Articulo de Oilfield Review / Otoño 2005:
La perforación de pozos con tubulares de gran diámetro elimina la
necesidad de bajar
la columna de perforación convencional, que luego debe ser extraída para
instalar la
tubería de revestimiento permanente. Además, mitiga los problemas de
pérdida de circulación, mejora el control del pozo y reduce el tiempo de
equipo de perforación no
productivo, disminuyendo al mismo tiempo el riesgo de que se produzcan
desviaciones
no programadas o atascamientos de las tuberías. Menos viajes de entrada y
salida del
pozo, más seguridad en su posicionamiento, mayor eficiencia y menores
costos se tradujeron en una gama de aplicaciones en expansión, que ahora
incluye la perforación
direccional con tubería de revestimiento.
La utilización de tubería de revestimiento para la perforación constituye una tecnología incipiente que permite bajar los costos de construcción de pozos, mejorar la eficiencia operacional y la seguridad, así como minimizar el impacto ambiental. Básicamente simple en principio, esta técnica de perforación utiliza los tubulares de gran diámetro que quedarán instalados permanentemente en el pozo, en lugar de la sarta de perforación convencional.
Las exigencias económicas de los marcos geológicos complejos, los yacimientos de menor extensión con reservas recuperables limi- tadas y la necesidad de optimizar el desarrollo y la explotación de los campos maduros hacen que las operaciones de perforación con tubería de revestimiento resulten cada vez más atractivas para las compañías operadoras. En la actualidad, es posible adosar una barrena de perforación rotativa convencional o una zapata de perforación especial al extremo de una sarta de revestimiento para perforar pozos verticales.
Para lograr mayor flexibilidad, y para aquellas aplicaciones que requieren control di- reccional, se puede desplegar, fijar en su lugar y luego recuperar con cable un arreglo de fondo de pozo (BHA, por sus siglas en inglés) recuperable para perforación. La bajada y recuperación de este BHA a través de la tubería de revestimiento elimina los viajes de entrada y salida del pozo de la columna de perforación y provee protección adicional para los sistemas de avanzada utili- zados en las mediciones de fondo de pozo y en las aplicaciones de perforación direccional.
Para leer todo el articulo, descarga la presentación de Oilfield Review Schlumberger
Perforación de pozos direccionales con tubería de revestimiento
BHA Direccional con revestimiento y Tecnología rotativa direccional.
Un sistema rotativo direccional (RSS, por sus siglas en inglés) aplica fuerza contra la pared del pozo durante la rotación completa de la sarta de perforación entera para lograr una trayectoria de pozo deseada.
En el modo vertical, esta herramienta RSS capta la desviación con respecto a la vertical y automáticamente empuja la barrena nuevamente en dirección hacia la vertical. #SchLumberger dispone de numerosos sistemas PowerDrive para perforar agujeros de 4 1 ⁄2 a 18 1 ⁄4 pulgadas
La minimización del número de viajes de la
tubería durante las operaciones de perforación
reduce los incidentes de colapso de pozos produ-
cidos por las operaciones de extracción de fluidos y flujo natural, disminuye la posibilidad de
que se produzcan desviaciones no programadas y
minimiza el desgaste interior de las sartas de
revestimiento de superficie o intermedias insta-
ladas previamente. Después de alcanzar la profundidad total (TD, por sus siglas en inglés), la
tubería de revestimiento ya se encuentra en su
lugar, lo que elimina la necesidad de extraer la
sarta de perforación y luego bajar la tubería de
revestimiento permanente.
Este menor manipuleo de las tuberías au- menta la seguridad en la localización del pozo y permite que los perforadores utilicen equipos de perforación de tamaño estándar o más pequeños, construidos específicamente para perforar con tubería de revestimiento. Los nuevos equipos de perforación compactos para operaciones de perforación con tubería de revestimiento requie- ren menos potencia, utilizan menos combustible, producen menos emisiones, operan desde locali- zaciones de superficie más pequeñas y pueden ser transportados en forma más rápida y fácil que los equipos de perforación convencionales de mayor tamaño
En comparación con las operaciones de perforación tradicionales, la técnica de entubación durante la perforación minimiza el tiempo inactivo del equipo de perforación generado por la existencia de episodios inesperados, tales como el atascamiento de las tuberías o la pérdida del con- trol del pozo resultantes de un influjo de fluido de formación. Las evidencias biográficas indican que las operaciones de perforación con conexiones de tubulares de mayor diámetro reducen los proble- mas de pérdida de circulación mediante el enluci- do de los recortes y los sólidos de perforación en la pared del pozo.
Es posible que este efecto de “empaste” genere un revoque de filtración impermeable o cree una terminación superficial sólida que permita perforar los intervalos débiles, de baja presión y agotados sin pérdidas significativas de fluido de perforación. Las sartas de revestimiento poseen uniones más largas que las columnas de perforación es- tándar, lo que significa que las conexiones que deben realizar los perforadores se reducen en aproximadamente un 25%.
Otro de los beneficios que ofrecen es que se invierte menos tiempo en la circulación del fluido o en el rectificado del pozo para mantener la estabilidad del mismo durante la conexión de las tuberías. Además de mejorar la eficiencia de la perforación, estas dos ventajas se traducen en una reducción ulterior del costo total y del impacto ambiental. Las operaciones de perforación con tubería de revestimiento eliminan varias etapas del proceso de construcción de pozos convencional y ofrecen otras ventajas críticas, tales como mejor circulación del fluido y remoción de los recortes de formación para lograr una limpieza más efectiva del pozo.
A medida que los operadores adquieren más experiencia en un área, las velocidades de penetración de la perforación (ROP, por sus siglas en inglés) con tubería de revestimiento normalmente mejoran, equiparándose o superan- do en última instancia a las ROPs logradas previamente con la columna de perforación, si se comparan los días por cada 305 m [1,000 pies] o los pies por día. El análisis de los pozos perforados hasta la fecha con tubería de revestimiento indica que esta técnica puede reducir el tiempo de equipo de perforación no productivo hasta en un 50% y acortar el tiempo de perforación en un porcen- taje nominal que oscila entre el 10 y el 35% por pozo, en ciertas aplicaciones.
Aproximadamente un tercio de esta reducción se debe a la menor cantidad de maniobras realizadas con las tuberías y el resto proviene de la prevención de los problemas de perforación imprevistos y de la eliminación del tiempo necesario para instalar la tubería de revestimiento en una operación independiente.
Este proceso más rápido, más simple y más eficaz se traduce en menos sorpresas relacionadas con la perforación y en costos más bajos. Los avances registrados en términos de herra- mientas, equipos y procedimientos están expan- diendo el uso de esta tecnología para incluir la perforación de formaciones blandas y duras, tanto en tierra firme como en áreas marinas, y más recientemente las operaciones de perforación direccional con tubería de revestimiento.
> Entubación durante la perforación y perforación direccional con tubería de revestimiento.
En los últimos cinco años, ConocoPhillips y Tesco Corporation llevaron a cabo extensivas operaciones de perforación con tubería de revestimiento— más de 320,040 m [1,050,000 pies]— en el sur de Texas, expandiendo recientemente las aplicaciones para incluir operaciones direccionales y equipos de perforación compactos construidos con fines específicos, como el que se muestra en la fotografía. Esta técnica permitió mejorar la eficiencia de la perforación y eliminó efectivamente los problemas de pérdida de circulación en unos 110 pozos. Estos resultados y experiencias similares acaecidas en otras zonas indican que se puede utilizar la tubería de revestimiento para evitar problemas de pérdida de circulación y perforar a través de zonas agotadas en campos maduros que resultan difíciles de perforar utilizando sartas de perforación convencionales, tanto en tierra firme como en áreas marinas.
Primero examinamos la utilización de la tubería de revestimiento para la perforación de pozos, incluyendo la actividad de desarrollo de relleno que se lleva a cabo actualmente en el sur de Texas, y luego analizamos cómo la perforación y la entubación simultáneas de un pozo permiten reducir los problemas asociados con el pozo. Los resultados de las pruebas realizadas recientemente a las operaciones direccionales con tubería de revestimiento demuestran cómo la tecno- logía de sistemas rotativos direccionales (RSS, por sus siglas en inglés) mejora la eficiencia de la perforación en comparación con los motores direccionales de fondo de pozo, especialmente en lo que respecta a pozos de menor diámetro.
Un cambio fundamental en la construcción de pozos
Tanto la tecnología de motores de desplazamiento positivo (PDM, por sus siglas en inglés) como la tecnología de sistemas RSS utilizan columnas de perforación. Esta tubería de paredes gruesas, diseñada especialmente, se baja hasta el fondo de un pozo y se extrae del mismo, probablemente varias veces durante una perforación, y luego otra vez más para instalar una sarta de revesti- miento permanente durante una operación independiente, distinta del resto del proceso de perforación.
La introducción del motor PDM de fondo en la década de 1960 facilitó la perforación sin rotación de la sarta completa. Estos sistemas utilizan el lodo que fluye a través de una turbina o una sección de potencia de rotor-estator para generar esfuerzo de torsión en el fondo del pozo. Los motores direccionales con ángulos de curvatura fijos, o cubiertas acodadas, posibilitaron el control simultáneo del azimut y el ángulo de in- clinación del pozo, lo que se tradujo subsiguientemente en un mejor control direccional y en la construcción rutinaria de pozos de alto ángulo y secciones horizontales en la década de 1980, y finalmente pozos de alcance extendido en la década de 1990.
A fines de la década de 1990, los sistemas rotativos direccionales ayudaron a los operadores a establecer nuevos récords en términos de per- foración de pozos de alcance extendido (ERD, por sus siglas en inglés). Esta tecnología, que incluye los sistemas direccionales rotativos de Schlumberger PowerDrive y PowerDrive Xtra y el sistema direccional rotativo PowerDrive Xceed para ambientes rigurosos y accidentados, facilita el control direc- cional y la orientación de la barrena mientras la columna de perforación entera rota en forma continua.
El empleo de barrenas tricónicas o barrenas de cortadores fijos en el extremo de la columna de perforación rotativa monopolizó la perforación de pozos de petróleo y gas durante un siglo. No obs- tante, los nuevos conceptos y las mejoras introdu- cidas en los diseños de los equipos de perforación rotativos y en las barrenas de perforación han sido la norma desde la introducción de estas herramientas a comienzos de la década de 1900. En consecuencia, durante este período se registró un mejoramiento notable de la ROP y la vida útil de la barrena.
La utilización de la tubería de revestimiento para perforar pozos de petróleo y gas representa un cambio fundamental en el proceso de construcción de pozos. La técnica de entubación durante la perforación provee la misma capacidad de ejecución de pozos que las operaciones con sarta de perforación, con una mejor remoción de los recortes de perforación y un mejor desempeño en términos de limpieza del pozo.
La tubería de revestimiento utilizada para la perforación puede ser una tubería de revestimiento corta (liner) parcial o una sarta completa (abajo). Desde sus primeras aplicaciones hasta la reciente reactiva- ción de la actividad, la utilización de la tubería de revestimiento para la perforación de pozos ha mostrado gran potencial en comparación con la perforación convencional.
En la década de 1920, la industria petrolera rusa reportó el desarrollo de las barrenas retrac- tables para ser utilizadas en operaciones de perforación con tubería de revestimiento.
En la década de 1930, los operadores del área conti- nental de EUA utilizaban la tubería de produc- ción para realizar terminaciones a agujero descubierto o sin entubación. La sarta de tubería de producción y la barrena de cuchillas planas, o cola de pescado, utilizadas para la perforación quedaban en el pozo después de iniciarse la producción.
En diversas oportunidades desde la década de 1950, se utilizaron tubulares de pozo permanentes para la perforación de pozos de diámetro reducido.
Las operaciones de perforación tradicionalmente implicaron el empleo de barrenas tricónicas o barrenas de cortadores fijos en el extremo de la columna de perforación rotativa . Como alternativas a este enfoque estándar, los operadores y las compañías de servicios desarrollaron y probaron diversos sistemas para perforar pozos con tuberías de revesti- miento cortas y tuberías de revestimiento estándar. En la perforación con tubería de revestimiento corta se utiliza suficiente tubería como para entubar el agujero descubierto y se omite la porción su- perior de la sarta de revestimiento (centro, a la izquierda).
El arreglo de fondo de pozo (BHA, por sus siglas en inglés) se baja con la columna de perforación convencional hasta la profundidad objetivo y soporta las cargas de perforación principales. Un colgador para tubería de revestimiento corta o empacador conecta la columna de perforación con la tubería de revestimiento corta. El BHA puede recuperarse sólo una vez finalizado el pozo.
Si se produce una falla del BHA, se debe extraer toda la columna de perforación y la tubería de revestimiento corta. La posición del colgador para la tubería de revestimiento corta dentro de la sarta de revestimiento previa limita la profundidad de perforación máxima.
Una sarta de revestimiento completa con una barrena perforable no recuperable o un BHA para perforación recuperable provee funcionalidad y flexibilidad adicionales. El BHA recuperable puede desplegarse y recuperarse con tubería articulada más pequeña, tubería flexible o cable de acero sin necesidad de bajar y extraer del pozo la tubería de revestimiento.
En la década de 1960, Brown Oil Tools, ahora Baker Oil Tools, patentó un sistema relativa- mente avanzado para perforar pozos con tubería de revestimiento, que incluía barrenas piloto recuperables, ensanchadores para agrandar el pozo y motores de fondo. No obstante, las bajas ROPs, comparadas con la perforación rotativa convencional, restringieron la aplicación comercial de este sistema.
Las actividades de investigación y desarrollo continuaron desarrollándose a un ritmo lento hasta fines de la década de 1980, en que la coyuntura y las condiciones del mercado despertaron un renovado interés en las operaciones de perforación con tubería convencional, tubería flexible y otras técnicas de perforación de pozos de diámetro reducido. Aproximadamente en la misma época, Amoco, ahora BP, documentó una exitosa operación de perforación y extracción de núcleos utili- zando equipos y tubulares para trabajos mineros.
En la década de 1990, los operadores comenzaron a utilizar tuberías de revestimiento cortas con el fin de perforar intervalos agotados desde formaciones normalmente presurizadas. Este método evitaba problemas tales como inestabilidad y ensanchamiento del pozo, pérdida de circulación y control del pozo, de los que estaban plagadas las operaciones de perforación convencionales. Mobil, ahora ExxonMobil, utilizaba tuberías de revestimiento cortas con el fin de perforar los yacimientos de caliza extremadamente agotados del Campo Arun, en Sumatra del Norte, Indonesia, partiendo de zonas de transición de presión más alta.3 Amoco también utilizó esta técnica para perforar los pozos del Campo Valhall, situado en el sector noruego del Mar del Norte.
En el año 2001, BP y Tesco reportaron una operación exitosa en la que se utilizó tubería de revestimiento para perforar los intervalos corres- pondientes a las tuberías de revestimiento de superficie y de producción en 15 pozos de gas del área de Wamsutter, en Wyoming, EUA. La pro- fundidad de estos pozos oscilaba entre 2,499 y 2,896 m [8,200 y 9,500 pies].
Aproximadamente en la misma época, Shell Exploration and Production Company mejoró notablemente el desempeño de las operaciones de perforación en el sur de Texas perforando pozos en condiciones de bajo balance con tubería de revestimiento, lo que le permitió obtener una reducción de costos del orden del 30%.
Hasta la fecha, los operadores han perforado más de 2,000 secciones de pozo utilizando tuberías de revestimiento. Más de 1,020 de estos intervalos implicaron la perforación de pozos verticales con tubería de revestimiento y barre- nas no recuperables, unos 620 fueron perforados utilizando tuberías de revestimiento cortas, más de 400 utilizaron un BHA recuperable para perforar pozos verticales y aproximadamente 12 emplearon un BHA recuperable para perforar pozos direccionales. Todas estas aplicaciones iniciales contribuyeron a la evolución de la técnica de entubación durante la perforación que dejó de ser una tecnología nueva de confiabilidad no comprobada para convertirse en una solución práctica que permite reducir los costos, aumentar la eficiencia de la perforación y minimizar el tiempo del equipo de perforación.
Un nuevo enfoque Algunos operadores ahora consideran a esta tecnología como una solución potencial en una diversidad de aplicaciones comerciales, que incluyen desde la perforación de pozos comple- tos en tierra hasta la perforación de sólo uno o dos tramos de pozo, en los pozos marinos que requieren sartas de revestimiento múltiples.
Los perforadores clasifican los sistemas de fondo de pozo que se utilizan para perforar con tubería de revestimiento como no recuperables o recupe- rables. Un arreglo no recuperable, o fijo, puede ser utilizado para perforar pozos con tuberías de revestimiento cortas o con sartas de revestimiento completas. En ciertas aplicaciones se han utilizado ba- rrenas rotativas convencionales que se dejan en el pozo después de alcanzar la TD.
La barrena puede permanecer en la tubería de revestimiento y cementarse en su lugar o puede soltarse y dejarse caer en el fondo del pozo para posibilitar la adquisición de registros. Las barrenas perforables, como la barrena Weatherford Tipo II o DrillShoe Tipo III o EZ Case de Baker Hughes, poseen estructuras de corte externas para perfo- rar pero pueden ser removidas mediante fresado. Estas zapatas de la tubería de revestimiento especialmente diseñadas permiten la perfora- ción y terminación de las secciones de pozo subsiguientes. Un sistema recuperable permite que la barrena y el BHA sean desplegados inicialmente y se reemplacen sin necesidad de bajar y extraer la tubería de revestimiento del pozo
Esta opción es la única alternativa práctica en lo que respecta a los pozos direccionales debido a la necesidad de recuperar los costosos componentes del BHA, tales como los motores de fondo, los sistemas rotativos direccionales o las herramientas de adquisición de mediciones durante la perfora- ción y de adquisición de registros durante la perforación (MWD y LWD, por sus siglas en inglés respectivamente). Un sistema recuperable con cable facilita el reemplazo de los equipos que fallan antes de alcanzar la TD y permite un acceso rápido y eficaz desde el punto de vista de sus costos para registrar, evaluar y probar las formaciones.
Existen varios proveedores de servicios comprometidos con el desarrollo de herramientas, técnicas y equipos para perforar pozos con tube- ría de revestimiento. Tesco, por ejemplo, ofrece los servicios de Casing Drilling® que comprenden equipos de perforación construidos con fines específicos, equipos de superficie y herramientas de fondo de pozo para aplicaciones en tierra firme. Para facilitar el uso de la tubería de revesti- miento para operaciones de perforación, Tesco diseñó equipos de superficie y sistemas de fondo de pozo confiables y robustos que se fijan y desenganchan de la tubería de revestimiento.
Este menor manipuleo de las tuberías au- menta la seguridad en la localización del pozo y permite que los perforadores utilicen equipos de perforación de tamaño estándar o más pequeños, construidos específicamente para perforar con tubería de revestimiento. Los nuevos equipos de perforación compactos para operaciones de perforación con tubería de revestimiento requie- ren menos potencia, utilizan menos combustible, producen menos emisiones, operan desde locali- zaciones de superficie más pequeñas y pueden ser transportados en forma más rápida y fácil que los equipos de perforación convencionales de mayor tamaño
En comparación con las operaciones de perforación tradicionales, la técnica de entubación durante la perforación minimiza el tiempo inactivo del equipo de perforación generado por la existencia de episodios inesperados, tales como el atascamiento de las tuberías o la pérdida del con- trol del pozo resultantes de un influjo de fluido de formación. Las evidencias biográficas indican que las operaciones de perforación con conexiones de tubulares de mayor diámetro reducen los proble- mas de pérdida de circulación mediante el enluci- do de los recortes y los sólidos de perforación en la pared del pozo.
Es posible que este efecto de “empaste” genere un revoque de filtración impermeable o cree una terminación superficial sólida que permita perforar los intervalos débiles, de baja presión y agotados sin pérdidas significativas de fluido de perforación. Las sartas de revestimiento poseen uniones más largas que las columnas de perforación es- tándar, lo que significa que las conexiones que deben realizar los perforadores se reducen en aproximadamente un 25%.
Otro de los beneficios que ofrecen es que se invierte menos tiempo en la circulación del fluido o en el rectificado del pozo para mantener la estabilidad del mismo durante la conexión de las tuberías. Además de mejorar la eficiencia de la perforación, estas dos ventajas se traducen en una reducción ulterior del costo total y del impacto ambiental. Las operaciones de perforación con tubería de revestimiento eliminan varias etapas del proceso de construcción de pozos convencional y ofrecen otras ventajas críticas, tales como mejor circulación del fluido y remoción de los recortes de formación para lograr una limpieza más efectiva del pozo.
A medida que los operadores adquieren más experiencia en un área, las velocidades de penetración de la perforación (ROP, por sus siglas en inglés) con tubería de revestimiento normalmente mejoran, equiparándose o superan- do en última instancia a las ROPs logradas previamente con la columna de perforación, si se comparan los días por cada 305 m [1,000 pies] o los pies por día. El análisis de los pozos perforados hasta la fecha con tubería de revestimiento indica que esta técnica puede reducir el tiempo de equipo de perforación no productivo hasta en un 50% y acortar el tiempo de perforación en un porcen- taje nominal que oscila entre el 10 y el 35% por pozo, en ciertas aplicaciones.
Aproximadamente un tercio de esta reducción se debe a la menor cantidad de maniobras realizadas con las tuberías y el resto proviene de la prevención de los problemas de perforación imprevistos y de la eliminación del tiempo necesario para instalar la tubería de revestimiento en una operación independiente.
Este proceso más rápido, más simple y más eficaz se traduce en menos sorpresas relacionadas con la perforación y en costos más bajos. Los avances registrados en términos de herra- mientas, equipos y procedimientos están expan- diendo el uso de esta tecnología para incluir la perforación de formaciones blandas y duras, tanto en tierra firme como en áreas marinas, y más recientemente las operaciones de perforación direccional con tubería de revestimiento.
> Entubación durante la perforación y perforación direccional con tubería de revestimiento.
En los últimos cinco años, ConocoPhillips y Tesco Corporation llevaron a cabo extensivas operaciones de perforación con tubería de revestimiento— más de 320,040 m [1,050,000 pies]— en el sur de Texas, expandiendo recientemente las aplicaciones para incluir operaciones direccionales y equipos de perforación compactos construidos con fines específicos, como el que se muestra en la fotografía. Esta técnica permitió mejorar la eficiencia de la perforación y eliminó efectivamente los problemas de pérdida de circulación en unos 110 pozos. Estos resultados y experiencias similares acaecidas en otras zonas indican que se puede utilizar la tubería de revestimiento para evitar problemas de pérdida de circulación y perforar a través de zonas agotadas en campos maduros que resultan difíciles de perforar utilizando sartas de perforación convencionales, tanto en tierra firme como en áreas marinas.
Primero examinamos la utilización de la tubería de revestimiento para la perforación de pozos, incluyendo la actividad de desarrollo de relleno que se lleva a cabo actualmente en el sur de Texas, y luego analizamos cómo la perforación y la entubación simultáneas de un pozo permiten reducir los problemas asociados con el pozo. Los resultados de las pruebas realizadas recientemente a las operaciones direccionales con tubería de revestimiento demuestran cómo la tecno- logía de sistemas rotativos direccionales (RSS, por sus siglas en inglés) mejora la eficiencia de la perforación en comparación con los motores direccionales de fondo de pozo, especialmente en lo que respecta a pozos de menor diámetro.
Un cambio fundamental en la construcción de pozos
Tanto la tecnología de motores de desplazamiento positivo (PDM, por sus siglas en inglés) como la tecnología de sistemas RSS utilizan columnas de perforación. Esta tubería de paredes gruesas, diseñada especialmente, se baja hasta el fondo de un pozo y se extrae del mismo, probablemente varias veces durante una perforación, y luego otra vez más para instalar una sarta de revesti- miento permanente durante una operación independiente, distinta del resto del proceso de perforación.
La introducción del motor PDM de fondo en la década de 1960 facilitó la perforación sin rotación de la sarta completa. Estos sistemas utilizan el lodo que fluye a través de una turbina o una sección de potencia de rotor-estator para generar esfuerzo de torsión en el fondo del pozo. Los motores direccionales con ángulos de curvatura fijos, o cubiertas acodadas, posibilitaron el control simultáneo del azimut y el ángulo de in- clinación del pozo, lo que se tradujo subsiguientemente en un mejor control direccional y en la construcción rutinaria de pozos de alto ángulo y secciones horizontales en la década de 1980, y finalmente pozos de alcance extendido en la década de 1990.
A fines de la década de 1990, los sistemas rotativos direccionales ayudaron a los operadores a establecer nuevos récords en términos de per- foración de pozos de alcance extendido (ERD, por sus siglas en inglés). Esta tecnología, que incluye los sistemas direccionales rotativos de Schlumberger PowerDrive y PowerDrive Xtra y el sistema direccional rotativo PowerDrive Xceed para ambientes rigurosos y accidentados, facilita el control direc- cional y la orientación de la barrena mientras la columna de perforación entera rota en forma continua.
El empleo de barrenas tricónicas o barrenas de cortadores fijos en el extremo de la columna de perforación rotativa monopolizó la perforación de pozos de petróleo y gas durante un siglo. No obs- tante, los nuevos conceptos y las mejoras introdu- cidas en los diseños de los equipos de perforación rotativos y en las barrenas de perforación han sido la norma desde la introducción de estas herramientas a comienzos de la década de 1900. En consecuencia, durante este período se registró un mejoramiento notable de la ROP y la vida útil de la barrena.
La utilización de la tubería de revestimiento para perforar pozos de petróleo y gas representa un cambio fundamental en el proceso de construcción de pozos. La técnica de entubación durante la perforación provee la misma capacidad de ejecución de pozos que las operaciones con sarta de perforación, con una mejor remoción de los recortes de perforación y un mejor desempeño en términos de limpieza del pozo.
La tubería de revestimiento utilizada para la perforación puede ser una tubería de revestimiento corta (liner) parcial o una sarta completa (abajo). Desde sus primeras aplicaciones hasta la reciente reactiva- ción de la actividad, la utilización de la tubería de revestimiento para la perforación de pozos ha mostrado gran potencial en comparación con la perforación convencional.
En la década de 1920, la industria petrolera rusa reportó el desarrollo de las barrenas retrac- tables para ser utilizadas en operaciones de perforación con tubería de revestimiento.
En la década de 1930, los operadores del área conti- nental de EUA utilizaban la tubería de produc- ción para realizar terminaciones a agujero descubierto o sin entubación. La sarta de tubería de producción y la barrena de cuchillas planas, o cola de pescado, utilizadas para la perforación quedaban en el pozo después de iniciarse la producción.
En diversas oportunidades desde la década de 1950, se utilizaron tubulares de pozo permanentes para la perforación de pozos de diámetro reducido.
Las operaciones de perforación tradicionalmente implicaron el empleo de barrenas tricónicas o barrenas de cortadores fijos en el extremo de la columna de perforación rotativa . Como alternativas a este enfoque estándar, los operadores y las compañías de servicios desarrollaron y probaron diversos sistemas para perforar pozos con tuberías de revesti- miento cortas y tuberías de revestimiento estándar. En la perforación con tubería de revestimiento corta se utiliza suficiente tubería como para entubar el agujero descubierto y se omite la porción su- perior de la sarta de revestimiento (centro, a la izquierda).
El arreglo de fondo de pozo (BHA, por sus siglas en inglés) se baja con la columna de perforación convencional hasta la profundidad objetivo y soporta las cargas de perforación principales. Un colgador para tubería de revestimiento corta o empacador conecta la columna de perforación con la tubería de revestimiento corta. El BHA puede recuperarse sólo una vez finalizado el pozo.
Si se produce una falla del BHA, se debe extraer toda la columna de perforación y la tubería de revestimiento corta. La posición del colgador para la tubería de revestimiento corta dentro de la sarta de revestimiento previa limita la profundidad de perforación máxima.
Una sarta de revestimiento completa con una barrena perforable no recuperable o un BHA para perforación recuperable provee funcionalidad y flexibilidad adicionales. El BHA recuperable puede desplegarse y recuperarse con tubería articulada más pequeña, tubería flexible o cable de acero sin necesidad de bajar y extraer del pozo la tubería de revestimiento.
En la década de 1960, Brown Oil Tools, ahora Baker Oil Tools, patentó un sistema relativa- mente avanzado para perforar pozos con tubería de revestimiento, que incluía barrenas piloto recuperables, ensanchadores para agrandar el pozo y motores de fondo. No obstante, las bajas ROPs, comparadas con la perforación rotativa convencional, restringieron la aplicación comercial de este sistema.
Las actividades de investigación y desarrollo continuaron desarrollándose a un ritmo lento hasta fines de la década de 1980, en que la coyuntura y las condiciones del mercado despertaron un renovado interés en las operaciones de perforación con tubería convencional, tubería flexible y otras técnicas de perforación de pozos de diámetro reducido. Aproximadamente en la misma época, Amoco, ahora BP, documentó una exitosa operación de perforación y extracción de núcleos utili- zando equipos y tubulares para trabajos mineros.
En la década de 1990, los operadores comenzaron a utilizar tuberías de revestimiento cortas con el fin de perforar intervalos agotados desde formaciones normalmente presurizadas. Este método evitaba problemas tales como inestabilidad y ensanchamiento del pozo, pérdida de circulación y control del pozo, de los que estaban plagadas las operaciones de perforación convencionales. Mobil, ahora ExxonMobil, utilizaba tuberías de revestimiento cortas con el fin de perforar los yacimientos de caliza extremadamente agotados del Campo Arun, en Sumatra del Norte, Indonesia, partiendo de zonas de transición de presión más alta.3 Amoco también utilizó esta técnica para perforar los pozos del Campo Valhall, situado en el sector noruego del Mar del Norte.
En el año 2001, BP y Tesco reportaron una operación exitosa en la que se utilizó tubería de revestimiento para perforar los intervalos corres- pondientes a las tuberías de revestimiento de superficie y de producción en 15 pozos de gas del área de Wamsutter, en Wyoming, EUA. La pro- fundidad de estos pozos oscilaba entre 2,499 y 2,896 m [8,200 y 9,500 pies].
Aproximadamente en la misma época, Shell Exploration and Production Company mejoró notablemente el desempeño de las operaciones de perforación en el sur de Texas perforando pozos en condiciones de bajo balance con tubería de revestimiento, lo que le permitió obtener una reducción de costos del orden del 30%.
Hasta la fecha, los operadores han perforado más de 2,000 secciones de pozo utilizando tuberías de revestimiento. Más de 1,020 de estos intervalos implicaron la perforación de pozos verticales con tubería de revestimiento y barre- nas no recuperables, unos 620 fueron perforados utilizando tuberías de revestimiento cortas, más de 400 utilizaron un BHA recuperable para perforar pozos verticales y aproximadamente 12 emplearon un BHA recuperable para perforar pozos direccionales. Todas estas aplicaciones iniciales contribuyeron a la evolución de la técnica de entubación durante la perforación que dejó de ser una tecnología nueva de confiabilidad no comprobada para convertirse en una solución práctica que permite reducir los costos, aumentar la eficiencia de la perforación y minimizar el tiempo del equipo de perforación.
Un nuevo enfoque Algunos operadores ahora consideran a esta tecnología como una solución potencial en una diversidad de aplicaciones comerciales, que incluyen desde la perforación de pozos comple- tos en tierra hasta la perforación de sólo uno o dos tramos de pozo, en los pozos marinos que requieren sartas de revestimiento múltiples.
Los perforadores clasifican los sistemas de fondo de pozo que se utilizan para perforar con tubería de revestimiento como no recuperables o recupe- rables. Un arreglo no recuperable, o fijo, puede ser utilizado para perforar pozos con tuberías de revestimiento cortas o con sartas de revestimiento completas. En ciertas aplicaciones se han utilizado ba- rrenas rotativas convencionales que se dejan en el pozo después de alcanzar la TD.
La barrena puede permanecer en la tubería de revestimiento y cementarse en su lugar o puede soltarse y dejarse caer en el fondo del pozo para posibilitar la adquisición de registros. Las barrenas perforables, como la barrena Weatherford Tipo II o DrillShoe Tipo III o EZ Case de Baker Hughes, poseen estructuras de corte externas para perfo- rar pero pueden ser removidas mediante fresado. Estas zapatas de la tubería de revestimiento especialmente diseñadas permiten la perfora- ción y terminación de las secciones de pozo subsiguientes. Un sistema recuperable permite que la barrena y el BHA sean desplegados inicialmente y se reemplacen sin necesidad de bajar y extraer la tubería de revestimiento del pozo
Esta opción es la única alternativa práctica en lo que respecta a los pozos direccionales debido a la necesidad de recuperar los costosos componentes del BHA, tales como los motores de fondo, los sistemas rotativos direccionales o las herramientas de adquisición de mediciones durante la perfora- ción y de adquisición de registros durante la perforación (MWD y LWD, por sus siglas en inglés respectivamente). Un sistema recuperable con cable facilita el reemplazo de los equipos que fallan antes de alcanzar la TD y permite un acceso rápido y eficaz desde el punto de vista de sus costos para registrar, evaluar y probar las formaciones.
Existen varios proveedores de servicios comprometidos con el desarrollo de herramientas, técnicas y equipos para perforar pozos con tube- ría de revestimiento. Tesco, por ejemplo, ofrece los servicios de Casing Drilling® que comprenden equipos de perforación construidos con fines específicos, equipos de superficie y herramientas de fondo de pozo para aplicaciones en tierra firme. Para facilitar el uso de la tubería de revesti- miento para operaciones de perforación, Tesco diseñó equipos de superficie y sistemas de fondo de pozo confiables y robustos que se fijan y desenganchan de la tubería de revestimiento.
