OILFIELD REVIEW - SCHLUMBERGER
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Definición de pozos ERD
Un pozo ERD se define como aquél que posee una relación desviación horizontal-profundidad vertical verdadera (HD/TVD) de más de 2,0 (arriba). Esta relación constituye una indicación cruda de la complejidad del pozo: cuanto más alta es la relación, más complejo es el pozo. Pero se trata solamente de un indicador básico de la dificultad que implicará la perforación y la terminación del pozo.
Las operaciones de perforación que apuntan a objetivos localizados a una distancia horizontal significativa respecto de la localización superficial, requieren algo más que perforar en sentido vertical, girar y perforar en sentido horizontal. Dependiendo de características de la formación tales como temperatura, presión y propiedades de las rocas, el personal de perforación determina el peso a aplicar sobre la barrena (WOB), las rpm de la sarta de perforación, la densidad del lodo y otros parámetros. Todos estos parámetros son ajustados por la trayectoria planificada del pozo, y por el incremento y la reducción angular, y los giros acimutales necesarios para lograrla. Esto último se ha convertido en un factor significativo en la planeación de pozos de alcance extendido en los últimos años ya que la sofisticada tecnología de perforación direccional y LWD permitió a los operadores utilizar trayectos de pozos 3D menores en número, pero más complejos, para optimizar el desarrollo de los yacimientos.
Además, los pozos de alcance extendido se clasifican en general como pozos con una TVD muy profunda o muy somera (próxima página) y cada uno presenta sus propios desafíos. Los pozos muy largos, o de alcance ultra extendido, pueden ser difíciles de perforar y terminar porque es posible que experimenten grandes esfuerzos de torsión y arrastre. Las presiones de circulación pueden ser elevadas para superar las pérdidas por fricción a medida que el fluido de perforación es bombeado por la sarta de perforación, y sus- tentar el espacio anular existente entre las pare- des del pozo y la sarta de perforación.
Los pozos con una TVD somera normalmente son perforados en formaciones no consolidadas con gradientes de fracturas relativamente bajos. La estrecha ventana entre el gradiente de presión de poro y el de fractura resultante cobra más importancia a medida que el pozo se extiende en sentido horizontal y las densidades de circulación equivalentes (ECD) continúan incrementándose. Además, cuando la distancia existente entre el equipo de perforación y la sección yacimiento de interés es relativamente corta, es probable que los pozos someros deban ser desviados de la vertical formando un ángulo agudo. La trayectoria resultante puede generar problemas de torque y flexión (buckling) en la columna de perforación y en los tubulares utilizados en la terminación.
Cuando un pozo de alcance extendido incluye una TVD profunda, también puede estar limitado por la tensión de la sarta de perforación y los grandes esfuerzos laterales que introducen pro- blemas de desgaste de la tubería de revestimiento y la columna de perforación.
Entre los subconjuntos de estos tipos de pozos básicos se encuentran los pozos de aguas profundas, los pozos 3D y aquellos pozos cuyo diseño está restringido por las limitaciones del equipo de perforación disponible. Los pozos de alcance extendido en aguas profundas son poco comunes porque normalmente conviene más desplazar un equipo de perforación flotante hacia la formación objetivo que perforar en sentido horizontal. No obstante, a medida que declinan las tasas de producción en las plataformas de producción fijas de aguas pro- fundas, es probable que los campos para los que operan se conviertan en candidatos para la perfo- ración de pozos de alcance extendido, diseñados para la conexión con los yacimientos lejanos.
Cuando un pozo de alcance extendido de aguas profundas constituye una opción más efectiva, los gradientes de fracturas bajos —causados por el reemplazo de miles de pies de estratos de sobrecarga por agua— exacerban la necesidad de manejar la densidad ECD más exhaustiva- mente. Por otro lado, debido a la larga sección vertical existente entre el fondo marino y la superficie, el peso suspendido del aparejo móvil del equipo de perforación es mayor, y la tensión de la tubería se incrementa significativamente.
Esta tensión extra genera grandes esfuerzos laterales, que pueden producir el desgaste de la tubería de revestimiento cuando la columna de perforación se extrae del pozo a través de seccio- nes de incrementos y reducciones angulares, durante las operaciones de rectificación.
Además, las operaciones de aguas profundas afectan las propiedades de los fluidos de perfora- ción de una forma que puede incidir en el pro- ceso de limpieza del pozo. A medida que el lodo viaja desde la superficie, se enfría significativa- mente por la acción del agua del fondo marino que se encuentra próxima al punto de congela- miento. Luego, se calienta hasta alcanzar las temperaturas de la formación en la barrena, antes de readquirir la temperatura del fondo marino en la base del tubo ascendente. Este proceso puede modificar la reología del lodo de per- foración, afectando su capacidad de transporte o las cargas ECD impuestas sobre el pozo. En los pozos de alcance extendido, las densidades del lodo deben controlarse cuidadosamente. Ésta es otra de las instancias en las que el margen de error es menor en los pozos de alcance extendido que en los pozos verticales.
Los pozos 3D complejos proliferaron en los últimos años, acompañando el desarrollo y la adopción de herramientas de perforación rotativa direccional y MWD cada vez más sofisticadas por parte de la industria. Estos pozos se caracterizan por los numerosos y significativos cambios de acimuts diseñados para mantener el pozo en conformidad con sus objetivos. Los pozos limitados en términos de equipos de perforación son los pozos perforados desde unidades de perforación con un grado inadecuado de carga en el gancho o capacidad de bombeo. Muchos ingenieros de perforación tratan a estos pozos como una categoría ERD diferente por que las deficiencias del equipo de perforación los obliga a utilizar tecnología que de lo contrario no se requeriría.
La fase de planeación
Los pozos de alcance extendido se perforan por numerosas razones: para contactar el mayor volu- men de yacimiento posible con el pozo, para acceder a varios depósitos de hidrocarburos de amplia distribución desde una sola localización, o para eliminar las operaciones de superficie de las áreas ambientalmente sensibles. Determinado por los problemas ambientales, uno de los pro- gramas ERD más exitosos se llevó a cabo en el campo Wytch Farm de BP, situado en la costa sur de Inglaterra. En 1993, el operador optó por acceder a los depósitos marinos de petróleo situados por debajo de Poole Harbour, mediante pozos de largo alcance y alto ángulo perforados desde localizaciones superficiales, estrechamente espacia- das en tierra firme. El primer pozo tenía un alcance horizontal de 3,8 km [2,4 millas]. El proyecto culminó en el año 1999 con un pozo cuyo alcance horizontal fue de 10,9 km.
En la época en que superó la marca de 10 km, BP utilizaba equipos de 100 personas, que repre- sentaban a todas las entidades involucradas en la campaña de perforación. Antes de comenzar cada pozo, el personal asignado se reunía para asistir a talleres de uno o dos días. Primero se les informaba cómo se relacionaban los objetivos globales de la compañía con las metas, el diseño, el costo y la viabilidad comercial del pozo del campo Wytch Farm que estaban planificando. Luego, los ingenieros especialistas en subsuelo, perfora- ción, perforación direccional, lodo y terminaciones, describían los detalles técnicos y los peligros potenciales del pozo cuya perforación estaba por iniciarse.
Tipos básicos de pozos de alcance extendido.
Los pozos de alcance extendido corresponden a dos categorías: pozos muy someros o pozos muy largos (extremo superior, líneas negras). Cada uno plantea sus propios desafíos y ninguno alegó relaciones HD/TVD más altas (líneas de guiones).
Los perfiles de los pozos de alcance extendido pueden ser clasificados como perfiles de pozos de sección angular y sección tangencial (o de ángulo sostenido); parte del trayecto del pozo, que sigue a la sección de incremento angular, donde el ángulo y la dirección se mantienen constantes) (B&H), catenarias, en forma de S o complejos (extremo inferior).
El perfil B&H se perfora con un ángulo constante una vez establecido la sección tangencial a partir del punto de comienzo de la desviación. Los pozos B&H requieren un grado mínimo de perforación y de control direccional.
El perfil de pozo catenario constituye una variación del trayecto de pozo B&H. Comienza con una tasa inicial más baja de incremento angular (medida en grados por cada 100 pies perforados) que se acelera a medida que se incrementa el ángulo del pozo. Este diseño se elige a menudo para reducir los problemas de torque. Los pozos catenarios poseen mayor longitud general (MD) y secciones tangenciales más altas que los perfiles de los pozos B&H.
El perfil de pozo en forma de S se caracteriza por una sección tangencial con un ángulo más alto que los pozos B&H, antes de la reducción del ángulo para conformar un ángulo más vertical al ingresar en el objetivo. Este enfoque permite reducir la incertidumbre a la hora de ajustar los datos TVD con los datos del levantamiento. Además, permite reducir el tiempo de perforación en zonas objetivo abrasivas, cuya estabilidad puede depender del tiempo, o cuando el manejo de la ECD se vuelve complicado.
Los perfiles de pozos complejos, caracterizados por una tercera dimensión, se generan mediante el agregado de uno o más giros acimutales a los pozos de alto ángulo. Si bien son más difíciles de ejecutar que otros perfiles, los trayectos de pozos complejos permiten al operador penetrar más objetivos con un solo pozo.
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FUENTES
