Casing while drilling (CwD), o Revistiendo mientras se Perfora, ha existido por muchos años y es
una de las tecnologías probadas que pueden ahorrar tiempo y dinero. CwD es un proceso en el que un pozo es perforado y revestido simultáneamente; El casing se utiliza para la sarta de perforación y se hace girar a la broca y se cementa en el pozo en TD. Uno
de los principales beneficios de este proceso es que reduce en gran
medida el tiempo necesario para extraer el ensamblaje de fondo (BHA) y luego correr el revestidor, si no eliminar esta
necesidad por completo. Por lo tanto, el tiempo plano se reduce y el proceso se hace más económicamente viable.
Como se muestra en la Figura 2 a continuación, que es un ejemplo de Casing Drilling se utiliza en uno de los campos petrolíferos en Omán para la sección de la superficie de perforación; Este proceso puede ahorrar hasta un 37,5% del tiempo gastado en un pozo basado en datos históricos.
Figura 2 - Una comparación entre la perforación convencional y casing Drilling de un campo en Omán (136107-PA SPE
Journal Paper - 2012).
Tipos de Sistemas de Casing While Drilling
Los tres tipos principales de CWD, que se determinan por la configuración y el funcionamiento del taladro, son los siguientes:
- No Recuperable
- BHA Recuperable
- Perforación con sistemas de revestimiento
Sistema No-Recuperable
El sistema no recuperable es el tipo más simple de CwD. En
este caso, el sistema está constituido por una broca taladradora o
taladro de perforación, una sarta de revstimiento y un sistema de
accionamiento del revestidor. La zapata de perforación está ajustada firmemente a la parte inferior de la sarta de revestimiento; Este último es girado por un power swivel
que está conectado al sistema de accionamiento. Este sistema sólo ofrece un número limitado de opciones: sólo puede
perforar en un agujero recto y a una profundidad predeterminada.
Figura 3 – Non-Retrievable Casing While Drilling System --->
Las zapatas de perforación de formas múltiples están disponibles, que varían según dureza y fuerza. La Figura 4 es un ejemplo de un zapato de perforación fabricado por Weatherford.
Figura 4 – Zapata de perforación - Weatherford Drill Shoe (Courtesy of Weatherford)
Con el fin de proporcionar un movimiento de rotación adecuado, y para bombear a través del revestidor, se utiliza normalmente un water brushing en el proceso de perforación. Sin embargo, esto no es una opción viable cuando se perfora usando CwD, ya que el torqueado y desconexión del cepillado con agua significa que las roscas de perforación tienen más probabilidades de dañarse. El sistema de accionamiento del revestidor utilizado para CwD se construye específicamente sobre la base del principio de la lanza del casing (casing spear) integrado con un sello de embalaje de tipo taza. Esto entonces internamente crea ranuras en la nueva junta de revestidor. A continuación, es capaz de conectarse, bombear y girar la junta correctamente. Una vez perforada la junta de revestidor, el sistema de accionamiento se desengancha rápidamente liberando el casing spear. Sin embargo, esta lanza requiere una gran superficie de agarre para distribuir adecuadamente la carga y evitar la deformación de la tubería. El pestillo interno es adecuado para revestidores grandes de hasta 13-3/8", mientras que un pestillo externo es necesario para juntas más pequeñas que esto.
Sistema de BHA Recuperable Retrievable - BHA Casing While Drilling System
El sistema de BHA Recuperable en el Casing Drilling, consigue un equilibrio entre las herramientas de perforación convencionales y CwD. La principal ventaja de este sistema es que se puede dirigir y utilizar con herramientas convencionales de medición durante la perforación (MWD) y de registro durante la perforación (LWD).
Figure 5 – Retrievable BHA Casing While -->
La mayoría de los sistemas BHA están conectados a la parte inferior de la cadena de revestimiento y perforan un agujero piloto. Este orificio se puede agrandar a continuación utilizando uno de tres métodos:
1) un zapato ampliador de revestidor * reaming casing shoe,
2) un ampliador de zapata de caja próxima - near casing shoe underreamer, o
3) un ampliador cercano a la mecha -
near bit underreamer.
Las ventajas y desventajas de los tres métodos de ampliación de agujeros se muestran a continuación;
Reaming Casing Shoe
Ventajas
- Mantener un buen control direccional y lectura LWD
- No hay riesgo de que el escariador colapse al recuperarse.
Desventajas
- Rat hole equal to BHA length. This will leave the longest rat hole among three methods.
- Limited reamer RPM equals to casing RPM
- El Hoyo de rata es igual a la longitud de BHA. Esto dejará el agujero más largo de la rata entre los tres métodos.
- El limite de RPM del escariador es igual al RPM del casing
Near Casing Shoe Underreamer
Ventajas
- Habil para mejorar el rendimiento del escariador con PDM
- Hoyo de Rata mas corto
Desventajas
- Riesgo de pega en el underreamer o ampliador .
Near Bit Underreamer
Ventajas
- Tiene el hoyo de rata mas corto
- Habil para mejorar el rendimiento del escariador con PDM
Desventajas
- Riesgo de que el ampliador esté atascado
- Causa Efectos en la lectura de LWD y el rendimiento de control direccional
El BHA piloto se conecta con el revestidor principal, utilizando Drill-Lock-Assembly (DLA) para ajustar en el niple del perfil de la carcasa (CPN). Una vez que haya alcanzado el TD, el BHA puede ser recuperado usando una tubería de perforación o una línea fija; El Método que se utilice dependerá del peso y el ángulo de la BHA.
Figura 6 – Drill-Lock-Assembly -->
El sistema de BHA puede causar un agujero de la misma longitud que el propio BHA; Por esa razón, hay dos técnicas utilizadas para minimizar el agujero de la rata (rat hole) . En primer lugar, el DLA se puede soltar en el TD y se puede rellenar con una zapata de escariador del revestidor hasta la longitud de la broca completa, aunque este método puede dañar el BHA. Una alternativa a este método es colocar el ampliador detrás de la broca; Cuando el BHA alcanza el TD, el DLA se libera entonces, y el revestidor puede ser dirigido hasta el fondo.
Sin embargo, al situar el ampliador detrás de la mecha tendrá efectos efectos en la lectura LWD, puede afectar al rendimiento de control direccional, particularmente cuando se usa un sistema de dirección giratorio (RSS). RSS es una opción popular cuando se utiliza CwD, dado que se comporta mejor que los motores de barro o motores de desplazamiento positivo (PDM). La perforación con motor de fondo es particularmente difícil de usar junto con CwD, ya que requiere un área de contacto más grande con el pozo para controlar eficazmente la cara de la herramienta.
Con este sistema, la cementación se hace generalmente después de la recuperación de BHA. Utilizando una bomba flotadora hacia abajo, que se deja caer en el revestidor y bombea para bloquear en el CPN, la cementación se puede realizar de forma rápida y sencilla normalmente.
Perforación con sistemas de revestimiento - Drilling with Liner Systems
Drilling with Liner (DwL) , o Perforando con Liner, funciona
de la misma manera que los dos sistemas anteriores, excepto que no
implica el uso de un sistema de accionamiento del revestidor. La
herramienta de ajuste del colgador de revestimiento está conectada a la
tubería de perforación y, a continuación, se fija al power swivel
en la superficie. Hay tres subtipos de este sistema: no recuperable, cableable recuperable y el tubo de perforación recuperable.
Figura 7 – Drilling with Liner Systems-->
Once the drill has reached the TD, the non-retrievable DWL is able to set the liner hanger, and then complete the cementing job. With a retrievable DWL, the BHA needs to be retrieved once the liner hanger has been set, before a liner wiper plug latching system or cement retainers are run with the liner top packer and seal assembly to set in the polished bore receptacle (PBR) atop of liner. When the seal assembly is attached to the liner, the cementing can then be carried out normally.
Una vez que el taladro ha alcanzado el TD, el DWL no recuperable es capaz de fijar el colgador del revestimiento, y luego completar el trabajo de cementación. Con un DWL recuperable, el BHA necesita ser recuperado una vez que se ha ajustado el soporte de revestimiento, antes de que un sistema de retención del tapón de limpieza de revestimiento o retenedores de cemento ssean corridos con el ensamblador superior del revestimiento y el conjunto de sellos para fijar en el receptáculo del orificio pulido (PBR) De revestimiento. Cuando el conjunto de sellado está unido al revestimiento, la cementación puede entonces llevarse a cabo normalmente.
Non retrievable Drilling with Liner (DwL)
Ventajas
- Minimo hoyo de rata
- No hay que recuperar herramientas desde el fondo.
- No amerita realizar modificaciones al taladro
- No es tan costoso como otros metodos.
- Cementación rapida una vez se haya alcanzado la TD
- Operaciones realtivamente simples.
Desventajas
- Limitaciones en la zapata de perforación utilizada.
- No tiene capacdades direccionales ni MWD
- Solo permite registros en hoyo entubado.
- Posible falta de disponibilidad de tecnología
- Limitaciones de torque.
Cableado recuperable (DwL)
Ventajas
- Capacidades direccionales y LWD
- Aplicaciones de torque más altas que las DWL no recuperables
- No hay modificaciones en el taladro
Desventajas
- Mayor coste operativo
- Se requieren viajes múltiples para recuperar BHA
- Posible falta de disponibilidad de tecnología
- La longitud de Rathole es igual a la longitud BHA
- Riesgo de que la BHA sea irrecuperable
- Incapaz de cementar inmediatamente al llegar a TD
Tuberia de Perforacion recuperable (DwL)
Ventajas
- Capacidades direccionales y LWD
- Las herramientas del pozo se pueden recuperar en un viaje después de fijar el revestimiento
- Aplicaciones de torque más altas
- No hay modificaciones en la plataforma
- Sistema de perforación estable con vibraciones bajas
Desventajas
- Mayor coste operativo
- Posible falta de disponibilidad de tecnología
- La longitud de Rathole es igual a la longitud BHA
- Riesgo de que la BHA sea irrecuperable
- Incapaz de cementar inmediatamente al llegar a TD
References
www.drillingformulas.com
Beneficios del Casing While Drilling (CWD)
El metodo de Revestimiento durante la perforación proporciona beneficios inmediatos,
ahorrando tiempo y dinero modificando los pasos necesarios para el proceso
de perforación. Además de esto, el sistema CwD también proporciona toda una serie de beneficios adicionales. Los beneficios del revestimiento durante la perforación se pueden resumir a continuación;
Ahorro de Tiempo y Costos
Como mencionamos en el articulo anterior, Basic Knowledge of Casing while Drilling (CwD), el CwD es capaz de ahorrar tiempo de operación mediante la reducción de tiempo plano y reducir el riesgo operacional. En comparación con la perforación convencional, el CwD puede proporcionar un ahorro de tiempo de hasta un 37,5% del tiempo gastado en un pozo basado en datos históricos de un campo en Omán (136107-PA SPE Journal Paper - 2012).
Ahorro de Tiempo y Costos
Como mencionamos en el articulo anterior, Basic Knowledge of Casing while Drilling (CwD), el CwD es capaz de ahorrar tiempo de operación mediante la reducción de tiempo plano y reducir el riesgo operacional. En comparación con la perforación convencional, el CwD puede proporcionar un ahorro de tiempo de hasta un 37,5% del tiempo gastado en un pozo basado en datos históricos de un campo en Omán (136107-PA SPE Journal Paper - 2012).
Figura 1 - Comparación entre la perforación convencional y la carcasa
durante la perforación de un campo en Omán (136107-PA SPE Journal Paper -
2012).
Se puede Revestir la Profundidad Total del Pozo
Debido a la degradación del pozo, la perforación convencional suele ser incapaz de correr el casing hasta el fondo del hoyo. Esta degradación es causada por una serie de factores, incluyendo daños en la pared, acumulación de revoque y exposición del hoyo abierto por mucho tiempo. Sin embargo, en un sistema no recuperable se permite que la sarta de revestimiento perfore todo el camino a través de las limitantes de hoyo y otros obstáculos, se ajuste a través de secciones apretadas y alcance el TD con éxito.
Recue el Tiempo de Exposición de la Formación
La introducción del revestidor durante el proceso de perforación también elimina los tiempos de sacada del BHA. Esto no sólo ahorra en costos, sino que también ayuda a reducir el tiempo de exposición de la formación que suele ser un problema hasta la cementación. Este tiempo de exposición puede causar la degradación del lodo, el arrastre de la sal y la hinchazón de la arcilla, pero estos problemas son eliminados por CwD. Es más, ya que no hay necesidad de un revestimiento adicional después de la perforación inicial, hay menos riesgo de que el casing se quede pegado.
Supera Zonas Desafiantes para la Perforación.
El CwD también se puede utilizar para hacer frente a zonas potencialmente difíciles de perforación , tales como formaciones agotadas, secciones de sal y zonas fracturadas. Esto se debe a que CwD permite que se establezcan y revistan una zona al instante una vez que se ha perforado. La perforación convencional, por otro lado, toma más tiempo para hacer frente a estas áreas, e incluso puede complicar el problema, lo que significa una cantidad significativa de tiempo y dinero se gasta tratando de recuperar el pozo, no teniendo en cuenta el grave daño a la formación que puede También ser causado.
Mejora la Limpieza del Hoyo
Cuando se utiliza CwD, se crea un anular pequeño y uniforme entreel revestidor y la pared del hoyo. Esto es beneficioso porque significa que el taladro es capaz de circular y limpiar los cortes fácilmente, sin la necesidad de una alta tasa de bombeo. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las propiedades del fluido de perforación y el movimiento de la tubería deben planificarse cuidadosamente con antelación para asegurarse de que el agujero permanece limpio.
Mejora la Calidad del Hoyo
Mediante el uso del Revestimiento durante la perforación, se puede ver que la calidad del hoyo es significativamente mayor que con la perforación convencional. Esto se debe a un proceso conocido como efecto de enyesado - plastering effect- (Figura 2), en el que los recortes y la torta de filtrado (revoque) se trituran y se presionan en la formación mediante la rotación del tubo liso. Esto crea una torta de pared de baja permeabilidad. Por otra parte, la rotación de la tubería no es uniforme en los procesos de perforación convencionales; Se produce una torta de pared, pero se desprende fácilmente de la formación y, por tanto, es menos eficaz.
Figura 2 - Mejora de la estabilidad del pozo por el revestimiento mientras
se perfora (derecha) en comparación con la perforación
convencional (izquierda) Cortesía de Schlumberger
Reduce las Pérdidas de Lodo
Gracias
al revoque producido por cementación, el fluido de perforación
se mantiene dentro de la formación, sellando así el pozo y evitando
problemas de circulación. Por lo tanto, el CwD permite continuar la perforación de manera más controlable. CWD
requiere una tasa de flujo menor que una perforación convencional a la
misma velocidad anular porque el espacio libre entre el pozo y el casing
es mucho menor que el de pozo y la tubería de perforación. Por lo tanto, se puede mejorar la limpieza del hoyo. La perforación convencional requiere que el taladro se detenga para
resolver problemas de perdida de circulación , y a menudo se necesita el
ajuste de tapones de cemento, que puede causar una gran cantidad de
horas de tiempo improductivo (NPT) que pronto puede llegar a costar
mucho.
Fortalece la Pared del Hoyo
Esto no sólo ayuda a limitar la pérdida de lodo, sino que también mejora la resistencia a la fractura de la formación , un proceso conocido como fortalecimiento del pozo. Los cortes y la torta de filtrado se machacan en la formación, sellando pequeñas grietas y dando cierta integridad adicional al área alrededor del pozo, mientras que también se da una ventana más amplia del peso del lodo..
Mejora el Daño a la Formación
El Casing durante la perforación tiene un efecto de enyesado, lo cual es beneficioso porque crea una capa de lodo que es impermeable, impidiendo que la zona productiva sea bloqueada tanto por materiales líquidos como sólidos. Las zonas dañadas son mucho más pequeñas con CWD que en la perforación convencional, lo cual se demuestra en la Figura 13. Esto significa que el pozo es más productivo y el daño se reduce al mínimo. Sin embargo, este punto sigue siendo discutido por algunos, ya que los resultados de la investigación puede ser visto como poco concluyentes.
Reduce Problemas Operacionales
Algunos problemas operacionales tales como tuberías atascadas y control de pozos pueden ser minimizados por el Revestimiento durante la perforación. Las razones se explican a continuación;
Fortalece la Pared del Hoyo
Esto no sólo ayuda a limitar la pérdida de lodo, sino que también mejora la resistencia a la fractura de la formación , un proceso conocido como fortalecimiento del pozo. Los cortes y la torta de filtrado se machacan en la formación, sellando pequeñas grietas y dando cierta integridad adicional al área alrededor del pozo, mientras que también se da una ventana más amplia del peso del lodo..
Mejora el Daño a la Formación
El Casing durante la perforación tiene un efecto de enyesado, lo cual es beneficioso porque crea una capa de lodo que es impermeable, impidiendo que la zona productiva sea bloqueada tanto por materiales líquidos como sólidos. Las zonas dañadas son mucho más pequeñas con CWD que en la perforación convencional, lo cual se demuestra en la Figura 13. Esto significa que el pozo es más productivo y el daño se reduce al mínimo. Sin embargo, este punto sigue siendo discutido por algunos, ya que los resultados de la investigación puede ser visto como poco concluyentes.
Reduce Problemas Operacionales
Algunos problemas operacionales tales como tuberías atascadas y control de pozos pueden ser minimizados por el Revestimiento durante la perforación. Las razones se explican a continuación;
- Pega de Tubería
Un
mecanismo de pega de tubería se puede diagnosticar en tres categorías
principales: diferencial, mecánica y pega inducida por sólidos. En
teoría, un área de cubierta más grande debería ser más propensa a
sufrir de una pega diferencial, pero en la práctica, es en realidad menos
probable. Esto se debe a los efectos del enyesado, que crea una fina capa
impermeable que actúa como barrera y mantiene la presión diferencial al
mínimo.
La pega mecánico viene generalmente debido a micro-dogleg, agujeros fuera de calibre o formación móvil. El CwD elimina las dos primeras causas al iniciar y terminar el proceso de perforación con el revestidor. En términos de formación móvil, CwD reduce los tiempos de exposición para limitar el riesgo de que esto suceda.
Como CwD brinda mejores resultados en la limpieza del agujero, el pack-off o empaquetamiento que es causada por la acumulación de recortes se reduce drásticamente. Además, el efecto de enyesado o frizado proporciona un soporte estructural adicional. Esto significa que CwD ayuda a eliminar el problema de las tuberías atascadas, y por lo tanto es útil para pozos con un problema de atascamientos.
La pega mecánico viene generalmente debido a micro-dogleg, agujeros fuera de calibre o formación móvil. El CwD elimina las dos primeras causas al iniciar y terminar el proceso de perforación con el revestidor. En términos de formación móvil, CwD reduce los tiempos de exposición para limitar el riesgo de que esto suceda.
Como CwD brinda mejores resultados en la limpieza del agujero, el pack-off o empaquetamiento que es causada por la acumulación de recortes se reduce drásticamente. Además, el efecto de enyesado o frizado proporciona un soporte estructural adicional. Esto significa que CwD ayuda a eliminar el problema de las tuberías atascadas, y por lo tanto es útil para pozos con un problema de atascamientos.
- Control de Pozos
La perforación convencional a menudo provoca situaciones de control de pozos que necesitan ser tratadas en consecuencia. Esto es debido a los viajes de tubería; Por lo tanto, como CwD elimina la sacada de BHA, este riesgo se reduce. Con
los sistemas de BHA recuperables, el gran by-pass entre el BHA y el
revestimiento elimina el suabeo, y mantiene la sarta de revestimiento
firmemente
en el fondo, reduciendo aún más el riesgo de control del pozo.
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Benefits of Casing while Drilling
