cables y rodillos: mejoramiento de los eslabones más...

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Cables y rodillos: Mejoramiento de los eslabones más débiles

El cable es quizás el componente más vital para la adquisición de registros

(perfilaje) con herramientas operadas con cable; sin este componente, las mediciones

y los registros adquiridos con cable no son posibles. Las altas tensiones del cable

de perfilaje inherentes a las trayectorias complejas y los pozos ultra profundos han

puesto al descubierto las debilidades de los diseños de cables convencionales.

No obstante, los ingenieros han introducido nuevas tecnologías y nuevos diseños que

mejoran las operaciones con cable en los pozos ultra profundos y están abordando

otros eslabones débiles de los componentes para el perfilaje mediante el desarrollo

de nuevos equipos de fondo de pozo y de superficie.

Chris BabinNueva Orleáns, Luisiana, EUA

Serko SarianSugar Land, Texas

Traducción del artículo publicado en Oilfield Review Invierno de 2014/2015: 26, no. 4.Copyright © 2015 Schlumberger.MDT, MSCT, Saturn, SureLOC, TuffLINE y WellSKATE son marcas de Schlumberger.Teflon y Tefzel son marcas registradas de E. I. du Pont de Nemours and Company.PEEK es una marca de fábrica de Victrex USA, Inc.

El cable de perfilaje (wireline) confiere su nom-bre a un segmento muy importante de la industria de servicios de petróleo y gas. La historia de Schlumberger como compañía de tecnología tiene su origen en el hecho de ser la primera compañía de perfilaje del mundo. El primer registro fue adqui-rido en el año 1927 utilizando herramientas adosa-das a un cable y bajadas en un pozo de la región de Alsacia en Francia. El cable simple utilizado en ese entonces fue un precursor rudimentario de los cables metálicos que se utilizan en la actuali-dad. Los cables de perfilaje modernos desempe-ñan un rol crucial como conductos para la energía eléctrica enviada desde la unidad de adquisición de registros hasta las herramientas de fondo de pozo y vinculan el equipo de superficie con los sensores de fondo de pozo, generalmente por medio de un pro-ceso de intercambio telemétrico de datos. Para la mayoría de los operadores de E&P, e incluso qui-zás para las compañías proveedoras de servicios, el cable recibe poca atención; hasta que se pro-duce una falla. Es en ese momento en el que la importancia del cable de perfilaje y el rol que éste cumple en el proceso de adquisición de datos se vuelven más que obvios. Cuando surgen proble-mas, el cable de perfilaje puede ser considerado

por el personal de campo y de oficina como el eslabón más débil de una cadena.

Algunas debilidades del cable metálico son inherentes y resultan de limitaciones físicas; estos límites basados en la ingeniería se encuen-tran bien documentados y si se exceden son acompañados por riesgos reconocidos. El hepta-cable tradicional —llamado así porque en su centro se localizan siete alambres de cobre aisla-dos— está diseñado para la resistencia a la rotura y para cargas de trabajo seguras (SWL). Otras limitaciones son quizás menos conocidas para los operadores de campos petroleros y algu-nas son consecuencias de la deficiencia de la téc-nica operativa. Las condiciones que escapan al control del operador de perfilaje también pueden producir daños y fallas en el cable.

La tendencia hacia la perforación de pozos ultra profundos ha puesto en evidencia debilidades de diseño que raramente constituían un problema en el pasado. La actividad reciente de perforación de pozos profundos produjo pozos que exceden los 11 000 m [36 000 pies]. En estos pozos, durante el perfilaje, la tensión máxima del cable en la super-ficie es más del doble de la tensión experimentada como rutina en los pozos más someros.

Volumen 26, no.4 1919

Los cables desplegados en pozos profundos y geométricamente complejos experimentan gran-des tensiones debido a las combinaciones más pesadas de herramientas de perfilaje, el mayor peso de los cables más largos y la mayor fricción de los cables. Las tensiones registradas en estos pozos ultra profundos y complejos durante el perfi-laje magnifican las debilidades sistémicas y han producido incidentes asociados con los cables, que no se observaban normalmente en el pasado. Dado que la mayoría de estas operaciones tiene lugar en pozos de aguas profundas, el costo de las fallas se amplifica significativamente en comparación con los costos que implican los incidentes con tiempo perdido en las operaciones terrestres.

Las debilidades relacionadas con las operacio-nes con cable que no son específicas del cable tam-bién pueden amenazar la ejecución del perfilaje. Si una sarta de herramientas no llega a una zona objetivo, no es posible adquirir datos. Estos datos son utilizados por los ingenieros, geólogos y petrofí-sicos para conocer el potencial de producción de hidrocarburos tanto del pozo como del yacimiento, y la oportunidad de obtener estos datos para un pozo en particular puede perderse para siempre si fallan las operaciones de perfilaje. Además, el atas-camiento de una herramienta de perfilaje en el fondo del pozo mientras se intenta adquirir datos plantea una preocupación importante tanto para las compañías de servicios como para los operadores.

Otra debilidad potencial de las operaciones de perfilaje con cable es que incluyen un componente que está diseñado para fallar, o al menos romperse, con un comando. La conexión entre el cable y las herramientas de adquisición de registros es el cabe-zal de perfilaje. Un punto débil existente en el cabe-zal está diseñado para exhibir una resistencia a la rotura más baja que la del cable de perfilaje. El punto débil permite la liberación controlada de las herramientas sin romper el cable. Cuando una sarta de herramientas de perfilaje se atasca en un pozo, la brigada de perforación tradicionalmente corta el cable, corre la columna de perforación por encima del cable hasta las herramientas, y las engancha.

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Después de recibir las indicaciones de enganchar las herramientas con la columna de perforación, la brigada de perforación utiliza el equipo de per-foración para tirar del cable y romper intencio-nalmente el punto débil. Luego, la brigada de perfilaje recupera el cable liberado y la brigada de perforación recupera las herramientas de fondo de pozo utilizando la potencia de tracción del equipo de perforación.

Un desenganche no intencional del cable de las herramientas de fondo de pozo, ya sea por su rotura o por la rotura accidental de un punto débil, es una de las peores fallas relacionadas con el cable. Un cable roto aún sujeto a las herramien-tas debe ser extraído primero del pozo antes de poder recuperar las herramientas, proceso que puede requerir varios días (izquierda). La imposi-bilidad de recuperar las herramientas de perfilaje constituye una consecuencia que implica un alto costo en sí misma; sin embargo, el costo de des-viar la trayectoria del pozo para sortear las herra-mientas no recuperadas y volver a perforar los intervalos puede superar sustancialmente al de las herramientas perdidas.

Los recientes esfuerzos de ingeniería han per-mitido abordar las debilidades del diseño de los cables, producir accesorios de montaje de alta resistencia, proporcionar unidades de perfilaje más potentes y conducir al diseño de equipos de fondo de pozo que complementan a los cables de mayor resistencia. Los desarrolladores de software han desarrollado además un programa que ayuda a los ingenieros de perfilaje a conocer las condicio-nes del cable en el fondo del pozo y llevar las herramientas recuperadas a la superficie en forma segura.1

Este artículo describe las innovaciones patenta-das introducidas en el diseño del cable de perfilaje, que incrementan el rango de operación y los már-genes de seguridad para las operaciones con cable.

Los equipos auxiliares nuevos y modificados acre-cientan la utilización de estos nuevos cables. Algunos casos de estudio de operaciones llevadas a cabo en las regiones de aguas profundas del Mar Mediterráneo, África Occidental, China, el Golfo de México y el Golfo de Tailandia demuestran la aplicación de estas nuevas tecnologías y diseños.

Cable de perfilajeEl perfilaje con cable implica la adquisición de datos de fondo de pozo con herramientas que se sujetan a un cable —un cable metálico— y se bajan en un pozo. El cable transporta la potencia y los comandos de control desde una unidad de perfilaje en la superficie y proporciona una comu-nicación bidireccional, en tiempo real, entre la unidad y las herramientas de fondo de pozo. La unidad de perfilaje en la superficie registra y pro-cesa los datos a partir de los cuales se generan los registros petrofísicos.2

Los cables se encuentran disponibles en una diversidad de configuraciones, composiciones y estilos. En su mayor parte, son adecuados con fines específicos; por ejemplo, los monocables de un solo conductor y diámetro pequeño se utilizan para los servicios de producción en pozos entubados. Su sección transversal pequeña los hace más ade-cuados que los cables de gran diámetro para las operaciones bajo presión. En comparación con los monocables, los heptacables ofrecen mayor resistencia, pueden llevar más energía eléctrica para las herramientas de fondo de pozo y poseen velocidades más altas de transferencia de datos. Los heptacables se encuentran disponibles en una diversidad de diámetros. Los cables de tipo línea de acero a veces se conocen como cables metálicos, pero estos cables especiales son sóli-dos y no poseen un conductor interno.3

El heptacable es el estándar para el perfilaje en agujero descubierto (izquierda). Los heptacables tradicionales constan de una camada de armadura externa de alambres de acero y una camada de armadura interna de alambres de acero enrollados alrededor de un alma. El alma posee una camisa semiconductora externa que contiene una faja en espiral de seis conductores, material de relleno, una camisa semiconductora interna y un conduc-tor central aislado. La camisa protege los alam-bres conductores internos, que están revestidos con un material aislante, tal como una aislación de polipropileno, Teflón o Tefzel (resina de etileno tetrafluoroetileno).4

La camada de armadura externa de un cable estándar de 1,17 cm [0,46 pulgadas] es una faja de 24 alambres de acero envueltos en una direc-ción, que cubre una faja de 24 alambres internos más delgados envueltos en la dirección opuesta;

> Diseño del heptacable tradicional. El heptacable de siete conductores es el cable estándar para el perfilaje con cable en agujero descubierto. En estos cables, los alambres de la camada de la armadura externa normalmente son de mayor diámetro que los de la camada interna. La camada externa se enrolla en dirección opuesta a la de la camada interna para mantener un balance de torque dinámico y contrarrestar la tendencia al destrenzado. La camada de la armadura externa transporta más tensión que la interna; por ende, su torque inherente es mayor. El alma del cable consiste en la camisa, los alambres conductores y el material de relleno. Los alambres conductores aislados son protegidos por una camisa semiconductora.

Oilfield Review WINTER 14/15Cable Fig 2ORWINT 14/15 CBL 2

Armadura externa

Armadura interna

Camisa

Alambres conductores

> Operación de pesca de un cable. Si el cable metálico se rompe de manera no intencional, con el equipo de perforación se debe recuperar primero el cable del pozo antes de recuperar las herramientas de perfilaje. Este proceso puede resultar difícil y lento. El peón de boca de pozo está utilizando un soplete de cortar para remover la masa de cable enredado de la mordaza a fin de recuperar más cable.


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1. Para obtener más información sobre el despliegue de las herramientas de perfilaje, consulte: Billingham M, El-Toukhy AM, Hashem MK, Hassaan M, Lorente M, Sheiretov T y Loth M: “Transporte de herramientas en pozo abierto y entubado,” Oilfield Review 23, no. 2 (Diciembre de 2011): 20–35.

2. Para obtener más información sobre las operaciones básicas de perfilaje, consulte: Andersen MA: “El descubrimiento de los secretos de la Tierra,” Oilfield Review 23, no. 1 (Primavera de 2011): 67–68.

3. Para obtener más información sobre los servicios con líneas de acero, consulte: Billingham M, Chatelet V, Murchie S, Cox M y Paulsen WB: “La línea de acero marca un hito,” Oilfield Review 23, no. 4 (Junio de 2012): 16–25.

4. En el proceso de manufactura de Schlumberger a menudo se utiliza la siguiente convención de nomenclatura para la clasificación de los cables: X-YYZ AAA, en donde X es el número de conductores, YY es el diámetro del cable en 1/100 pulgadas, Z se refiere a los componentes de construcción y AAA hace alusión a la armadura. Un cable estándar para perfilaje de rutina a temperaturas inferiores a 150°C [300°F] es el 7-46P GIPS. Se trata de un cable de 0,46 pulgadas, de siete conductores, con conductores revestidos de polipropileno (P) y cables armados de acero galvanizado mejorado de alta calidad (GIPS). El 7-48A SUS es un cable de 0,48 pulgadas de diámetro, de siete conductores, que está provisto de conductores revestidos de Teflón y material de envoltura Tefzel (A) y alambres armados súper-ultra-resistentes (SUS). Este cable es adecuado para operaciones con una alta tensión y alta temperatura. El polímero Tefzel es un plástico a base de flúor con alta resistencia a la corrosión y solidez a través de un amplio rango de temperatura.

5. Para obtener más información sobre el desarrollo de cables de alta resistencia, consulte: Alden M, Arif F, Billingham M, Grønnerød N, Harvey S, Richards ME y West C: “Sistemas avanzados de operación de herramientas en el fondo del pozo,” Oilfield Review 16, no. 3 (Invierno de 2004/2005): 32–47.

6. Los valores de resistencia a la rotura corresponden a un cable nuevo y no dan cuenta del desgaste, los años de vida y el daño mecánico, factores que pueden reducir significativamente la capacidad nominal de un cable. La resistencia a la rotura se mide con ambos extremos del cable libres o bien con ambos extremos fijos. La prueba con extremos libres, que permite que el cable rote cuando se aplica tensión, es representativa de las condiciones de fondo de pozo. La resistencia a la rotura del cable 7-46P GIPS con los extremos fijos es de 16 700 bf [74,3 kN]. La carga de trabajo segura (SWL) puede expresarse como la mitad de la resistencia a la rotura, que proporciona un factor de seguridad de dos. Un método alternativo de determinación de la SWL para cables especiales de alta resistencia es el 62% de la resistencia a la rotura con los extremos fijos.

las dos camadas balancean la tensión y el torque del cable. Los cables armados estándar son fabrica-dos con acero galvanizado mejorado de alta calidad (GIPS), de alta resistencia. Para producir cables de mayor resistencia, los ingenieros de diseño reem-plazan los cables armados GIPS estándar por cables fabricados con un metal más resistente.5

Los fabricantes diseñan los cables para deter-minados límites de temperatura y tensión. La tem-peratura máxima para los cables fabricados con material aislante de polipropileno es de 150°C [300°F]; los cables con aislante revestido de Tefzel pueden trabajar a temperaturas superiores a 288°C [550°F]. Las especificaciones pueden indicarse para una hora de uso; para operaciones continuas de mayor duración, los cables soportan menores temperaturas.

Un nuevo cable de 0,46 pulgadas de diámetro fabricado con GIPS muestra una resistencia a la rotura de 16 700 lbf [74,3 kN] y una SWL de 8 345 lbf [37,1 kN].6 Si bien los cables GIPS fueron el estándar durante muchos años y aún lo siguen siendo en muchas áreas del mundo, en las opera-ciones de Schlumberger habitualmente se utilizan cables fabricados con alambres con armadura de acero de mayor resistencia que incrementan sus-tancialmente la resistencia a la rotura y la SWL. Un cable común de 0,46 pulgadas de diámetro, utilizado actualmente para el perfilaje en agujero descubierto, posee una resistencia a la rotura de 19 410 lbf [86,3 kN] y una SWL de 9 705 lbf [43,2 kN].

Para bajar las herramientas con cable, las unidades de perfilaje utilizan un guinche fijado a un tambor en el que se enrolla el cable (arriba).

Un tambor completo puede contener varios miles de metros de cable. La práctica estándar consiste en enrollar los cables en el tambor con una ten-sión aplicada de 1 000 lbf [4,48 kN]. Esta tensión facilita el enrollado del cable en el tambor.

Durante las operaciones normales de perfi-laje, la tensión del cable se mide en la unidad de perfilaje. Cuando las herramientas se encuen-tran en un pozo, la tensión incluye el peso de la herramienta de perfilaje, el peso del cable enro-llado en el pozo y las fuerzas de fricción que se generan a medida que el cable y las herramien-tas se suben por el pozo. Las fuerzas de flotabili-dad del lodo de perforación compensan parte de la tensión.

Cuando el cable se enrolla en el tambor durante y después del perfilaje, la tensión casi siempre excede la tensión de enrollado original de 1 000 lbf. En las operaciones normales, las hileras subyacentes de cable no corren el riesgo de daño como resultado de esta mayor tensión porque la tensión máxima permitida no es suficiente para dañar mecánicamente el cable. Esto se verifica siempre que el operador del guinche enrolle el cable correctamente y no permita que se super-ponga sobre sí mismo, lo que puede producir su daño mecánico. La brigada de adquisición de regis-tros alinea cuidadosamente la unidad de perfilaje durante la instalación para asegurar que el cable sea enrollado correctamente.

No obstante, los cables estándar pueden dañarse durante las operaciones de perfilaje lle-vadas a cabo en pozos profundos y ultra profundos —pozos con profundidades de más de 6 100 m [20 000 pies]— aun cuando se encuentren correc-

tamente enrollados porque la tensión normal del cable en estos pozos es suficiente para aplastar el cable subyacente. La alta tensión producida durante el perfilaje también puede experimen-tarse en profundidades más someras, en pozos en forma de S, debido al incremento de las fuerzas de fricción que actúan sobre el cable. Schlumberger define las operaciones de perfilaje con alta tensión del cable como aquéllas cuyas tensiones de super-ficie superan las 8 000 lbf [35,6 kN]. Las operacio-nes de perfilaje con una alta tensión plantean el riesgo de aplastamiento del cable de perfilaje del tambor y facilitan otros tipos de fallas.

> Tambor de cable completo. El cable se enrolla en un tambor que se sujeta en un guinche. La brigada de operaciones con cable baja y sube las herramientas de perfilaje en el pozo utilizando el guinche.


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Un cable recién manufacturado presenta un desbalance de torque sustancial, y las camadas de armadura requieren tiempo para aliviar el tor-que, estirarse y reposicionarse. Durante el primer descenso de un cable nuevo, la tensión del cable genera una distribución desigual de la carga entre las camadas de la armadura interna y externa; no obstante, las camadas pueden moverse indepen-dientemente entre sí y la rotación del cable durante las operaciones debería balancear las diferencias de torque y de tensión. El proceso de balancear el torque del cable en un cable nuevo de denomina seasoning.

Si la camada externa se destrenza, se produce una distorsión de la armadura externa, que se ase-meja a una jaula (arriba). Esta condición produce una tensión que ya no es acarreada por todo el

cable, sino por la camada de la armadura interna más pequeña, lo que reduce considerablemente la resistencia a la rotura. Una jaula es causada a menudo por los cambios producidos repentina-mente en la tensión del cable, tal como sucede cuando una herramienta atascada es liberada con una alta tensión del cable. El funcionamiento cíclico o fluctuación rápida de la tensión, que con-siste en incrementar y aliviar reiteradamente la tensión del cable, puede producir la formación de una jaula. Además, la fluctuación puede generar bucles en el cable cuando éste es sometido a esfuerzos de torsión y se flexiona sobre sí mismo o cuando su tensión se aminora. Los bucles causan retorcimientos y nudos en el cable cuando se vuelve a aplicar tensión; los retorcimientos y los nudos reducen significativamente la SWL del cable.

El flujo en frío es la deformación del cable inducida por la compresión. El término describe la extrusión a baja temperatura del material del alma de la parte media del cable. Cuando un cable se enrolla en un tambor con una gran tensión y se guarda en esas condiciones, con el tiempo el mate-rial del alma sufre una deformación y un daño per-manente. La compresión hace que la armadura interna contraiga el alma, dañando el material de la camisa y desplazando la aislación que cubre los alambres conductores (abajo). Cuando se produce la extrusión del material del alma del cable compri-mido, los alambres conductores internos tarde o temprano pueden hacer un corto circuito contra la armadura del cable. El fenómeno de flujo en frío también puede producirse cuando el torque en los alambres de la armadura interna aprieta el alma y reduce el diámetro de la camisa.

El malacate de doble tambor, introducido en la década de 1970, alivia la tensión que se genera cuando el cable se enrolla en el tambor (próxima página, arriba).7 Si bien el malacate elimina el efecto de flujo en frío inducido por la tensión en el cable del tambor, también puede incrementar el torque del cable, lo que constituye el fenómeno más perjudicial.

> Aplastamiento del alma del cable y flujo en frío. El efecto de flujo en frío puede producirse des- pués de un período prolongado de almacena- miento de un cable en un tambor bajo una alta tensión. Este efecto se caracteriza por el achata- miento del cable y la separación de los cordones de la armadura. Con el tiempo, es posible que el polímero del alma se deforme plásticamente, lo que finalmente puede ocasionar el cortocircuito del cable de alambres conductores de cobre con los alambres de la armadura o los alambres conductores entre sí. Un cable con alambres conductores en cortocircuito debe ser puesto fuera de servicio y puede no ser reparable.


Hilo conductor en cortocircuito conel alambre de la armadura interna

> Jaula producida en el cable de perfilaje. Las camadas interna y externa de un cable de perfilaje con torque balanceado comparten la carga de tensión. Si el torque se desbalancea, la camada externa tiende a destrenzarse y a separarse de la camada interna, lo que permite la formación de una jaula (extremo superior). Cuando un cable en el que se ha formado una jaula es sometido a esfuerzo, la camada de la armadura interna soporta la mayor parte de la carga y se rompe primero. Luego, el esfuerzo es transferido rápida- mente a los alambres de la armadura externa, que también se rompen. El cable roto (extremo inferior) muestra evidencias de una rotura repentina de la camada interna debida a la tracción; la naturaleza alargada y no uniforme de los alambres rotos de la camada externa es la evidencia de su destrenzado antes de la rotura del cable.


Alambres de laarmadura interna

Alambres de laarmadura interna

Alambres de laarmadura externa

Alambres de laarmadura externa

1 pulgada

Volumen 26, no.4 23

Tensión o torqueEn los últimos 35 años, las profundidades de los pozos alcanzadas con los equipos de per-foración marinos se incrementaron más de un 75% (derecha, extremo inferior). Actualmente, los equipos de perforación de aguas profun-das son capaces de perforar hasta los 12 200 m [40 000 pies] en tirantes de agua (profundidad del lecho marino) de 3 050 m [10 000 pies]. Para el año 2012, la máxima profundidad alcanzada en las operaciones de aguas profundas fue de 10 700 m [35 000 pies], y los pozos de aguas utraprofundas empujaron los límites de los diseños de los cables tradicionales.8 En ciertos pozos, se registraron tensiones normales del cable de perfilaje de 15 000 lbf [66,7 kN], como resultado de los efectos combinados del peso del cable, las sartas de herra-mientas largas y pesadas, y las fuerzas de fricción.

Los pozos ultra profundos con cables de perfi-laje sometidos a grandes tensiones fueron perfo-rados por primera vez en el Golfo de México y el Mar del Norte, pero ahora son comunes en el área marina de Brasil, África, India y Asia. Las opera-ciones del Golfo de México experimentan como rutina tensiones de más de 13 000 lbf [57,8 kN] y en otros lugares del mundo no es inusual que se ejerzan tensiones de 10 000 lbf [44,5 kN]. Éstas son tensiones normales para el cable de perfilaje; el atascamiento de las herramientas puede someter los cables a cargas temporarias más grandes.

Las condiciones extremas han obligado a las compañías de servicios a repensar las tecnologías de cables. Estas compañías primero produjeron cables de resistencia alta y ultra-alta mediante el mejoramiento del material de los alambres de la armadura. La resistencia a la rotura de algunos de estos cables excedía las capacidades de subida de los guinches para perfilaje de generación previa. Los sistemas de alivio de tensión con malacate, por ejemplo, se limitaban a 15 000 lbf de capa-cidad de carga diferencial. Lamentablemente, los cables más resistentes no resolvieron todos los problemas del perfilaje en pozos ultra pro-fundos. Las fallas de los cables y los tambores, que no habían surgido previamente, comenzaron a ocurrir cuando las fuerzas ejercidas sobre los sistemas de perfilaje los sometieron a esfuerzos

7. Para obtener más información sobre el sistema de liberación de tensión de malacate de doble tambor, consulte: Alden et al, referencia 5.

8. Sarian S, Varkey J, Protasov V y Turner J: “Polymer-Locked, Crush-Free Wireline Composite Cables Reduce Tool Sticking and HSE Risk in Emerging Deepwater Reservoirs,” artículo SPE 164762, presentado en la Conferencia y Exhibición Técnica de África Septentrional, El Cairo, 15 al 17 de abril de 2013.

>Malacate de doble tambor. Para prevenir el aplastamiento del cable, el daño del tambor y el flujo en frío en las operaciones de perfilaje con una alta tensión del cable, las brigadas de perfilaje colocan un malacate entre el piso de perforación y la unidad de perfilaje. El malacate (inserto) consta de dos roldanas grandes, accionadas hidráulicamente, con varias envolturas de cable a su alrededor. El cable del malacate del lado del equipo de perforación se encuentra bajo gran tensión; en cambio, el cable del malacate del lado del guinche se mantiene con una tensión más baja para su enrollamiento en el tambor del guinche. Los malacates prolongan la vida útil de los cables de perfilaje, aunque presentan riesgos operacionales: mantener el balance de tensión adecuado es difícil y sincronizar la velocidad del malacate con la del guinche del cable de perfilaje puede resultar problemático. Además, constituyen componentes adicionales del equipo, que deben se movilizados hasta localizaciones marinas remotas.


Unidad deperfilaje

Malacate de doble tambor

Malacate dedoble tambor

Cable metálicode alta resistencia

Profundidad, pies

Punto débil

10 000

20 000

> Incremento de las profundidades máximas de los pozos en el Golfo de México. Desde el año 1980 hasta casi el 2000, la profundidad vertical verdadera (TVD) máxima de los pozos marinos de petróleo y gas era de menos de 7 600 m [25 000 pies]. Al poco tiempo, la profundidad máxima de los pozos del Golfo de México se incrementó sustancialmente hasta alcanzar 9 145 m [30 000 pies] y en el año 2009 superó los 10 670 m [35 000 pies].


Año

10 0001980 1985 19951990 2000 2005 2010

15 000

25 000

30 000

35 000

40 000

20 000

Prof

undi

dad

verti

cal v

erda

dera

(TVD

), pi

es

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superiores a sus especificaciones de diseño ori-ginales (arriba). Para abordar estas dificultades, los ingenieros de Schlumberger observaron dete-nidamente las operaciones de perfilaje en los pozos profundos. Estos profesionales estudiaron la estructura del cable y rastrearon las causas raíces de su falla prematura.

Los diseños de los cables tradicionales con-sisten en dos camadas de alambres de armadura de acero, envueltas en direcciones opuestas para mantener el balance del torque. Los alambres de la armadura constituyen el elemento de resistencia mecánica del cable. Las dos camadas, que se mue-ven independientemente una respecto de la otra, comparten la carga debida a la tracción; y rotan

y se estiran bajo la acción de la carga, aunque no siempre de manera equivalente. Los alambres de la camada de la armadura externa en general son de mayor diámetro que los de la camada interna.

Los ingenieros de diseño observaron que el tor-que del cable se incrementa en forma proporcional a la tensión y se acumula con cada descenso y con el funcionamiento cíclico de la tensión. Los disposi-tivos que curvan el cable, tales como el tambor y las roldanas que lo dirigen hacia el interior del pozo, actúan como barreras para el torque e incre-mentan su acumulación en el cable de perfilaje. El torque también se acumula en el guinche del cable de perfilaje cuando el cable se enrolla en el tambor.

Cuando una herramienta se atasca en el fondo del pozo, o si el cable no puede rotar libremente, el torque puede desbalancearse. Si la tensión experi-menta un funcionamiento cíclico repetidas veces, la camada externa de la armadura comienza a des-trenzarse y pierde contacto con la camada interna. La camada interna se tensa, comprimiendo el alma del cable. Si la camada externa se destrenza, puede suceder que la camada interna se convierta en el único elemento de resistencia, comprometiendo la SWL del cable, lo que a su vez puede producir su rotura con la que debería ser una tensión razo-nable para el cable de perfilaje. Este escenario pasó a ser demasiado frecuente en los primeros días del perfilaje en pozos ultra profundos.

Además de la rotura, el aplastamiento y el flujo en frío se convirtieron en fenómenos comunes en los cables utilizados para el perfilaje en pozos ultra profundos. Los cables enrollados con una gran ten-sión requieren algún mecanismo de alivio de la ten-sión y el torque.9 El mantenimiento del cable para aliviar la tensión y el torque almacenados se lleva a cabo en tierra firme con equipos de enrollar especiales. Para la mayoría de las operaciones marinas en aguas profundas, que se llevan a cabo lejos de tierra firme, la ejecución de estas tareas a su debido tiempo se dificulta debido a cuestio-nes de logística.

Nuevos diseños de cablesLa solución tanto para el desbalance del torque como para el daño mecánico parecía sencilla: fabri-car un cable libre de aplastamiento utilizando una armadura de alambres con torque balanceado, uni-dos entre sí o unidos al alma del cable. Después de


Armadura externaAlma resistenteal aplastamiento

Camada interna

Camada depolímero externa

Alambres conductoresrevestidos de polímero PEEK

Alma revestida depolímero PEEK

Material de rellenoresistente al aplastamiento

> Sección transversal del cable TuffLINE. Los ingenieros diseñaron el cable TuffLINE 18000 con un alma resistente al aplastamiento (izquierda) con doble extrusión; una protección delgada de polímero PEEK cubre el alma del cable y los alambres conductores individuales. El encapsulado de polímero (derecha, negro) mantiene todos los alambres de la armadura unidos entre sí y con el alma del cable, lo que elimina la formación de jaulas y ayuda a mantener el balance de torque del cable. La reducción del número y el diámetro de los alambres de la armadura externa da como resultado una reducción del peso y el arrastre del cable, en comparación con otros diseños de cables, lo que se traduce en una menor tensión del cable de perfilaje en el fondo del pozo.

> Fuerzas de enrollado del cable. Los cables de perfilaje se enrollan en tambores tradicionales vacíos (izquierda) con una tensión aplicada de 1 000 lbf. Durante las operaciones de perfilaje, la tensión puede ser mucho mayor, lo que hace que el cable enrollado ejerza en el tambor grandes fuerzas (centro). Por ejemplo, con una tensión del cable de 10 000 lbf, la brida del tambor puede experimentar fuerzas hacia afuera de hasta 8 900 kN [2 millones de lbf], y las fuerzas combinadas de tensión y peso del cable pueden generar presiones de hasta 74 MPa [10 700 lpc] en el núcleo del tambor. Los tambores del cable utilizado para el perfilaje con cables estándar y con alta tensión en pozos más someros no experimentan fuerzas sostenidas de estas magnitudes. Después de que las fallas del tambor, producidas durante las operaciones que implican una alta tensión del cable exponen las debilidades de diseño de los tambores, los ingenieros desarrollaron tambores con especificaciones de diseño más rigurosas (derecha) que además poseen una mayor capacidad de transporte del cable que los tambores tradicionales.


Fuerza sobre la brida dehasta 2 millones de lbf

Presión sobre el núcleo deltambor de hasta 10 700 lpc

Tambor tradicional de perfilaje Tambor de alta resistencia

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9. Para obtener más información sobre el mantenimiento de cables con una alta tensión, consulte: Alden et al, referencia 5.

10. El polímero de poliéter-éter-cetona (PEEK) es un termoplástico de alto rendimiento para altas temperaturas, utilizado en aplicaciones de ingeniería.

11. Una barra en T es un dispositivo que se engrampa sobre un cable de perfilaje cerca del piso de perforación; esta barra permite utilizar los elevadores del equipo de perforación para aplicar tensión directa. La utilización

varios años de desarrollo y de muchos procesos de prueba y error, los ingenieros de Schlumberger introdujeron el cable metálico compuesto con tor-que balanceado TuffLINE 18000. El primero en su tipo, este heptacable presenta diversas caracterís-ticas de las que carecen otros cables de perfilaje.

Una composición de polímero patentado, que se aplica en un proceso de extrusión único, rellena el espacio existente entre la armadura interna y el alma del cable, y también entre las camadas de la armadura (página anterior, abajo). La camada de polímero bloquea los alambres de la armadura en su lugar y no permite que se desenrollen, lo que elimina la formación de jaulas. Este diseño permite que el cable sea sometido a un funciona-miento cíclico reiteradamente sin temor a que se rompa por debajo de su SWL. No se requiere el balanceo del torque del cable, lo que mejora la efi-ciencia operacional en comparación con la de las operaciones que se basan en los diseños conven-cionales de cables de perfilaje.

El polímero patentado del alma del cable TuffLINE rellena el espacio intersticial existente entre los alambres conductores y también se extruye entre las camadas de la armadura. Este pro-ceso da como resultado un cable que es casi inmune al aplastamiento y la deformación. A la resisten-cia del cable se suman los alambres conductores de doble y triple extrusión, que incluyen una camada de polímero PEEK.10

La SWL del cable TuffLINE es de 18 000 lbf [80 kN]; la resistencia a la rotura con los extre-mos fijos es de 28 000 lbf [125 kN] y la resistencia a la rotura con los extremos libres, de 27 000 lbf [120 kN]. Estos límites exceden la potencia de tracción de las unidades de perfilaje marinas. Si la sarta de herramientas se atasca, el equipo de perfo-ración puede ser utilizado para tirar del cable con una sujeción de tipo barra en T.11 El diámetro del cable TuffLINE es de 1,27 cm [0,50 pulgadas]; es decir, mayor que el del cable de perfilaje están-dar de 0,46 pulgadas, pero similar al de otros cables de resistencia alta y ultra-alta.

La camada externa de la armadura está com-puesta por alambres de menor diámetro que el de los alambres de la camada interna. Estos alam-bres más pequeños reducen el peso por unidad de longitud del cable en el aire a 416 lbf/1 000 pies [6,07 kN/1 000 m], valor inferior al del cable de perfilaje de menor diámetro y resistencia súper-ultra-alta (424 lbf/1 000 pies [6,18 kN/1 000 m]), utilizado con frecuencia en las operaciones en aguas profundas. Los alambres de la armadura externa se mantienen separados entre sí por la capa de polímero, lo que reduce la fricción del cable por deslizamiento y por ende la tensión.

Un pozo de exploración perforado reciente-mente en la región de aguas profundas del este del Mar Mediterráneo apuntaba como objetivo a una zona ubicada a alrededor de 5 000 m [16 400 pies] de profundidad. El plan original requería un pozo vertical, pero a raíz del atascamiento de la tube-ría en una sección más somera, la trayectoria del pozo debió desviarse 35° respecto de la vertical. La alta tensión del cable experimentada en una carrera de perfilaje previa, más las predicciones del modelo, se tradujeron en una proyección para la tensión en el fondo del pozo superior a 10 000 lbf. La localización remota del pozo impidió la movi-lización de un malacate con poca antelación. Las alternativas eran efectuar múltiples descensos con sartas de herramientas cortas o realizar el despliegue de las herramientas de perfilaje con la columna de perforación, lo que hubiera agregado cinco días a la operación de perfilaje.

Por consiguiente, se decidió movilizar un cable TuffLINE desde el Mar del Norte a la localización del pozo e instalarlo en el equipo de superficie existente. La carrera 1 incluyó seis herramientas de perfilaje en agujero descubierto, pero las condi-ciones del pozo impidieron que la larga sarta de herramientas alcanzara la profundidad total (TD). La sarta de herramientas fue acortada y la TD se alcanzó con éxito en las carreras 2 y 3. Las medi-ciones de la presión de formación y el muestreo de fluidos durante la carrera 4, y la obtención de núcleos (testigos) laterales (muestras de pared) con herramientas rotativas durante la carrera 5, fueron ejecutados sin incidente alguno. Como lo predijo el programa de modelado, cuatro de las

cinco carreras de perfilaje experimentaron una tensión sostenida del cable de perfilaje superior a 10 000 lbf. Durante el perfilaje, se efectuaron múl-tiples esfuerzos de tracción de corta duración de 16 000 lbf [71 kN], cada uno de los cuales liberó las herramientas atascadas y permitió que conti-nuara el perfilaje.

El operador ahorró cinco días de equipo de perforación en comparación con el número de días que se habrían requerido para el perfilaje con herramientas bajadas con la tubería. Y se ahorró un día adicional de tiempo de equipo de perfora-ción porque el cable TuffLINE no requirió que se balanceara el torque antes del perfilaje. Si bien la tensión del cable excedió las 10 000 lbf y no se uti-lizó malacate alguno, la brigada de perfilaje no observó ningún daño por flujo en frío o aplasta-miento durante el examen posterior a la operación. Además, a pesar de los múltiples ciclos de tensión de hasta 16 000 lbf, no se formó ninguna jaula inducida por el torque en el cable.

En un ambiente marino de aguas profundas de África Occidental, Total E&P perforó un pozo ultra profundo en forma de S.12 La tensión anticipada del cable de perfilaje excedió las 10 700 lbf [47,6 kN] (arriba). El desarrollo futuro del campo depen-día de la adquisición de un conjunto integral de datos petrofísicos con herramientas operadas con cable. Se planificó un conjunto tradicional de mediciones derivadas de registros adquiri-dos con cable y en el programa de evaluación se incluyeron mediciones avanzadas obtenidas con herramientas de resonancia magnética nuclear, perfilajes acústicos y generación de imágenes,

de los elevadores evita la unidad de perfilaje, la roldana superior y la roldana inferior.

12. Sarian S, Varkey J, Protasov V, Montesinos J, Ventura D y Greusard D: “In a Challenging West Africa Deepwater Well, Polymer-aLocked, Crush-Free Wireline Composite Cables Help Save Four Days of Rig Time for TOTAL E&P CI While Avoiding Tool Sticking and Reducing HSE Risk,” artículo 28 presentado en la 18a Conferencia Marina Anual de África Occidental, Accra, Ghana, 21 al 23 de enero de 2014.

> Perfilaje en los límites, en la región de aguas profundas de África Occidental. En la región de aguas profundas frente a la costa de África Occidental, un perfil de pozo en forma de S se tradujo en una alta tensión en la TD. En la sección de 121/4 pulgadas, las tres sartas más pesadas de perfilaje exhibieron tensiones en la TD de 9 700 lbf [43 kN]; 9 400 lbf [42 kN] a 4 500 m y 8 150 lbf [36 kN]. El operador anticipó correctamente tensiones del cable de perfilaje superiores a 10 700 lbf para la sección más profunda de 81/2 pulgadas.


Tensión en tiempo real a 4 600 m [15 092 pies],pozo de 121/4 pulgadas

9 700 lbf, incluye el arrastre resultante de los calibradores y los centralizadores

8 150 lbf con el calibrador abierto

9 400 lbf a 4 500 m [14 765 pies]

Sartas de herramientasmás pesadas

Herramientas acústicas yde generación de imágenes

Herramientas de medición de presión y muestreo

Herramientas tipo triple-combo

26 Oilfield Review

además de la extracción de núcleos laterales con herramientas rotativas y el muestreo de fluidos. La utilización del probador modular de la dinámica de la formación MDT para adquirir muestras representativas no contaminadas fue crucial para que los ingenieros determinaran las propiedades de los fluidos e identificaran la compartimentalización.

La tensión normal del cable de perfilaje —el peso de la sarta de herramientas al subir por el pozo— incluye el peso de las herramientas, el peso del cable y las fuerzas de fricción menos las fuerzas de flotabilidad. En caso de producirse un incidente de atascamiento de las herramientas, el operador de perfilaje incrementa la tensión con el guinche con un esfuerzo de tracción máximo seguro, que permite superar las fuerzas de atasca-miento. La tensión máxima segura por esfuerzo de tracción es normalmente la SWL del cable. Si se utiliza un punto débil mecánico en el cabezal de perfilaje, su capacidad nominal, menos un factor de

seguridad, puede limitar la tensión máxima. Los valores del esfuerzo de tracción máximo seguro pueden ser reducidos aún más si excede cualquier capacidad del sistema, tal como las limitaciones de la unidad de perfilaje, del tambor del cable y del equipo de montaje.

El pozo fue perforado en un tirante de agua de 2 500 m [8 200 pies] y su profundidad superó los 5 000 m. La sección inicial de 171/2 pulgadas tenía forma de S y exhibía una desviación de más de 20°. Las secciones de 121/4 pulgadas y 81/2 pulgadas eran verticales. Dado que la tensión del cable en la sección de 121/4 pulgadas fue levemente inferior a 10 000 lbf, que es el límite para el perfilaje sin un malacate, las operaciones pudieron llevarse a cabo con equipos de montaje y perfilaje con alta tensión que incluyeron un cable 7-48A SUS.13 La tensión pronosticada de la sección de 81/2 pulga-das fue superior a 11 000 lbf [48,9 kN] y el equipo con alta tensión desplegado previamente ahora requeriría la utilización de un malacate.

Los ingenieros de Schlumberger y el operador consideraron cuatro opciones: • desplegar e instalar un malacate; su disponibi-

lidad era cuestionable y los aspectos logísticos del equipo de perforación, problemáticos.

• utilizar el método de despliegue con la columna de perforación para el perfilaje; el tiempo adi-cional estimado de equipo de perforación de cuatro días implicaría un costo adicional de US$ 5 millones.

• efectuar múltiples viajes con sartas de herra-mientas cortas; cada viaje requeriría entre 12 y 18 horas. Suponiendo que no se requiriera maniobra alguna con la tubería entre las carre-ras de perfilaje, la multiplicidad de viajes agre-garía al programa un mínimo de tres días.

• desplegar el cable TuffLINE, que podría ser uti-lizado con el equipo de montaje en condiciones de alta tensión, ya disponible en la localiza-ción, sin agregar un significativo riesgo y sin la necesidad de utilizar un malacate.

El operador se decidió por la opción del cable TuffLINE y un tambor de cable fue transportado por aire desde un país vecino. En total, se efectua-ron ocho descensos. Si bien el cable era nuevo, no se requirió el balanceo del torque y el estira-miento fue insignificante. El procedimiento opera-tivo estándar cuando no se utiliza un malacate en operaciones con una gran tensión consiste en inter-cambiar los cables después de seis descensos, lo que ayuda a evitar el daño asociado con el torque y la tensión, y el flujo en frío. La limitación de los descensos no fue necesaria con el cable TuffLINE y se utilizó el mismo cable para los ocho descensos.

La brigada de perfilaje observó que durante la operación, la tensión del cable de perfilaje no alcanzó el valor pronosticado de 10 700 lbf. La tensión máxima fue de sólo 9 400 lbf [42 kN], si bien se desplegó una sarta de herramientas más pesadas que la utilizada en la sección de 121/4 pul-gadas (arriba, a la izquierda). La reducción de la tensión del cable fue atribuida a una reducción del 18% del coeficiente de arrastre a través de la porción en forma de S del pozo y al peso reducido del cable TuffLINE comparado con el cable con-vencional con una alta tensión.

Si bien no fue utilizado previamente, el cable TuffLINE proporcionó una precisión repetible en cuanto a profundidad. Los cables tradicionales de perfilaje se estiran durante el balanceo del torque, lo que puede producir problemas de repetibilidad asociados con la profundidad que se exacerban en los pozos profundos y ultra profundos. Como resul-tado, los registros a menudo son ajustados en pro-

> Tensión del cable durante el registro de un pozo en forma de S. Los ingenieros especialistas en operaciones con cable utilizaron el software Well Conveyance Planner para predecir las tensiones del cable en la superficie (negro) y para representar gráficamente un registro de las tensiones del cable de perfilaje durante el descenso (azul) y el ascenso (rojo) en la porción de 81/2 pulgadas de un pozo. Para el cable de perfilaje de alta resistencia utilizado para registrar la sección de 121/4 pulgadas, el software planificador extrapoló una tensión del cable en la superficie de 10 700 lbf con las herramientas en la TD. La tensión máxima real del cable fue de sólo 9 400 lbf —menor que la tensión pronosticada— debido al coeficiente de arrastre más bajo del cable TuffLINE y al menor peso de la unidad en comparación con el otro cable. La trayectoria del pozo en forma de S (verde) pasa de ser vertical, a una profundidad medida de aproximadamente 3 000 m [9 800 pies], a formar un ángulo máximo de aproximadamente 24° para luego regresar a una posición casi vertical a alrededor de 4 000 m [13 130 pies]. En las proximidades de la sección desviada, la tensión del cable se reduce mientras la sarta de herramientas desciende y se incrementa mientras asciende. Este fenómeno es causado por las fuerzas de fricción más altas ejercidas en el cable a través de la sección desviada.


Tens

ión,

lbf

Desv

iaci

ón, g

rado

s

10 000

7 500

2 500

00

2 000

Profundidad, m

4 000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

5 000

Ascenso del cable TuffLINE

Tensión pronosticada del cable de alta resistenciaDesviación del pozo

Descenso del cable TuffLINE

Volumen 26, no.4 27

fundidad para corregir estas discrepancias. Después de múltiples descensos, el cable TuffLINE exhibió un estiramiento insignificante. La brigada de perfilaje detectó evidencias de la precisión de la profundidad entre las carreras de la herramienta mecánica de extracción de núcleos laterales MSCT y la probeta radial 3D Saturn (abajo, a la derecha), al observar la impronta de un agujero dejado por un núcleo lateral perforado en el elemento del empacador de la probeta que se encontraba a 6 cm [2,4 pulgadas] de la profundi-dad establecida. Las dos pruebas fueron efectua-das a una profundidad de más de 5 000 m.

Algo más que cables nuevosDos de los desafíos más importantes que debie-ron enfrentar las brigadas de perfilaje son los pozos rugosos y el registro de pozos de alto ángulo en los que la fuerza de gravedad por sí sola puede no ser suficiente para llevar las herramientas hasta la TD. Las brigadas de perfilaje han regis-trado con éxito pozos con desviaciones de hasta 70° sin recurrir a las sartas de herramientas bajadas con la columna de perforación o a los tractores ope-rados con cable; sin embargo, algunos de los casos en los que se alcanzó exitosamente el fondo en pozos de alto ángulo pueden ser atribuidos al azar.

Los pozos de petróleo raramente exhiben calibres parejos entre el extremo inferior de la tubería de revestimiento y la TD. Con frecuencia, se producen desmoronamientos cuando la forma-ción que rodea el pozo —secciones de lutita frá-gil o intervalos de arenas no consolidadas— se rompe y ensancha el pozo. Las formaciones per-meables consolidadas son menos proclives a des-moronarse y el pozo que atraviesa estas secciones generalmente está en calibre; es decir, posee el mismo diámetro que la barrena de perforación. Un derrumbe considerable producido por encima de una sección en calibre puede formar un resalto que cause la detención o el asentamiento de las herramientas de perfilaje. Después de asentarse en un resalto, puede resultar difícil que las herra-mientas se alineen con el pozo y continúen des-cendiendo. Si la sarta de herramientas no puede llevarse hasta el fondo del pozo, pueden perderse datos cruciales derivados de los registros.

El alcance de la TD no representa el final del viaje de perfilaje. Puede suceder que la sarta de herramientas experimente un incidente de atasca-miento diferencial o adherencia a las paredes del

pozo mientras se extraen las herramientas. El atas-camiento diferencial es un problema muy común durante la extracción de las herramientas del pozo y se produce normalmente durante el perfilaje a bajas velocidades. Esta condición tiene lugar cuando la presión hidrostática de la columna de lodo excede la presión de poro de la formación, especialmente en zonas agotadas por la produc-ción o cuando se utilizan pesos pesados del lodo para controlar el pozo. El lodo empuja las herra-mientas de perfilaje o el cable de perfilaje contra la zona subpresurizada permeable, provocando su atascamiento.

El operador de perfilaje puede incrementar la tensión del cable de perfilaje para tirar de las herra-mientas a fin de liberarlas, pero el movimiento de atascamiento-deslizamiento resultante reduce con-siderablemente la calidad de los datos derivados de los registros. Durante el proceso de liberación, puede suceder que no se adquieran datos o que la calidad se degrade severamente. En el peor de los casos, las herramientas de perfilaje o el cable pue-den adherirse a las paredes del pozo y la tensión del cable sola no ser suficiente para tirar de las

herramientas y liberarlas. En ese caso, las herra-mientas deben ser recuperadas utilizando la columna de perforación.

Los ingenieros de diseño de Schlumberger exa-minaron las soluciones disponibles para mejorar las operaciones de perfilaje y facilitar la bajada de las herramientas hasta la TD, además de las solu-ciones para recuperar las herramientas atascadas. Sobre la base de los resultados del estudio de los equipos auxiliares existentes, llevado a cabo por estos profesionales, éstos desarrollaron dos fami-lias de productos: los accesorios de baja fricción para el despliegue de herramientas en pozos WellSKATE y el dispositivo de liberación del cable controlado electrónicamente SureLOC. Los accesorios WellSKATE son una variedad de los reductores de fricción, los separadores, los rodi-llos con ruedas, las conexiones flexibles y las narices de fondo, diseñados para que las herra-mientas continúen bajando hacia el fondo del pozo y para reducir el atascamiento durante el desplazamiento hacia la superficie (próxima página, arriba). El sistema SureLOC es un punto débil para una liberación controlada.

> Estiramiento insignificante del cable. Los diseños de los heptacables convencionales pueden ocasionar un estiramiento del cable nuevo de hasta varios metros durante los descensos iniciales debido a los efectos de balanceo del torque inducidos por éste. El cable TuffLINE no requiere el balanceo del torque ni tratamiento especial alguno. La precisión de este cable en términos de profundidad se puso de manifiesto a partir de dos carreras de perfilaje efectuadas con un cable nuevo. Una herramienta Saturn, que utiliza un empacador fabricado con un material blando que le permite adaptarse a la pared del pozo, fue corrida después de una herramienta rotativa de extracción de núcleos laterales. Una de las profundidades de colocación del empacador Saturn coincidió con un punto de extracción de muestras obtenidas con la herramienta de extracción de núcleos. Cuando la herramienta Saturn fue llevada a la superficie, el elemento del empacador (izquierda) conservó una impronta del agujero creado por la barrena rotativa de extracción de núcleos laterales. Una barrena de extracción de núcleos se coloca en el empacador, cerca de la impronta, como referencia (derecha). A una profundidad medida (MD) de aproximadamente 5 000 m, se observó una diferencia de menos de 6 cm entre las dos carreras de perfilaje.


13. La abreviatura SUS hace alusión a un cable súper-ultra-resistente.

28 Oilfield Review

Los accesorios de baja fricción son, entre otros, los separadores de bajo contacto, los separadores de baja fricción y los rodillos en línea. Estos dispo-sitivos incluyen los rodillos de dos ruedas y de tres ruedas que se sujetan con bulones a la parte externa de las herramientas. Las ruedas están diseñadas para impedir que toda la sarta de herra-mientas tenga contacto directo con el pozo, lo que reduce el atascamiento y la fricción. Para opera-ciones tales como el muestreo de fluidos de forma-ción y la obtención de mediciones de presión o la extracción mecánica de núcleos laterales, que requieren que la sarta de herramientas perma-nezca en su lugar durante períodos de tiempo pro-longados, las ruedas rodantes se liberan fácilmente de la formación cuando la herramienta se desplaza fuera de los puntos de muestreo.

Una nariz de fondo de rodillo, diseñada para reemplazar a los buscadores de agujero flexibles tradicionales, se mueve libremente si una herra-mienta queda asentada en un resalto. Cuando se aplica peso a la herramienta, la nariz de fondo permite su realineación con el pozo.

En China, los rodillos WellSKATE fueron utili-zados con una sarta de herramientas MDT grande que accedió a un yacimiento objetivo a 5 500 m [18 045 pies], en un pozo con una desviación de 70°. Gracias a los rodillos, el coeficiente de arrastre de la sarta se redujo de 0,43 a 0,17. El nuevo equipo posibilitó una operación de perfilaje con cable que, de otro modo, hubiera requerido el despliegue con la columna de perforación.

Para una operación comparable en el área marina de África Occidental, llevada a cabo en un pozo con una desviación de 33°, los rodillos WellSKATE ayudaron a una sarta de herramientas

MDT a alcanzar una zona objetivo y luego propor-cionar más eficiencia que la de operaciones simi-lares llevadas a cabo sin los rodillos WellSKATE. Durante las operaciones con las herramientas MDT, el diferencial de presión máximo fue de 2 400 lpc [16,5 MPa] y el tiempo en estado esta-cionario para una sola colocación fue limitado por el operador a ochos horas.

De acuerdo con los supuestos del modelo de que todo el largo de la herramienta entraría en con-tacto con el pozo, la tensión normal prevista del cable en la superficie sería superior a 10 000 lbf. No obstante, gracias a la reducción de la fricción lograda con los accesorios WellSKATE, la tensión máxima fue de sólo 8 500 lbf [37,8 kN].

Además de reducir la tensión normal, los efectos de orientación de los rodillos de dos rue-

das WellSKATE ayudaron a mantener una posi-ción descendente óptima para colocar la probeta MDT (abajo). Mientras que el operador habitual-mente experimentaba una tasa de fallas de sellos del 30% en los pozos cercanos, cuando se utiliza-ron los accesorios WellSKATE sólo se perdió un sello en las 79 estaciones abordadas; una tasa de fallas de menos del 1,3%.

A veces las herramientas se atascanUno de los objetivos de los diseñadores del cable TuffLINE era proporcionar un cable que redujera el número de operaciones de pesca que requerían mucho tiempo. A veces, a pesar de los diseños de cables óptimos, las herramientas se atascan en el fondo del pozo. Cuando esto ocurre, la brigada de perfilaje generalmente corta el cable y la brigada de perforación baja la columna de perforación y utiliza una mordaza sujeta al extremo de la columna de perforación para enganchar las herra-mientas de perfilaje. Después que la brigada con-firma el enganche de las herramientas, el punto débil se rompe, el cable se recupera y la brigada de perforación extrae la tubería con las herra-mientas de perfilaje adosadas. Esta operación se conoce como pesca de tipo corte y enhebrado (cut-and-thread).

Antes de romper el punto débil, un operador puede optar por adquirir datos mientras extrae las herramientas del pozo con la columna de per-foración. Esta operación mucho más larga se conoce como perfilaje durante las operaciones de pesca (LWF). Si el punto débil no puede romperse, o el operador opta por mantener el contacto cable-herramienta durante la recuperación de la sarta de herramientas, puede ejecutarse una ope-ración de tipo corte y enhebrado inversa, en la que

> Ayudando a una sarta de herramientas MDT a alcanzar el objetivo. Un operador necesitaba muestras de fluidos de un pozo de aguas profundas de África Occidental. Para ello, se bajó la herramienta MDT con cable con los rodillos WellSKATE de tres y dos ruedas en un pozo de 121/4 pulgadas que exhibía una desviación de 33° (verde). El diseño compensado del rodillo de dos ruedas ayudó a orientar la probeta MDT hacia abajo, como lo indica el rumbo relativo (azul) de aproximadamente 187,5° a lo largo de las 79 estaciones abordadas. Una medición del rumbo relativo de 0° se orienta hacia arriba. Este posicionamiento óptimo produjo la pérdida de un solo sello durante todas las pruebas; los pozos cercanos similares registrados sin los rodillos WellSKATE promediaron más de un 30% de sellos perdidos.


Estaciones del probador de la formación MDT

Rumbo relativoDesviación del pozo

Desviación promedio de 33º

Rumbo relativo promedio de 187,5°

Desv

iaci

ón, g

rado

s

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90

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60

50

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20

10

0 10 20 30 40 50 60 70 800 0

50

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150

250

350

200

300

>Nuevos equipos accesorios. Los ingenieros diseñaron la familia de equipos auxiliares de despliegue WellSKATE para facilitar las operaciones de perfilaje. Estos dispositivos de baja fricción y bajo contacto ayudan a las herramientas de perfilaje a alcanzar la TD y además reducen el atascamiento durante el perfilaje.


Rodillo de tres ruedas Rodillo de dos ruedas Nariz de fondo de rodillo

Volumen 26, no.4 29


Resorte de liberaciónde alta resistencia

Conexión inferiordel cabezal

Conexión eléctrica para elcomando de liberación controlada

Bobina de liberaciónpre-empaquetada

Conexión superiordel cabezal

el cable se corta y se vuelve a empalmar después de extraer del pozo cada uno de los tiros de la columna de perforación.14

Para las operaciones de perfilaje con cable se utilizan dos tipos de puntos débiles: mecánicos y de liberación controlada. Los puntos débiles mecánicos constituyen desde hace mucho tiempo el hardware estándar para el perfilaje con cable. El ingeniero especialista en adquisición de regis-tros determina la resistencia de un punto débil de manera tal que éste se rompa antes de que lo haga el cable. El valor del punto débil se deter-mina utilizando la SWL para el cable menos el peso de las herramientas de perfilaje. Si una herra-mienta experimenta un incidente de atascamiento diferencial, el peso de la herramienta y las fuer-zas de fricción que actúan sobre ésta dejan de actuar sobre el punto débil. Las únicas considera-ciones para la determinación de la máxima ten-sión del cable, que pueden ser aplicadas en la superficie sin romper el punto débil, son el peso del cable en el lodo y las fuerzas de fricción que actúan sobre el cable.

El margen de error es pequeño para la selec-ción de un punto débil mecánico adecuado en el caso de las sartas de herramientas pesadas; el

punto débil seleccionado puede ser óptimo sólo en el punto más profundo del pozo. En ciertos escenarios, tales como en los pozos en forma de S o cuando el cable ha experimentado un incidente de atascamiento diferencial, la tensión ejercida desde la superficie no alcanza efectivamente la herramienta atascada, y la rotura del punto débil puede ser imposible sin exceder la SWL del cable. Por estas razones, después de la introducción de los cables de ultra-resistencia y extra-resistencia, los puntos débiles controlados eléctricamente pasaron a ser más comunes como método de libe-ración del cable de las herramientas de perfilaje.

Los puntos débiles de liberación controlada están diseñados para tolerar una tensión que excede la SWL del cable. El sistema de liberación SureLOC 12000 posee una SWL de 12 000 lbf [53,4 kN] y una resistencia a la rotura significativamente mayor. El operador puede aplicar tensión directa en la sarta de perfilaje hasta el valor de la SWL del cable sin temor a romper el punto débil (abajo).

Por ejemplo, el punto débil del cabezal de la sarta de herramientas de perfilaje con una ten-sión de superficie de 10 000 lbf experimenta sola-mente el peso efectivo de la sarta de herramientas que se encuentra por debajo durante el perfilaje en sentido ascendente. Dado que la SWL del cable TuffLINE es de 18 000 lbf, el operador puede apli-car 8 000 lbf adicionales por encima de la tensión normal de superficie del cable de perfilaje en un intento por liberar la sarta sin partir el cable o romper inadvertidamente el punto débil.

Los ingenieros de diseño de Schlumberger desarrollaron una versión de 12 000 lbf y 8 000 lbf del dispositivo de liberación del cable SureLOC. Este nuevo diseño reemplaza tanto los puntos débiles mecánicos como los dispositivos de libera-ción de generación previa controlados eléctrica-mente (ECRDs).15 El dispositivo ECRD original, diseñado para 8 000 lbf, es activado mediante la aplicación de corriente desde la superficie. Este dis-positivo no utiliza control alguno de software para el accionamiento y sólo puede ser activado si no se aplica tensión, condición que no puede ser posible si el cable se atasca por encima de la sarta de herramientas.

El dispositivo SureLOC es activado por el ingeniero especialista en adquisición de registros utilizando comandos de software combinados con la aplicación de energía eléctrica. La con-dición de cero tensión, requerida para activar el dispositivo ECRD, no es necesaria para el uso del dispositivo de liberación SureLOC. En un pozo del Golfo de México, un dispositivo SureLOC fue accionado exitosamente con 2 300 lbf [10,2 kN] de tensión residual en el cabezal.

En un campo de alta presión y alta temperatura del Golfo de Tailandia, un operador utilizó el dispo-sitivo SureLOC 12000 para superar los problemas experimentados previamente con los puntos débi-les de liberación controlada.16 Las brigadas especia-listas en operaciones con cable que registraban los pozos vecinos se enfrentaban con problemas frecuentes de atascamiento de las herramientas; los puntos débiles y los dispositivos de liberación controlada existentes demostraron ser poco con-fiables en múltiples operaciones de pesca. En el año 2011, el registro de cinco pozos con cable se canceló debido a las debilidades percibidas en los diseños de los puntos débiles mecánicos y de liberación controlada. Después de implementar el dispositivo SureLOC, que incrementó los lími-tes para la tensión segura, el operador redujo el número total de operaciones de pesca y a la vez

> Punto débil para una liberación controlada. Diseñado para tolerar 12 000 lbf de tensión directa, el punto débil SureLOC (arriba) es el elemento de resistencia del cabezal de perfilaje. Las conexiones superior e inferior del cabezal (abajo) se ajustan en el cabezal entre el cable y las herramientas. Si se atascan las herramientas de perfilaje, el ingeniero envía los comandos de software y la energía a través de la conexión eléctrica para liberar la bobina (extremo inferior derecho). Después de liberar la bobina, un resorte de alta resistencia (extremo superior derecho) separa enérgicamente el cable del cabezal.

14. La técnica de corte y enhebrado inverso es similar a la operación de pesca tradicional de tipo corte y enhebrado. La columna de perforación se baja en el pozo y se sujeta a las herramientas. A medida que se extrae del pozo con la columna de perforación, el cable se vuelve a conectar para cada tiro de la columna y el pozo se registra en secciones cortas a medida que la tubería se recupera lentamente. Dado que se trata de una operación que requiere mucho tiempo, este método usualmente sólo se implementa en las zonas de interés.

15. Para obtener más información sobre el sistema ECRD original, consulte: Alden et al, referencia 5.

16. Surapakpinyo K, Hanchalay C, Fundytus N, Ford R, Pakdee S, Sarian S, Battula A y Nery N: “High Tension Electrically Controlled Release Device Improves Reliability of Stuck Tool Release in the Gulf of Thailand,” artículo SPE 168281, presentado en la Asociación de Operaciones de Intervención y Operaciones con Tubería Flexible de la SPE, The Woodlands, Texas, EUA, 25 al 26 de marzo de 2014.

30 Oilfield Review

instantánea máxima permitida para la liberación por tracción; las capacidades de tracción son actualizadas constantemente mientras se desa-rrollan las operaciones de perfilaje. Las limitacio-nes del operador pueden ser ingresadas en el software para asegurar el cumplimiento de las políticas específicas del pozo, campo u operación en cuestión.

El planificador ayuda al ingeniero especialista en adquisición de registros a visualizar las condi-ciones del pozo y rastrear los cambios producidos en las condiciones de tensión. El programa genera un diagrama de riesgos operacionales para diversos escenarios de herramientas y cables. Los pozos desviados y de alcance extendido pueden ser mode-lados y la tensión para situaciones complejas de perfilaje puede ser pronosticada por anticipado.

El planificador incluye un diagrama de flujo de una operación de pesca al que el ingeniero espe-cialista en adquisición de registros puede acce-

der antes de que las herramientas se atasquen en el pozo. El diagrama de flujo ayuda a los ingenieros a identificar las áreas de preocupación, especial-mente en los equipos de perforación flotantes de aguas profundas, en los que la tensión de superficie excesiva y los montajes complejos se suman a los riesgos asociados con las operaciones tradicionales de pesca de tipo corte y enhebrado.

La utilización de cables con grandes tensiones y puntos débiles controlados condujo al personal de operaciones marinas de Schlumberger, junto con algunos operadores, a reevaluar la elección del método de corte y enhebrado a la hora de recupe-rar las herramientas de perfilaje. El diagrama de flujo de decisiones de pesca identificó una meto-dología de menor riesgo para la recuperación de las herramientas de perfilaje en pozos profundos y ultra profundos (próxima página).

> Planificador del transporte de herramientas en el pozo. El software Well Conveyance Planner proporciona una interfaz gráfica (extremo superior) para que los ingenieros puedan visualizar los perfiles de los pozos, monitorear y predecir la tensión del cable de perfilaje, informar acerca las fuerzas en el tambor y determinar las soluciones de despliegue óptimas. Los datos del planificador pueden ser generados para operaciones de rutina y para pozos con una alta tensión del cable. Mediante la utilización de datos relevantes del pozo, tales como su geometría, las propiedades del lodo y la temperatura y la presión de fondo de pozo, y a través de la combinación de los parámetros de la sarta de herramientas, los componentes del sistema y el equipo de montaje (extremo inferior izquierdo), el software genera informes de riesgos operacionales (extremo inferior derecho) que permiten identificar debilidades en el sistema y ofrecer soluciones alternativas para reducir los riesgos.


Este, pies Norte, pies

Profundidad, pies

Tens

ión

med

ida

en s

uper

ficie

, lbf

Desv

iaci

ón d

el p

ozo,

gra

dos

Máxima tensión segura sobre el cable (medida en el dispositivo de tensión)

TVD,

pie

s

2 000

2 000

4 000

6 000

8 000

2 000

80

60

40

20

0

–2 000–4 000

5 0000

0

10 000

10 000

20 000

15 000

–4 000–2 000

0

0

0

Planificador del transporte de herramientas en el pozo

+ + +

+

Perfil del pozo

Instalación del cable Riesgo operacional relativo

Tensión del cable deperfilaje

Fuerza en el tambor Paquete dedespliegue optimizado

Abajo

Desviación

Up

Tens

ión,

lbf

Tensión del cable en el tambor

Distancia desde el cabezal de la herramienta, pies

10 000

10 000 20 000 30 000

5 000

0

0

Planeado

Enrollado

Tensión promedio por capa

Unidad deperfilaje

Malacate dedoble tambor

Cable metálicode alta resistencia

Profundidad, pies

Punto débil

10 000

20 000

Ries

go o

pera

ciona

l rel

ativo

, %

Malacate y cablede alta resistencia

Cable TuffLINE 18000y unidad OSU-PA

100

80

60

40

20

0

Riesgopotencial

Riesgopotencial

Riesgorelativo Riesgo

relativo

mejoró la eficiencia operacional cuando se reque-rían operaciones de pesca. El operador estimó que el dispositivo le había generado un ahorro de varios millones de dólares estadounidenses y pudo adquirir conjuntos completos de datos deri-vados de los registros.

Diagrama de flujo de una operación de pescaPara complementar los equipos nuevos y asistir a los operadores en el perfilaje, los ingenieros de Schlumberger desarrollaron un software que modela las fuerzas que se encuentran durante las operacio-nes de perfilaje. El software Well Conveyance Planner analiza la información del pozo, tal como su geometría, los parámetros de las herramientas de perfilaje, las limitaciones de los cables, las con-diciones del lodo, y la temperatura y la presión de fondo de pozo. Además, ayuda a identificar los componentes más débiles del sistema (arriba) y predice la tensión sostenida máxima y la tensión

Volumen 26, no.4 31

> Diagrama de flujo de una operación de pesca. El software Well Conveyance Planner contiene un diagrama de flujo de una operación de pesca. A través del seguimiento de un proceso sistemático bien definido, el diagrama de flujo ayuda a los ingenieros a planificar la operación de pesca en caso de que se produzca un incidente de atascamiento de una sarta de herramientas en un pozo. Además, el software representa gráficamente los factores de riesgo ponderados (círculo coloreado) para pronosticar el éxito de la operación de pesca y el posible tiempo no productivo (NPT). Los resultados de la clasificación son numéricos (cuadrilátero gris): un número más alto indica menos probabilidad de falla. Los niveles de riesgo se muestran a modo de sombreado, desde el más bajo (azul) hasta el más alto (rojo oscuro). En este ejemplo de un pozo marino de aguas profundas, la mejor opción es una operación de pesca de extremo abierto (open-ended). Este tipo de análisis condujo a los ingenieros a reconsiderar los métodos tradicionales de corte y enhebrado para las operaciones de pesca en pozos ultra-profundos.

Oilfield Review WINTER 14/15Cable Fig 17AORWINT 14/15 CBL 17A

¿Criteriosaceptables parauna operación depesca de extremo

abierto?

¿Cableatascado?

Sí Sí

Sí

Sí

SíSí

Sí

Sí

Sí

No No

No

No No

No

No

No

No

¿Se procedea ejecutar

operacionesLWF?

Sí

No

¿Criteriosaceptables para

operacionesLWD?

¿Corte yenhebradoinverso?

¿El clienteestá de acuerdo

con liberar elpunto débil?

Efectuar unaevaluación deriesgos de la

operación de pesca

Ejecutar unaoperación de

pesca deextremo abierto

Efectuar unaevaluación deriesgos de la

operación de pesca

Corte yenhebrado inverso

Extraer las herramientasy el cable hasta la zapata dela tubería de revestimiento

Extraer lasherramientas y el cable

Determinar si se utilizaráel método de corte y

enhebrado estándar o inverso

Liberar elpunto débil

Operación de pescacon cable en agujero

descubierto

Efectuar una evaluaciónde riesgos de la

operación de pesca

Diagrama de flujo de operación de pesca

Extraer el cable


Método decorte y

enhebradoestándar


Fin

LWF

Engancharla pieza

a recuperar

Liberar el cable

Enganchar lapieza a recuperar

Extraer el cable

Extraer lasherramientas


Extraer el cable

LWF concluida

Convertir a LWF

Fin

Fin


Liberar el cable

Fin



Herramienta atascada

45 5

5

5

4

4

4

Operación de pescade extremo abierto

Perfilajedurante lasoperaciones

de pesca

Operaciónde pesca de

tipo cortey enhebrado

Operación de pescade tipo corte y

enhebrado inverso

3 3

3

3

2 2

2

2

1 11

1

0

Sí

No

Sí

No Sí

No¿Existen

fuentes deradiación

presentes?

¿Requisitoslegales o

del cliente?

¿El clienteconcede unaexcepción?

32 Oilfield Review

Para los pozos someros, la técnica de corte y enhebrado es eficiente en cuanto al tiempo y nor-malmente constituye la mejor opción en térmi-nos de operaciones de pesca. Para los pozos ultra profundos construidos en áreas de aguas profun-das, la tarifa horaria del equipo de perforación durante las operaciones de pesca debe ser contem-plada en el análisis para la elección de un método de pesca. Además, los montajes complejos y las condiciones de alta tensión de los cables suman riesgos para el personal, que raramente constitu-yen un factor importante a la hora de ejecutar ope-raciones de pesca en pozos más someros.

En un estudio llevado a cabo recientemente por el personal de operaciones marinas de Schlumberger, los ingenieros examinaron los datos de las operaciones de pesca correspondien-tes al período 2006-2011 (arriba). Los datos reve-laron que si bien un 88% de todas las operaciones de pesca se ejecutaba con éxito, un 34% regis-traba NPT. Las operaciones de tipo corte y enhe-brado representaban un 85% de los episodios de pesca con NPT. La liberación controlada de los pun-tos débiles seguida por la recuperación de las herramientas de perfilaje con el método de extremo abierto (open-ended) constituía un 11% de los inci-

dentes con NPT. No sólo hubo menos episodios con NPT asociados con las operaciones de pesca de extremo abierto que con las operaciones de tipo corte y enhebrado, sino que el índice de éxito fue el mismo para ambas técnicas. Además, la técnica de extremo abierto se consideró más eficiente, eco-nómicamente más efectiva e incluso más confia-ble que los métodos tradicionales de tipo corte y enhebrado y corte y enhebrado inverso.

Una justificación para la adopción de las ope-raciones tradicionales de tipo corte y enhebrado es la incertidumbre asociada con la rotura de los puntos débiles y la poca confiabilidad de los dis-

> Análisis de eficiencia y fallas de las operaciones de pesca. Los ingenieros especialistas en adquisición de registros de Schlumberger, que trabajan en ambientes marinos de aguas profundas, analizaron las operaciones de pesca en un marco de tiempo de seis años (abajo). Los datos de las operaciones de pesca con fallas de pesca y NPT fueron desglosados a su vez según el método de pesca utilizado (arriba). Las operaciones de corte y enhebrado, tanto tradicionales como de tipo corte y enhebrado inverso, representaron un 85% de las fallas. Las operaciones de pesca de tipo extremo abierto fueron responsables solamente del 11% de las fallas.

20

Núm

ero

de e

piso

dios

30

40

50

10

0

2006 2007

Año

Eficiencia de la operación de pesca

Operaciones de pesca totalesOperaciones que experimentan fallas durante la pescaOperaciones de pesca con NPT registrado

2008 2009 2010 2011


Fallas por técnica de pesca

Corte y enhebradoCorte y enhebrado inverso

Extremo abierto (Open ended)Otras

4%11%

58%

27%

Volumen 26, no.4 33

> Éxito del método de pesca de extremo abierto. Luego de un estudio de los métodos de pesca, las brigadas de perfilaje marinas comenzaron a recomendar el método de pesca de extremo abierto en vez del método de tipo corte y enhebrado para los pozos ultra profundos. El índice de éxito de la recuperación de herramientas a lo largo del período de dos años del estudio fue del 100% (arriba), con un 97% de recuperación registrado en el primer viaje en el pozo con la columna de perforación. La eficiencia de la técnica de pesca de extremo abierto en la perforación en aguas profundas se refleja además en el tiempo por operación, comparado con los métodos tradicionales de corte y enhebrado y los métodos de tipo corte y enhebrado inverso (abajo).


97%

< 1%3%

Éxito de la operación de pesca

Tercer viajeSegundo viajePrimer viaje

Tiem

po d

e pe

sca,

h

120

100

80

60

40

20

0

Extremo abierto Corte y enhebrado

Tiempo de pesca por operación

Corte y enhebrado inverso

positivos de liberación controlada del pasado, preocupación que ha sido eliminada gracias al dispositivo SureLOC.

La seguridad es otra de las consideraciones para no utilizar las operaciones de pesca tradicio-nales de tipo corte y enhebrado. Durante las ope-raciones de corte y enhebrado, para cada conexión de la columna de perforación, el cable se ten-siona hasta alcanzar aproximadamente el mismo valor de tensión que cuando las herramientas se atascaban durante el perfilaje. Mantener y tensio-nar repetidas veces el cable hasta las tensiones

extremas experimentadas durante el registro de pozos ultra profundos expone al personal a mayor riesgo en caso de falla de cualquier parte del sis-tema durante la operación de pesca. Las poleas, cadenas de fijación, eslingas y unidades de perfi-laje forman parte del sistema y su exposición a ciclos de gran tensión incrementa el riesgo de fallas de los componentes.

Luego del estudio de las operaciones de pesca, los ingenieros de Schlumberger que traba-jaban en el Golfo de México, en pozos de aguas profundas con alta tensiones, comenzaron a reco-

mendar la técnica de pesca de extremo abierto. El abandono de la técnica tradicional de pesca de tipo corte y enhebrado representó un cambio de metodología importante porque dicha técnica siempre se consideró el único método confiable de recuperación de herramientas. A lo largo de dos años de aplicación de la técnica de extremo abierto, las operaciones marinas experimentaron una tasa de recuperación de herramientas del 100% (arriba). El tiempo de pesca promedio para los intentos de pesca con el método de extremo abierto fue de menos de 20 horas. El tiempo pro-

34 Oilfield Review

medio insumido en las operaciones de tipo corte y enhebrado fue de casi 60 horas y, en el caso de la técnica de corte y enhebrado inverso, se pro-mediaron casi 120 horas.

Ahora, los ingenieros recomiendan el método de pesca de extremo abierto para las operaciones de perfilaje en pozos de aguas profundas. Los ope-radores quizás se muestren reacios a adoptar esta

técnica porque el método de pesca de tipo corte y enhebrado se encuentra muy arraigado en la industria; por otra parte, la recuperación de herramientas que contienen fuentes radioactivas puede estar regida por regulaciones locales que requieren la utilización de la técnica de tipo corte y enhebrado.

Mejoras en las áreas marinasActualmente, existen a disposición dos unidades modulares marinas de perfilaje de servicio pesado para aprovechar las ventajas de los cables TuffLINE de capacidad nominal superior y los puntos débiles del dispositivo SureLOC. La uni-dad marina estándar de perfilaje OSU-F, que fue

> Unidad de perfilaje marina OSU-PA. Esta unidad recién diseñada cuenta con la certificación DNV para una tensión de 16 000 lbf. Mostrada en su jaula elevadora, la unidad modular comprende un equipo motor alimentado con diésel limpio POSU (izquierda), una cabina de perfilaje COSU (centro) y un guinche de perfilaje WOSU (derecha). La unidad OSU-PA es compatible con el malacate.


Volumen 26, no.4 35

concebida en la década de 1970, está diseñada para 8 000 lbf de tensión del cable de perfilaje. La nueva unidad marina de perfilaje OSU-PA exhibe una capacidad de tracción de 20 000 lbf y se encuentra disponible con un tambor de perfilaje de alta resistencia que puede admitir 11 000 m [36 000 pies] de cable de perfilaje TuffLINE (página anterior).

La unidad OSU-PA tiene la clasificación de Det Norske Veritas (DNV) para una tensión conti-nua del cable de perfilaje de hasta 16 000 lbf uti-lizando un tambor completo de cable.17 Si las condiciones garantizan la aplicación de una ten-sión más alta, durante un período breve, tal como para la prevención de un incidente de atasca-miento, la unidad está certificada para un esfuerzo de tracción instantáneo de hasta 18 000 lbf sin el empleo de un malacate. La unidad modular consta de cuatro partes: un equipo motor alimentado con diésel, una cabina de perfilaje, un guinche hidráu-lico y una viga de levantamiento; esta última cuenta con la certificación DNV para operaciones de levantamiento.

Los tres módulos principales —el equipo motor, la cabina y el guinche— pueden ser insta-lados como una sola pieza o por separado y son conectados con cables hidráulicos y de control eléctrico. Esta flexibilidad modular se encuentra incorporada para mejorar la seguridad y las restric-ciones respecto de la huella. En las operaciones que implican una alta tensión desde la superficie, el operador del guinche puede estar ubicado en la cabina lejos del módulo del guinche.

La unidad OSU-PB, equipada y diseñada en forma similar, es una unidad marina que exhibe el marcado CE de Conformidad Europea o Conformité Européenne.18 La unidad OSU-PA opera con un equipo motor alimentado con diésel para aire lim-pio; en cambio, la unidad OSU-PB utiliza un equipo motor electrohidráulico. La unidad OSU-PB ha sido aprobada además para operaciones en atmósferas explosivas (ATEX) zona 2.19

Existe a disposición un sistema de malacate de doble tambor para el alivio de la tensión, que puede operar en condiciones más rigurosas que la de las versiones previas y que puede ser sincroni-zado y controlado directamente desde la unidad OSU-PA o la unidad OSU-PB. Esta nueva unidad está diseñada para una SWL de 24 000 lbf [106,8 kN] de tensión, una tensión máxima de 30 000 lbf [133,4 kN], y velocidades del guinche de hasta 9 150 m/h [30 000 pies/h]. Un cable TuffLINE en un tambor con una alta tensión utilizado con una unidad OSU-PA permite una tensión continua para el perfilaje de hasta 16 000 lbf. No obstante, si la tensión normal de superficie pronosticada excede los 13 000 lbf, se recomienda utilizar el malacate.

Una visión de futuroCuando casi todos los pozos eran verticales, a menos que se desviaran por accidente o debido a circunstancias presentes en el fondo, las herra-mientas y los cables tradicionales de perfilaje resultaban adecuados para la tarea de adquisición de datos petrofísicos. Hoy, el porcentaje de pozos horizontales y de alto ángulo se ha incrementado y en muchas regiones los pozos verticales han pasado a ser la excepción. Los pozos horizontales y de alto ángulo son más aptos para ser registrados con equipos LWD que con cable. Pero las herra-mientas LWD a menudo poseen rangos de tempe-ratura y presión de operación más bajas que las herramientas operadas con cable y ciertas medi-ciones deben basarse en los métodos de desplie-gue con cable para las operaciones de perfilaje.

La evaluación de pozos profundos y ultra profun-dos requiere la utilización de cables metálicos para la adquisición de datos. Los diseños de ingeniería innovadores están permitiendo la ejecución de ope-raciones con cable y están agregando márgenes de seguridad que previamente no eran posibles.

El futuro de la industria de perforación se centra en lo que hasta hace poco eran considera-dos recursos inaccesibles. Los perforadores y operadores de pozos de aguas profundas cuentan con los equipos para conseguir esas recompen-sas. Mediante la eliminación de los eslabones débiles del sistema de cable, las compañías de perfilaje pueden seguirlos de cerca de manera más segura y más efectiva con las herramientas cruciales de perfilaje con cable. El objetivo fun-damental es poder transportar hasta el fondo del pozo las herramientas que adquieren datos para ayudar a los operadores a conocer mejor sus cam-pos y sus descubrimientos. —TS

17. Det Norske Veritas (DNV) es una organización internacional de calificación y clasificación. En el año 2013, DNV se fusionó con Germanischer Lloyd (GL) para formar DNV GL. Para obtener más información sobre las certificaciones DNV que cubren las unidades de perfilaje y los equipos de levantamiento, consulte: “Standard for Certification Number 2.22,” Det Norske Veritas AS (Junio de 2013), https://exchange.dnv.com/publishing/stdcert/2013-06/Standard2-22.pdf y “Standard for Certification Number 2.7-1,” https://exchange.dnv.com/publishing/stdcert/2008-11/Standard2-7-1.pdf (Se accedió el 3 de noviembre de 2014).

18. El marcado CE indica que un producto satisface los requisitos de las directivas aplicables de Conformidad Europea o Conformité Européenne (CE).

19. ATEX es la denominación con que se alude generalmente a las dos directivas de la Comisión Europea para el control de las atmósferas explosivas. Para obtener más información sobre las directivas ATEX relacionadas con las operaciones marinas, consulte: “Directive 94/9/EC on Equipment and Protective Systems Intended for Use in Potentially Explosive Atmospheres (ATEX),” European Commission Enterprise and Industry, http://ec.europa.eu/enterprise/sectors/mechanical/documents/legislation/atex/(Se accedió el 6 de octubre de 2014).

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