzar la trayec-toria deseada: en este caso, un giro a la derecha(arriba a la derecha) y extensión hacia afuera dehasta 1 cm [3⁄4 pulgada]. Las ilustraciones inferio-res muestran la herramienta con los patinesretraídos (izquierda) y extendidos (derecha).

Unidad de control Unidad sesgada

Electrónica de control TurbinaTurbina Patín activador direccional

> Sistema rotativo direccional PowerDrive.

Por otra parte, es importante seleccionar elRSS apropiado para el trabajo. En las situacionesproclives al aprisionamiento, una herramientaprovista de patines u otros componentes exter-nos que rotan con el collar, como el sistemaPowerDrive, minimiza el riesgo de que se pro-duzca un aprisionamiento de la columna de per-foración y permiten la rectificación del hueco. ElRSS también debe ser capaz de alcanzar el incre-mento angular deseado.

En ciertas situaciones, la comunicación entiempo real y la posibilidad de evaluar la forma-ción resultan críticas para lograr resultadosexitosos. El sistema PowerDrive está ligado alsistema PowerPulse MWD y al conjunto de sis-temas de perfilaje durante la perforación (LWD,por sus siglas en Inglés) de Schlumberger. Dentrode la herramienta PowerDrive, se puede colocaruna sonda de comunicaciones de respuesta rápi-da—un sistema telemétrico de corta distanciaque no requiere cableado—para facilitar lacomunicación en tiempo real con el exterior(arriba). La sonda de respuesta rápida conecta lainterfaz del sistema telemétrico PowerPulse conel sistema MWD por medio de pulsos magnéti-cos y confirma que las instrucciones han sidorecibidas en la superficie.

En los sistemas rotativos direccionales lavariedad de mechas que se pueden utilizar esmayor que en el caso de los motores direc-cionales, puesto que el control de la orientaciónde la herramienta es suficiente aún cuando seutilizan mechas de perforación agresivas.14 Elcontrol direccional con un PDM y una mechaagresiva puede resultar difícil porque una mechaagresiva puede generar grandes fluctuaciones enel torque. Las variaciones en el torque alteran laorientación de la herramienta en detrimento delcontrol direccional. Una mecha corta de un com-puesto policristalino de diamantes (PDC, por sussiglas en Inglés), por ejemplo, la Hycalog DS130,maximiza el rendimiento del sistema PowerDrive.La versatilidad de la herramienta PowerDrivetambién permite el uso de otros diseños demechas, como las mechas tricónicas.

La rotación de la sarta de perforación mejoraen gran medida la limpieza del hoyo, minimiza elriesgo de aprisionamiento de la columna de per-foración y facilita el control direccional. Lapotencia en la mecha no disminuye por la necesi-dad de realizar operaciones de perforación condeslizamiento. El control direccional se puedemantener más allá del punto donde el torque y elarrastre hacen que el deslizamiento con un motorresulte poco efectivo. Los beneficios del incre-mento de la ROP en comparación con un motorde deslizamiento tradicional quedan demostra-dos al utilizar el sistema PowerDrive.

Evolución de los sistemas PowerDrive Desde su primera operación comercial en 1996,la herramienta PowerDrive ha demostrado que laeliminación del deslizamiento durante la per-foración direccional provoca un gran incrementode la tasa de penetración. La eliminación delmodo de deslizamiento también hace posible larealización de trayectorias de pozos poco habi-tuales, como lo demuestran los siguientesrelatos de casos reales.

Hasta la fecha se han realizado 230 opera-ciones con la herramienta PowerDrive, que com-prenden miles de horas de operación en más de 40pozos. En el viaje o carrera individual más larga selogró perforar una sección de 1602 m [5255 pies].

En el campo Njord del área Haltenbanken aloeste de Noruega, la compañía operadora NorskHydro comenzó utilizando el sistema PowerDrivepara perforar la sección del yacimiento corres-pondiente al pozo A-17-H, que finalizó 22 díasantes de lo programado. A partir del éxito deesta operación, la compañía se embarcó en unpozo con objetivos múltiples, lo cual constituíaun reto mucho mayor ya que el pozo presentabaun perfil sinusoidal destinado a manejar losproblemas provocados por las incertidumbresgeológicas y la escasa conectividad delyacimiento. En abril de 1999, se perforó el pozoA-13-H con el sistema PowerDrive. Se planificóuna trayectoria inusual en forma de W parapoder penetrar el yacimiento primario en diver-sos bloques de fallas (próxima página, arriba).

El pozo penetró la formación heterogéneaJurassic Tilje, en la que predominan las arenis-cas con menor presencia de fongolitas y limos,en cuatro bloques de fallas. El yacimiento se en-cuentra compartimentado por echados (buza-mientos) pronunciados y planos de falla sellantesseparados por desplazamientos verticales de 30a 50 m [98 a 164 pies]. Como complicación adi-cional se observa que la permeabilidad horizon-tal del yacimiento Tilje es muy superior a lapermeabilidad vertical, por lo cual es preferibleque se lo explote con pozos horizontales.

26 Oilfield Review

14. Si bien este artículo no incluye una discusión exhaustivasobre la selección de la mecha, este tema será tratado enprofundidad en un próximo número de Oilfield Review. Eneste caso, una mecha agresiva es aquélla que ha sido di-señada para perforar en forma rápida utilizando cortadoreslargos que producen recortes de gran tamaño. Las mechasmenos agresivas, en cambio, poseen dientes más cortos queproducen recortes más pequeños por molido. Otros factoresque afectan el funcionamiento de la mecha son: la velocidadde rotación, el peso sobre la mecha, el torque, la tasa deflujo y la naturaleza de la formación que se está perforando.

15. Para mayor información acerca de la entrega de datos,incluyendo el sistema InterACT Web Witness, por favorreferirse a: Brown T, Burke T, Kletzky A, Haarstad I, HensleyJ, Murchie S, Purdy C y Ramasamy A: “Entrega de datos atiempo,” Oilfield Review 11, no. 4 (Primavera de 2000): 34-55.

16. Para mayor información sobre operaciones de perforación yproducción en pozos de alcance extendido en el campoWytch Farm, por favor referirse a: Algeroy J, Morris AJ,Stracke M, Auzerais F, Bryant I, Raghuraman B,Rathnasingham R, Davies J, Gai H, Johannessen O, Malde O,Toekje J y Newberry P: “Control remoto de yacimientos,”Oilfield Review 11, no. 3 (Otoño de 1999): 18-29.Allen F, Tooms P, Conran G, Lesso B y Van de Slijke P:“Extended-Reach Drilling: Breaking the 10-km Barrier,”Oilfield Review 9, no. 4 (Invierno de 1997): 32-47.

> Configuraciones de los conjuntos de fondo. El sistema PowerDrive se puede utilizar sin un sistema decomunicaciones en tiempo real (arriba), pero con una sonda de comunicación de respuesta rápida(centro) o bien con una extensión de la sonda de respuesta rápida que permite establecer comunica-ciones en tiempo real utilizando un collar flexible cuando se requiere un mayor incremento angular(abajo).

4°/100 piessin comunicación en tiempo real

4°/100 piescon comunicación en tiempo real

8°/100 piescon comunicación en tiempo real

Interfaz paracomunicaciones PPI Estabilizador

Collar de la unidad de control

Unidadsesgada

Collarflexible

Sonda de respuesta rápida

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Propuesta Real

Verano de 2000 27

Las mediciones de porosidad, resistividad yrayos gamma en tiempo real obtenidas con lossistemas de Densidad Neutrón Azimutal ADN yResistividad Dual Compensada CDR le permi-tieron al equipo responsable de la operación diri-gir geológicamente la trayectoria del pozo hastaalcanzar la ubicación deseada utilizando el RSS.Los desvíos con respecto a la trayectoriaplaneada fueron intencionales y decididos sobrela base de las mediciones de evaluación de laformación obtenidas en tiempo real. El sistemaInterACT Web Witness transmitió los datos entiempo real desde la plataforma de perforaciónNjord a las oficinas de operaciones ubicadas enKristiansund y Bergen, de manera tal que elequipo de operaciones pudiera tomar las deci-siones necesarias en el momento adecuado.15

En el pasado, se hubiera perforado un pozocon forma de anzuelo, que habría interceptado elyacimiento en sólo dos bloques de fallas. La com-binación del RSS y la evaluación de la formaciónen tiempo real permitió adoptar un método deinvestigación, en lugar de conjeturar, en un áreaen la cual las incertidumbres sísmicas alcanzanhasta los 100 m [328 pies], para optimizar latrayectoria y mejorar el drenaje del yacimiento

perforando en cuatro bloques de fallas. La pene-tración de los dos bloques adicionales permiteahorrar los gastos y los riesgos implícitos en laperforación de otro pozo. De hecho, hubiera sidoimposible perforar el pozo A-13-H con la tec-nología convencional de perforación direccional.Gracias al sistema rotativo direccional se logróuna reducción de costos de 1 millón de dólarescon respecto al pozo perforado previamente en elmismo campo, puesto que el tiempo de construc-ción del pozo se redujo a la mitad. Por otra parte,el uso de mechas de PDC en combinación con laherramienta PowerDrive permitió duplicar la ROP.

Los sistemas rotativos direccionales abrennuevos horizontes en la planificación de los po-zos, en el manejo de los yacimientos e incluso enel desarrollo de los campos petroleros. Los siste-mas rotativos direccionales permiten perforarmenos pozos, y que los pozos perforados logrenpenetrar más objetivos. Al poder interceptar cua-tro bloques de fallas en lugar de dos, el pozo A-13-H alcanzó los objetivos geológicos de dospozos y el drenaje del yacimiento se incrementóen forma extraordinaria. El emplazamiento del po-zo se puede optimizar realizando ajustes de la tra-yectoria en tiempo real, tomando como base las

mediciones obtenidas con las más modernasherramientas de evaluación de formaciones entiempo real combinadas con el sistemaPowerDrive. Cuando se trata de plataformas máspequeñas con menor cantidad de aberturas serequieren inversiones de menor envergadura,mientras que se optimiza el drenaje del campo yse reducen los costos por barril producido.

La flexibilidad del sistema PowerDrive logróextender la vida del campo Njord, ya quepermitió el acceso a las reservas que, con la tec-nología convencional, se habrían consideradoeconómicamente poco atractivas.

En el Reino Unido, el rendimiento promediode la herramienta PowerDrive durante 1999 fuede un tiempo medio entre fallas de 522 horas. Enel año 2000, las actividades en el Reino Unidohan aumentado a tres o cuatro carreras adiciona-les por mes. Las operaciones de perforación ha-bituales incluyen pozos con diseños complicadoscon varias secciones de incremento angular ygiro. En 1998, se logró perforar el pozo M-17 delcampo Wytch Farm a través del angosto yaci-miento de areniscas Sherwood, ubicado entredos fallas utilizando la herramienta PowerDrive.16

< Trayectoria del pozo A-13-H. El pozo en formade W interceptó el yacimiento Tilje en cuatrobloques de fallas separados (izquierda). Otrasconfiguraciones de pozos utilizadas en estaárea, como los pozos en forma de anzuelo,hubieran penetrado sólo dos bloques (derecha).

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N

Dist

anci

a, m

Distancia, m

> La carrera más larga realizada por una mecha en Wytch Farm. La herramienta PowerDrive fue utilizada en dos carreras en el pozo M-17, el segundo delos cuales estableció el récord del campo de la carrera más larga con una sola mecha, perforando 1287 m de un hueco de 81⁄2 pulgadas en sólo 84 horas.La vista areal de la trayectoria del pozo (izquierda) muestra el giro de 110°. La vista tridimensional (derecha) ilustra la inclinación que acompañó al giro.Gracias al uso de la herramienta PowerDrive se completó la operación con un ahorro de siete días de equipo de perforación.

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Sección vertical, m

Comienzo de la desviación360 MD 358 TVD17,7° 347,43° azDesplazamiento –19

Rotación e incremento angular de 3,00° cada 30 m

Bekok A7 ST

Bekok A7

Angulo sostenido en 69,35°

Tubería de 7 pulg 2190 MD 1692 TVD 69,2° 198,5° az, desplazamiento 1369Sección TD de 8,5 pulg 2600 MD 1696 TVD 69,2° 198,5° az, desplazamiento 1369

RealPropuesta

-1280

-720 -560 -400 -240 -80 80

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320

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Desplazamiento (este/oeste), m

Bekok A7

Comienzo de la desviación360 MD 358 TVD17,7° 347,43° az23N 7º

Tubería de 7 pulg

Bekok A7 ST

Azim

ut so

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o 198

,93°

Este pozo estableció el récord actual para una ca-rrera con una sola mecha al perforar 1287 m [4222pies] en sólo 84 horas, mientras realizaba un girode 110° con una gran inclinación (página anterior).

Uno de los grandes desafíos que debenenfrentar los ingenieros de perforación es maxi-mizar la efectividad económica de los costosospozos direccionales con trayectorias complejas. Eléxito depende de las herramientas de perforaciónque ofrecen eficiencia, confiabilidad y capacidadintrínsecas, que superan en gran medida las posi-bilidades de los sistemas convencionales. EnMalasia, la capacidad del sistema PowerDrivequedó demostrada en los pozos A1 ST y A7 ST delcampo Bekok, operados por Petrona Carigali. Enambos pozos, el sistema funcionó sin inconve-nientes; sin ningún tipo de fallas ni restriccionesdurante las operaciones de perforación. El controldireccional resultó excelente en ambos casos, apesar de que las formaciones perforadas eran rela-tivamente blandas.

En el pozo A7 ST, se perforaron 1389 m [4557pies] a un promedio de 51 m [16 pies] por hora,donde la inclinación del hueco oscilaba entre 40 y70 grados. El promedio de incremento angular ygiro fue de 3°/30 m [3°/100 pies] (derecha). Al op-timizar la selección de la mecha, el peso sobre lamecha, la tasa de flujo del lodo y las rpm, la tasade penetración lograda con la tecnología Power-Drive resultó superior en un 45% con respecto a lamejor tasa registrada hasta ese momento conmotores de fondo. La herramienta PowerDriveperforó 513 m/día [1683 pies/día], con lo cual seahorraron cinco días de equipo de perforación,mientras que el mejor rendimiento de los motoresen el pozo Bekok A5, fue de sólo 360 m/día [1181pies/día]. Por otra parte, se pudo ahorrar una va-liosa cantidad de tiempo ya que también se redu-jo el número de viajes de limpieza: de un promediotradicional de un viaje cada 300 m [980 pies] sepasó a uno cada 700 m [2300 pies]. De esta mane-ra, se logró alcanzar la profundidad total del pozoen sólo dos tercios del tiempo especificado en elplan de perforación, lo cual dio como resultadouna significativa reducción de los costos.

En el pozo Bekok A1 ST, se utilizó el sistemaPowerDrive para perforar 1601 m [5253 pies] de81⁄2 pulgadas [21,6 cm] de diámetro hasta llegar ala capa de interés, con lo cual se ahorraron tresdías del programa original de perforación (próxi-ma página, arriba a la izquierda). Las tasas depenetración fueron 300% superiores a las experi-

28 Oilfield Review

> Vista areal (arriba) y de una sección (abajo) dela trayectoria planificada para el pozo Bekok A7ST, que se muestra en azul, y de la trayectoriareal, que se observa en rojo.

mentadas con conjuntos de herramientas conven-cionales en los pozos vecinos, lo cual permitióreducir el número de viajes de limpieza. Debido auna mínima tortuosidad, la ausencia de micro patasde perro y la superficie suave del hueco se pudocolocar la tubería corta de 7 pulgadas [17,8 cm] enforma rápida y sin ningún tipo de inconvenientes. Eluso del sistema PowerDrive permitió una reduccióntotal en los costos de US$200.000.

El segundo pozo de desarrollo en un campodel área de planeamiento de Viosca Knoll consti-tuyó la primera aplicación de una herramientarotativa direccional por parte de uno de los prin-cipales operadores en el Golfo de México. Su ob-jetivo consistía en ahorrar tiempo de operaciónaumentando la ROP con una técnica hidráulicasuperior y mejorando también la limpieza delpozo por encima de los niveles alcanzables con

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400

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0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800

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Sección vertical, m

Conexión a 8,5° y 418 m de profundidad medida

Rotación e incremento angular de 3,00° cada 30 m75,71° 1117 profundidad medida

Bekok A1

Bekok A1 STAngulo sostenido en 75,71°

RealPropuesta

-1800

-2400 -1800 -1200 -600 0

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ConexiónBekok A1

Bekok A1 ST

Comienzode la

desviación

> Vista areal (arriba) y de una sección (abajo) de latrayectoria planificada para el pozo Bekok A1 ST,que se muestra en azul, y de la trayectoria real, quese observa en rojo.

Verano de 2000 29

una configuración de PDM direccional. De estamanera se trataría de reducir o eliminar los cos-tos y pérdidas de tiempo provocados por losproblemas de aprisionamientos de la columna deperforación debidos a la dilatación de las luti-tas—problema frecuente en el área—y sepodría lograr un mayor control de la densidad decirculación equivalente del lodo de perforación.El uso del sistema rotativo serviría para garanti-zar que los recortes se mantengan en suspensoen todo momento, superando los problemas deasentamiento de los recortes asociados con eldeslizamiento durante las operaciones de PDM.

El sistema PowerDrive se utilizó para perforardesde el zapato del revestidor de 95⁄8 pulgadas[24,4 cm] hasta los 3554 m [11.660 pies]. Una vezrealizada una prueba de integridad de la forma-ción, el sistema de fluidos fue desplazado con unlodo de perforación a base de diesel, cuya densi-dad era de 14,9 lbm/gal [1,79 g/cm3]. Como éstaera la primera vez que la herramienta se utilizabacon un fluido a base de diesel, se contemplaba laposibilidad de que surgieran problemas. La he-rramienta perforó con todo éxito 843 m [2767 pies]y la tasa de giro y reducción angular fue de hasta1,6° cada 30 m [100 pies] (arriba, a la derecha).

-4000 -3750 -3500 -3250 -3000-3000

-3250

-3500

-3750

Entrada al pozo con laherramienta PowerDrive

Extracción de la sarta con la herramienta PowerDrive

Rotación y reducciónangular de 2°cada 100 pies

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Bajada al pozo con la herramienta PowerDrive

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Desviación desde la vertical, pies4500 5000 5500 6000

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RealPropuesta

Rotación y reducción angular de 2°/100 pies 35,14° a 13,448 pies de profundidad medida

Extracción de la sarta con la herramienta PowerDrive

< Perforación direccional rotativa en el Golfo deMéxico. Se perforó un pozo de desarrollo en uncampo del área Viosca Knoll utilizando un sistemarotativo direccional con el fin de aumentar la ROP yla limpieza del hueco. La trayectoria propuesta semuestra en azul. La herramienta PowerDrivealcanzó la trayectoria deseada, como se observaen rojo en la sección vertical (arriba) y en la vistageneral (abajo). La herramienta fue removidadespués de perforar 2767 pies y un PDM perforó elresto del hueco con una tasa de penetración dosveces y media más lenta.

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Días concretos de perforaciónDías previstos por posibles riesgos

Días mínimos planificados

Número de días de perforación

El perfil direccional planificado incluía la per-foración de una sección tangencial de 396 m[1300 pies] antes de la reducción angular y girohacia la izquierda a través de dos objetivos geo-métricamente cerrados. En la sección tangencial(o de ángulo sostenido) el equipo de trabajo pudoevaluar el rendimiento direccional del sistemaantes de iniciar el giro. Con la herramientaPowerDrive se lograron excelentes tasas de pe-netración. La pequeña caída de presión ocurridaa lo largo de toda la herramienta permitió unamejor utilización de la energía hidráulica disponi-ble en comparación con un motor direccional. Lastasas de flujo fueron superiores que en las ca-rreras previas de los motores en aproximada-mente 50 gal/min [0,2 m3/min], con lo cual semejoró la limpieza del hueco y se lograronmejores tasas de penetración. La eficiencia de lalimpieza del hueco fue monitoreada por medio deun sensor de presión anular instalado en la

columna MWD, de manera que el hueco sepudiera limpiar con la misma rapidez con que sepodía perforar.

En resumen, el conjunto PowerDrive fue uti-lizado para perforar 128 m [420 pies] de cemento,zapato y formación desde 3554 a 4397 m [11.660hasta 14.427 pies], lo cual se logró realizar en 42horas de perforación a una tasa promedio de pe-netración de 20 m/hr [66 pies/hr].

A la profundidad medida de 4397 m [14.427pies], se percibió que el sistema rotativo direc-cional había dejado de recibir órdenes desde lasuperficie. La herramienta continuó perforando deacuerdo con la última orden recibida, una orienta-ción hacia el lado inferior que provocó un leve gi-ro hacia la derecha. Llegado a este punto, eranecesario iniciar un giro hacia la izquierda, y huboque realizar un viaje para recuperar la herra-mienta. Como en un primer momento se desco-nocía la naturaleza de la falla y, dado que la

30 Oilfield Review

>Mejoras en la eficiencia de la perfora-ción. El uso del sistema PowerDrivecontribuyó a la perforación del pozo dedesarrollo de Viosca Knoll 10 días antesde lo planeado.

temperatura del hueco se estaba acercando allímite de temperatura admitido por el sistema deherramientas rotativas, se seleccionó un motordireccional convencional para finalizar la perfo-ración del intervalo.

El análisis posterior confirmó que había falla-do un cojinete de elastómero, lo que permitió quela turbina rotara en forma excéntrica dentro delcollar de la herramienta. El desgaste dentro delcollar indicaba que las aletas de la turbina gol-peaban la pared interior del collar, lo cual impe-día que la herramienta recibiera nuevas órdenes.Más tarde se pudo determinar que el lodo habíadegradado el material del cojinete. Para las futu-ras aplicaciones, se desarrolló un elastómero demayor duración, cuya eficacia ya ha sido compro-bada y se encuentra en uso actualmente.

Los resultados obtenidos con un motor direc-cional en la próxima carrera proporcionaron unacomparación interesante de la eficiencia de losdos sistemas, ya que se utilizó el mismo tipo demecha para perforar la misma formación y se rea-lizó una operación direccional con un esfuerzo si-milar. Las tasas de penetración alcanzadasdurante la rotación con el motor direccionalconvencional se acercaron a las del sistemaPowerDrive. Sin embargo, el tiempo adicional ne-cesario para orientar la herramienta, junto conlas bajas tasas de penetración durante el desliza-miento, significaron un gran aumento de los tiem-pos totales de perforación. El motor direccionalperforó 397 m [1303 pies] en 48 horas a una ROPpromedio de 8,2 m/hr [27 pies/hr], casi dos vecesy media más lento que el sistema PowerDrive.

Este ejemplo demuestra claramente que el in-cremento de la ROP compensa los mayores cos-tos del equipo de perforación y justificaampliamente los gastos adicionales de la herra-mienta rotativa direccional, lo que resulta enmenores tiempos y costos globales (izquierda).Este pozo fue perforado 10 días antes de lo pla-neado. No obstante ello, Schlumberger continúatrabajando para perfeccionar aún más el rendi-miento de la perforación rotativa direccional.

Camino hacia el futuroLa capacidad del sistema PowerDrive de perforarsecciones prolongadas en forma rápida y confia-ble ha aumentado la demanda de las 39 herra-mientas disponibles hoy en día. La fabricación deotras 16 herramientas PowerDrive durante el pri-mer trimestre del año 2000 incrementó el accesomundial a estos sistemas. Las herramientasfueron manufacturadas en el Reino Unido, peroel mantenimiento y las reparaciones se realizanen distintos centros regionales, ubicados cercadel lugar donde son utilizadas.

Verano de 2000 31

Hoy en día, el sistema PowerDrive675, que esla herramienta de 63⁄4 pulgadas de diámetro quese describe en este artículo, representa una tec-nología comprobada (derecha). Schlumbergercontinúa trabajando en su afán por establecernuevos estándares industriales en lo que respec-ta a los sistemas rotativos direccionales. En laactualidad, se están realizando pruebas de cam-po con la herramienta PowerDrive900. Se tratade una herramienta de 9 pulgadas, con el sistemade empuje de la mecha, diseñada para perforarhuecos de 12 o más pulgadas de diámetro. Seespera iniciar su comercialización en la segundamitad del año 2000.

Se encuentra en desarrollo una herramientadiseñada para dirigir la mecha, cuya trayectoriade perforación está determinada por la direcciónde la mecha y no por la orientación de una sec-ción más larga del BHA, como respuesta a lademanda de una selección más amplia de me-chas y estabilizadores, incluyendo mechas bicén-tricas, además de incrementos angulares másgrandes. Schlumberger ha probado un prototipode herramienta de direccionamiento de la mechaen diversas locaciones en todo el mundo y logróperforar a razón de más de 30 m/hr [100 pies/hr].17

Con este prototipo se amplían los rangos de flujoy temperatura propios de los sistemas de empujede la mecha, pero al mismo tiempo la herra-mienta mantiene un tamaño relativamentepequeño. Los datos de los relevamientos seobtienen cerca de la mecha y se envían a lasuperficie, con lo cual se obtiene la respuesta y

Desviación sostenidaControlada por el motor de fondo,

independiente del torque aplicado sobre la mecha. Se evitan los problemas de control de la orientación

de la herramienta mediante una columna de perforación elástica.

Hueco más limpio Efecto de la alta inclinación compensado por la rotación

continua de la tubería

Rotación continua durante la navegación

Hueco suaveLa tortuosidad del hueco se ve

reducida por una mejor navegación

Menos riesgos de aprisionamiento de la tubería

Menor arrastre Mejor control del peso

sobre la mecha

Menor costo por barril

Ahorros de tiempo Perforación dirigida más

rápida y con menos viajes de limpieza

Superior alcance extendido sin arrastre excesivo

Se reduce el costo de la

Completación y se simplifica el trabajo de Reparación

Mayor alcance horizontal

en el yacimiento con

buen control de la navegación

Menor cantidad de pozos para

explotar un yacimiento

Menor costo por pie perforadoMenos plataformas para desarrollar un campo

> Beneficios del sistema PowerDrive. La rotación continua de la sarta de perforación mejora muchosaspectos de la construcción del pozo y, en última instancia, se traduce en una disminución del tiempoy los costos.

35.000

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00 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000

Relación5:1

Relación2:1

Relación 1:1

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Desplazamiento, pies

Shell Auger

BP ClydeBP Gyda

Maersk, QatarAmoco Brintnell 2-10

Statoil Sleipner PhillipsZijiang

Total Austral

Total AustralCN-1

BP M-14

BP M-11BP Amoco

M-16Z

> Prolongación del alcance. A profundidades relativamente someras es posible lograrun alcance de 10 km [6,2 millas] o más. El desplazamiento se restringe a medida queaumenta la profundidad, como se observa en las marcas de color púrpura.

17. Schaaf S, Pafitis D y Guichemerre E: “Application of aPoint the Bit Rotary Steerable System in DirectionalDrilling Prototype Well-bore Profiles,” artículo de la SPE62519, preparado para su presentación en la ReuniónRegional Occidental de las SPE/AAPG, Long Beach,California, EE.UU., Junio 19-23, 2000.

control de la trayectoria en tiempo real. El obje-tivo de todos estos sistemas es llegar a realizaroperaciones de perforación que resulten efecti-vas en costos para operaciones corrientes, enlugar de limitarse sólo a las aplicaciones másextremas por cuestiones económicas. Con todaseguridad, los operadores continuarán exten-diendo los límites de alcance y profundidad delos pozos (izquierda).

Los avances en los enlaces de comunicaciónremota con las oficinas de los operadores les per-mitirán a los expertos recibir los datos, consultarcon el personal del equipo de perforación y enviarórdenes a las bombas de lodo; tareas críticascuando se perforan pozos complejos. Tarde otemprano, la forma de los huecos se verá limi-tada sólo por los factores económicos y el inge-nio de los operadores. —GMG